論高壓電力設(shè)備絕緣診斷的聲學(xué)檢測技術(shù)

李翔

摘要：高壓電力設(shè)備在制作中所使用的材料在加工制造中會產(chǎn)生氣泡，由此導(dǎo)致放電反應(yīng)，引發(fā)絕緣反應(yīng)。這就需要研究絕緣老化機理，并對絕緣缺陷進行檢測。對于高壓電力設(shè)備絕緣診斷采用聲學(xué)檢測技術(shù)可以獲得良好的效果。本論文針對高壓電力設(shè)備絕緣診斷的聲學(xué)檢測技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：高壓電力設(shè)備;絕緣;診斷;聲學(xué);檢測技術(shù)

中國的高壓電力設(shè)備制造中，絕緣材料是復(fù)合性的聚合物，在加工的過程中產(chǎn)生氣泡。當(dāng)高壓設(shè)備處于運行中，就會有局部放電效應(yīng)，這就必然會導(dǎo)致絕緣老化，還會由此引起絕緣擊穿的現(xiàn)象。為了保證高壓電力設(shè)備運行的安全，就需要研究絕緣老化機理，采用聲學(xué)檢測技術(shù)進行診斷，可以獲得準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。

一、聲學(xué)檢測技術(shù)

（一）聲學(xué)檢測技術(shù)之聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)

對高壓電力設(shè)備進行絕緣缺陷檢測的過程中應(yīng)用敲擊檢測技術(shù)，不僅檢測手段簡單，而且還可以隨時進行檢測。這種檢測技術(shù)的靈活度是非常高的，在應(yīng)用的過程中還可以配合其他的檢測技術(shù)，可以獲得良好的檢測效果。聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)在具體的應(yīng)用中，就是對檢測的材料進行叩擊，手法要輕，從經(jīng)驗的角度出發(fā)可以對材料的缺陷進行判斷。檢測人員對完好的材料的聲音要充分熟悉，在對被測試的材料進行叩擊的時候，就可以根據(jù)聲音的不同作出判斷。如果被測試材料存在缺陷，聲音的頻率就會很低。

長期以來，對于被檢測材料進行判斷的過程中，檢測人員都會從經(jīng)驗的角度出發(fā)分辨所叩擊的聲響。雖然操作容易，但是，聲音的判斷很容易產(chǎn)生偏差，所以，對絕緣診斷也不夠準(zhǔn)確。中國的科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，信息技術(shù)、通信技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于檢測技術(shù)中，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，可以研制出聲音傳感器。在對高壓電力設(shè)備的絕緣缺陷進行檢測的過程中，采用聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)，可以使得絕緣檢測具有很高的準(zhǔn)確性。

聲學(xué)敲擊檢測中，校準(zhǔn)的模擬源的時候，可以使用長度為2.5毫米的鉛筆筆芯，當(dāng)鉛芯與檢測對象的夾角為30度夾角，就可以獲得準(zhǔn)確的檢測值。如果距離模擬源100毫米，檢測差值會低于4dB，可以獲得良好的檢測效果。

（二）聲學(xué)檢測技術(shù)之聲發(fā)射技術(shù)

當(dāng)被測材料在外力的作用下，或者內(nèi)部存在殘余的應(yīng)力，這些力過于集中，就會使得材料在力的作用下產(chǎn)生變形，甚至?xí)虼藢?dǎo)致材料破壞。材料在各種外力的作用下，就會產(chǎn)生各種現(xiàn)象，主要是釋放出來的各種彈性波，此即為聲發(fā)射現(xiàn)象。

當(dāng)高壓電力設(shè)備的監(jiān)測中采用聲發(fā)射技術(shù)，是采用聲波發(fā)射的方法進行監(jiān)測，對于聲波發(fā)射中所產(chǎn)生的信號采用數(shù)字信號處理技術(shù)，根據(jù)信號的規(guī)律對設(shè)備的絕緣進行診斷。絕緣是具有一定的規(guī)律的，包括絕緣的發(fā)展也會存在規(guī)律。采用聲發(fā)射技術(shù)診斷絕緣，就會對高壓電力設(shè)備的絕緣規(guī)律和發(fā)展規(guī)律予以有效判斷。

當(dāng)處于電應(yīng)力環(huán)境下，局部放電脈沖的過程中所產(chǎn)生的電流會持續(xù)很短的時間，同時會釋放出超聲波能量。在此基礎(chǔ)上，就可以檢測絕緣性能。很多國家都已經(jīng)應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對高壓電力設(shè)備進行絕緣診斷，同時能夠?qū)ψ儔浩髀暟l(fā)射法局部放進行定位，在技術(shù)研究上已經(jīng)趨于成熟。但是，落實到具體的應(yīng)用中，就會由于變壓器油中存在放電源，而且放電源有多種，在處理數(shù)字信號的過程中，就會由于處理技術(shù)復(fù)雜，處理程序復(fù)雜，就會影響后續(xù)的診斷工作。

（三）聲學(xué)檢測技術(shù)之超聲檢測技術(shù)

超聲波是頻率高于20千赫的機械波。在超聲探傷中常用的頻率為0.5-5兆赫。對高壓電力設(shè)備絕緣診斷中采用超聲檢測技術(shù)，就是超聲波在物體中傳播所產(chǎn)生物理特性。當(dāng)超聲波接觸到界面的時候，就會返回，由此產(chǎn)生超聲波的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。如果被檢測物內(nèi)部存在不連續(xù)性，就可以采用聲學(xué)檢測技術(shù)進行絕緣診斷。

超聲波檢測技術(shù)可以分為多種，根據(jù)波形的不同，可以分為兩種，即橫波檢測技術(shù)和縱波檢測技術(shù)。

其一，橫波檢測技術(shù)在具體的操作中，采用兩種模式，其一為磁盤絕緣子的絕緣檢測，其二為發(fā)電機定子絕緣檢測。在制作瓷盤絕緣子的過程中，很容易出現(xiàn)亞表面裂紋，而且這些裂紋往往是隱性的，多會存在于釉層的內(nèi)部，不容易被發(fā)現(xiàn)。對于這種缺陷如果采用常規(guī)的檢測技術(shù)，就難以對這種缺陷撲捉。采用超聲橫波檢測技術(shù)，在絕緣的內(nèi)部會有橫波發(fā)出，其深度為一個波長。在檢測瓷盤中亞表面裂縫的時候，需要通過橫波接觸到界面反射傳回的時間，就可以測定波長，基于此對絕緣缺陷作出判斷。如果沒有缺陷，探傷儀的熒光屏上就會顯示出瓷圓柱體斷面所出現(xiàn)的反射波。如果有裂紋缺陷，斷面處就會有缺陷波產(chǎn)生。通常定點發(fā)電機存在絕緣缺陷，就是要采用橫波檢測技術(shù)。在檢測斜探頭的時候，可以對超聲橫波的發(fā)射加以有效利用。通過實驗可以證明，如果由于熱循環(huán)導(dǎo)致絕緣老化速度加快，定子線棒就會脫殼，探頭所接收到的超聲波幅值都會相應(yīng)地減小。

其二，縱波檢測技術(shù)在具體的操作中，對于高壓電氣設(shè)備的絕緣缺陷都可以使用超聲直探頭檢測。通過實驗可以證明，如果絕緣為合成樹脂材料，厚度介于70毫米至80毫米之間，就可以采用縱波檢測技術(shù)。在檢測的過程中，將厚度介于20毫米至30毫米之間的樹脂浸漬紙用于絕緣氣隙檢測和裂紋檢測，絕緣電纜的主要材料為低密度交聯(lián)聚乙烯，如果厚度為15毫米，也可以采用這種檢測方法。

二、診斷高壓電力設(shè)備絕緣狀態(tài)所應(yīng)用的低頻超聲檢測技術(shù)

對于高壓電力設(shè)備進行檢測的過程中采用聲學(xué)檢測方法，可以對絕緣檢測的缺陷進行檢測，對于絕緣狀態(tài)卻很難檢測出來，這是聲學(xué)檢測技術(shù)所存在的缺陷。如果絕緣存在缺陷，高壓電力設(shè)備絕緣老化的速度就會加快，固態(tài)的絕緣材料所具備的性能對于絕緣老化也起到了一定的作用。

高壓電力設(shè)備在絕緣狀態(tài)下采用檢測技術(shù)進行診斷，就要及時檢測絕緣材料，能夠?qū)^缺陷及時發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)行對于高壓電力設(shè)備的絕緣診斷中，較為常用的是低頻超聲縱波檢測技術(shù)，主要是對超聲波特性充分利用。在對絕緣物質(zhì)的各項參與進行測量的過程中，要確定超聲波在絕緣物質(zhì)中傳播的速度和傳播的過程中的衰減系數(shù)，據(jù)此測量絕緣密度的參數(shù)和絕緣彈性的參數(shù)。參數(shù)并不是穩(wěn)定不變的，而是在絕緣微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的同時，絕緣參數(shù)也會有所變化，根據(jù)這種變化就可以對高壓電力設(shè)備的絕緣狀態(tài)作出診斷。應(yīng)用低頻超聲波檢測技術(shù)檢測高壓電力設(shè)備，就是將聲波的反射特性充分利用，將其測量上的優(yōu)勢發(fā)揮出來。所以，在絕緣診斷聲學(xué)技術(shù)中，低頻超聲波檢測技術(shù)是具有發(fā)展前景的技術(shù)。

結(jié)束語：

綜上所述，聲學(xué)檢測技術(shù)在具體的應(yīng)用中各有優(yōu)點，也存在著弊端。這就意味著該技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域中需要深入研究，并根據(jù)設(shè)備運行實際不斷地完善，以使電網(wǎng)運行具有較高的安全可靠性。

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