目前檢測變壓器放電性故障的主要方法是進行局部放電水平的測量,有脈沖電流局部放電量測量法(以下簡稱脈沖電流法)和超聲波局部放電測量法(以下簡稱超聲波法),。脈沖電流法需在設(shè)備停電條件時靠外施電壓進行檢測,雖然能對放電量的大小進行定量測量,,以確定放電點的電氣位置,,但是無法確定放電點的空間位置,且檢測時必須為停電情況,。因此對變壓器實施及時,、在線的超聲波局部放電檢測,并配合其它的絕緣試驗項目(如油色譜氣體分析,、遠紅外測溫等),,分析變壓器絕緣狀況,及時確定絕緣缺陷性質(zhì)就顯得越來越重要,。
1超聲波局部放電測試原理
絕緣介質(zhì)局部放電有2種類型:氣泡內(nèi)放電,;介質(zhì)在高場強下游離擊穿。一些澆注,、擠壓的絕緣介質(zhì)容易夾雜著氣隙或氣泡,,空氣的介電常數(shù)較固體介質(zhì)小,而場強與介電常數(shù)成反比,。因此,,介質(zhì)中的氣隙或氣泡是*種局部放電的發(fā)源地;當局部電場更高時,,在絕緣薄弱環(huán)節(jié)處將引起介質(zhì)的游離擊穿,。以上2種局部放電,在多數(shù)情況下往往同時發(fā)生或互相誘發(fā),。
變壓器在試驗電壓(或工作電壓)下出現(xiàn)局部放電時,,伴隨產(chǎn)生電脈沖、超聲波,、光,、熱和化學變化等物理現(xiàn)象。只要變壓器內(nèi)部存在局部放電,,就一定會產(chǎn)生高頻的電氣擾動,,并將向所有與其有連接的電氣回路傳播。利用連接到設(shè)備端子上的測試裝置接到放電信號,,可對變壓器局部放電進行定量檢測,。同時,,只要存在局部放電,在放電過程中,,隨著放電的發(fā)生,,伴隨著爆裂狀的聲發(fā)射,產(chǎn)生超聲波,,且很快向四周介質(zhì)傳播,,通過安裝在變壓器油箱外壁上的超聲波傳感器,將超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號,,就能對變壓器內(nèi)的局部放電水平進行測量,,此即為變壓器超聲波局部放電測量法。
在變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時,,伴隨有聲波能量的放出,,超聲波通過不同介質(zhì)(油紙、隔板,、繞組,、油等)向外傳播。這種超聲波信號以某一速度通過絕緣紙板,、絕緣油等介質(zhì)向變壓器油箱外傳播,,以球面波的形式向四周傳播,超聲波穿過絕緣介質(zhì)到達變壓器箱壁上的傳感器有2條途徑:一條直接傳播,,即超聲波的縱向波穿過絕緣介質(zhì),、變壓器油等到油箱內(nèi)壁,并透過鋼板到達傳感器,;另一條是以縱向波傳到油箱內(nèi)壁,,后沿鋼板按橫向波傳播到傳感器,此波為復合波,。超聲波傳播途徑見圖1,。放電源S產(chǎn)生超聲波,SA為縱向波,,SBA,、SCA為復合波。
超聲波具有很強的穿透能力,,但是它在穿透各種介質(zhì)時都會使波形發(fā)生某種程度的畸變,,而這種畸變主要表現(xiàn)為幅值的衰減,表1是超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度及其相對于變壓器油的相對衰減率,。
雖然超聲波在鋼板中的傳播速度比在變壓器油中的快得多,,但是超聲波在鋼板中的衰減很大,所以到達傳感器的直接波的幅值比復合波大得多。