局部放電是高壓電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)出現(xiàn)局部缺陷后產(chǎn)生的一種電氣放電現(xiàn)象。

雖然局部放電釋放的能量較小，但長(zhǎng)期存在會(huì)導(dǎo)致絕緣材料老化、性能下降，嚴(yán)重時(shí)可能造成設(shè)備擊穿故障。因此，局部放電檢測(cè)已經(jīng)成為電力設(shè)備狀態(tài)檢修的重要技術(shù)手段。

目前常見(jiàn)的局部放電檢測(cè)方法包括：

• 脈沖電流檢測(cè)法；

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• 高頻電流檢測(cè)法（HFCT）；

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• 特高頻檢測(cè)法（UHF）；

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• 超聲波檢測(cè)法；

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• 暫態(tài)地電壓檢測(cè)法（TEV）。

其中，超聲波局部放電檢測(cè)具有非接觸、抗電磁干擾能力較強(qiáng)、便于現(xiàn)場(chǎng)巡檢等特點(diǎn)，在開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電纜附件等設(shè)備檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

一、局部放電為什么會(huì)產(chǎn)生超聲信號(hào)？

當(dāng)高壓設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，放電區(qū)域會(huì)瞬間釋放能量，使周圍介質(zhì)產(chǎn)生快速壓力變化。

這種壓力變化會(huì)形成機(jī)械振動(dòng)，并以超聲波形式向外傳播。

超聲局放檢測(cè)系統(tǒng)通常由以下部分組成：

• 超聲傳感器；

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• 信號(hào)放大模塊；

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• 數(shù)據(jù)采集單元；

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• 分析軟件。

檢測(cè)過(guò)程中，傳感器采集設(shè)備表面?zhèn)鞑コ鰜?lái)的超聲信號(hào)，通過(guò)信號(hào)處理判斷是否存在局部放電異常。

二、超聲波局放檢測(cè)中的信號(hào)采集與處理

超聲局放檢測(cè)的關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確獲取微弱聲波信號(hào)。

實(shí)驗(yàn)研究中，通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)放大電路，提高傳感器輸出信號(hào)幅值，使局部放電產(chǎn)生的微弱超聲信號(hào)能夠被采集。

但實(shí)際高壓環(huán)境中存在大量電磁場(chǎng)干擾。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：

普通放大電路容易受到高壓設(shè)備電磁場(chǎng)影響，導(dǎo)致輸出信號(hào)異常。因此，在工程應(yīng)用中，需要采用：

• 電磁屏蔽設(shè)計(jì)；

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• 高抗干擾傳感器；

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• 數(shù)字濾波算法；

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• 智能信號(hào)分析技術(shù)。

目前成熟的超聲局放檢測(cè)設(shè)備通常采用硬件濾波結(jié)合軟件分析，提高檢測(cè)可靠性。

三、基于信號(hào)強(qiáng)度的局放定位方法

除了判斷是否存在局部放電，工程現(xiàn)場(chǎng)更加關(guān)注：局放源在哪里？

超聲定位的基本原理是：

距離局放源越近，接收到的超聲信號(hào)強(qiáng)度越大。

通過(guò)不斷改變檢測(cè)方向，對(duì)不同位置的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較，可以逐步確定局放源位置。

定位過(guò)程通常包括：

1. 初步掃描

檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行大范圍搜索，尋找異常超聲信號(hào)區(qū)域。

2. 水平方向精確搜索

圍繞信號(hào)較強(qiáng)區(qū)域縮小搜索范圍。

3. 垂直方向定位

進(jìn)一步確定高度方向上的最-大信號(hào)位置。

4. 確定局放點(diǎn)

最終找到超聲信號(hào)峰值位置，實(shí)現(xiàn)局放源定位。

四、超聲波局放檢測(cè)在電力設(shè)備中的應(yīng)用

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)推進(jìn)，電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)需求不斷增加。

超聲波局放檢測(cè)主要應(yīng)用于：

1. 開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣缺陷、尖-端放電、接觸不良等問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生明顯超聲異常。

通過(guò)安裝超聲局放傳感器，可以實(shí)現(xiàn)：

帶電檢測(cè)；

異常趨勢(shì)分析；

故障提前預(yù)警。

2. 變壓器局放檢測(cè)

變壓器內(nèi)部放電產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)能夠通過(guò)油箱壁傳播。

利用超聲傳感器，可以輔助判斷：

放電位置；

絕緣異常區(qū)域；

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

3. GIS及電纜附件檢測(cè)

對(duì)于GIS、電纜終端等設(shè)備，超聲檢測(cè)能夠作為UHF檢測(cè)的重要補(bǔ)充，提高故障診斷準(zhǔn)確性。

五、現(xiàn)代智能化局放檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)超聲檢測(cè)依賴人工經(jīng)驗(yàn)判斷，而隨著傳感器技術(shù)和人工智能算法的發(fā)展，局放檢測(cè)正在向：

• 在線監(jiān)測(cè)；

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• 無(wú)線傳輸；

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• 智能診斷；

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• 多傳感融合；

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• 方向發(fā)展。

例如，珠海華網(wǎng)科技針對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)需求，開(kāi)發(fā)了多類型局部放電檢測(cè)產(chǎn)品，可結(jié)合超聲、特高頻、暫態(tài)地電壓等多種檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜、GIS、變壓器等設(shè)備的局放狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。

六、總結(jié)

超聲波局部放電檢測(cè)利用放電過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備絕緣狀態(tài)的檢測(cè)。

通過(guò)結(jié)合信號(hào)采集、智能算法以及多傳感器融合技術(shù)，超聲檢測(cè)不僅能夠發(fā)現(xiàn)局部放電異常，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)故障位置定位。

未來(lái)，隨著智能電網(wǎng)和數(shù)字化變電站建設(shè)推進(jìn)，超聲局放檢測(cè)技術(shù)將在設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)中發(fā)揮更加重要的作用。