高壓電力設(shè)備絕緣診斷的聲學(xué)檢測技術(shù)

楊明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對于電力的需求在逐年增大，電力企業(yè)在持續(xù)增加產(chǎn)能的過程中，為了設(shè)備與工作人員的安全，使用了大量的絕緣材料，此類絕緣材料主要采用聚合物復(fù)合材料，雖然相比傳統(tǒng)絕緣設(shè)備性能更佳，但是存在著問題，如在制造加工時會出現(xiàn)氣泡，而且如果處理不當(dāng)?shù)脑?，還會在高壓設(shè)備運(yùn)行中引起局部放電，加速老化，以至于形成安全隱患。

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

一、 絕緣診斷概述

以往的絕緣診斷試驗(yàn)項(xiàng)目中主要有直流泄漏電流、絕緣電阻、介損、直流耐壓以及交流耐壓試驗(yàn)。采用絕緣性能試驗(yàn)?zāi)軌蚨ㄆ跈z測電氣設(shè)備的絕緣性能，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測高壓電力設(shè)備基本的絕緣狀況，分析絕緣老化狀態(tài)。對于絕緣性較差的部分，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，同時開展檢修工作，保證高壓電力設(shè)備運(yùn)行的安全性。絕緣電阻試驗(yàn)的過程中，若發(fā)現(xiàn)變壓器的吸收比試驗(yàn)不達(dá)標(biāo)，絕緣電阻的絕對值較高但吸收比較小，則可將變壓器設(shè)備歸為不合格產(chǎn)品。采用極化指數(shù)試驗(yàn)的方式能夠保證判斷的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，同時也為判斷提供了諸多的便利。吸收比試驗(yàn)的時間為 60s， 介質(zhì)極化剛剛開始，故而其也無法反映絕緣的實(shí)際情況，檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性較低。極化指數(shù)試驗(yàn)時間為 600s，介質(zhì)極化過程雖然并未完成，但是其已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，因此能夠更加科學(xué)和準(zhǔn)確地檢測出高壓電力設(shè)備絕緣的基本情況。

二、聲學(xué)檢測技術(shù)

2.1聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)

作為一種最為常見的對絕緣缺陷進(jìn)行檢測的方法，聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)因其檢測簡單易行，所以常常作為其他檢測方法的補(bǔ)充手段。其原理在于利用物體輕輕叩擊被測試材料，以此判斷被測試材料是否存在缺陷問題。存在缺陷的被測試材料，其叩擊聲響與完好材料聲響不同，頻率較低。很久以來，都是依靠檢測人員的經(jīng)驗(yàn)，利用人耳對叩擊聲響進(jìn)行分辨，因此，在準(zhǔn)確度上也容易存在一定的偏差。而隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛快發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)也得到了十分迅猛的發(fā)展，因此，利用該檢測技術(shù)原理經(jīng)過現(xiàn)代技術(shù)的融合，制作出用聲傳感器，以此提高聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)在實(shí)際檢測中的準(zhǔn)確性。根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果證明，聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)能夠檢測出因絕緣老化而產(chǎn)生的氣隙、分層等缺陷。但是，不可避免地會受到檢測現(xiàn)場聲波的干擾。

2.2聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射現(xiàn)象，是由于材料受到的外力或者是內(nèi)部殘余應(yīng)力過于集中，使材料發(fā)生變形、破壞等問題，而作用在材料上的很多現(xiàn)象都是由于多余的彈性波釋放。聲發(fā)射技術(shù)主要是指在電力設(shè)備中通過聲波發(fā)射而進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)，主要通過運(yùn)用數(shù)字信號處理檢測信號，通過此規(guī)律來判定絕緣規(guī)律、發(fā)展規(guī)律，從而進(jìn)行研究的一種技術(shù)。尤其是在電應(yīng)力的作用下，局部放電脈沖電流持續(xù)時間較短，伴有超聲波能量釋放。因此，利用聲發(fā)射技術(shù)能夠?qū)^緣性能的好壞進(jìn)行測量。雖然目前國內(nèi)外都已經(jīng)先對變壓器聲發(fā)射法局部放電定位展開了研究，局部放電發(fā)射技術(shù)在理論上已經(jīng)十分成熟，但是由于在實(shí)際應(yīng)用過程中，變壓器油中會有多個放電源存在，因此，其數(shù)字信號處理十分復(fù)雜，極易給后期的結(jié)果分析帶來巨大的困難。

2.3超聲檢測

超聲檢測技術(shù)，主要依靠的是超聲波在物體傳播中的物理特性（當(dāng)超聲波遇到界面時，就會相應(yīng)的發(fā)生反射、折射現(xiàn)象），而對現(xiàn)物體內(nèi)部不連續(xù)性進(jìn)行發(fā)現(xiàn)的一種方法。目前，我們以超聲波波形為分類點(diǎn)，可將超聲波檢測分為橫波檢測法、縱波檢測法兩種。

第一，橫波檢測法。磁盤絕緣子、發(fā)電機(jī)定子絕緣缺陷檢測是橫波檢測法最為主要的兩種模式。而正是因?yàn)榇杀P絕緣子在實(shí)際的制作過程中，極易出現(xiàn)亞表面裂紋問題，尤其是這些裂紋又往往隱匿在表面釉層之內(nèi)。因此，使用常規(guī)的檢測方法是很難準(zhǔn)確檢測到的。而超聲橫波檢測，因其能夠在絕緣內(nèi)部發(fā)出深度達(dá)到一個波長的橫波，并且通過反射波的傳播時間，對瓷盤內(nèi)的亞表面裂縫進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)證明，如若沒有缺陷，那么在一定位置上探傷儀的熒光屏就會出現(xiàn)瓷圓柱體斷面的反射波，而有裂紋時，瓷圓柱體的斷面則會出現(xiàn)缺陷波。定點(diǎn)發(fā)電機(jī)的缺陷主要是超聲橫波測試，對于斜探頭的檢測主要是針對超聲橫波的發(fā)射，另外一個則負(fù)責(zé)接收。圖1是入射角為θ0的超聲波在定子線棒中的傳播示意圖。而通過試驗(yàn)證明，在熱循環(huán)的加速老化作用下，定子線棒會產(chǎn)生脫殼缺陷，兩個探頭接收到的超聲波幅值均會明顯減小。如圖1所示。

第二，縱波檢測法。超聲直探頭可以對電氣設(shè)備的

多種絕緣微觀缺陷進(jìn)行檢測。圖2為超聲直探頭在電力電纜檢測中的示意圖。而通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出：縱波檢測法能夠?qū)穸仍?0mm～80mm的合成樹脂絕緣進(jìn)行很好的檢測?？梢詫穸仍?0mm～30mm的樹脂浸漬紙進(jìn)行絕緣的氣隙、箔紙分層和裂紋檢測?？蓪穸仍?5mm的低密度交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜進(jìn)行檢測。如圖2所示。

三、結(jié)語

不同的聲學(xué)檢測技術(shù)特點(diǎn)也有所不同，在現(xiàn)階段的檢測工作中，我們依然要解決一些困擾檢測工作發(fā)展的問題，同時有關(guān)人員也應(yīng)積極采取有效措施推動高壓電力設(shè)備絕緣診斷技術(shù)的發(fā)展，從而使其能夠充分地發(fā)揮自身的作用與價值，提高電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊帆.高壓電力設(shè)備絕緣診斷中聲學(xué)檢測技術(shù)[J].大科技，2016（36）.

[2]齊欣，李思彬.高壓電力設(shè)備絕緣診斷的聲學(xué)檢測技術(shù)[J].黑龍江科學(xué)，2016，7（09）.

（作者單位：國網(wǎng)鶴壁供電公司）