论高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术

李翔

摘要：高压电力设备在制作中所使用的材料在加工制造中会产生气泡，由此导致放电反应，引发绝缘反应。这就需要研究绝缘老化机理，并对绝缘缺陷进行检测。对于高压电力设备绝缘诊断采用声学检测技术可以获得良好的效果。本论文针对高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术进行研究。

关键词：高压电力设备;绝缘;诊断;声学;检测技术

中国的高压电力设备制造中，绝缘材料是复合性的聚合物，在加工的过程中产生气泡。当高压设备处于运行中，就会有局部放电效应，这就必然会导致绝缘老化，还会由此引起绝缘击穿的现象。为了保证高压电力设备运行的安全，就需要研究绝缘老化机理，采用声学检测技术进行诊断，可以获得准确的诊断结果。

一、声学检测技术

（一）声学检测技术之声学敲击检测技术

对高压电力设备进行绝缘缺陷检测的过程中应用敲击检测技术，不仅检测手段简单，而且还可以随时进行检测。这种检测技术的灵活度是非常高的，在应用的过程中还可以配合其他的检测技术，可以获得良好的检测效果。声学敲击检测技术在具体的应用中，就是对检测的材料进行叩击，手法要轻，从经验的角度出发可以对材料的缺陷进行判断。检测人员对完好的材料的声音要充分熟悉，在对被测试的材料进行叩击的时候，就可以根据声音的不同作出判断。如果被测试材料存在缺陷，声音的频率就会很低。

长期以来，对于被检测材料进行判断的过程中，检测人员都会从经验的角度出发分辨所叩击的声响。虽然操作容易，但是，声音的判断很容易产生偏差，所以，对绝缘诊断也不够准确。中国的科学技术快速发展，信息技术、通信技术得以广泛应用，数字信号处理技术应用于检测技术中，结合现代技术，可以研制出声音传感器。在对高压电力设备的绝缘缺陷进行检测的过程中，采用声学敲击检测技术，可以使得绝缘检测具有很高的准确性。

声学敲击检测中，校准的模拟源的时候，可以使用长度为2.5毫米的铅笔笔芯，当铅芯与检测对象的夹角为30度夹角，就可以获得准确的检测值。如果距离模拟源100毫米，检测差值会低于4dB，可以获得良好的检测效果。

（二）声学检测技术之声发射技术

当被测材料在外力的作用下，或者内部存在残余的应力，这些力过于集中，就会使得材料在力的作用下产生变形，甚至会因此导致材料破坏。材料在各種外力的作用下，就会产生各种现象，主要是释放出来的各种弹性波，此即为声发射现象。

当高压电力设备的监测中采用声发射技术，是采用声波发射的方法进行监测，对于声波发射中所产生的信号采用数字信号处理技术，根据信号的规律对设备的绝缘进行诊断。绝缘是具有一定的规律的，包括绝缘的发展也会存在规律。采用声发射技术诊断绝缘，就会对高压电力设备的绝缘规律和发展规律予以有效判断。

当处于电应力环境下，局部放电脉冲的过程中所产生的电流会持续很短的时间，同时会释放出超声波能量。在此基础上，就可以检测绝缘性能。很多国家都已经应用声发射技术对高压电力设备进行绝缘诊断，同时能够对变压器声发射法局部放进行定位，在技术研究上已经趋于成熟。但是，落实到具体的应用中，就会由于变压器油中存在放电源，而且放电源有多种，在处理数字信号的过程中，就会由于处理技术复杂，处理程序复杂，就会影响后续的诊断工作。

（三）声学检测技术之超声检测技术

超声波是频率高于20千赫的机械波。在超声探伤中常用的频率为0.5-5兆赫。对高压电力设备绝缘诊断中采用超声检测技术，就是超声波在物体中传播所产生物理特性。当超声波接触到界面的时候，就会返回，由此产生超声波的反射现象和折射现象。如果被检测物内部存在不连续性，就可以采用声学检测技术进行绝缘诊断。

超声波检测技术可以分为多种，根据波形的不同，可以分为两种，即横波检测技术和纵波检测技术。

其一，横波检测技术在具体的操作中，采用两种模式，其一为磁盘绝缘子的绝缘检测，其二为发电机定子绝缘检测。在制作瓷盘绝缘子的过程中，很容易出现亚表面裂纹，而且这些裂纹往往是隐性的，多会存在于釉层的内部，不容易被发现。对于这种缺陷如果采用常规的检测技术，就难以对这种缺陷扑捉。采用超声横波检测技术，在绝缘的内部会有横波发出，其深度为一个波长。在检测瓷盘中亚表面裂缝的时候，需要通过横波接触到界面反射传回的时间，就可以测定波长，基于此对绝缘缺陷作出判断。如果没有缺陷，探伤仪的荧光屏上就会显示出瓷圆柱体断面所出现的反射波。如果有裂纹缺陷，断面处就会有缺陷波产生。通常定点发电机存在绝缘缺陷，就是要采用横波检测技术。在检测斜探头的时候，可以对超声横波的发射加以有效利用。通过实验可以证明，如果由于热循环导致绝缘老化速度加快，定子线棒就会脱壳，探头所接收到的超声波幅值都会相应地减小。

其二，纵波检测技术在具体的操作中，对于高压电气设备的绝缘缺陷都可以使用超声直探头检测。通过实验可以证明，如果绝缘为合成树脂材料，厚度介于70毫米至80毫米之间，就可以采用纵波检测技术。在检测的过程中，将厚度介于20毫米至30毫米之间的树脂浸渍纸用于绝缘气隙检测和裂纹检测，绝缘电缆的主要材料为低密度交联聚乙烯，如果厚度为15毫米，也可以采用这种检测方法。

二、诊断高压电力设备绝缘状态所应用的低频超声检测技术

对于高压电力设备进行检测的过程中采用声学检测方法，可以对绝缘检测的缺陷进行检测，对于绝缘状态却很难检测出来，这是声学检测技术所存在的缺陷。如果绝缘存在缺陷，高压电力设备绝缘老化的速度就会加快，固态的绝缘材料所具备的性能对于绝缘老化也起到了一定的作用。

高压电力设备在绝缘状态下采用检测技术进行诊断，就要及时检测绝缘材料，能够对围观缺陷及时发现。现行对于高压电力设备的绝缘诊断中，较为常用的是低频超声纵波检测技术，主要是对超声波特性充分利用。在对绝缘物质的各项参与进行测量的过程中，要确定超声波在绝缘物质中传播的速度和传播的过程中的衰减系数，据此测量绝缘密度的参数和绝缘弹性的参数。参数并不是稳定不变的，而是在绝缘微观结构发生变化的同时，绝缘参数也会有所变化，根据这种变化就可以对高压电力设备的绝缘状态作出诊断。应用低频超声波检测技术检测高压电力设备，就是将声波的反射特性充分利用，将其测量上的优势发挥出来。所以，在绝缘诊断声学技术中，低频超声波检测技术是具有发展前景的技术。

结束语：

综上所述，声学检测技术在具体的应用中各有优点，也存在着弊端。这就意味着该技术在应用领域中需要深入研究，并根据设备运行实际不断地完善，以使电网运行具有较高的安全可靠性。

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