高壓電力設備絕緣診斷的聲學檢測技術

楊明

摘要：隨著經濟的發展，我國對于電力的需求在逐年增大，電力企業在持續增加產能的過程中，為了設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合材料，雖然相比傳統絕緣設備性能更佳，但是存在著問題，如在制造加工時會出現氣泡，而且如果處理不當的話，還會在高壓設備運行中引起局部放電，加速老化，以至于形成安全隱患。

關鍵詞：高壓電力設備；絕緣診斷；聲學檢測技術

一、 絕緣診斷概述

以往的絕緣診斷試驗項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。采用絕緣性能試驗能夠定期檢測電氣設備的絕緣性能，進而準確預測高壓電力設備基本的絕緣狀況，分析絕緣老化狀態。對于絕緣性較差的部分，應及時發現設備的缺陷，同時開展檢修工作，保證高壓電力設備運行的安全性。絕緣電阻試驗的過程中，若發現變壓器的吸收比試驗不達標，絕緣電阻的絕對值較高但吸收比較小，則可將變壓器設備歸為不合格產品。采用極化指數試驗的方式能夠保證判斷的科學性與準確性，同時也為判斷提供了諸多的便利。吸收比試驗的時間為 60s， 介質極化剛剛開始，故而其也無法反映絕緣的實際情況，檢測結果的準確性與可靠性較低。極化指數試驗時間為 600s，介質極化過程雖然并未完成，但是其已趨于穩定狀態，因此能夠更加科學和準確地檢測出高壓電力設備絕緣的基本情況。

二、聲學檢測技術

2.1聲學敲擊檢測技術

作為一種最為常見的對絕緣缺陷進行檢測的方法，聲學敲擊檢測技術因其檢測簡單易行，所以常常作為其他檢測方法的補充手段。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驗，利用人耳對叩擊聲響進行分辨，因此，在準確度上也容易存在一定的偏差。而隨著我國科學技術的飛快發展，數字信號處理技術也得到了十分迅猛的發展，因此，利用該檢測技術原理經過現代技術的融合，制作出用聲傳感器，以此提高聲學敲擊檢測技術在實際檢測中的準確性。根據實際試驗結果證明，聲學敲擊檢測技術能夠檢測出因絕緣老化而產生的氣隙、分層等缺陷。但是，不可避免地會受到檢測現場聲波的干擾。

2.2聲發射技術

聲發射現象，是由于材料受到的外力或者是內部殘余應力過于集中，使材料發生變形、破壞等問題，而作用在材料上的很多現象都是由于多余的彈性波釋放。聲發射技術主要是指在電力設備中通過聲波發射而進行監測的技術，主要通過運用數字信號處理檢測信號，通過此規律來判定絕緣規律、發展規律，從而進行研究的一種技術。尤其是在電應力的作用下，局部放電脈沖電流持續時間較短，伴有超聲波能量釋放。因此，利用聲發射技術能夠對絕緣性能的好壞進行測量。雖然目前國內外都已經先對變壓器聲發射法局部放電定位展開了研究，局部放電發射技術在理論上已經十分成熟，但是由于在實際應用過程中，變壓器油中會有多個放電源存在，因此，其數字信號處理十分復雜，極易給后期的結果分析帶來巨大的困難。

2.3超聲檢測

超聲檢測技術，主要依靠的是超聲波在物體傳播中的物理特性（當超聲波遇到界面時，就會相應的發生反射、折射現象），而對現物體內部不連續性進行發現的一種方法。目前，我們以超聲波波形為分類點，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、發電機定子絕緣缺陷檢測是橫波檢測法最為主要的兩種模式。而正是因為瓷盤絕緣子在實際的制作過程中，極易出現亞表面裂紋問題，尤其是這些裂紋又往往隱匿在表面釉層之內。因此，使用常規的檢測方法是很難準確檢測到的。而超聲橫波檢測，因其能夠在絕緣內部發出深度達到一個波長的橫波，并且通過反射波的傳播時間，對瓷盤內的亞表面裂縫進行檢測。實驗證明，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缺陷波。定點發電機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射，另外一個則負責接收。圖1是入射角為θ0的超聲波在定子線棒中的傳播示意圖。而通過試驗證明，在熱循環的加速老化作用下，定子線棒會產生脫殼缺陷，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備的

多種絕緣微觀缺陷進行檢測。圖2為超聲直探頭在電力電纜檢測中的示意圖。而通過試驗結果可以看出：縱波檢測法能夠對厚度在70mm～80mm的合成樹脂絕緣進行很好的檢測。可以對厚度在20mm～30mm的樹脂浸漬紙進行絕緣的氣隙、箔紙分層和裂紋檢測。可對厚度在15mm的低密度交聯聚乙烯絕緣電纜進行檢測。如圖2所示。

三、結語

不同的聲學檢測技術特點也有所不同，在現階段的檢測工作中，我們依然要解決一些困擾檢測工作發展的問題，同時有關人員也應積極采取有效措施推動高壓電力設備絕緣診斷技術的發展，從而使其能夠充分地發揮自身的作用與價值，提高電網的運行質量。

參考文獻：

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

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

（作者單位：國網鶴壁供電公司）