超声局放带电检测原理「超声波检测仪的工作原理」

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GIS的运行电压、热、力等引起的绝缘老化和设备的生产、运输、组装调整、运行、维护过程中产生或残留的各种潜在缺陷，会逐渐扩大，降低内部绝缘的电气强度，导致故障。 导体间的绝缘只在一部分区域被电场破坏的放电现象称为局部放电(简称为PD)。 前期潜在性故障主要以局部放电的形式出现。

超声波局部放电检测仪检测原理，局部放电是脉冲放电，电力设备发生局部放电时，GIS设备内部和周围空间会发生一系列光、声、电和机械的振动等物理现象和化学变化，这些局部放电产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部的绝缘状态提供判断依据。

当GIS设备内部发生局部放电时，在电荷中和的过程中，会产生剧烈的电流脉冲，在发生局部放电的部分区域，SF6气体瞬间受热膨胀，产生类似爆炸的效果，放电结束后本来受热膨胀的区域恢复到原来的体积，该部分放电产生的收缩的体积变化因此，当局部放电发生时，随着超声波的产生，局部放电由一系列脉冲形成，由此产生的声波也由脉冲形成。 另一方面，超声波检查法也可以检测运动粒子产生的机械波，在一般的工序中使用超声波来区分粒子的运动状态。

图1-1 超声波法检测局放示意图

超声波局部放电检测仪检测原理，局部放电产生的声波光谱分布范围约为10Hz~107Hz，观测到频率随GIS结构、放电状态、传播介质及环境条件的变化。 在SF6气体中，声波的衰减约为空气中的20倍，高频分量的衰减远远大于低频分量，因此声波的低频分量检测得比较丰富。

在GIS中，除了局部放电产生的声波外，还有导电性微粒碰撞金属壳体、电磁振动和操作引起的机械波振动等产生的声波，但这些声波的频率都很低，一般为10kHz左右。

GIS由金属顶端、自由金属粒子、悬浮电位、绝缘子气泡、绝缘子表面粒子产生局域信号，其中由金属顶端、自由金属粒子、悬浮电位产生超声波信号。

超声波传播到两种不同介质的界面后，入射波的一部分能量在界面上反射，称为反射波，另一部分能量透过界面进入另一种介质，称为折射波。 超声波在介质中传播，其声能随着传播距离的增加而逐渐衰减。

超声波局部放电检测仪检测原理，一般的超声波定位检测法中使用的超声波传感器类型有接触式声发射传感器和非接触式声发射传感器。 目前，GIS仪器局部放电检查通常采用接触式超声波检查法。 方法：通过在GIS外壳外壁安装接触式声发射传感器，测量其内部的局部放电信号。

超声波局部放电检测仪检测主要优点包括：

(1)传感器与GIS设备的电路没有直接联系，不影响设备的运行

(2)超声波检查法检测振动信号，不受现场电磁信号的干扰

(3)由于超声波信号衰减大，所以局放定位精度高

(4)超声波传感器布局位置受到限制，可以进行设备无死角的检查。

超声波局部放电检测仪检测其缺点主要有：

(1)在现场使用容易受到周围的环境噪声和设备的机械振动的影响。

(2)电力设备常用绝缘材料中的超声波信号衰减较大。