超声波检测技术在电力设备绝缘诊断中的应用

超声波检测技术在电力设备绝缘诊断中的应用

曾国伟

广东电网公司清远供电局曾国伟

摘要：电力设备是保证电力系统正常运行的关键，一旦电力设备出现故障问题，就会造成严重的经济损失，因此相关电力部门对电力设备的检测相当重视。超声波检测是一种非接触，远距离检测的一种技术，解决了高压设备在线检测的不易接触的困难，保证了实现了检测人员和检测设备的安全检测，因此被广泛的应用到各个领域的设备检测中，本文就对超声波检测技术在电力设备绝缘诊断中的应用进行了分析研究。

关键词：超声波检测技术；电力设备；诊断；绝缘一、引言随着经济的发展，用电设备不断的增加，因此对电力的需求也在日益的增加。所以有关电力方面的研究也越加重要。其中对电力设备绝缘的检测也是研究的重要领域。传统绝缘检测在进行检测时要求断电，而这种检测方法不能将设备在运行下的温度、电场、环境等影响真实的反映出来，这也就很难找出设备在运行状态下的绝缘缺陷。因此，传统的检测技术以及不能够满足现代电力设备的发展要求，需要新的检测技术对电力设备绝缘进行检测。而超声波检测可以在电力设备的运行状态下，进行远距离、非接触的快速方便检测，保证了检测人员的的安全，同时也降低了检修人员的工作强度和提高了检测效率。所以，超声波检测技术已经逐渐成为电力部门检测的重要检测手段。

二、电力高压绝缘设备的状态检测现状目前，相关电力部门越来越来越重视电力系统中的状态检测。状态检测在今后的电力系统的发展中将会成为主要趋势。

随着电力设备的发展和用户的需求，如今在电力系统中，一些技术和装置已在运用状态检测，如故障诊断系统和在线检测系统。不过这些系统虽能达到状态检测的一定效果，但并不能完全满足状态检测的要求。更加相应的电力设备，从而提出了较多的状态检测方法，其中可以进行通用的有绝缘恢复电压。振动分析法、局部放电检测法等。

在高压设备绝缘状态检测中，常常采用的局部放电检测法进行检测。局部放电是设备绝缘系统老化的征兆，是绝缘老化的重要机理。所以高压设备绝缘性能检测的基本特征就是局部放电测量。状态检测的一个重要方面就有针对局部放电测量。

通常采用的局部放电检测方法有电气测量、声学检测、化学检测、光学检测等。在国外一般采用的是声学检测法。

三、电力高压绝缘设备非接触检测的方法传感器、不需与被测物接触、电话连接是非接触检测方法的最大特点，所以非接触检测在进行远距离检测、高温检测、高压检测时具有明显的优势。非接触检测的通信媒介一般为射线、声波、光波、电波等在空气中可传输的波。

非接触检测对象一般具有以下几方面的特征：一是物体距离远；二是物体为运动状态；三是物体在密封装置中；四是物体在高温、高压状态下；五是物体大量分布；六是物体处在特殊状态下不能够接触。

电力设备一般处于高压状态下时，对它进行检测作业时，必须采取绝缘措施。因此，从经济和安全方面出发，高压设备的检测的做好选择就是通过非接触的检测方式。在电力设备的非接触检测中，通常采用的方法有声波、光波、气体、热能等。

其中，非接触检测中的超声波检测具有成本低、高效率检测、使用方法简便、绝缘故障定位准确等优点，被广泛的运用到电力高压绝缘设备的检测当中。超声波检测既能在户内的设备中使用，又能在户外的变电站中使用，尤其是加强了超声波增强收集器，在进行空中高压传输设备的绝缘时，是完全没有问题的。

四、超声波检测技术在高压设备绝缘状态检测的应用在电力设备中，如果高压绝缘体出现劣化就会产生局部放电现象，进而就会发生超声波。当电站蒸汽管道发生泄漏、发电设备材料出现局部放电，机器会出现异常的振动，这些都将会发生超声波。对这些超声波进行检测就可以发现设备中存在的故障问题。如果采用被动的检测方法，可以检测出绝缘体和导体老化程度、表面放电、导线节点、开关装置的轻微振动等在线故障。如果采用的是主动地检测方式，通过向机器和设备发射相应频率的超声波，分析被检测物体的反射波强度，频谱和相位，从而检测出导体的和绝缘体的内部损伤和绝缘内部的孔隙。

非接触高压绝缘状态检测方法，传统的检测方法一般使用的是红外测温仪或红外测温仪表现出绝缘的发热点位置。然而在高压绝缘设备中，电晕，火花放电有时发生的热量比较小这些发热点可能被绝缘体周围的高温所淹没，在进行检测室就会存在一定的难度。但是，绝缘体如果发生故障就一定会产生超声波，通过采用超声波的检测技术就可以将这些产生超声波的故障绝缘位置检测出来。

当前超声波检测技术被广泛的应用，如在高压测量、绝缘材料的放电研究，气隙的放电研究，电力设备局部放电的测量和定位的研究、树枝主通道上的放电研究等等。

在西方的一些发达国家，在电力设备的在线检测当中，超声波检测技术的应用比较多。如，在美国和加拿大中，通过超声波检测技术来诊断GIS、互感器、电力电容器、变压器的绝缘缺陷，对电力传输线路的绝缘子、节点松懈振动的在线定位和检测，对切线开关放电触电的定位与检测、对变电站绝缘立柱表面放电等。同时，这些国家的相关技术专家与IEEE的技术专家共同进行相关标准的起草，在电力设备的在线检测中，超声波检测技术越来越受到人们的重视。

五、超声波检测仪的测量原理超声波检测在进行电力设备的绝缘故障检测时，是通过对设备绝缘局部放电的辐射信号来检测的。在电力线路上，不管是较大的火花、电弧，还是不易发现的微小火花放电。采用超声波检测仪就可以很容易的检测出这些很小的放电声。超声波检测的基本原理就是基于超外差接收机的工作原理，通过利用高灵敏度的窄带超声波换能器，从而将超声波的高频信号转换为音频段，处理过后的信号再利用音频进行放大并将其播放和显示出来。

在高压绝缘设备的局部放电检测中，超声波检测系统由以下五部分组成，传感器、信号变换与放大、信号处理、显示、数据接口。其具体原理图见图1。

图1超声波检测系统原理方框图在非接触测量中，传感器需具备的功能有对信号的收集和定向的功能。一般的超声波检测器的方向性都比较差，不能保障故障位置的精确定位。但如果加上特殊的超声波收集器，就可以提高它的方向性能，从而保障故障点的准确定位，通常都能够将定位精度控制在2°以内，克服了非接触检测中定位不准的困难。超声波检测基于超外差接收机的工作原理，通过利用高灵敏度的窄带超声波换能器，有效地提高了检测器的信号噪声比。如在设备绝缘子的在线检测中，在10m以内可以对绝缘子进行准确定位并找出故障区域。

六、总结电力设备时保证电力系统正常运行的关键，随着经济的快速发展和人们的需求增加，对电力设备的要求日益重视。一旦电力设备发生故障，就会给人们的生活和工业生产造成影响，从而造成重大的经济损失。将超声波检测技术应用到电力设备绝缘的检测中，不仅实现远距离，非接触检测，保证了电压设备绝缘检测的安全性，而且还能够及时的发现电力设备绝缘中的隐患问题，及时的进行处理。保证了整个电力系统的正常运行。

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