超聲波法檢測電力變壓器局部放電的研究

引言：隨著科學技術的不斷發展，人們的正常生產和生活都離不開電力資源，正因為如此，電力資源也漸漸地和我們的生活越來越加的息息相關。如果電力變壓器的絕緣性質較差或者其絕緣層存在瑕疵，那么就可能會導致局部放電的現象出現。而電力變壓器的局部放電現象常常會引發一些較為嚴重的變壓器故障，對整個電力系統的正常運行產生十分嚴重的危害。在本研究當中，筆者將會針對超聲波法檢測電力變壓器局部放電方面的相關問題做出簡要的分析和探究，希望所得結果能夠引起大家的關注和重視，也希望本研究能夠為相關的領域提供可行的參考依據。

關于局部放電的定位和檢測工作，到目前為止國內外已經進行了大量的研究，并為此投入了大量的精力。因此關于檢測電力變壓器局部放電的方法也是相當多的。一般我們可以分為兩大類，一類就是電測法，另一類是非電測法。電測法有脈沖電流檢測法和超高頻檢測法等，非電測法則比較廣泛，有光檢測法、氣象色譜檢測法、紅外熱像檢測法以及超聲波檢測法等。每一種檢測法都有其優點的所在和其不足的地方，而筆者今天主要所要研究的就是非電測法里面的超聲波檢測法。接下來筆者將就此方面的問題做出研究，并簡單的談一談自己的主觀看法。

一、電力變壓器局部放電的超聲波檢測法

（一）電力變壓器局部放電的超聲波檢測法定義

在工頻電壓或者試驗電壓下，電壓器一旦出現局部放電現象就會伴隨著產生一定的超聲波，并且會在很短的時間內借助周邊的介質迅速的傳播擴散開來。因此，我們常常會在電壓器油箱外壁上安裝超聲波的傳感器，這樣一旦發生了局部放電現象，那么其就會通過這個傳感器將超聲波的信號轉變為電信號，進而再對變壓器內部放電的水平做出測量，這就是我們所說的電力變壓器局部放電的超聲波檢測法[1]。

（二）電力變壓器局部放電的超聲波檢測法原理

電力變壓器局部放電的時候，其產生的超聲波在其傳播的過程中會經過很多的介質，一般來說，我們將其傳播的途徑分成兩種情況。首先一種情況是直接傳播形式，這種形式就是超聲波以縱波的形式直接透過絕緣介質和變壓器油等油箱的內壁，再經過鋼板直接到達傳感器。另一種形式是曲折傳播的形式，就是通過縱波穿透油箱的內壁，然后再反向沿著鋼板橫向傳播到傳感器上。詳細情況可參見圖1所示。超聲波在傳播的過程當中會有不同程度的衰減，故而，我們常常會將在衰減的時候油中的直線當做其傳播的重要檢測對象。而超聲波傳播的時候往往會經過絕緣板、油層、金屬繞組以及箱鋼板等不同的捷徑介質，最終再到達超聲換能器。這與衰減的最小路徑是不一樣的，所以計算出來的等值聲速往往和油速也存在著一定的差異。

圖1 超聲波在變壓器當中傳播的途徑

注：S：局部放源；SA：直線傳播途徑；SBA：曲線傳播途徑.

二、電力變壓器局部放電的超聲波定位法

對于電力變壓器而言，及時準確的確定其故障位置的所在能夠減少很多不必要的麻煩。一方面來說可以將檢修的時間大大縮短，另一方面來說還能夠通過其故障產生的位置來對變壓器的危害程度做出判斷。雖然其它方法，比如電檢測法也能夠電力變壓器的局部放電部位做出定位，但是在實際運行當中還存在著各個方面的因素限制，因此要想徹底實現還存在著一定的困難[2]。而利用超聲波法對電力變壓器進行局部的放電定位具有很高的應用價值。首先來說，超聲波這種定位方法具有很強的抗干擾性能，幾何定位的精度非常之高。國內包括國外有很多的研究所和部門都對超聲波定位方法進行了現實的研究，通過相關的研究也可以看出，超聲波定位法能夠將計算時的延誤差所造成的定位誤差完全避免，其成功率相對來說較高。

三、超聲波檢測法檢測電力變壓器局部放電的優點和缺點分析

（一）超聲波檢測法檢測電力變壓器局部放電的優點分析

在電力變壓器的局部放電的檢測當中，超聲波檢測法不單單是一種傳統的應用的比較廣泛的檢測方法，而且這也是一種比較有效的檢測方法。前面已經說過，超聲波檢測法主要是通過變壓器油箱壁上的超聲傳感器對超聲波所發來的脈沖信號進行判斷，從而來分析局部的放電現象。因為超聲波檢測法可以對超聲波脈沖信號的探測裝置進行隨意的擺放，還能夠對多路超聲波的信號探測裝置進行擺放，因此計算出局部放電位置是十分方便而又精確的。除此之外，超聲波檢測法還能夠對局部放電源做出合理的定位，又因為超聲波檢測方法具有多種檢測電力變壓器局部放電的優點，所以這種檢測方法得到了非常廣泛的應用，并且國內外很多機構對其進一步的研究也在不斷的深入著[3]。

（二）超聲波檢測法檢測電力變壓器局部放電的缺點分析

隨著超聲波變壓器在檢測電力變壓器局部放電當中具有非常可觀的優點，但是這并不能排除其缺點的所在。這種方法就目前來說還存在著很多的不足之處，因為電力變壓器的內部結構比較復雜，所以超聲波在其內部傳播的過程中就可能會出現漫反射的現象。這樣一來，在對其進行探測和定位的過程中就很容易應用到復雜的計算方法，以為計算方法的復雜性就可能會使超聲波檢測局部放電的靈敏度有所下降，從而對方電源的定位造成一定的誤差。因此，為了更好的利用超聲波檢測法，就需要對超聲波檢測法進行必要的改進，對于超聲波檢測定位的裝置進行不斷的改裝，并對其性能進行提高，這樣才能夠使其具有更加優越的使用價值。

四、結語

本研究主要就超聲波法檢測電力變壓器局部放電方面的相關問題做出了簡要的分析和探討，文中筆者也針對主要問題談到了一些自己的主觀看法。筆者認為，雖然目前在很多地方，超聲波檢測法依然還被當成是一種輔助的檢測方法，但是超聲波檢測法具有很大的可挖掘性和發展潛力。所以，希望相關的研究人員不要放棄對超聲波檢測法的研究，要對不性能不斷地進行完善，最終使其成為一種更加重要的電力變壓器局部放電的檢測工具。

參考文獻

[1]王忠華，白保東，張博舒.基于DSP的變壓器局部放電在線檢測電路與信號處理[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2011，02（06）：26-27.

[2]陸瑾，袁聰波，等.變壓器局部放電的電—聲聯合檢測技術應用[J].華東電力，2012，25（09）：691-692.

[3]唐志國，李成榕，等.基于輻射電磁波檢測的電力變壓器局部放電定位研究[J].中國電機工程學報，2013，21（03）：298-299.

（作者單位：國網新疆疆南供電有限責任公司）

作者簡介

魏曉，1985年12月31日出生，籍貫河南，國網新疆疆南供電有限責任公司，從事變電站一次設備高壓試驗研究，助理工程師，大學本科學歷。