高壓電力設備絕緣診斷的聲學檢測技術

甘永強

摘要：目前，電力設備是現代工業生產中非常重要的設備。如果電力設備發生故障，將給工業系統帶來非常嚴重的后果，并造成不可估量的經濟損失。因此，當電力設備發生故障時，有一套良好的故障檢測技術，才能將損失降到最低就顯得尤為重要。本文主要研究如何有效地利用超聲波技術檢測電力設備的絕緣狀態。該技術的判斷依據是，如果電力設備的絕緣出現一些異常情況，故障部位會出現更加明顯的電暈放電現象。通過對電暈放電的檢測，可以更準確地找到設備絕緣故障的位置。另外，超聲波檢測可以在遠離電力設備的地方起到很好的作用，安全性高，使用方便，具有很好的應用前景。

關鍵詞：高壓電力設備;絕緣診斷;聲學;檢測技術

導言：隨著我國社會經濟建設的不斷發展，生產生活用電需求也在不斷增長，對電力服務質量的要求也越來越高。高質量的電力服務不僅要滿足人們日益增長的用電需求，更需要一個更加安全、穩定、可靠的電力系統。在電力系統運行中，變電站高壓設備的安全運行是整個電力系統正常運行的重要保證。在電力系統運行中，如果變電站的高壓設備出現問題，包括高壓設備本身的質量問題和長期使用造成的設備老化等，都可能對電力系統的正常運行造成巨大的障礙，甚至引發重大安全事故，威脅人民群眾的人身、財產安全。因此，在這種情況下，高壓設備投入使用時，有關部門和有關人員一定要注意對高壓設備的定期檢查，特別是絕緣試驗，必須及時發現問題并進行調查，以便更好地保證設備的運行。在傳統的高壓設備絕緣檢測中，一般采用定期停電的方法進行檢測。這種方式耗時較長，對人民群眾的日常生活和生產都會產生一定的影響。因此，在經濟如此快速發展的今天，國家對電力的需求也越來越高，傳統的高壓設備絕緣檢測已經不能滿足當前國家對電力系統的要求。在這種情況下，高壓設備絕緣在線檢測技術應運而生。

1絕緣狀態判斷的重要性

高壓電力設備的穩定運行是社會生產生活的重要組成部分。通過對設備的絕緣狀態檢測，可以有效地分析設備的運行質量，制定保護措施，保證運行過程中的連續性水平。絕緣狀態判斷的方法直接影響判斷內容的指導性。如果出現判斷失誤和不嚴謹的問題，必然會導致一系列的誤差，給高壓電力設備的運行帶來風險。同時，從絕緣狀態判斷的效率出發，采用合理的判斷方法，可以高效、準確地完成絕緣問題分析，準確定位故障點，為設備運維人員爭取寶貴的時間，迅速完成設備整改。另外，合理的故障判斷方法可以減少設備的拆裝，保證設備的完整性，減少重復拆裝過程中的運行維護風險問題，從側面延長高壓電力設備的使用壽命，合理完成絕緣狀態測量。

2絕緣診斷概述

過去主要有直流泄漏電流、絕緣電阻、介損、直流耐壓和交流耐壓試驗。絕緣性能測試可以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的基本絕緣狀態，分析絕緣老化狀態。對于運行不良的電力設備，應及時發現絕緣缺陷，確保設備安全運行。

在絕緣電阻測試過程中，如果發現變壓器的吸收比測試不合格，絕緣電阻絕對值高而吸收比小，則可將變壓器設備歸類為不合格產品。極化指數測試方法既保證了判斷的科學性和準確性，又為判斷提供了很大的方便。吸收比測試時間為60s，介質極化剛開始，不能反映絕緣的實際情況，測試結果的準確性和可靠性較低。極化指數測試時間為600s，雖然介質極化過程尚未完成，但已趨于穩定。因此，可以更科學、準確地檢測高壓電力設備的基本絕緣狀況。

工業水平較高的國家從20世紀40年代開始采用比較完善的偏振指數測試方法，另外，在測量過程中提高測量設備的抗干擾能力，也可以提高測量的科學性和準確性。例如，不同頻率法的操作更加方便，工作效率也會顯著提高。但是，如果存在明顯的干擾，結果仍存在較大誤差，因此必須積極研究新的檢測方法。

3高壓開關柜絕緣事故的分析

第一個原因是在設備運行過程中，由于絕緣部件的老化，絕緣部件的絕緣性能下降。特別是在高溫、高溫的工業環境中，對開關設備的絕緣影響很大，這會加速絕緣裝置的老化程度，從而大大降低裝置的絕緣性能，從而影響設備的正常工作，很容易引發絕緣事故。二是大氣過電壓或操作過電壓引起的，因為斷路器的耐壓在一定范圍內。如果在電動機起動過程中產生的載流電壓和三相同時斷開過電壓的作用下，容易引起絕緣裝置的擊穿。三是相關操作人員未按照相關行為規范操作，造成絕緣事故。四是電氣設備絕緣距離的設置不合理，因為很多高壓柜的接線和設置不合理，使得元件對地和相間的距離太小，一旦高壓柜發生過電壓，極易導致絕緣事故。五是高壓柜內電路設計不合理，信號線與電源沒有有效區分，存在單相線路接地，會使高壓電氣柜內相電壓升高。如果過電壓過度集中在高壓開關柜的絕對薄弱部位，極易發生絕緣事故。

4聲學檢測技術

4.1 聲學敲擊檢測技術

聲沖擊檢測技術作為絕緣缺陷最常見的檢測方法之一，因其檢測簡單、容易，常作為其他檢測方法的補充。其原理是用物體敲擊被測材料，從而判斷被測材料是否存在缺陷。缺陷材料與完好材料的撞擊聲不同，頻率較低。長期以來，它依靠測試人員的經驗，用人耳辨別敲擊聲。因此，在精度上存在一定的偏差。隨著我國科學技術的飛速發展，數字信號處理技術也得到了非常迅速的發展，因此，利用檢測技術的原理，通過融合現代技術，利用聲學傳感器，為了提高聲爆震檢測技術在實際檢測中的準確性。根據實際測試結果，聲沖擊檢測技術可以檢測出絕緣老化引起的氣隙、脫層等缺陷。但是，它不可避免地會受到探測現場聲波的干擾。

4.2 聲發射技術

聲發射（AE）是由于外力或內部殘余應力的過度集中而導致的材料變形和損傷。許多作用在材料上的現象都是由于多余彈性波的釋放引起的。聲發射技術主要是指通過聲發射監測電力設備的技術，主要是通過利用數字信號處理檢測信號，通過這一規律來確定絕緣規律、發展規律，從而進行研究。特別是在電應力作用下，局部放電脈沖電流持續時間短，并伴有超聲波能量釋放。因此，聲發射技術可以用來測量絕緣性能。雖然目前國內外對變壓器局部放電定位的聲發射方法已經進行了研究，局部放電發射技術在理論上已經非常成熟，但在實際應用過程中，變壓器油中會存在多個放電源，因此，數字信號處理非常復雜，容易給以后的結果分析帶來很大的困難。

4.3 超聲檢測

超聲波檢測技術主要依靠超聲波在物體傳播過程中的物理特性（當超聲波遇到界面時，會相應地反射和折射），是一種尋找物體內部不連續性的方法。目前，超聲檢測可分為橫波檢測法和縱波檢測法，以超聲波波形為分類點。

首先，橫波檢測。盤狀絕緣子和發電機定子絕緣缺陷檢測是橫波檢測方法的兩種主要方式。正是因為盤式瓷絕緣子在實際生產過程中，容易產生亞表面裂紋，尤其是這些裂紋往往隱藏在表面釉層中。因此，用常規的檢測方法很難準確檢測。超聲波橫波檢測，由于它能在絕緣層中發出一個波長的橫波，并且通過反射波的傳播時間，可以檢測出瓷板中的次表面裂紋。實驗表明，若無缺陷，則在探傷儀熒光屏上的某一位置會出現瓷筒橫截面的反射波，出現裂紋時會在瓷筒橫截面上出現缺陷波。定點發生器的主要缺陷是超聲橫波檢測。斜探頭檢測主要針對超聲波橫波發射，另一個負責接收。試驗結果表明，在熱循環加速老化效應下，定子線棒會產生剝落缺陷，兩個探頭接收到的超聲振幅將顯著降低。

第二，P波檢測。超聲波直探頭可用于檢測電氣設備的各種絕緣微缺陷。試驗結果表明：縱波檢測法可用于檢測復合樹脂絕緣層厚度在70mm～80mm之間。對厚度為20mm～30mm的樹脂浸漬紙，可進行絕緣氣隙、箔層壓和裂紋檢測?？捎糜跈z測厚度為15mm的低密度交聯聚乙烯絕緣電纜。

5高壓電力設備絕緣狀態診斷的低頻超聲監測技術

聲監測技術在高壓電力設備絕緣檢測中的應用，雖然大大提高了檢測質量水平，但在長期的使用經驗表明，聲檢測技術可以非常方便地檢測出絕緣設備的缺陷，但是在診斷上也有問題?？茖W研究表明，造成絕緣子老化的原因很多。除了長期的水流侵蝕外，主要是由于自身的物質原因。眾所周知，無論材料的優點有多大，都有大的或小的缺陷。絕緣子的缺陷除了自身的性能缺陷外，還存在著這樣的微觀缺陷。因此，為了更好地檢測我國高壓電氣設備，有必要加強對絕緣設備的檢測技術。近年來，出現了低頻超聲檢測技術。經過專業人員的測試，發現該技術應用于高壓電氣絕緣設備的檢測會有很好的效果。

超聲波是聲波的一種。首次在蝙蝠體內發現。蝙蝠通過超聲波判斷前方是否有物體。人類通過研究發現了超聲波技術。目前，這項技術已經在許多領域得到了應用，并取得了建設性的發展。在高壓電力設備的絕緣檢測中，低頻監測技術不僅可以檢測到絕緣子，還可以對其進行診斷，可以使相關管理部門根據情況提前采取措施。低頻超聲檢測技術的絕緣測量指標有兩種，一是低頻超聲波在絕緣子中的傳播速度，二是低頻超聲波的衰減系數，檢測項目很多，但判斷標準主要是絕緣子的密度和彈性。

結束語

電力是我國經濟發展和人民生活穩定的前提。高壓設備的絕緣試驗可以檢測絕緣子的絕緣性能。低頻超聲波檢測不僅能檢測絕緣，還能診斷，使電力管理部門能及時做出反應，保證高壓電力設備的正常運行，分析了目前高壓電力設備絕緣檢測中的幾種聲學檢測技術，希望我國高壓電力設備的檢測能夠更上一層樓，保持穩定發展，從而促進我國經濟的發展。

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