超声波法检测电力变压器局部放电的研究

引言：随着科学技术的不断发展，人们的正常生产和生活都离不开电力资源，正因为如此，电力资源也渐渐地和我们的生活越来越加的息息相关。如果电力变压器的绝缘性质较差或者其绝缘层存在瑕疵，那么就可能会导致局部放电的现象出现。而电力变压器的局部放电现象常常会引发一些较为严重的变压器故障，对整个电力系统的正常运行产生十分严重的危害。在本研究当中，笔者将会针对超声波法检测电力变压器局部放电方面的相关问题做出简要的分析和探究，希望所得结果能够引起大家的关注和重视，也希望本研究能够为相关的领域提供可行的参考依据。

关于局部放电的定位和检测工作，到目前为止国内外已经进行了大量的研究，并为此投入了大量的精力。因此關于检测电力变压器局部放电的方法也是相当多的。一般我们可以分为两大类，一类就是电测法，另一类是非电测法。电测法有脉冲电流检测法和超高频检测法等，非电测法则比较广泛，有光检测法、气象色谱检测法、红外热像检测法以及超声波检测法等。每一种检测法都有其优点的所在和其不足的地方，而笔者今天主要所要研究的就是非电测法里面的超声波检测法。接下来笔者将就此方面的问题做出研究，并简单的谈一谈自己的主观看法。

一、电力变压器局部放电的超声波检测法

（一）电力变压器局部放电的超声波检测法定义

在工频电压或者试验电压下，电压器一旦出现局部放电现象就会伴随着产生一定的超声波，并且会在很短的时间内借助周边的介质迅速的传播扩散开来。因此，我们常常会在电压器油箱外壁上安装超声波的传感器，这样一旦发生了局部放电现象，那么其就会通过这个传感器将超声波的信号转变为电信号，进而再对变压器内部放电的水平做出测量，这就是我们所说的电力变压器局部放电的超声波检测法[1]。

（二）电力变压器局部放电的超声波检测法原理

电力变压器局部放电的时候，其产生的超声波在其传播的过程中会经过很多的介质，一般来说，我们将其传播的途径分成两种情况。首先一种情况是直接传播形式，这种形式就是超声波以纵波的形式直接透过绝缘介质和变压器油等油箱的内壁，再经过钢板直接到达传感器。另一种形式是曲折传播的形式，就是通过纵波穿透油箱的内壁，然后再反向沿着钢板横向传播到传感器上。详细情况可参见图1所示。超声波在传播的过程当中会有不同程度的衰减，故而，我们常常会将在衰减的时候油中的直线当做其传播的重要检测对象。而超声波传播的时候往往会经过绝缘板、油层、金属绕组以及箱钢板等不同的捷径介质，最终再到达超声换能器。这与衰减的最小路径是不一样的，所以计算出来的等值声速往往和油速也存在着一定的差异。

图1 超声波在变压器当中传播的途径

注：S：局部放源；SA：直线传播途径；SBA：曲线传播途径.

二、电力变压器局部放电的超声波定位法

对于电力变压器而言，及时准确的确定其故障位置的所在能够减少很多不必要的麻烦。一方面来说可以将检修的时间大大缩短，另一方面来说还能够通过其故障产生的位置来对变压器的危害程度做出判断。虽然其它方法，比如电检测法也能够电力变压器的局部放电部位做出定位，但是在实际运行当中还存在着各个方面的因素限制，因此要想彻底实现还存在着一定的困难[2]。而利用超声波法对电力变压器进行局部的放电定位具有很高的应用价值。首先来说，超声波这种定位方法具有很强的抗干扰性能，几何定位的精度非常之高。国内包括国外有很多的研究所和部门都对超声波定位方法进行了现实的研究，通过相关的研究也可以看出，超声波定位法能够将计算时的延误差所造成的定位误差完全避免，其成功率相对来说较高。

三、超声波检测法检测电力变压器局部放电的优点和缺点分析

（一）超声波检测法检测电力变压器局部放电的优点分析

在电力变压器的局部放电的检测当中，超声波检测法不单单是一种传统的应用的比较广泛的检测方法，而且这也是一种比较有效的检测方法。前面已经说过，超声波检测法主要是通过变压器油箱壁上的超声传感器对超声波所发来的脉冲信号进行判断，从而来分析局部的放电现象。因为超声波检测法可以对超声波脉冲信号的探测装置进行随意的摆放，还能够对多路超声波的信号探测装置进行摆放，因此计算出局部放电位置是十分方便而又精确的。除此之外，超声波检测法还能够对局部放电源做出合理的定位，又因为超声波检测方法具有多种检测电力变压器局部放电的优点，所以这种检测方法得到了非常广泛的应用，并且国内外很多机构对其进一步的研究也在不断的深入着[3]。

（二）超声波检测法检测电力变压器局部放电的缺点分析

随着超声波变压器在检测电力变压器局部放电当中具有非常可观的优点，但是这并不能排除其缺点的所在。这种方法就目前来说还存在着很多的不足之处，因为电力变压器的内部结构比较复杂，所以超声波在其内部传播的过程中就可能会出现漫反射的现象。这样一来，在对其进行探测和定位的过程中就很容易应用到复杂的计算方法，以为计算方法的复杂性就可能会使超声波检测局部放电的灵敏度有所下降，从而对方电源的定位造成一定的误差。因此，为了更好的利用超声波检测法，就需要对超声波检测法进行必要的改进，对于超声波检测定位的装置进行不断的改装，并对其性能进行提高，这样才能够使其具有更加优越的使用价值。

四、结语

本研究主要就超声波法检测电力变压器局部放电方面的相关问题做出了简要的分析和探讨，文中笔者也针对主要问题谈到了一些自己的主观看法。笔者认为，虽然目前在很多地方，超声波检测法依然还被当成是一种辅助的检测方法，但是超声波检测法具有很大的可挖掘性和发展潜力。所以，希望相关的研究人员不要放弃对超声波检测法的研究，要对不性能不断地进行完善，最终使其成为一种更加重要的电力变压器局部放电的检测工具。

参考文献

[1]王忠华，白保东，张博舒.基于DSP的变压器局部放电在线检测电路与信号处理[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2011，02（06）：26-27.

[2]陆瑾，袁聪波，等.变压器局部放电的电—声联合检测技术应用[J].华东电力，2012，25（09）：691-692.

[3]唐志国，李成榕，等.基于辐射电磁波检测的电力变压器局部放电定位研究[J].中国电机工程学报，2013，21（03）：298-299.

（作者单位：国网新疆疆南供电有限责任公司）

作者简介

魏晓，1985年12月31日出生，籍贯河南，国网新疆疆南供电有限责任公司，从事变电站一次设备高压试验研究，助理工程师，大学本科学历。