高压电力设备绝缘诊断中声学检测技术

杨帆

（中国电力科学研究院 湖北武汉 430000）

高压电力设备绝缘诊断中声学检测技术

杨帆

（中国电力科学研究院 湖北武汉 430000）

高压电力设备运行和维护工作中的一个重要环节就是电力设备绝缘诊断，它是保障高压电力设备能够安全运行的有效手段之一，并且也是电力系统绝缘监督的主要工作。近些年来，利用声学检验技术对高压电力设备进行绝缘诊断，已经成为发展趋势。高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术对及时发现和及时诊断设备的缺陷及隐患发挥了重要作用，本文就重点介绍声学检测技术在高压电力设备绝缘诊断中的应用和其以后的发展前景。

高压电力设备；绝缘诊断；声学检测技术

引言

高压电力设备的使用寿命主要由设备内部绝缘材料的性能所决定的。对于高压电力设备，绝缘性能是由电气性能、机械性能、热稳定性与化学稳定性等这些指标衡量的。由于高压电力设备需要长期进行运行，因此，就需要运用各种技术手段对电气性能进行定期监测，并综合局部放电测量和老化试验等项目，对高压电力设备的绝缘性能作出客观的综合评价。然而高压电力设备的绝缘强度下降是由于各种因素的综合作用造成，其过程具有随意的，因此，有计划地进行预防性绝缘监测，是保证电气设备可靠运行的重要手段。随着科学技术的进步，声学检测技术在高压电力设备绝缘诊断中的应用得到了越来越多的关注，应用也越来越广，成为检验高压电力设备绝缘检验的重要手段。尤其是超声波在高压电力设备绝缘性的诊断声学检测技术中的前景最为光明，它既能检测到高压电力设备绝缘材料本身的性能，还可以检测到高压电力设备绝缘材料的微观结构。

1 绝缘诊断

传统的绝缘诊断试验项目包括直流泄漏电流、绝缘电阻、介损、直流耐压和交流耐压试验。通过绝缘性能试验，可定期对电气设备的绝缘性能进行检测，预测高压电力设备的绝缘状况，推测出绝缘老化的过程、绝缘性比较薄弱的部位，从而发现在运设备的安全隐患，进而进行有针对性的对存在安全隐患的部位进行检修，以确保高压电力设备的安全运行。

在绝缘电阻的相关试验中，发现了变压器的吸收比试验不符合标准，绝缘电阻的绝对值比较高，但吸收比偏小，这样的变压器设备就会判为不合格品。而采用极化指数的试验方法，可以提高判断的准确性，而且方便做出判断。从理论角度来分析，吸收比试验的时间仅为60s，这么短的时间内，介质的极化过程也就处于刚刚开始阶段，此时不能全面反映绝缘的真实现象，所以测试的结果没有可信度。极化指数试验的时间大约为600s，介质极化的过程虽然未完成，但已经比较接近稳定，所以能比较准确地检测出高压电力设备的绝缘损坏情况。工业比较发达的国家从20世纪的40年代就开始采用比较准确的极化指数的试验方法，不采用结果失真的吸收比的试验方法。

提高测量设备测量时的抗干扰性能，也能提高测量的准确性。如采用异频法一些等新方法，不但操作方便，而且可以大大提高工作效率，但是采用电源倒向的方法和自动计算的方法在干扰特别大时，仍存在较大的误差，所以开拓新思路、研究新的方法，成为新的研究课题。

2 声学检测技术

2.1 声学敲击检测

声学敲击检测是比较常用的一种检测缺陷的方法。用物体轻轻敲击待检测物体。如果待检测物体有缺陷的部位，敲击的声音与没有缺陷的部位，声音会有不同。声音不同的判别，可以用耳力分辨，也可以用专用的设备进行检测。比如，技术人员靠人的耳朵，分辨发电机的定子槽楔被叩击时所产生的声音不同，来判定槽楔是否产生松动。但是这种方法过度依赖工作人员的经验，所以此方法经常被用一种作辅助方法。专用的设备进行检测的方法虽然可以规避这一现象，但是声学敲击检测只能用作定向分析，不能用作定量分析，也就是说声学敲击检测只能判断高压电力设备绝缘性是否有问题，而不能分析绝缘性能故障的原因和绝缘性的发生及发展情况。

2.2 声发射检测

高压电力设备绝缘性材料受到外力或内部的残余应力作用时，材料本身的缺陷，在应力集中的作用下，使材料发生变形或者损坏，进而通过这种方法将多余的能量以弹性波的形式释放出来，然后利用相关的电子设备，检测发射出来的声波。然后将电信号转变为数字信号，再对数字信号进行处理，以研究材料缺陷发生、发展的规律。此外，还可以对缺陷部位进行精确定位。高压电力设备绝缘缺陷在应力的作用下会产生局部放电现象，虽然局部放电脉冲电流持续的时间非常短，但是这一过程常常伴随着超声波的能量放出，因此，除了使用脉冲电流的方法测量材料局部的放点程度以外，还可以利用声发射检测的相关技术和测量局部的放电声波信号来判断高压电力设备绝缘性性能的好坏。

2.3 发电机定子绝缘和变压器声发射法

这种方法是将局部放电部位进行定位的研究。这种方法由两部分组成：①局部放电的电测量部分；②声发射的定位部分。将其中的一个传感器进行固定，用来计算延迟时间，将另一个电传感器在待检测件的相关部位来回移动，这样通过测量不同部位的延迟时间就，可以计算出放电源的位置，误差可以被控制在2cm范围之内，但是这种方法的不足之处在于，必须局部放电和电极测量同时进行。

3 超声波检测技术在高压电力设备绝缘状态监测中的应用

电力设备中高压绝缘体有老化现象时，可能发生局部放电的现象，从而产生超声波。当发电设备材料发生老化龟裂，电站蒸气管道容易发生泄漏现象。机器产生异常的振动时，也有可能会发出超声波。进而将设备的故障的检测转化为对超声的检测。通常使用的传统检测方式能够检测出高压电力设备绝缘性的相关故障。而使用超声波的检测技术，只需向待检测物体发射超声波，然后通过相关的检测技术就可以检测出高压电力设备绝缘性的故障点。传统的非接触形式的高压绝缘诊断方法是利用红外热成像技术。可是在高压电力设备绝缘诊断过程中，热点的淹没现象给检测工作带来干扰，增加了检测的难度。但是，经过大量的研究及实测统计发现，高压电力设备的绝缘体一旦发生故障，常常伴有超声波，这样，高压电力设备绝缘故障位置就可以被检测出来。

目前为止，超声波检测法已经被广泛的应用到高压电力设备的绝缘诊断中，声学检测技术对高压电力设备绝缘性的测量与定位等研究方面起到了非常重要的意义。近年来在欧美的一些国家里，超声波诊断技术得到越来越多的应用。在我国，高压电力设备绝缘诊断手段也越来越丰富，超声波检测技术以其独有的优势和特点越来越受到大家的重视。超声波检测技术在高压电力设备绝缘状态监测中的应用也逐渐变得普遍起来。

4 结束语

高压电力设备绝缘诊断的方法有声学敲击法、声发射法和超声法，这几种方法在实际操作中各有利弊。声学敲击检验技术在抗干扰方面是个关键，并且是很难解决的问题。局部放电的声发射检验技术只是在理论上比较成熟，但是在现实应用中还是处在研发阶段，不能用于实际。超声横波检测，因为其具有的斜探头具有很多的复杂性，对高压电力设备绝缘的检测具有破坏性，而超声纵波检测又对云母绝缘这种高衰减材料得不到超声发射波信号。因此，既能评估绝缘性能，又能检测绝缘缺陷的低频超声纵波检验技术成为在高压电力设备绝缘检测中的重要手段，成为最具有应用前景的检测方法。由于最近才开始研究这种声学检验技术，因此，需要研究和解决的问题还有很多。

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TB553

A

1004-7344（2016）36-0146-02

2016-12-11

杨帆（1985-），男，助理工程师，本科，主要从事电力检测工作。