高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术

杨明

摘要：随着经济的发展，我国对于电力的需求在逐年增大，电力企业在持续增加产能的过程中，为了设备与工作人员的安全，使用了大量的绝缘材料，此类绝缘材料主要采用聚合物复合材料，虽然相比传统绝缘设备性能更佳，但是存在着问题，如在制造加工时会出现气泡，而且如果处理不当的话，还会在高压设备运行中引起局部放电，加速老化，以至于形成安全隐患。

关键词：高压电力设备；绝缘诊断；声学检测技术

一、 绝缘诊断概述

以往的绝缘诊断试验项目中主要有直流泄漏电流、绝缘电阻、介损、直流耐压以及交流耐压试验。采用绝缘性能试验能够定期检测电气设备的绝缘性能，进而准确预测高压电力设备基本的绝缘状况，分析绝缘老化状态。对于绝缘性较差的部分，应及时发现设备的缺陷，同时开展检修工作，保证高压电力设备运行的安全性。绝缘电阻试验的过程中，若发现变压器的吸收比试验不达标，绝缘电阻的绝对值较高但吸收比较小，则可将变压器设备归为不合格产品。采用极化指数试验的方式能够保证判断的科学性与准确性，同时也为判断提供了诸多的便利。吸收比试验的时间为 60s， 介质极化刚刚开始，故而其也无法反映绝缘的实际情况，检测结果的准确性与可靠性较低。极化指数试验时间为 600s，介质极化过程虽然并未完成，但是其已趋于稳定状态，因此能够更加科学和准确地检测出高压电力设备绝缘的基本情况。

二、声学检测技术

2.1声学敲击检测技术

作为一种最为常见的对绝缘缺陷进行检测的方法，声学敲击检测技术因其检测简单易行，所以常常作为其他检测方法的补充手段。其原理在于利用物体轻轻叩击被测试材料，以此判断被测试材料是否存在缺陷问题。存在缺陷的被测试材料，其叩击声响与完好材料声响不同，频率较低。很久以来，都是依靠检测人员的经验，利用人耳对叩击声响进行分辨，因此，在准确度上也容易存在一定的偏差。而随着我国科学技术的飞快发展，数字信号处理技术也得到了十分迅猛的发展，因此，利用该检测技术原理经过现代技术的融合，制作出用声传感器，以此提高声学敲击检测技术在实际检测中的准确性。根据实际试验结果证明，声学敲击检测技术能够检测出因绝缘老化而产生的气隙、分层等缺陷。但是，不可避免地会受到检测现场声波的干扰。

2.2声发射技术

声发射现象，是由于材料受到的外力或者是内部残余应力过于集中，使材料发生变形、破坏等问题，而作用在材料上的很多现象都是由于多余的弹性波释放。声发射技术主要是指在电力设备中通过声波发射而进行监测的技术，主要通过运用数字信号处理检测信号，通过此规律来判定绝缘规律、发展规律，从而进行研究的一种技术。尤其是在电应力的作用下，局部放电脉冲电流持续时间较短，伴有超声波能量释放。因此，利用声发射技术能够对绝缘性能的好坏进行测量。虽然目前国内外都已经先对变压器声发射法局部放电定位展开了研究，局部放电发射技术在理论上已经十分成熟，但是由于在实际应用过程中，变压器油中会有多个放电源存在，因此，其数字信号处理十分复杂，极易给后期的结果分析带来巨大的困难。

2.3超声检测

超声检测技术，主要依靠的是超声波在物体传播中的物理特性（当超声波遇到界面时，就会相应的发生反射、折射现象），而对现物体内部不连续性进行发现的一种方法。目前，我们以超声波波形为分类点，可将超声波检测分为横波检测法、纵波检测法两种。

第一，横波检测法。磁盘绝缘子、发电机定子绝缘缺陷检测是横波检测法最为主要的两种模式。而正是因为瓷盘绝缘子在实际的制作过程中，极易出现亚表面裂纹问题，尤其是这些裂纹又往往隐匿在表面釉层之内。因此，使用常规的检测方法是很难准确检测到的。而超声横波检测，因其能够在绝缘内部发出深度达到一个波长的横波，并且通过反射波的传播时间，对瓷盘内的亚表面裂缝进行检测。实验证明，如若没有缺陷，那么在一定位置上探伤仪的荧光屏就会出现瓷圆柱体断面的反射波，而有裂纹时，瓷圆柱体的断面则会出现缺陷波。定点发电机的缺陷主要是超声横波测试，对于斜探头的检测主要是针对超声横波的发射，另外一个则负责接收。图1是入射角为θ0的超声波在定子线棒中的传播示意图。而通过试验证明，在热循环的加速老化作用下，定子线棒会产生脱壳缺陷，两个探头接收到的超声波幅值均会明显减小。如图1所示。

第二，纵波检测法。超声直探头可以对电气设备的

多种绝缘微观缺陷进行检测。图2为超声直探头在电力电缆检测中的示意图。而通过试验结果可以看出：纵波检测法能够对厚度在70mm～80mm的合成树脂绝缘进行很好的检测。可以对厚度在20mm～30mm的树脂浸渍纸进行绝缘的气隙、箔纸分层和裂纹检测。可对厚度在15mm的低密度交联聚乙烯绝缘电缆进行检测。如图2所示。

三、结语

不同的声学检测技术特点也有所不同，在现阶段的检测工作中，我们依然要解决一些困扰检测工作发展的问题，同时有关人员也应积极采取有效措施推动高压电力设备绝缘诊断技术的发展，从而使其能够充分地发挥自身的作用与价值，提高电网的运行质量。

参考文献：

[1]杨帆.高压电力设备绝缘诊断中声学检测技术[J].大科技，2016（36）.

[2]齊欣，李思彬.高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术[J].黑龙江科学，2016，7（09）.

（作者单位：国网鹤壁供电公司）