高压电力设备绝缘诊断的声学检测技术

甘永强

摘要：目前，电力设备是现代工业生产中非常重要的设备。如果电力设备发生故障，将给工业系统带来非常严重的后果，并造成不可估量的经济损失。因此，当电力设备发生故障时，有一套良好的故障检测技术，才能将损失降到最低就显得尤为重要。本文主要研究如何有效地利用超声波技术检测电力设备的绝缘状态。该技术的判断依据是，如果电力设备的绝缘出现一些异常情况，故障部位會出现更加明显的电晕放电现象。通过对电晕放电的检测，可以更准确地找到设备绝缘故障的位置。另外，超声波检测可以在远离电力设备的地方起到很好的作用，安全性高，使用方便，具有很好的应用前景。

关键词：高压电力设备;绝缘诊断;声学;检测技术

导言：随着我国社会经济建设的不断发展，生产生活用电需求也在不断增长，对电力服务质量的要求也越来越高。高质量的电力服务不仅要满足人们日益增长的用电需求，更需要一个更加安全、稳定、可靠的电力系统。在电力系统运行中，变电站高压设备的安全运行是整个电力系统正常运行的重要保证。在电力系统运行中，如果变电站的高压设备出现问题，包括高压设备本身的质量问题和长期使用造成的设备老化等，都可能对电力系统的正常运行造成巨大的障碍，甚至引发重大安全事故，威胁人民群众的人身、财产安全。因此，在这种情况下，高压设备投入使用时，有关部门和有关人员一定要注意对高压设备的定期检查，特别是绝缘试验，必须及时发现问题并进行调查，以便更好地保证设备的运行。在传统的高压设备绝缘检测中，一般采用定期停电的方法进行检测。这种方式耗时较长，对人民群众的日常生活和生产都会产生一定的影响。因此，在经济如此快速发展的今天，国家对电力的需求也越来越高，传统的高压设备绝缘检测已经不能满足当前国家对电力系统的要求。在这种情况下，高压设备绝缘在线检测技术应运而生。

1绝缘状态判断的重要性

高压电力设备的稳定运行是社会生产生活的重要组成部分。通过对设备的绝缘状态检测，可以有效地分析设备的运行质量，制定保护措施，保证运行过程中的连续性水平。绝缘状态判断的方法直接影响判断内容的指导性。如果出现判断失误和不严谨的问题，必然会导致一系列的误差，给高压电力设备的运行带来风险。同时，从绝缘状态判断的效率出发，采用合理的判断方法，可以高效、准确地完成绝缘问题分析，准确定位故障点，为设备运维人员争取宝贵的时间，迅速完成设备整改。另外，合理的故障判断方法可以减少设备的拆装，保证设备的完整性，减少重复拆装过程中的运行维护风险问题，从侧面延长高压电力设备的使用寿命，合理完成绝缘状态测量。

2绝缘诊断概述

过去主要有直流泄漏电流、绝缘电阻、介损、直流耐压和交流耐压试验。绝缘性能测试可以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的基本绝缘状态，分析绝缘老化状态。对于运行不良的电力设备，应及时发现绝缘缺陷，确保设备安全运行。

在绝缘电阻测试过程中，如果发现变压器的吸收比测试不合格，绝缘电阻绝对值高而吸收比小，则可将变压器设备归类为不合格产品。极化指数测试方法既保证了判断的科学性和准确性，又为判断提供了很大的方便。吸收比测试时间为60s，介质极化刚开始，不能反映绝缘的实际情况，测试结果的准确性和可靠性较低。极化指数测试时间为600s，虽然介质极化过程尚未完成，但已趋于稳定。因此，可以更科学、准确地检测高压电力设备的基本绝缘状况。

工业水平较高的国家从20世纪40年代开始采用比较完善的偏振指数测试方法，另外，在测量过程中提高测量设备的抗干扰能力，也可以提高测量的科学性和准确性。例如，不同频率法的操作更加方便，工作效率也会显著提高。但是，如果存在明显的干扰，结果仍存在较大误差，因此必须积极研究新的检测方法。

3高压开关柜绝缘事故的分析

第一个原因是在设备运行过程中，由于绝缘部件的老化，绝缘部件的绝缘性能下降。特别是在高温、高温的工业环境中，对开关设备的绝缘影响很大，这会加速绝缘装置的老化程度，从而大大降低装置的绝缘性能，从而影响设备的正常工作，很容易引发绝缘事故。二是大气过电压或操作过电压引起的，因为断路器的耐压在一定范围内。如果在电动机起动过程中产生的载流电压和三相同时断开过电压的作用下，容易引起绝缘装置的击穿。三是相关操作人员未按照相关行为规范操作，造成绝缘事故。四是电气设备绝缘距离的设置不合理，因为很多高压柜的接线和设置不合理，使得元件对地和相间的距离太小，一旦高压柜发生过电压，极易导致绝缘事故。五是高压柜内电路设计不合理，信号线与电源没有有效区分，存在单相线路接地，会使高压电气柜内相电压升高。如果过电压过度集中在高压开关柜的绝对薄弱部位，极易发生绝缘事故。

4声学检测技术

4.1 声学敲击检测技术

声冲击检测技术作为绝缘缺陷最常见的检测方法之一，因其检测简单、容易，常作为其他检测方法的补充。其原理是用物体敲击被测材料，从而判断被测材料是否存在缺陷。缺陷材料与完好材料的撞击声不同，频率较低。长期以来，它依靠测试人员的经验，用人耳辨别敲击声。因此，在精度上存在一定的偏差。随着我国科学技术的飞速发展，数字信号处理技术也得到了非常迅速的发展，因此，利用检测技术的原理，通过融合现代技术，利用声学传感器，为了提高声爆震检测技术在实际检测中的准确性。根据实际测试结果，声冲击检测技术可以检测出绝缘老化引起的气隙、脱层等缺陷。但是，它不可避免地会受到探测现场声波的干扰。

4.2 声发射技术

声发射（AE）是由于外力或内部残余应力的过度集中而导致的材料变形和损伤。许多作用在材料上的现象都是由于多余弹性波的释放引起的。声发射技术主要是指通过声发射监测电力设备的技术，主要是通过利用数字信号处理检测信号，通过这一规律来确定绝缘规律、发展规律，从而进行研究。特别是在电应力作用下，局部放电脉冲电流持续时间短，并伴有超声波能量释放。因此，声发射技术可以用来测量绝缘性能。虽然目前国内外对变压器局部放电定位的声发射方法已经进行了研究，局部放电发射技术在理论上已经非常成熟，但在实际应用过程中，变压器油中会存在多个放电源，因此，数字信号处理非常复杂，容易给以后的结果分析带来很大的困难。

4.3 超声检测

超声波检测技术主要依靠超声波在物体传播过程中的物理特性（当超声波遇到界面时，会相应地反射和折射），是一种寻找物体内部不连续性的方法。目前，超声检测可分为横波检测法和纵波检测法，以超声波波形为分类点。

首先，横波检测。盘状绝缘子和发电机定子绝缘缺陷检测是横波检测方法的两种主要方式。正是因为盘式瓷绝缘子在实际生产过程中，容易产生亚表面裂纹，尤其是这些裂纹往往隐藏在表面釉层中。因此，用常规的检测方法很难准确检测。超声波横波检测，由于它能在绝缘层中发出一个波长的横波，并且通过反射波的传播时间，可以检测出瓷板中的次表面裂纹。实验表明，若无缺陷，则在探伤仪荧光屏上的某一位置会出现瓷筒横截面的反射波，出现裂纹时会在瓷筒横截面上出现缺陷波。定点发生器的主要缺陷是超声横波检测。斜探头检测主要针对超声波横波发射，另一个负责接收。试验结果表明，在热循环加速老化效应下，定子线棒会产生剥落缺陷，两个探头接收到的超声振幅将显著降低。

第二，P波检测。超声波直探头可用于检测电气设备的各种绝缘微缺陷。试验结果表明：纵波检测法可用于检测复合树脂绝缘层厚度在70mm～80mm之间。对厚度为20mm～30mm的树脂浸渍纸，可进行绝缘气隙、箔层压和裂纹检测。可用于检测厚度为15mm的低密度交联聚乙烯绝缘电缆。

5高压电力设备绝缘状态诊断的低频超声监测技术

声监测技术在高压电力设备绝缘检测中的应用，虽然大大提高了检测质量水平，但在长期的使用经验表明，声检测技术可以非常方便地检测出绝缘设备的缺陷，但是在诊断上也有问题。科学研究表明，造成绝缘子老化的原因很多。除了长期的水流侵蚀外，主要是由于自身的物质原因。众所周知，无论材料的优点有多大，都有大的或小的缺陷。絕缘子的缺陷除了自身的性能缺陷外，还存在着这样的微观缺陷。因此，为了更好地检测我国高压电气设备，有必要加强对绝缘设备的检测技术。近年来，出现了低频超声检测技术。经过专业人员的测试，发现该技术应用于高压电气绝缘设备的检测会有很好的效果。

超声波是声波的一种。首次在蝙蝠体内发现。蝙蝠通过超声波判断前方是否有物体。人类通过研究发现了超声波技术。目前，这项技术已经在许多领域得到了应用，并取得了建设性的发展。在高压电力设备的绝缘检测中，低频监测技术不仅可以检测到绝缘子，还可以对其进行诊断，可以使相关管理部门根据情况提前采取措施。低频超声检测技术的绝缘测量指标有两种，一是低频超声波在绝缘子中的传播速度，二是低频超声波的衰减系数，检测项目很多，但判断标准主要是绝缘子的密度和弹性。

结束语

电力是我国经济发展和人民生活稳定的前提。高压设备的绝缘试验可以检测绝缘子的绝缘性能。低频超声波检测不仅能检测绝缘，还能诊断，使电力管理部门能及时做出反应，保证高压电力设备的正常运行，分析了目前高压电力设备绝缘检测中的几种声学检测技术，希望我国高压电力设备的检测能够更上一层楼，保持稳定发展，从而促进我国经济的发展。

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