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变压器局部放电产生超声波的原理
点击次数:1358 发布时间:2017-05-23

电力变压器局部放电,是指变压器内绝缘存在气泡、杂质等,当外施交变高压时,缺陷处将发生局部的、重复的击穿。该现象通常是在高电场强度下,在绝缘体内电气强度较低的部位发生,表现为绝缘体内气体掺入物的击穿、小范围内气体或液体介质的局部击穿或固体介质的沿面放电等。产生局部放电的条件取决于绝缘装置中的电场分布和绝缘的电气物理性能。

 

局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿,但是可以导致电介质(特别是有机电介质)的局部损坏。其能量和空间虽微小,但口积月累,则在一定条件下可能造成绝缘装置的电气强度的降低,导致绝缘zui终损坏,酿成供电事故。因此局部放电对绝缘设备的破坏是一个缓慢的发展过程,对于高压电气设备来说是一种隐患。局部放电的特性一般可与绝缘的缺陷很好的相互印证,即根据局部放电特性可以确定电气设备绝缘水平。运行中的电力变压器内部发生局部放电时,其局部放电量的大小在一定程度上反映了绝缘缺陷的状况,放电功率的强弱反映了绝缘老化过程能量变换的强弱,而放电次数与放电间隔则反映了绝缘变化的速度和程度。当局部放电发展到严重阶段时,便使固体绝缘材料和油迅速分解,导致整个绝缘被击穿。因此检测局部放电的各种特性就能够知道设备的绝缘状况。

 

局部放电一般有两种类型:一种是气泡内放电;另一种是介质在高场强下游离击穿。一些浇注、挤压或屈挠的绝缘介质容易夹杂气隙或气泡。空气的介电常数均较固体介质小,而场强与介电常数成反比。因此,气隙或气泡是*种局部放电的发源地。当局部电场更高时,在绝缘薄弱环节处将引起介质的游离击穿。以上两种局放,在大多数情况下往往同时发生或相互诱发。*类放电的特征是均匀、密集,如金属板电极间的油纸放电,第二类放电的特征是间断、大脉冲,如针对板放电。

 

在电力变压器内发生局部放电时,不但会产生高频脉冲电信号,同时还会伴随着爆裂状的声发射,产生超声波信号。一般认为,局部放电产生超声波是由于局部体积变化引起的,也就是说当局部放电发生时,变压器油绝缘被击穿,电荷运动形成电流,产生热量,导致变压器油受热膨胀,局部体积在很短时间内增大;局部放电结束后,电流消失,变压器油冷却收缩。这种一胀一缩的体积变化引起了介质的疏密变化,形成超声波,从局部放电源以球面波的方式向四周传播,通过绝缘到达油箱壁。该理论忽略了空间电荷移动所产生的冲击超声波,因而无法取得局部放电与超声波特征之间的关联关系。

 

随着对局部放电产生超声波机理研究的口益深入,目前一些专家学者开始研究空间电荷中超声波的产生机理。口本科学家Tatsuo Takada提出了空间电荷的超声波产生理论。通过测量超声波能够获得电荷的各组成部分,因此深入研究局部放电产生超声波的机理对超声波法检测局部放电具有理论指导意义。

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