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局部放电超声波检测法的特点及面临的主要问题
点击次数:875 发布时间:2017-06-20

1.1 超声波检测法的特点

 

尽管电脉冲法是局部放电研究的基础,但是电脉冲信号在现场中检测时会有很大的干扰(通常在几千PC以上),很难正确得到放电信号,另外还存在在线结果与离线结果的等效性等问题。超声波检测法具有以下特点:

 

①易于实现在线检测

 

目前采用的超声波法检测法是利用超声波传感器贴在目标外壳上进行检测,对设备的运行和操作影响很小,传感器与检测设备之间可以采用光纤来连接,光纤具有良好的绝缘性能,检测设备与高电压设备之间有很好的隔离,使设备和测量人员的安全可以得到保证,同时不存在在线结果与离线结果的等效性问题,因此利用超声波法可以较容易的实现在线检测。

 

②便于空间定位

 

确定局部放电位置可以判断局部放电对设备的危害程度,还可以减少检修时间。超声波定位法,利用局部放电时所产生的电信号和声信号之间的相对时间差或声信号和声信号之间的时间差对局部放电进行空间定位。从理论上讲,超声波法可以做到定位,在线检测方便。目前局部放电定位系统多数采用电一声定位法和声一声定位法。

 

③可望实现利用超声波法进行模式识别和定量分析

 

利用超声波法进行局部放电模式识别和定量分析,一直是超声波法检测局部放电研究中的重点,上世纪80年代,德国和口本科学家曾在此方面进行过研究,但并未得到理想的结果。近年来,人们又对利用频谱识别局部放电模式提出了新的见解,随着非线性科学和非确定性科学的发展,为利用超声波对局部放电进行模式识别和定量提供了新的方法,其研究也取得了一些新的成果,因此在先进的传感器以及数学分析工具的支持下,有望利用超声波法实现局部放电的模式识别和定量分析。

 

1.2 超声波检测法面临的主要问题和不足

 

超声波法测量局部放电目前主要存在以下三个方面的问题:

 

①局部放电产生超声波机理问题

 

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,也就是说当局部介质击穿时电流突然增大,引起局部发热,局部体积在很短时间内增大,放电结束后,局部体积冷却收缩,这种体积的变化引起了介质的疏密变化。这样就形成了超声波。该方法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量之间的关联关系。

 

②超声波的传播路径问题

 

由于无法预先确定放电源的位置,因此在实际检测和定位时,通常假定设备内部为均匀介质,超声波的传播具有各向同性。尤其在超声定位中,一般将超声波在设备内部传播的速度认为是一个速度,即等值波速。以上的传播路径分析方法忽略了一些影响因素,尽管这种忽略对局部放电的定位研究有利,但这种忽略了传播途径和衰减的研究为局部放电的定量研究带来很大的限制。

 

③对声信号的处理方法问题

 

传统的局部放电超声波法研究中对超声波的研究往往只是在时域和频域内进行研究。这样的分析实质上是将超声波信号作为一个确定的线性系统来分析的。这样的分析在实际应用中能够解决一些实际问题(例如超声波法定位),但是这样的分析还具有明显的不足。主要原因在于:实际上局部放电超声波信号的产生过程是一个非线性过程,还具有非平稳特性。正是由于超声波本身存在着非线性和非平稳特性,就应当利用一些非线性和非平稳的方法进行分析,以便更好地取得局部放电的特征信息。

 

总之,超声波的产生机理和传播路径都比较复杂,目前还难以利用超声波信号对局部放电进行模式识别和进行定量分析。超声波检测法主要是作为一种辅助测量方法,与其它检测方法如电流脉冲法超高频法联合使用。

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