【正文】 正常。在利用超聲波局部放電檢測方法檢測開關(guān)柜時，檢測裝置通過混頻處理，將超聲波信號轉(zhuǎn)為人耳能夠聽到的聲音。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應具有足夠的采樣速率和信號傳輸速率。目前應用最為廣泛的是以壓電陶瓷為材料的諧振式傳感器，它利用壓電陶瓷的正壓電效應，在局部放電產(chǎn)生的機械應力波作用下發(fā)生形變產(chǎn)生交變電場。工作溫度是指傳感器能夠有效采集信號的溫度范圍。頻響寬度即為傳感器檢測過程中采集的信號頻率范圍，不同的傳感器其頻響寬度也有所不同，接觸式傳感器的頻響寬度大于非接觸式傳感器。此外，根據(jù)現(xiàn)場檢測需要，還可配備信號傳導桿、耳機等配件，其中信號傳導桿主要用于開展電纜終端等設(shè)備局部放電檢測時，為保障檢測人員安全，將超聲波傳感器固定在被測設(shè)備表面；耳機則用于開關(guān)柜局部放電檢測時，通過可聽的聲音來確認是否有放電信號存在。聲波在傳播中的衰減，還與聲波的頻率有關(guān)，頻率越高衰減越大。聲壓是單位面積上所受的壓力，聲強是單位時間內(nèi)通過與波的傳播方向垂直的單位面積上的能量。而聲波在固體中傳播的，除了縱波之外還有橫波。計算吸收作用的通用公式（不考慮松弛損耗）由等式（46）給出，式中是粘滯系數(shù)，是相速度，是平衡密度，是兩種介質(zhì)在常壓（Cp）、確定體積（Cv）下的摩爾比熱的比值，M是每摩爾的體積，是導熱系數(shù)。圖43 聲的折射與反射當波以一定角度傾斜入射時，就會產(chǎn)生折射現(xiàn)象。導致這個現(xiàn)象的因素包括聲波的幾何空間傳播過程、聲波的吸收（聲波機械能轉(zhuǎn)為內(nèi)能的過程）以及波陣面的散射。2 聲波的阻抗和強度聲在氣體中的傳播速度是由狀態(tài)方程決定的；對于液體，速度是由該液體的彈性決定的；對于固體，則是由胡克定律決定的。因其頻率超出了人耳聽覺的一般上限，人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。在過去的三年內(nèi)，國內(nèi)各電網(wǎng)公司均顯著增加了各類超聲波局部放電檢測裝置儀器的配備數(shù)量，國家電網(wǎng)公司僅2011年GIS、開關(guān)柜及電纜超聲波局部放電檢測裝置配置數(shù)量上漲了近20倍，可見超聲波檢測法在實際應用中具有很強的實用性，得到了運行人員的充分肯定。因此，在實際應用中，如GIS、變壓器等設(shè)備的超聲波局部放電檢測既可以進行全站普測，也可以與特高頻法、高頻法等其他檢測方式相配合，用于對疑似缺陷的精確定位；而開關(guān)柜類設(shè)備由于其體積較小，利用超聲波可對配電所、開閉站等進行快速的巡檢，具有較高的檢測效率。電力設(shè)備在運行過程中存在著較強的電磁干擾，而超聲波檢測是非電檢測方法，其檢測頻段可以有效躲開電磁干擾，取得更好的檢測效果。傳統(tǒng)的超聲波局部放電檢測法是利用固定在電力設(shè)備外壁上的超聲波傳感器接收設(shè)備內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波脈沖，由此來檢測局部放電的大小和位置。2002年，法國ALSTOM輸配電局的研究人員對變壓器中的典型局部放電超聲波信號的傳播與衰減進行了比較研究。超聲波法用于變壓器局部放電檢測最早始于上世紀40年代，但因為靈敏度低，易于受到外界干擾等原因一直沒有得到廣泛的應用。國內(nèi)清華大學、華北電力大學、西安交通大學、武漢高壓所等科研機構(gòu)自上世紀90年代開始逐漸開展超聲波局部放電檢測的研究。在利用超聲波進行局部放電量大小確定和模式識別方面的工作相對較少，上世紀80年代德國和日本科學家曾在此方面進行過研究，近年來有學者提出了利用頻譜識別局部放電模式的新方法，其研究也取得了一些新成果，但目前仍處于實驗室研究階段，現(xiàn)場應用情況并不理想。在實際應用中，GIS設(shè)備常采用幅值定位法，它是基于超聲波信號的衰減特性實現(xiàn)的；變壓器常采用空間定位法，目前市面上已有比較成熟的定位系統(tǒng)。在實際應用中，由于超聲波檢測法具有出色的定位能力，其在變壓器和GIS設(shè)備巡檢過程中對內(nèi)部缺陷點的確認和定位得到了較為廣泛的應用，而開關(guān)柜的超聲波檢測也廣泛應用于配電設(shè)備的巡檢中。國家電網(wǎng)公司在引入、推廣超聲波局放檢測技術(shù)方面做了大量卓有成效的工作?？v波又稱疏密波，其質(zhì)點運動方向與波的傳播方向一致，能存在于固體、液體和氣體介質(zhì)中；橫波，又稱剪切波，其質(zhì)點運動方向與波的傳播方向垂直，僅能存在于固體介質(zhì)中。對于平面波，聲的壓強和顆粒的速度的比例被稱為聲阻抗： （42）圖41 作用于柱形聲學顆粒（聲線）上的力聲阻抗和電阻抗類似，并且當壓強和速度異相的時候也可以是復數(shù)。因為此類衰減僅與波形傳播的空間幾何參數(shù)有關(guān)。與其它所有的波一樣，聲波在遇到拐角或障礙物時也會發(fā)生衍射現(xiàn)象。該方法的特點是傳感器與電力設(shè)備的電氣回路無任何聯(lián)系，不受電氣方面的干擾，但在現(xiàn)場使用時易受周圍環(huán)境噪聲或設(shè)備機械振動的影響。圖45 聲波的傳播路徑不同類型、不同頻率的聲波，在不同的溫度下，通過不同媒質(zhì)時的速率不同。在氣體和液體中，波的擴散是衰減的主要原因；在固體中，分子的撞擊把聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌⑹撬p的主要原因。表42 縱波在幾種材料中傳播時的衰減材料頻率溫度（℃）衰減（dB/m）空氣50kHz20~28SF640kHz20~28鋁10MHz25鋼10MHz25有機玻璃25聚苯乙烯25氯丁橡膠25聲波的傳播速率與聲波的衰減特性在超聲波局部放電定位應用中起到了重要的理論支持。目前人們還無法制造上述這種理想的傳感器，現(xiàn)在應用的傳感器大部分由壓電元件組成，壓電元件通常采用鋯鈦酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇等多晶體和鈮酸鋰、碘酸鋰等單晶體，其中，鋯鈦酸鉛（PZT5）接收靈敏度高，是聲發(fā)射傳感器常用壓電材料。諧振頻率也稱為中心頻率，當加到傳感器兩端的信號頻率與晶片的諧振頻率相等時，傳感器輸出的能量最大，靈敏度也最高。壓電晶片的諧振頻率（f）與其厚度（t）的乘積為常數(shù)，（V），即f?t＝，可見，晶片的諧振頻率與其厚度成反比。單端式傳感器結(jié)構(gòu)比較簡單，且?guī)ж撦d能力強，但靈敏度略遜于差分式傳感器；差分式傳感器可以有效抑制共模干擾，具有較高的靈敏度，但是其結(jié)構(gòu)復雜，且?guī)ж撦d能力較弱。一種是通過操作系統(tǒng)編寫特定的軟件，在檢測裝置運行過程中通過軟件中的不同功能將各種分析數(shù)據(jù)顯示出來，供檢測人員進行分析。3 缺陷類型識別由于超聲波信號傳播具有較強的方向性特點，因此超聲波局部放電檢測被廣泛應用于缺陷的精確定位，而其在缺陷類型的識別方面卻鮮有突破。超聲波局部放電檢測和特高頻局部放電檢測為互為補充，互為驗證的關(guān)系，不可偏袒。3）背景的檢測檢測現(xiàn)場空間干擾小時，將傳感器置于空氣中，儀器所測得的數(shù)值即為背景值；檢測現(xiàn)場空間干擾較大時，將傳感器置于待測設(shè)備基座上，儀器所測得的數(shù)值即為背景值；而在信號確診和準確定位時，宜將傳感器置于臨近的正常設(shè)備上，儀器所測得的數(shù)值即為背景值。6）信號詳測在發(fā)現(xiàn)有可疑超聲波信號的部位后，應進行定位后對該部位進行詳細檢測，此工作必須使用傳感器固定裝置（如磁鐵固定座、固定座和綁扎帶等），進行綜合分析，必要時增加測點檢測。2 帶電檢測時的注意事項1）注意檢測儀器狀態(tài)良好。6）提高檢出概率，建議使用信號時間分辨率與電源周波頻率相當?shù)某暡ㄐ盘柕臅r域波形的檢測設(shè)備，并記錄連續(xù)多工頻內(nèi)的時域波形。圖411 GIS超聲波局部放電檢測流程1）傳感器的選擇一般的，對GIS設(shè)備進行超聲波局部放電檢測選擇傳感器的頻率范圍為20kHz100kHz，諧振頻率為40kHz。圖411 GIS超聲波局放檢測點示意圖4）信號源定位GIS中的超聲波局部放電定位技術(shù)分為頻率定位技術(shù)和幅值定位技術(shù)。所以我們應對電壓互感器氣室和電流互感器氣室進行特殊分析。檢測現(xiàn)場附近的排風扇旋轉(zhuǎn)、施工機械摩擦、物體與變壓器殼體摩擦、臨近的帶電導體電暈等都會帶來干擾。時差定位技術(shù)是利用局部放電產(chǎn)生的超聲波信號傳播到不同位置的傳感器所需時間的差別來定位的技術(shù)，但由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、信號到達不同傳感器路徑不同和材料的特性差異等原因，容易造成時差測定不準確，給定位帶來較大的誤差。如有必要，延長檢測時間。根據(jù)特定的周期檢測開關(guān)室中的開關(guān)柜，保留每次的檢測結(jié)果，就可以根據(jù)檢測結(jié)果對設(shè)備局部放電狀態(tài)變化的趨勢進行分析。（一）正常判斷依據(jù)根據(jù)背景和檢測點所測超聲波信號的周期峰值、有效值、50Hz相關(guān)性、100Hz相關(guān)性、相位分布、特征指數(shù)分布及時域波形的差異，滿足表44的所有標準即為正常，任何一項參數(shù)不滿足均可判定為異常。本節(jié)主要介紹GIS設(shè)備典型缺陷診斷的依據(jù)和標準。具有明顯的相位聚集相應，但在一個工頻周期內(nèi)表現(xiàn)為一簇，即“單峰”。時域波形檢測模式特征指數(shù)檢測模式典型譜圖譜圖特征有規(guī)則脈沖信號，一個工頻周期內(nèi)出現(xiàn)兩簇，兩簇大小相當。但是，當統(tǒng)計自由金屬微粒與設(shè)備外殼的碰撞次數(shù)與時間的關(guān)系時，卻可發(fā)現(xiàn)明顯的譜圖特征。對更換的間隔進行解體檢修，發(fā)現(xiàn)多處導向桿存在松動情況。6月中旬，技術(shù)人員對缺陷間隔及其相鄰間隔進行了整體更換，并進行了解體檢修。停電返廠解體后，證實了變壓器磁分路與鐵心間、上下磁分路與夾件安裝面間均存在不同程度的放電痕跡，磁分路端部絕緣多數(shù)移位或破損。隨后將2號變壓器低壓側(cè)電容器退出，低壓側(cè)電流為零，上述現(xiàn)象均消失，證明其放電位置位于變壓器磁回路，這與超聲局部放電定位檢測結(jié)果一致。（2）變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及局部放電信號在變壓器內(nèi)的傳輸比較復雜，因此要求從事變壓器局部放電帶電檢測的人員對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)有深入的了解。即使開關(guān)柜內(nèi)本身有一定的局放信號，也被外界的干擾所覆蓋無法準確辨別。且B相電纜頭與銅排連接處存在過熱現(xiàn)象，螺栓表面存在很厚的氧化膜，如圖425所示。當加到20kV左右電壓時，肉眼發(fā)現(xiàn)300B斷路器C相下出線部位明顯的放電現(xiàn)象，如圖427所示。參考文獻[1] [M].北京:中國電力出版社,1995.[2] [M].北京:中國水利水電出版社,1998.[3] 沈其工,高電壓絕緣基礎(chǔ)[M].江蘇:江蘇科學技術(shù)出版社,1998.[4] 邱昌容,[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994.[5] Anon. 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