【文章內容簡介】 音，即可初步認定開關柜可能不存在放電現(xiàn)象。此外，超聲波局部放電檢測裝置均配有數(shù)據(jù)存儲功能，在檢測背景噪聲信號以及可疑的異常信號時，可以對數(shù)據(jù)進行存儲，以便進行對比和分析。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。目前，常用的超聲波局部放電檢測裝置對于缺陷類型的識別主要依靠檢測人員對檢測參數(shù)進行分析后加以判斷。第三節(jié) 超聲波局部放電檢測及診斷方法一、檢測方法（一）概述當前電力設備局部放電檢測中，基于超聲波原理的檢測主要分為帶電檢測和在線監(jiān)測兩種方法。帶電檢測是當前超聲波法在電氣設備局部放電檢測中應用最廣泛的一種檢測方法；而國內電力系統(tǒng)內已經安裝的幾套超聲波局部放電長期在線監(jiān)測系統(tǒng)受技術和設備的穩(wěn)定性所限，性能不穩(wěn)定，出現(xiàn)高誤報率，應用受到很大的限制，相關技術有待進一步的研究和完善。一般的，超聲波局部放電帶電檢測遵循如圖49所示的基本流程。在檢測開始前，通過對背景和檢測點超聲波信號有效值、幅值、頻率相關性、相位及原始波形的測定，判斷是否正常。如果有異常信號，就進一步分析確認所檢測的設備是否存在明顯缺陷，以確定缺陷的原因和位置；對于疑似缺陷、一些間歇性和不穩(wěn)定的異常信號，可以利用其它不同檢測手段如特高頻、紅外測溫、分解物分析、X射線等進行輔助檢測。超聲波局部放電檢測對顆粒、懸浮放電、尖端放電、松動、異物雜質等缺陷均有較好的檢測效果，對絕緣子內部缺陷靈敏度低。超聲波局部放電檢測和特高頻局部放電檢測為互為補充，互為驗證的關系，不可偏袒。圖49 超聲波局部放電帶電檢測的原則和基本流程（二）超聲波局部放電帶電檢測方法1 帶電檢測的一般流程如圖410所示，超聲波局部放電帶電檢測一般包括檢測前的準備、檢測點選擇、背景檢測、信號普測、初步定位、信號詳測、信號確診、分析報告等環(huán)節(jié)。圖410 超聲波局部放電帶電檢測的流程1）檢測前的準備工作檢測前應檢查儀器的完備性，設定儀器的試驗參數(shù)，確保儀器的內部電池電量充足，確認超聲硅脂等部件齊全以及傳感器性能良好。2）檢測點的選擇根據(jù)不同電力設備的內部結構，確定各個檢測點。由于超聲波信號衰減較快，因此在檢測時，兩個檢測點之間的距離不應大于1米。對于GIS設備，通常應選擇的測試點有：①盆式絕緣子兩側，特別似乎水平布置的盆式絕緣子；②隔室下方，如存在異常信號，應在該隔室進行多點檢測，查找信號最大點；③斷路器斷口處、隔離刀閘、接地刀閘、電流互感器、電壓互感器、避雷器、導體連接部件等處。對于變壓器設備，超聲波局部放電檢測通常用于進行放電源定位，因此可在變壓器外殼上選擇合適的檢測點。對于開關柜設備，通常宜選用非接觸式超聲波傳感器對柜體縫隙進行檢測，并輔以接觸式超聲波傳感器對柜體外殼進行檢測。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備上，儀器所測得的數(shù)值即為背景值。4）信號普測手持超聲波傳感器，平穩(wěn)地放在設備外殼的各檢測點上，待信號穩(wěn)定后，觀察信號情況10秒以上時間。建議為一人操作。檢測中要避免傳感器的抖動，避免測試人員的衣物、信號電纜和其他物體與待測電力設備的外殼接觸或摩擦。5）信號定位超聲波法局部放電定位有幅值定位和時差定位兩種。幅值定位是根據(jù)超聲信號的衰減特性，利用峰值或有效值的大小定位，一般離信號源越近，信號越大；時差定位是根據(jù)超聲波信號達到傳感器的時差，通過聯(lián)立球面方程或雙曲面方程組計算空間坐標，進行精確定位，精度可達10cm。在實際應用中，可采用幅值方法進行初步定位，隨后根據(jù)現(xiàn)場需要決定是否需要進行進一步的精確定位。此外，由于設備內部的結構不同，超聲波信號傳播存在一定的復雜性，也可采取聲電聯(lián)合等定位方法。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。應記錄并存儲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，以便于準確分析。記錄還應包括設備工況、環(huán)境條件等內容。7）信號異常處理與分析在電力設備檢測到超聲波局部放電信號異常時，應進行短期的在線監(jiān)測或其他方法的檢測，如特高頻檢測、絕緣介質的電/熱分解的成分分析、溫度檢測等手段，并加以綜合分析。超聲波異常信號分析宜采用典型波形的比較法、橫向分析法和趨勢分析法。典型波形比較法是綜合考慮現(xiàn)場干擾因素后，獲得真正代表目標內部異常的超聲波信號與典型波形圖庫進行比較；橫向分析法即為目標部位的信號和相鄰區(qū)域信號或另相相同部位信號進行比較，確定是否有明顯異常信號；趨勢分析法為目標部位的信號與歷史數(shù)據(jù)相比較是否有明確的增長發(fā)展趨勢。異常信號分析時應綜合考慮工況因素的影響。8）分析報告分析報告主要應包括電力設備詳細名稱、電力設備工況、檢測詳細位置、使用檢測設備名稱、檢測者、檢測時間、檢測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析情況、建議與結論等內容。2 帶電檢測時的注意事項1）注意檢測儀器狀態(tài)良好。2）不同的電力設備選擇合適的傳感器。3）合理使用超聲硅脂，超聲波信號大部分在超聲波頻段范圍，在不同介質（如金屬與非金屬、固體與氣體）的交界面，信號會有明顯的衰減。使用接觸式超聲波檢測儀器時，在傳感器的檢測面上涂抹適量的超聲耦合劑后，檢測時傳感器可與殼體接觸良好，無氣泡或空隙，從而減少信號損失，提高靈敏度。4）檢測時宜使用傳感器固定裝置，避免操作者的人為因素的影響。5）選擇合適的檢測時間，注意外部干擾源。現(xiàn)場干擾將降低局部放電檢測的靈敏度，甚至導致誤報警和診斷錯誤。因此，局部放電檢測裝置應能將干擾抑制到可以接受的水平。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域波形的檢測設備，并記錄連續(xù)多工頻內的時域波形。 7）檢測時，應做好檢測數(shù)據(jù)和環(huán)境情況的記錄或存儲，如數(shù)據(jù)、波形、工況、測點位置等。8）每年檢測部位應為同一點，除非有異常信號，定位出最大點后，改為最大點的部位檢測。9）檢測者宜熟悉待測設備的內部結構。3 GIS設備超聲波局部放電帶電檢測的技術要點GIS內部發(fā)生局部放電時，伴隨有超聲波信號的產生。通過在GIS外部安裝超聲波傳感器，接收GIS內部放電產生的超聲波信號，間接判斷GIS是否有放電現(xiàn)象。該方法的檢測頻率一般在100 kHz范圍內，對于SF6氣體中的顆粒跳動、尖端放電、懸浮電位、異物和連接不良比較靈敏，但對于絕緣件內部空隙、裂縫等缺陷靈敏度較低。對GIS進行超聲波檢測流程如圖411所示。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。2）檢測背景信號檢測前，應注意盡量清理現(xiàn)場的干擾聲源。檢測現(xiàn)場附近的排風扇旋轉、施工機械摩擦、物體與GIS殼體摩擦、臨近的帶電導體電暈等都會帶來干擾。推薦的背景檢測點是GIS外殼底架，并選擇各相測點的最小值。對于初步判斷超聲波信號異常的部位，應在該部位附近重新檢測背景信號。3）測點的選擇由于超聲波信號隨距離增加而顯著衰減，故檢測選點不宜太少，否則很可能漏掉異常點。GIS的超聲波檢測位置示意圖如圖412所示。選擇測點的基本原則是：（1）內部結構易出問題的部位，如筒體下部，開關觸頭等；（2）測點間距離不宜大于3米，每兩個盆式絕緣子之間至少1個測點；（3）斷路器、隔離開關、接地開關等有活動部件的氣室取點應增多；（4）觀察歷史趨勢時應與前次檢測取相同測點；（5）三相共箱的GIS建議在橫截面上每120度至少1個測點；（6）在GIS轉角處和T形連接處前后應各測1點；（7）對于外殼直徑較大的GIS應考慮在橫截面上適當增加測點；（8）在水平安裝的盆式絕緣子處，應增加測點，顆粒可能殘留在這些絕緣子上并產生局部放電。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分為頻率定位技術和幅值定位技術。頻率定位技術是利用SF6氣體對超聲波信號中的高頻信號的吸收作用，通過分析超聲波信號高頻部分（50kHz100kHz）的比例來區(qū)分缺陷位于中心導體上還是外殼上，具體流程見圖413。而對于穩(wěn)定缺陷，可以利用幅值定位與時差定位技術進行精確定位。圖413 頻率定位技術的流程5）GIS的異常聲響分析我們偶爾會遇到運行中的GIS出現(xiàn)了可聽的異常聲響，這種現(xiàn)象可能是由于內部松動、設備動靜觸頭對應不正或設備運行引起振動等因素造成，因此我們不應盲目認為GIS內部出現(xiàn)了明顯的放電，而應改變超聲波信號頻段檢測，并加以設備的振動分析和特高頻檢測等其他檢測手段進行綜合分析。此外，由于設備的設計和布局的原因，在設備運行時可能引起設備某段區(qū)域存在共振現(xiàn)象。我們應找出共振區(qū)域，檢測是否有局部放電信號。這種共振現(xiàn)象頻率一般比較低，人手能感覺出來，不伴有超聲波局部放電信號。6）特殊部位的分析在工作狀態(tài)下，電壓互感器和電流互感器的內置繞組和鐵芯會產生周期性的交變電磁場，由此可能產生特有的超聲波信號。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。該特有的超聲波信號一般具有強的單倍頻和多倍頻信號規(guī)律性，波形具有典型對稱性特征。所以檢測者可以通過檢測信號的周期性和對稱性等特征來判斷信號是否源于局部放電之外的其它原因。5 變壓器超聲波局部放電帶電檢測的技術要點變壓器內部絕緣材質多樣，結構復雜，發(fā)生局部放電時，超聲波信號在不同材質中的衰減速率差異較大，傳導到變壓器外殼的超聲波信號也比較復雜。在變壓器局部放電檢測中，一般用油色譜和高頻等方法進行普測，而超聲波法則用于發(fā)現(xiàn)缺陷后進行缺陷的定位。在定位過程中，通過在變壓器外部安裝多個超聲波傳感器，來接收變壓器內部局部放電產生的超聲波信號，并利用多通道的超聲波信號的幅值和時差變化來判斷變壓器內部放電部位的三維空間位置。1）傳感器的選擇一般的，對變壓器設備進行超聲波局部放電檢測選擇傳感器的頻率范圍為80kHz200kHz，諧振頻率為160kHz。2）檢測背景信號檢測前，應注意盡量清理現(xiàn)場的干擾聲源。檢測現(xiàn)場附近的排風扇旋轉、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。推薦的背景檢測點是變壓器外殼基座。此外，電抗器和換流變在運行中有較大的振動，對局部放電超聲波檢測有一定的干擾，但是該干擾信號特征明顯，可以通過觀察后進行排除。3）測點的選擇由于超聲波信號隨距離增加而顯著衰減，且變壓器內部結構復雜，超聲波信號存在一定的折反射，故檢測選點不宜太少，否則很可能漏掉異常點。選擇測點的基本原則是：原點應為變壓器高電壓側的左下角，傳感器位置可根據(jù)變壓器的設計及詳細試驗條件而改變。重要的是對于類似的變壓器，傳感器應布置在相同的坐標位置以利于比較結果。相鄰傳感器之間的直線距離以2~3米以內為宜，并應準確記錄傳感器的坐標位置。4）信號源定位變壓器的超聲波局部放電定位技術除了幅值定位技術以外，還需增加時差定位技術來綜合實現(xiàn)變壓器內部的三維空間定位。時差定位技術是利用局部放電產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，但由于變壓器內部結構復雜、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。在實際定位時，可對超聲波形進行分析，確定其屬于橫波或縱波，通過增加測點和移動傳感器，獲取有明確時差的縱波信號，即可提高定位精度。