超声波局部放电

局部放电超声波在线检测技术的应用随着电力行业的不断发展，设备的完好运行对于电网的稳定供电起着至关重要的作用。

然而，电力设备在长期运行过程中，受到环境、材料老化、运行负荷和设计缺陷等因素的影响，常常会出现各种损伤，其中局部放电是一种常见的电力设备故障现象。

对于高压设备而言，局部放电不仅会导致设备寿命的缩短，也会威胁电力系统的稳定运行和人员的安全。

因此，如何及早、精准地发现和定位设备的局部放电异常，成为电力设备管理的重要课题。

在局部放电检测技术中，超声波在线检测技术被广泛应用。

该技术基于声波的传输特性，利用超声波检测局部放电引起的机械振动信号，对局部电缆和变压器绕组等设备中的局部放电进行实时监测和诊断。

超声波在线检测技术具有检测精度高、响应速度快、无需人工介入等优点，被越来越多的电力设备管理者所关注和使用。

局部放电超声波在线检测技术的应用主要体现在以下几个方面。

一、局部放电预警通过超声波在线检测技术，能够及时、连续地监测电气设备中的局部放电信号，一旦出现异常信号即可进行预警。

由于局部放电产生的机械振动信号很弱，检测仪器需要对信号进行放大并滤波处理才能得到可靠的检测结果。

当检测仪器发现信号超过预设的报警值，系统就会发出预警信号，提醒管理人员对该设备进行详细检查，并及时采取相应的处理措施，避免设备运行中出现故障。

二、局部放电定位超声波在线检测技术不仅可以对局部放电信号进行监测，还可以对异常信号的发生位置进行定位。

目前，大多数国内外的局部放电检测仪器都可以采用时间差法对局部放电位置进行定位。

即在设备的两端放置两个超声波传感器，当局部放电信号通过各处传感器时，传感器所接收到的信号到达时间会有微小差异，根据微小差异推算出信号的来源位置，确定局部放电故障的具体位置，为后续的检修工作提供准确指导。

三、局部放电评估当电力设备发生局部放电故障时，除了对具体故障位置进行定位和处理外，还需要对故障程度进行评估，以确保设备能够安全、稳定地运行。

案例1：超声波局部放电检测发现110kV某变电站3911开关柜内电缆终端局部放电§案例简介2020年05月22日18时，检测人员对某站开关柜进行带电检测发现，3911开关柜后下方电缆仓位置超声异常，超声检测数据为42mV，通过耳机可听到连续放电声音，暂态地电压信号正常（基本等于背景噪声），该开关柜后上部及相邻柜体均为环境背景噪声（0.3mV）。

怀疑3911电缆仓内存在沿面放电，当日22时停电后打开后下柜门检查发现A相电缆终端绝缘炭化，绝缘隔板固定螺丝断裂导致绝缘隔板掉落，电缆终端对绝缘隔板放电且有明显放电痕迹。

对电缆终端、绝缘隔板处理后送电，复测放电信号消失。

§检测分析方法（1）带电检测情况：检测人员利用华乘电气科技股份有限公司的PDS-T90手持式局部放电检测仪对开关柜进行了超声波局部放电及暂态地电压局部放电检测，测试数据见表1。

表1 超声波、暂态地电压局部放电检测数据注暂态地电压测试金属背景10dB，超声波局部放电空气背景0.3mV3911开关柜超声波局部放电检测信号最大位置在开关柜后下柜门散热孔处（图1），有效值12.4mV，周期最大值42.6mV，50Hz成分0.4mV，100Hz成分4.4mV，空气背景有效值0.1mV，最大值0.3mV。

超声波幅值图谱见图2。

图1 3911开关柜后下柜门图2 超声波幅值图谱通过表1可以看出，3911开关柜超声波局部放电幅值达到42mV，相当于32dB，大于国网公司运检一[2014]108号文件《变电设备带电检测工作指导意见》规定的缺陷值（15dB）。

超声波测试100Hz成分远大于50Hz成分，暂态地电压测试结果正常，怀疑电缆仓内有严重的局部放电缺陷，缺陷性质为沿面放电。

（2）停电检查情况：当日22时停电检查，发现3911电缆A相电缆终端中部有明显放电痕迹且已经炭化，电缆仓布满黑色粉末状物质，A、B相之间的绝缘隔板固定螺丝断裂(图3)，绝缘隔板底部与A相电缆直接接触，接触部位已经发黑，有放电痕迹（图4）。

变压器局部放电监测方法总结随着电气设备不断增多和规模不断扩大，变压器也被广泛应用于各种场合。

作为电力变压器常见的故障现象，局部放电已成为影响电气设备运行安全的最主要因素之一。

因此，变压器局部放电监测方法的研究和应用显得尤为重要。

目前，变压器局部放电监测方法主要可以分为以下几类。

一、超声波法超声波法是利用超声波探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，当变压器内部发生局部放电时，会产生一定的声波信号，超声波探头可以探测到这些信号，并以此来判断变压器是否存在局部放电现象。

这种方法具有灵敏度高、反应迅速、非接触式测量等优点，但同时也存在着受温度、材质等因素的影响、检测深度较浅等缺点。

二、电磁法电磁法是利用电磁感应探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，变压器内部发生局部放电时，会产生一定的电磁波信号，电磁感应探测器可以探测到这些信号，并以此来判断变压器是否存在局部放电现象。

这种方法具有灵敏度高、检测深度较深等优点，但同时也存在着受温度、材质等因素的影响、需要专门的仪器等缺点。

三、光学法光学法是利用光学感应探测变压器内部局部放电信号的方法。

其原理是，通过光学采集设备采集变压器内部局部放电时产生的闪光信号，并映射到光学显微镜中进行观察和判断。

这种方法具有不会影响变压器内部工作、检测效果好等优点，但同时也存在着需要专门设备、放电强度小等缺点。

四、化学法化学法是利用化学分析手段分析变压器内部油中存在的局部放电产生的气体的组成及其浓度变化来判断变压器是否存在局部放电现象的方法。

这种方法具有利用方便、检测精度高等优点，但同时也存在着受变压器内部材质、油质量等因素影响、需要取样等缺点。

总的来说，变压器局部放电监测方法有很多种，每种方法都有其优点和不足。

针对不同的应用场合和电气设备，在实际应用时应该综合考虑各种方法的特点和适用范围，在保证精度的前提下选择最合适的监测方法。

同时，也需要不断加强和完善局部放电监测技术，进一步提高变压器运行安全性和稳定性，为电力系统的稳定供电和发展做出自己的贡献。

电气设备局部放电超声波检测研究论文（优秀范文五篇）第一篇：电气设备局部放电超声波检测研究论文摘要：:近年来，国家电力工业迅速发展，国家电网规模不断扩大，电压等级也在不断地提高，同时也对电气设备的运行提出了较高要求，基于此，本文针对电气设备局部放电的超声波检测进行了详细研究。

首先从超声波检测原理和超声波检测系统两个方面分析超声波检测技术，然后通过具体的实验，得出实验结果，从而明确电气设备局部放电中的超声波检测技术特点，以此确定有效检测电气设备局部放电的手段。

关键词：:超声波检测原理;局部放电;声波分量;压电传感器局部放电会对电气设备造成不良影响，如果长期存在局部放电，那么电气设备的老化速度就会加快，因此必须要定期对电气设备进行局部放电实验，以此保证设备的正常运行。

通过局部放电实验确定检测电气设备局部放电的有效技术，也能够了解设备的绝缘状况。

而在电气设备局部放电时，会产生电脉冲、超声波、局部过热等情况，因此出现了多种不同的检测方法，而本文主要针对超声波检测方法进行分析。

一、电气设备局部放电的超声波检测原理和系统分析(一)超声波检测原理造成电气设备出现局部放电的原因是因为绝缘故障，所以当发生局部放电时，区域内的分子会形成剧烈的撞击，同时介质也会受到影响，发生瞬时体积改变的情况，还会产生反射和折射现象，在分子介质等因素下，从宏观上产生一定的脉冲压力波，超声波就是其中的声波分量之一。

［1］如果此时在设备外部安装相应的声电转换器，就可以将声音信号转化为电信号，从而将声音信号转变为电信号，经过相应的处理后，就可以得到局部放电信息的特征量。

在常见的设备局部放电实验中，超声波检测方法不会受到电气干扰，也可以实现远距离无线测量，和其他几种传统检测方法相比，具有着无法替代的优点，不仅如此，超声波检测在检测大容量电容器时，灵敏度较高，甚至高于电脉冲法。

(二)超声波检测系统超声波系统中包括了压电传感器、前置仪表放大、滤波电路、数字存储示波器、主放大电路等部分，在完成具体的检测后，得到的检测结果就会输入到计算机中进行处理。

特高频和超声波局部放电综合检测技术的应用摘要：随着国家特高输电战略的逐步实施和建设智能电网计划的不断完善，GIS设备在整个电网中的应用越来越多。

应用超声波法和超高频法综合检测技术，对GIS、开关柜及部分异常设备进行检测，发现GIS 及开关柜等多起设备隐患．并采取相应措施进行了处理．确保了电网的安全运行。

超声波法和超高频法均是现场局部放电的主要检测方法。

超声波法对自由颗粒缺陷具有较高的灵敏度；超高频法对设备内部的金属尖端放电、接触不良放电、GIS 盆式绝缘子上的自由金属颗粒和内部缺陷反映较灵敏，使用时可根据实际情况进行选择。

关键词：特高频；超声波；综合应用GIS由于内空极为有限，导致工作场强很高，内部绝缘裕度相对较小，在严格控制的环境条件下，SF6 气体的击穿强度可望达到相当高的水平，但实际上由于组装环境等因素影响，通常只能达到期望值的一半左右，甚至更低。

一旦GIS 设备内部出现绝缘缺陷，极易发生设备故障，而且引起的停电时间长，检修费用高.事故分析表明，悬浮微粒或污染物进入GIS 盆式绝缘子内侧根部区域．改变了气室内部的空间电场分布，导致局部电场发生畸变，最终由悬浮微粒或污染物引起盆式绝缘子中心导体沿面对外壳放电。

特高频／超声波局放测量技术能有效检测GIS 设备缺陷导致的局部放电，能及时发现和避免GIS 事故的发生，保障GIS 设备的安全稳定运行。

1GIS 局部放电检测原理超声波法、特高频法是目前国内外GIS 局放检测的主要手段，它们都是通过对接收信号进行数据分析，重点关注特征量大小，与典型图谱进行对比，以检测GIS 中各种类型的缺陷，如毛刺放电、自由颗粒、悬浮屏蔽、绝缘子上的颗粒等。

1、特高频局部放电检测原理。

当局部放电在小范围内发生时，气体击穿过程很快，将产生持续时间为ns级的脉冲电流，同时向周围辐射出0.3-3GHZ的电磁波，其在GIS 中是以TEM波和TM波形式传播的，GIS 的同轴结构相当于导引电磁波的波导管，1个GIS 系统如同一系列的谐振腔，谐振腔中信号衰减较小，通常1个ns级的局部放电信号可以持续10ms以上。

局部放电超声波波长
局部放电超声波波长是指在局部放电过程中传播的超声波的波长。

局部放电是一种电击穿的前兆，通常发生在绝缘介质中的微小缺陷或部分放电源处。

当局部放电发生时，会产生高频的超声波，这些超声波可以通过传播距离和单位时间传播的波长来描述。

超声波的波长与频率有关，一般情况下，频率越高，波长越短。

在局部放电过程中，产生的超声波频率通常在几十kHz到几百kHz之间。

根据声波的传播速度和频率之间的关系，可以计算出局部放电超声波的波长。

超声波的传播速度取决于介质的性质，一般来说，固体中的超声波传播速度比液体和气体中的要高。

在绝缘介质中，例如油纸绝缘材料，超声波的传播速度通常在数千米/秒到几万米/秒之间。

综上所述，局部放电超声波的波长取决于超声波的频率和介质的传播速度，通常在数毫米到数十毫米之间。

超声波局部放电检测
组合电器内部产生局部放电信号的时候，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。

由于局部放电是一连串的脉冲形式，所以由此产生的压力波也是脉冲形式的，即产生了声波。

局部放电源一般较小，一般为点声源。

局部放电产生的声波频率在101-107Hz数量级范围，即为超声波（声音频率超过20kHz范围的称为超声波）。

 超声波传感器分成两种，一种为接触式（压电式）超声波传感器（AE）,一种为开放式（敞开式）超声波传感器，接触式传感器是将传感器贴在电力设备表面，检测局放产生的超声波信号在电力设备表面金属板中传播所感应的振动现象，主要用于GIS、变压器、电缆等密封性电力设备的局放检测，但这种检测方式容易受到外界声音及电力设备运行过程中自身振动的干扰。

 开放式超声波传感器是检测放电产生的超声波信号在空气中传播时的振动现象，用于检测电力设备与传感器间有空气通道（如开关柜及户外的电力设备）的局放检测，这种检测技术能够利用外差技术将超声波信号转换成人耳可听到的声音信号，通过局放的特征声音，能够更好的判断局放存在（不受干扰影响）和定位。

开放式超声传感器结构图见图。

 超声波法测量局部放电，利用的是外差法将被接收的信号转换成一个人耳可判别、可听见的声音信号，并将放电所产生的超声波大小以声压的形式显示出来，这样，测量人员便可以通过耳机听到放电声音，并能从测量仪器上查看声压信号。

 外差法原理类似于收音机，把信号转换成人可识别的声音。

主要流程是：超声波信号经过主机选频得到所需信号，然后经本地振荡器产生一个同接收频率差不多的本振信号，两者混频后产生差频，即中频信号，此信号经过中频选频。

采用超声波检测35KV电流互感器的局部放电王贝贝电气0804班080301104电流互感器是电力系统的重要组成部分，其运行状况关系到电力系统能否安全运行。

互感器的可靠运行与其绝缘状况有直接关系，而局部放电是造成互感器绝缘老化，引发电力事故的主要原因之一。

为此，国内外对电流互感器局部放电理论进行了深入的研究。

局部放电会产生电、光、声、热等物理化学现象，根据这些现象，相应地出现了电脉冲法、光检侧法、超声波法、超高频法、气相色谱法和红外热像法等。

目前，电脉冲法和超声波法是研究最为广泛的方法，但在应用上也仍存在不足，主要在于信号识别和实现精确定位上仍存在问题。

本文拟对35KV电流互感器的局部放电超声波检测方法进行介绍。

1.超声波局部放电测量原理超声波是一种振荡频率高于20kHz的声波，超声波的波长较短，可以在气体、液体和固体等媒介中传播，传播的方向性较强、故能量较集中，因此通过超声波测试技术可以测定局部放电的位置和放电程度。

a. 超声波局部放电测量1. 可以较准确的测定局部放电的位置。

2. 测量简便。

可在被测设备外壳任意安装传感器。

3. 不受电源信号的干扰。

4. 测试灵敏度低，不能直接定量。

b.超声波传感器的原理及应用局部放电产生时会辐射出电磁波，所以电检测法是最普遍的局部放电检测手段，然而诸如超声波法等非电的检测方法已被证明有效并且发展了很长一段时间，积累了很丰富的知识体系。

超声波法局部放电检测是一种对电力设备很重要的非破坏性的检测手段。

最初的超声法检测是基于超声脉冲回波技术（Ultrasonic Pulse-echo Radar），主要应用于材料内部裂纹检测。

近几年兴起的声发射技术（AE）得到了更广泛的应用。

电力设备内部发生局部放电时会发出超声波，不同的电力设备、环境条件和绝缘状况产生的声波频谱都不相同2．局部放电测试目的及意义局部放电：是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在其它位置。

超声波局部放电检测在电缆检测中的应用分析摘要:变电设备局部放电的过程，除了伴随着电荷的转移和能量的损耗外，同时也会造成机械振动，从而产生声信号。

对局部放电过程中的声信号进行采集、检测和分析从而对局部放电的位置、程度和性质进行判断的技术就是超声波局放检测技术。

局部放电产生的声信号会沿着非真空介质向四周传播，使用接触式超声波探头对局放产生的超声波信号进行采集，从而进行故障判断。

关键词：超声波局部放电放电检测一、引言超声波是指频率大于20000Hz的声波。

局部放电的过程，除了伴随着电荷的转移和能量的损耗外，同时也会造成机械振动，从而产生声信号。

对局部放电过程中的声信号进行采集、检测和分析从而对局部放电的位置、程度和性质进行判断的技术就是超声波局放检测技术。

局部放电产生的声信号会沿着非真空介质向四周传播。

由于在液体和气体中声波衰减较快，而在固体中声波能量损失较小，所以使用接触式超声波探头对局放产生的超声波信号进行采集。

典型的超声波局放装置一般分为硬件系统和软件系统两大部分。

硬件系统用于检测场声波信号，软件系统用于对所测得的数据进行特征分析并作出初步诊断。

硬件系统组成图如下图6-29所示：图6-29二、超声波局放检测步骤：1.测试前检查测试环境，排除干扰源2）对检测部位进行接触或非接触式检测。

检测过程中，传感器放置应避免摩擦，以减少摩擦产生的干扰；3）手动或自动选择全频段对测量点进行超声波检测；4）测量数据记录。

记录异常信号所处的相别、位置，记录超声波检测仪显示的信号幅值、中心频率及带宽；5）若存在异常，则应进行多点检测，查找信号最大点的位置。

6）记录测试位置、环境情况、超声波读数。

三、超声波局放试验分析根据相位图谱特征判断测量信号是否具备与电源信号相关性。

正常的电缆设备，不同相别测量结果应该相似。

如果信号的声音明显有异，判断电缆设备或邻近设备可能存在放电。

应与此测试点附近不同部位的测试结果进行横向对比（单相的设备可对比 A、B、C 三相同样部位的测量结果），如果结果不一致，可判断此测试点异常。