甘永強(qiáng)

摘要：目前，電力設(shè)備是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的設(shè)備。如果電力設(shè)備發(fā)生故障，將給工業(yè)系統(tǒng)帶來非常嚴(yán)重的后果，并造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，當(dāng)電力設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，有一套良好的故障檢測技術(shù)，才能將損失降到最低就顯得尤為重要。本文主要研究如何有效地利用超聲波技術(shù)檢測電力設(shè)備的絕緣狀態(tài)。該技術(shù)的判斷依據(jù)是，如果電力設(shè)備的絕緣出現(xiàn)一些異常情況，故障部位會(huì)出現(xiàn)更加明顯的電暈放電現(xiàn)象。通過對電暈放電的檢測，可以更準(zhǔn)確地找到設(shè)備絕緣故障的位置。另外，超聲波檢測可以在遠(yuǎn)離電力設(shè)備的地方起到很好的作用，安全性高，使用方便，具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高壓電力設(shè)備;絕緣診斷;聲學(xué);檢測技術(shù)

導(dǎo)言：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)生活用電需求也在不斷增長，對電力服務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高。高質(zhì)量的電力服務(wù)不僅要滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，更需要一個(gè)更加安全、穩(wěn)定、可靠的電力系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，變電站高壓設(shè)備的安全運(yùn)行是整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保證。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，如果變電站的高壓設(shè)備出現(xiàn)問題，包括高壓設(shè)備本身的質(zhì)量問題和長期使用造成的設(shè)備老化等，都可能對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成巨大的障礙，甚至引發(fā)重大安全事故，威脅人民群眾的人身、財(cái)產(chǎn)安全。因此，在這種情況下，高壓設(shè)備投入使用時(shí)，有關(guān)部門和有關(guān)人員一定要注意對高壓設(shè)備的定期檢查，特別是絕緣試驗(yàn)，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)查，以便更好地保證設(shè)備的運(yùn)行。在傳統(tǒng)的高壓設(shè)備絕緣檢測中，一般采用定期停電的方法進(jìn)行檢測。這種方式耗時(shí)較長，對人民群眾的日常生活和生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，在經(jīng)濟(jì)如此快速發(fā)展的今天，國家對電力的需求也越來越高，傳統(tǒng)的高壓設(shè)備絕緣檢測已經(jīng)不能滿足當(dāng)前國家對電力系統(tǒng)的要求。在這種情況下，高壓設(shè)備絕緣在線檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1絕緣狀態(tài)判斷的重要性

高壓電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是社會(huì)生產(chǎn)生活的重要組成部分。通過對設(shè)備的絕緣狀態(tài)檢測，可以有效地分析設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，制定保護(hù)措施，保證運(yùn)行過程中的連續(xù)性水平。絕緣狀態(tài)判斷的方法直接影響判斷內(nèi)容的指導(dǎo)性。如果出現(xiàn)判斷失誤和不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，必然會(huì)導(dǎo)致一系列的誤差，給高壓電力設(shè)備的運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，從絕緣狀態(tài)判斷的效率出發(fā)，采用合理的判斷方法，可以高效、準(zhǔn)確地完成絕緣問題分析，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，為設(shè)備運(yùn)維人員爭取寶貴的時(shí)間，迅速完成設(shè)備整改。另外，合理的故障判斷方法可以減少設(shè)備的拆裝，保證設(shè)備的完整性，減少重復(fù)拆裝過程中的運(yùn)行維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)問題，從側(cè)面延長高壓電力設(shè)備的使用壽命，合理完成絕緣狀態(tài)測量。

2絕緣診斷概述

過去主要有直流泄漏電流、絕緣電阻、介損、直流耐壓和交流耐壓試驗(yàn)。絕緣性能測試可以定期檢測電氣設(shè)備的絕緣性能，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測高壓電力設(shè)備的基本絕緣狀態(tài)，分析絕緣老化狀態(tài)。對于運(yùn)行不良的電力設(shè)備，應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

在絕緣電阻測試過程中，如果發(fā)現(xiàn)變壓器的吸收比測試不合格，絕緣電阻絕對值高而吸收比小，則可將變壓器設(shè)備歸類為不合格產(chǎn)品。極化指數(shù)測試方法既保證了判斷的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，又為判斷提供了很大的方便。吸收比測試時(shí)間為60s，介質(zhì)極化剛開始，不能反映絕緣的實(shí)際情況，測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性較低。極化指數(shù)測試時(shí)間為600s，雖然介質(zhì)極化過程尚未完成，但已趨于穩(wěn)定。因此，可以更科學(xué)、準(zhǔn)確地檢測高壓電力設(shè)備的基本絕緣狀況。

工業(yè)水平較高的國家從20世紀(jì)40年代開始采用比較完善的偏振指數(shù)測試方法，另外，在測量過程中提高測量設(shè)備的抗干擾能力，也可以提高測量的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。例如，不同頻率法的操作更加方便，工作效率也會(huì)顯著提高。但是，如果存在明顯的干擾，結(jié)果仍存在較大誤差，因此必須積極研究新的檢測方法。

3高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析

第一個(gè)原因是在設(shè)備運(yùn)行過程中，由于絕緣部件的老化，絕緣部件的絕緣性能下降。特別是在高溫、高溫的工業(yè)環(huán)境中，對開關(guān)設(shè)備的絕緣影響很大，這會(huì)加速絕緣裝置的老化程度，從而大大降低裝置的絕緣性能，從而影響設(shè)備的正常工作，很容易引發(fā)絕緣事故。二是大氣過電壓或操作過電壓引起的，因?yàn)閿嗦菲鞯哪蛪涸谝欢ǚ秶鷥?nèi)。如果在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中產(chǎn)生的載流電壓和三相同時(shí)斷開過電壓的作用下，容易引起絕緣裝置的擊穿。三是相關(guān)操作人員未按照相關(guān)行為規(guī)范操作，造成絕緣事故。四是電氣設(shè)備絕緣距離的設(shè)置不合理，因?yàn)楹芏喔邏汗竦慕泳€和設(shè)置不合理，使得元件對地和相間的距離太小，一旦高壓柜發(fā)生過電壓，極易導(dǎo)致絕緣事故。五是高壓柜內(nèi)電路設(shè)計(jì)不合理，信號(hào)線與電源沒有有效區(qū)分，存在單相線路接地，會(huì)使高壓電氣柜內(nèi)相電壓升高。如果過電壓過度集中在高壓開關(guān)柜的絕對薄弱部位，極易發(fā)生絕緣事故。

4聲學(xué)檢測技術(shù)

4.1 聲學(xué)敲擊檢測技術(shù)

聲沖擊檢測技術(shù)作為絕緣缺陷最常見的檢測方法之一，因其檢測簡單、容易，常作為其他檢測方法的補(bǔ)充。其原理是用物體敲擊被測材料，從而判斷被測材料是否存在缺陷。缺陷材料與完好材料的撞擊聲不同，頻率較低。長期以來，它依靠測試人員的經(jīng)驗(yàn)，用人耳辨別敲擊聲。因此，在精度上存在一定的偏差。隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也得到了非常迅速的發(fā)展，因此，利用檢測技術(shù)的原理，通過融合現(xiàn)代技術(shù)，利用聲學(xué)傳感器，為了提高聲爆震檢測技術(shù)在實(shí)際檢測中的準(zhǔn)確性。根據(jù)實(shí)際測試結(jié)果，聲沖擊檢測技術(shù)可以檢測出絕緣老化引起的氣隙、脫層等缺陷。但是，它不可避免地會(huì)受到探測現(xiàn)場聲波的干擾。

4.2 聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射（AE）是由于外力或內(nèi)部殘余應(yīng)力的過度集中而導(dǎo)致的材料變形和損傷。許多作用在材料上的現(xiàn)象都是由于多余彈性波的釋放引起的。聲發(fā)射技術(shù)主要是指通過聲發(fā)射監(jiān)測電力設(shè)備的技術(shù)，主要是通過利用數(shù)字信號(hào)處理檢測信號(hào)，通過這一規(guī)律來確定絕緣規(guī)律、發(fā)展規(guī)律，從而進(jìn)行研究。特別是在電應(yīng)力作用下，局部放電脈沖電流持續(xù)時(shí)間短，并伴有超聲波能量釋放。因此，聲發(fā)射技術(shù)可以用來測量絕緣性能。雖然目前國內(nèi)外對變壓器局部放電定位的聲發(fā)射方法已經(jīng)進(jìn)行了研究，局部放電發(fā)射技術(shù)在理論上已經(jīng)非常成熟，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，變壓器油中會(huì)存在多個(gè)放電源，因此，數(shù)字信號(hào)處理非常復(fù)雜，容易給以后的結(jié)果分析帶來很大的困難。

4.3 超聲檢測

超聲波檢測技術(shù)主要依靠超聲波在物體傳播過程中的物理特性（當(dāng)超聲波遇到界面時(shí)，會(huì)相應(yīng)地反射和折射），是一種尋找物體內(nèi)部不連續(xù)性的方法。目前，超聲檢測可分為橫波檢測法和縱波檢測法，以超聲波波形為分類點(diǎn)。

首先，橫波檢測。盤狀絕緣子和發(fā)電機(jī)定子絕緣缺陷檢測是橫波檢測方法的兩種主要方式。正是因?yàn)楸P式瓷絕緣子在實(shí)際生產(chǎn)過程中，容易產(chǎn)生亞表面裂紋，尤其是這些裂紋往往隱藏在表面釉層中。因此，用常規(guī)的檢測方法很難準(zhǔn)確檢測。超聲波橫波檢測，由于它能在絕緣層中發(fā)出一個(gè)波長的橫波，并且通過反射波的傳播時(shí)間，可以檢測出瓷板中的次表面裂紋。實(shí)驗(yàn)表明，若無缺陷，則在探傷儀熒光屏上的某一位置會(huì)出現(xiàn)瓷筒橫截面的反射波，出現(xiàn)裂紋時(shí)會(huì)在瓷筒橫截面上出現(xiàn)缺陷波。定點(diǎn)發(fā)生器的主要缺陷是超聲橫波檢測。斜探頭檢測主要針對超聲波橫波發(fā)射，另一個(gè)負(fù)責(zé)接收。試驗(yàn)結(jié)果表明，在熱循環(huán)加速老化效應(yīng)下，定子線棒會(huì)產(chǎn)生剝落缺陷，兩個(gè)探頭接收到的超聲振幅將顯著降低。

第二，P波檢測。超聲波直探頭可用于檢測電氣設(shè)備的各種絕緣微缺陷。試驗(yàn)結(jié)果表明：縱波檢測法可用于檢測復(fù)合樹脂絕緣層厚度在70mm～80mm之間。對厚度為20mm～30mm的樹脂浸漬紙，可進(jìn)行絕緣氣隙、箔層壓和裂紋檢測。可用于檢測厚度為15mm的低密度交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。

5高壓電力設(shè)備絕緣狀態(tài)診斷的低頻超聲監(jiān)測技術(shù)

聲監(jiān)測技術(shù)在高壓電力設(shè)備絕緣檢測中的應(yīng)用，雖然大大提高了檢測質(zhì)量水平，但在長期的使用經(jīng)驗(yàn)表明，聲檢測技術(shù)可以非常方便地檢測出絕緣設(shè)備的缺陷，但是在診斷上也有問題?？茖W(xué)研究表明，造成絕緣子老化的原因很多。除了長期的水流侵蝕外，主要是由于自身的物質(zhì)原因。眾所周知，無論材料的優(yōu)點(diǎn)有多大，都有大的或小的缺陷。絕緣子的缺陷除了自身的性能缺陷外，還存在著這樣的微觀缺陷。因此，為了更好地檢測我國高壓電氣設(shè)備，有必要加強(qiáng)對絕緣設(shè)備的檢測技術(shù)。近年來，出現(xiàn)了低頻超聲檢測技術(shù)。經(jīng)過專業(yè)人員的測試，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)應(yīng)用于高壓電氣絕緣設(shè)備的檢測會(huì)有很好的效果。

超聲波是聲波的一種。首次在蝙蝠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。蝙蝠通過超聲波判斷前方是否有物體。人類通過研究發(fā)現(xiàn)了超聲波技術(shù)。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并取得了建設(shè)性的發(fā)展。在高壓電力設(shè)備的絕緣檢測中，低頻監(jiān)測技術(shù)不僅可以檢測到絕緣子，還可以對其進(jìn)行診斷，可以使相關(guān)管理部門根據(jù)情況提前采取措施。低頻超聲檢測技術(shù)的絕緣測量指標(biāo)有兩種，一是低頻超聲波在絕緣子中的傳播速度，二是低頻超聲波的衰減系數(shù)，檢測項(xiàng)目很多，但判斷標(biāo)準(zhǔn)主要是絕緣子的密度和彈性。

結(jié)束語

電力是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活穩(wěn)定的前提。高壓設(shè)備的絕緣試驗(yàn)可以檢測絕緣子的絕緣性能。低頻超聲波檢測不僅能檢測絕緣，還能診斷，使電力管理部門能及時(shí)做出反應(yīng)，保證高壓電力設(shè)備的正常運(yùn)行，分析了目前高壓電力設(shè)備絕緣檢測中的幾種聲學(xué)檢測技術(shù)，希望我國高壓電力設(shè)備的檢測能夠更上一層樓，保持穩(wěn)定發(fā)展，從而促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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