局部放電超聲波檢測(cè)法的特點(diǎn)及面臨的主要問(wèn)題
1.1 超聲波檢測(cè)法的特點(diǎn)
盡管電脈沖法是局部放電研究的基礎(chǔ),但是電脈沖信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng)中檢測(cè)時(shí)會(huì)有很大的干擾(通常在幾千PC以上),很難正確得到放電信號(hào),另外還存在在線結(jié)果與離線結(jié)果的等效性等問(wèn)題。超聲波檢測(cè)法具有以下特點(diǎn):
①易于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)
目前采用的超聲波法檢測(cè)法是利用超聲波傳感器貼在目標(biāo)外殼上進(jìn)行檢測(cè),對(duì)設(shè)備的運(yùn)行和操作影響很小,傳感器與檢測(cè)設(shè)備之間可以采用光纖來(lái)連接,光纖具有良好的絕緣性能,檢測(cè)設(shè)備與高電壓設(shè)備之間有很好的隔離,使設(shè)備和測(cè)量人員的安全可以得到保證,同時(shí)不存在在線結(jié)果與離線結(jié)果的等效性問(wèn)題,因此利用超聲波法可以較容易的實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。
②便于空間定位
確定局部放電位置可以判斷局部放電對(duì)設(shè)備的危害程度,還可以減少檢修時(shí)間。超聲波定位法,利用局部放電時(shí)所產(chǎn)生的電信號(hào)和聲信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間差或聲信號(hào)和聲信號(hào)之間的時(shí)間差對(duì)局部放電進(jìn)行空間定位。從理論上講,超聲波法可以做到定位,在線檢測(cè)方便。目前局部放電定位系統(tǒng)多數(shù)采用電一聲定位法和聲一聲定位法。
③可望實(shí)現(xiàn)利用超聲波法進(jìn)行模式識(shí)別和定量分析
利用超聲波法進(jìn)行局部放電模式識(shí)別和定量分析,一直是超聲波法檢測(cè)局部放電研究中的重點(diǎn),上世紀(jì)80年代,德國(guó)和口本科學(xué)家曾在此方面進(jìn)行過(guò)研究,但并未得到理想的結(jié)果。近年來(lái),人們又對(duì)利用頻譜識(shí)別局部放電模式提出了新的見解,隨著非線性科學(xué)和非確定性科學(xué)的發(fā)展,為利用超聲波對(duì)局部放電進(jìn)行模式識(shí)別和定量提供了新的方法,其研究也取得了一些新的成果,因此在先進(jìn)的傳感器以及數(shù)學(xué)分析工具的支持下,有望利用超聲波法實(shí)現(xiàn)局部放電的模式識(shí)別和定量分析。
1.2 超聲波檢測(cè)法面臨的主要問(wèn)題和不足
超聲波法測(cè)量局部放電目前主要存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題:
①局部放電產(chǎn)生超聲波機(jī)理問(wèn)題
一般認(rèn)為,局部放電產(chǎn)生超聲波是由于局部體積變化引起的,也就是說(shuō)當(dāng)局部介質(zhì)擊穿時(shí)電流突然增大,引起局部發(fā)熱,局部體積在很短時(shí)間內(nèi)增大,放電結(jié)束后,局部體積冷卻收縮,這種體積的變化引起了介質(zhì)的疏密變化。這樣就形成了超聲波。該方法忽略了空間電荷移動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊超聲波,因而無(wú)法取得局部放電與超聲波特征量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
②超聲波的傳播路徑問(wèn)題
由于無(wú)法預(yù)先確定放電源的位置,因此在實(shí)際檢測(cè)和定位時(shí),通常假定設(shè)備內(nèi)部為均勻介質(zhì),超聲波的傳播具有各向同性。尤其在超聲定位中,一般將超聲波在設(shè)備內(nèi)部傳播的速度認(rèn)為是一個(gè)速度,即等值波速。以上的傳播路徑分析方法忽略了一些影響因素,盡管這種忽略對(duì)局部放電的定位研究有利,但這種忽略了傳播途徑和衰減的研究為局部放電的定量研究帶來(lái)很大的限制。
③對(duì)聲信號(hào)的處理方法問(wèn)題
傳統(tǒng)的局部放電超聲波法研究中對(duì)超聲波的研究往往只是在時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行研究。這樣的分析實(shí)質(zhì)上是將超聲波信號(hào)作為一個(gè)確定的線性系統(tǒng)來(lái)分析的。這樣的分析在實(shí)際應(yīng)用中能夠解決一些實(shí)際問(wèn)題(例如超聲波法定位),但是這樣的分析還具有明顯的不足。主要原因在于:實(shí)際上局部放電超聲波信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程是一個(gè)非線性過(guò)程,還具有非平穩(wěn)特性。正是由于超聲波本身存在著非線性和非平穩(wěn)特性,就應(yīng)當(dāng)利用一些非線性和非平穩(wěn)的方法進(jìn)行分析,以便更好地取得局部放電的特征信息。
總之,超聲波的產(chǎn)生機(jī)理和傳播路徑都比較復(fù)雜,目前還難以利用超聲波信號(hào)對(duì)局部放電進(jìn)行模式識(shí)別和進(jìn)行定量分析。超聲波檢測(cè)法主要是作為一種輔助測(cè)量方法,與其它檢測(cè)方法如電流脈沖法、超高頻法聯(lián)合使用。
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