在電力系統(tǒng)中，局部放電是設(shè)備絕緣老化的重要征兆，及時(shí)、精準(zhǔn)地定位局部放電位置對于保障電力設(shè)備安全運(yùn)行至關(guān)重要。超聲波檢測技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢，成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段。

超聲波檢測技術(shù)原理

局部放電會產(chǎn)生超聲波信號。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，放電區(qū)域的電子高速運(yùn)動，與周圍介質(zhì)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致介質(zhì)瞬間受熱膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力波，也就是超聲波。這些超聲波信號會以波的形式在設(shè)備內(nèi)部傳播。超聲波檢測技術(shù)正是基于此原理，利用超聲波傳感器來接收這些信號。

設(shè)備安裝與信號獲取

為精準(zhǔn)定位局部放電，首先要合理安裝超聲波傳感器。在電力設(shè)備如變壓器、開關(guān)柜等不同部位，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和可能發(fā)生局部放電的位置，均勻布置多個(gè)傳感器。這些傳感器就像一個(gè)個(gè) “耳朵”，時(shí)刻捕捉設(shè)備內(nèi)部發(fā)出的超聲波信號。一旦設(shè)備發(fā)生局部放電，傳感器將接收到的超聲波信號轉(zhuǎn)化為電信號，并傳輸至信號采集系統(tǒng)。信號采集系統(tǒng)會對這些電信號進(jìn)行放大、濾波等預(yù)處理，去除干擾信號，確保獲取到清晰、準(zhǔn)確的局部放電超聲波信號。

如何利用超聲波檢測技術(shù)精準(zhǔn)定位局部放電？

信號分析與定位計(jì)算

獲取信號后，關(guān)鍵在于對其進(jìn)行分析以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。不同位置的局部放電產(chǎn)生的超聲波信號到達(dá)各個(gè)傳感器的時(shí)間存在差異。通過測量這個(gè)時(shí)間差，結(jié)合超聲波在設(shè)備介質(zhì)中的傳播速度，運(yùn)用特定的算法進(jìn)行計(jì)算，就能確定局部放電的位置。例如采用時(shí)差定位法，假設(shè)在某一時(shí)刻，三個(gè)傳感器分別接收到局部放電產(chǎn)生的超聲波信號，通過計(jì)算信號到達(dá)各傳感器的時(shí)間差，利用三角形定位原理，即可精確計(jì)算出局部放電點(diǎn)在設(shè)備中的三維坐標(biāo)。此外，還可分析超聲波信號的幅值、頻率等特征。一般來說，距離局部放電點(diǎn)越近，傳感器接收到的信號幅值越大，通過對比不同傳感器接收到信號的幅值大小，也能輔助判斷局部放電點(diǎn)的大致方向。同時(shí)，局部放電產(chǎn)生的超聲波信號具有特定的頻率范圍，對信號頻率進(jìn)行分析，有助于進(jìn)一步確認(rèn)信號的真實(shí)性，排除其他干擾信號的影響。

利用超聲波檢測技術(shù)，通過合理安裝傳感器獲取信號，再借助精確的信號分析與定位計(jì)算方法，能夠有效、精準(zhǔn)地定位電力設(shè)備中的局部放電位置，為及時(shí)采取維護(hù)措施、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力支持。