声发射技术在变压器局部放电检测中的应用.pdf

声发射技术在变压器局部放电检测中的应用 郭艳平,解武波,郑小平 (兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室) 摘 要；对声发射技术及其在变压器局部放电应用中的检测原理进行了阐述，介绍了国外最新的声发射检测仪器，主要 从声发射信号分析方法、声发射源定位方法两个方面进行了综述，在声发射信号分析方法中主要介绍了信号波形处理和信号 的特征参数分析两种方法。在声发射源定位中主要阐述了电－声定位和声－声定位等几种超声波定位，并对这几种方法的优 缺点进行了分析。最后探讨了声发射技术及其在局部放电应用中存在的问题和发展方向。 关键词：声发射；局部放电；信号处理；超声波定位 变电站是电力传输系统的重要组成部分，变压器 是变电站的核心设备之一。在变压器运行过程中，常 会由于负载的变化而导致变压器内部电压的剧烈波动， 当电压足够高时会引起电器内绝缘体产生电离而发生 放电，局部放电发展到严重阶段时，固体绝缘材料和 变压器油迅速分解，会导致整个绝缘被击穿，导致变 声发射源发出的弹性波，经介质传播到达被检物体表 压器直接失效。因此在运行的变压器中，任何放电现 而，引起表面的机械振动。经声发射传感器将表面的 象都应引起人们的关注。 瞬态位移转换成电信号。声发射信号再经放大、处理 变压器在发生局部放电过程中，总是伴随着高频 后, 形成其特性参数, 并被记录与显示。最后, 经数据 电流脉冲、电磁辐射及声、光、热和化学过程等现象。 的解释, 评定出声发射源的特性。当被检测的变压器 根据这些不同现象，分别采用相应的方法来测量，各 内部发生放电时, 就会产生类似裂纹扩展时的一个高 自测得的量值都可用来反映局部放电存在的程度和状 幅度的脉冲, 这个脉冲波会对变压器内部的机械构件 况，在局部放电的许多测量方法中，声发射法是常被 产生激励产生机械应力波, 应力波可通过机械构件和 采用的检测方法之一，并且多用于局部放电的定位。 绝缘油介质传递到变压器表面上。我们可在变压器表 声发射检测是一种动态无损检测方法，他可以对变压 面布置多个声发射传感器组成一个定位阵列, 通过计 器进行在线实时或连续检测。目前声发射技术作为一 算声发射信号到达各个传感器的时差就可以对放电部 种成熟的无损检测方法，在我国石油、石化、电力、 位的三维位置进行定位, 从而判断放电对变压器的损 航空、航天、冶金、铁路、交通、煤炭、建筑、机械 伤程度。由于声发射检测技术十分灵敏, 变压器内的 制造与加工等领域得到广泛的应用。 游离颗粒对外壁的碰撞也可以发现。 1 检测原理 2 声发射检测仪 声发射(AE)是指材料局部因能量的快速释放而发 首台声发射仪问世于20世纪60年代, 此后仪器不 出瞬态弹性波的现象, 声发射也称为应力波发射。声 断更新换代。在结构、功能、数字化程度和价格上均 发射是一种常见的物理现象, 大多数材料变形和断裂 有较大差异。一般可分为：功能单一的单通道型(或双 时有声发射发生, 但许多材料的声发射信号强度很弱, 通道型) 、多通道多功能的通用型和工业专用型。随着 人耳不能直接听见, 需要借助灵敏的电子仪器才能检 数字信号处理技术的发展, 全数字式多功能声发射检 测出来。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用 测系统得到推广并逐步成为今后的主流。 声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。声 进入20世纪90年代，美国PAC公司、英国DW 公 发射技术是一种新兴的动态无损检测技术,涉及声发