局部放電一般導(dǎo)致絕緣的局部損壞,不會(huì)引起絕緣的穿透性擊穿,在長(zhǎng)期作用下這種局部放電會(huì)造成絕緣裝置的電氣強(qiáng)度降低,使設(shè)備絕緣損壞。因此,局部放電是一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的對(duì)絕緣設(shè)備破壞的發(fā)展過(guò)程,局部放電情況將會(huì)驗(yàn)證絕緣的好壞,通過(guò)測(cè)量局部放電特性可以判定設(shè)備絕緣水平。正常運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生局部放電時(shí),局部放電量在某種程度上反應(yīng)絕緣狀況的好壞,放電功率的大小反應(yīng)絕緣老化過(guò)程能量的強(qiáng)弱,而放電時(shí)間間隔和放電次數(shù)反應(yīng)絕緣變化的速度。
局部放電與發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣狀況有著密切聯(lián)系。由于發(fā)電機(jī)絕緣介質(zhì)長(zhǎng)期承受各種環(huán)境影響導(dǎo)致絕緣發(fā)生劣化,使得發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)絕緣產(chǎn)生局部放電。反過(guò)來(lái),局部放電又加速絕緣劣化,若局部放電繼續(xù)擴(kuò)大與發(fā)展,最終將導(dǎo)致絕緣破壞,對(duì)高壓繞組來(lái)說(shuō),局部放電現(xiàn)象是一個(gè)老化的重要特征。局部放電將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)定子繞組壽命,如果能早期檢測(cè)和監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)內(nèi)部微弱的放電,測(cè)量局部放電特性,有利于發(fā)現(xiàn)絕緣故障的早期征兆,是診斷絕緣故障的有效方法。
當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生局部放電時(shí),由于相互的壓力或者電場(chǎng)力的作用,產(chǎn)生的氣泡會(huì)發(fā)生膨脹和收縮情況,這種情況會(huì)造成局部體積變化,這種體積改變引起了外部會(huì)產(chǎn)生聲波。產(chǎn)生局部放電的原因有很多種,在很低過(guò)電壓下產(chǎn)生的局部放電不會(huì)發(fā)生熱輻射,然而在較高的過(guò)電壓下產(chǎn)生的局部放電會(huì)發(fā)生熱輻射。從物理概念上分析,如果局部放電發(fā)生,產(chǎn)生的氣泡會(huì)受到納秒級(jí)脈沖電磁場(chǎng)力作用,并且在局部放電過(guò)程中有很大熱輻射,電弧電流引起的高溫會(huì)使氣泡受到一定壓力。因此,局部放電過(guò)程中產(chǎn)生超聲波的原因主要有兩個(gè):一是局部放電時(shí)候的電磁場(chǎng)力,在較低電壓作用下,在脈沖電磁場(chǎng)力的影響下氣泡將按照衰減振蕩運(yùn)動(dòng),從而引起周圍介質(zhì)產(chǎn)生超聲波;二是局部放電會(huì)使氣泡熱脹冷縮,氣泡會(huì)在高電壓下放電擊穿,形成寬度約為幾微米的火花通道。隨著氣體能量釋放,放電通道的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較小,直到放電結(jié)束。
當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí),在放電處由于分子劇烈撞擊,同時(shí)介質(zhì)由于放電發(fā)熱而瞬間體積發(fā)生變化而可產(chǎn)生大于20kHz的聲波,即超聲波。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波,具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其在不透明固體中,可穿透幾十米的深度。可以在設(shè)備上安裝超聲波傳感器,將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),然后經(jīng)一系列處理,就可得到設(shè)備局放信息的特征量,以監(jiān)視絕緣異常情況,推斷缺陷發(fā)生部位及絕緣內(nèi)部是否發(fā)生局部放電。由于超聲波檢測(cè)受電氣干擾小,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線測(cè)量,相對(duì)于傳統(tǒng)的電脈沖等檢測(cè)方法,有明顯的優(yōu)點(diǎn)。