目前檢測(cè)變壓器放電性故障的主要方法是進(jìn)行局部放電水平的測(cè)量, 有脈沖電流局部放電量測(cè)量法(以下簡(jiǎn)稱脈沖電流法)和超聲波局部放電測(cè)量法(以下簡(jiǎn)稱超聲波法)。脈沖電流法需在設(shè)備停電條件時(shí)靠外施電壓進(jìn)行檢測(cè), 雖然能對(duì)放電量的大小進(jìn)行定量測(cè)量, 以確定放電點(diǎn)的電氣位置, 但是無(wú)法確定放電點(diǎn)的空間位置, 且檢測(cè)時(shí)必須為停電情況。因此對(duì)變壓器實(shí)施及時(shí)、在線的超聲波局部放電檢測(cè), 并配合其它的絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目(如油色譜氣體分析、遠(yuǎn)紅外測(cè)溫等), 分析變壓器絕緣狀況, 及時(shí)確定絕緣缺陷性質(zhì)就顯得越來(lái)越重要。

絕緣介質(zhì)局部放電有2 種類型：氣泡內(nèi)放電；介質(zhì)在高場(chǎng)強(qiáng)下游離擊穿。一些澆注、擠壓的絕緣介質(zhì)容易夾雜著氣隙或氣泡, 空氣的介電常數(shù)較固體介質(zhì)小, 而場(chǎng)強(qiáng)與介電常數(shù)成反比。因此, 介質(zhì)中的氣隙或氣泡是第一種局部放電的發(fā)源地；當(dāng)局部電場(chǎng)更高時(shí), 在絕緣薄弱環(huán)節(jié)處將引起介質(zhì)的游離擊穿。以上2種局部放電, 在多數(shù)情況下往往同時(shí)發(fā)生或互相誘發(fā)。

變壓器在試驗(yàn)電壓(或工作電壓)下出現(xiàn)局部放電時(shí), 伴隨產(chǎn)生電脈沖、超聲波、光、熱和化學(xué)變化等物理現(xiàn)象。只要變壓器內(nèi)部存在局部放電, 就一定會(huì)產(chǎn)生高頻的電氣擾動(dòng), 并將向所有與其有連接的電氣回路傳播。利用連接到設(shè)備端子上的測(cè)試裝置接到放電信號(hào), 可對(duì)變壓器局部放電進(jìn)行定量檢測(cè)。同時(shí), 只要存在局部放電, 在放電過(guò)程中, 隨著放電的發(fā)生, 伴隨著爆裂狀的聲發(fā)射, 產(chǎn)生超聲波, 且很快向四周介質(zhì)傳播, 通過(guò)安裝在變壓器油箱外壁上的超聲波傳感器, 將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào), 就能對(duì)變壓器內(nèi)的局部放電水平進(jìn)行測(cè)量, 此即為變壓器超聲波局部放電測(cè)量法。

在變壓器內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí), 伴隨有聲波能量的放出, 超聲波通過(guò)不同介質(zhì)(油紙、隔板、繞組、油等)向外傳播。這種超聲波信號(hào)以某一速度通過(guò)絕緣紙板、絕緣油等介質(zhì)向變壓器油箱外傳播, 以球面波的形式向四周傳播, 超聲波穿過(guò)絕緣介質(zhì)到達(dá)變壓器箱壁上的傳感器有2條途徑：一條直接傳播,即超聲波的縱向波穿過(guò)絕緣介質(zhì)、變壓器油等到油箱內(nèi)壁, 并透過(guò)鋼板到達(dá)傳感器；另一條是以縱向波傳到油箱內(nèi)壁, 后沿鋼板按橫向波傳播到傳感器, 此波為復(fù)合波。超聲波傳播途徑見(jiàn)圖1。放電源S產(chǎn)生超聲波, SA 為縱向波, SBA 、SCA 為復(fù)合波。

超聲波傳播途徑

表1　超聲波的傳播速度和相對(duì)衰減率

介質(zhì)名稱	傳播速度（mm*μs-1）	相對(duì)衰減率/（dB*cm-1）
變壓器油	1.40	0.00
油浸紙	1.42	0.60
油浸紙板	2.30	4.50
銅	3.68	9.00
鋼板	5.50	13.00

超聲波傳播波形