目錄\o"#_Toc390248225"第一節超聲波局部放電檢測技術概述 3\o"#_Toc390248226"一、發展歷程 3\o"#_Toc390248227"二、技術分類及特點 4\o"#_Toc390248228"三、應用情況 5\o"#_Toc390248229"第二節超聲波局部放電檢測技術基本原理 6\o"#_Toc390248230"一、超聲波的基本知識 6\o"#_Toc390248231"二、超聲波局部放電檢測基本原理 8\o"#_Toc390248232"三、超聲波局部放電檢測裝置組成及原理 10\o"#_Toc390248233"（一）硬件系統 11\o"#_Toc390248234"（二）軟件系統 13\o"#_Toc390248235"第三節超聲波局部放電檢測及診斷方法 15\o"#_Toc390248236"一、檢測方法 15\o"#_Toc390248237"（一）概述 15\o"#_Toc390248238"（二）超聲波局部放電帶電檢測方法 15\o"#_Toc390248239"二、診斷方法 22\o"#_Toc390248240"（一）正常判斷依據 22\o"#_Toc390248241"（二）有明顯缺陷的判斷依據 23\o"#_Toc390248242"（三）疑似缺陷判斷依據 23\o"#_Toc390248243"（四）不同類型設備超聲波局部放電的缺陷診斷 24\o"#_Toc390248244"第四節典型超聲波局部放電案例分析 27\o"#_Toc390248245"一、110kVGIS設備導向桿松動檢測 27\o"#_Toc390248246"（一）案例經過 27\o"#_Toc390248247"（二）檢測分析方法 27\o"#_Toc390248248"（三）經驗體會 30\o"#_Toc390248249"二、500kV變壓器內部放電缺陷檢測 30\o"#_Toc390248250"（一）案例經過 30\o"#_Toc390248251"（二）檢測分析方法 31\o"#_Toc390248252"（三）經驗體會 33\o"#_Toc390248253"三、10kV開關柜局部放電檢測 33\o"#_Toc390248254"（一）案例經過 33\o"#_Toc390248255"（二）檢測分析方法 33\o"#_Toc390248256"（三）經驗體會 36\o"#_Toc390248257"參考文獻 37一、發展歷程超聲波局部放電檢測技術憑借其抗干擾能力及定位能力的優勢，在眾多的檢測法中占有非常重要的地位。超聲波法用于變壓器局部放電檢測最早始于上世紀40年代，但因為靈敏度低，易于受到外界干擾等原因一直沒有得到廣泛的應用。上世紀80年代以來隨著微電子技術和信號處理技術的飛速發展，由于壓電換能元件效率的提高和低噪聲的集成元件放大器的應用，超聲波法的靈敏度和抗干擾能力得到了很大提高，其在實際中的應用才重新得到重視。挪威電科院的.從上世紀70年代末開始研究局部放電的超聲檢測法，并于1992年發表了介紹超聲檢測局部放電的基本理論及其在變壓器、電容器、電纜、戶外絕緣子、空氣絕緣開關中的應用情況的文章。隨后美國西屋公司的RonHarrold對大電容的局部放電超聲檢測進行了研究，并初步探索了超聲波檢測的幅值與脈沖電流法測量視在放電量之間的關系。2000年，澳大利亞的西門子研究機構使用超聲波和射頻電磁波聯合檢測技術監測變壓器中的局部放電活動。2002年，法國ALSTOM輸配電局的研究人員對變壓器中的典型局部放電超聲波信號的傳播與衰減進行了比較研究。2005年德國EkardGrossman和KurtFeser發表了基于優化的聲發射技術的油紙絕緣設備的局部放電在線測試方法，通過使用二維傅里葉變換對信號進行處理，可達10pC的檢測靈敏度。同一年，南韓電力研究所研究員發表了關于電力變壓器局放超聲波信號及噪聲的分析方法的文章。國內清華大學、華北電力大學、西安交通大學、武漢高壓所等科研機構自上世紀90年代開始逐漸開展超聲波局部放電檢測的研究。西安交通大學提出了相控定位方法，先通過時延算出放電的距離，再根據相控陣掃描的角度確定放電的空間位置。武高所開發了JFD系列超聲定位系統，其對一般變壓器放電定位誤差可小于10cm。經過幾十年的發展，目前超聲波局部放電檢測已經成為局部放電檢測的主要方法之一，特別是在帶電檢測定位方面。該方法具有可以避免電磁干擾的影響、可以方便地定位以及應用范圍廣泛等優點。傳統的超聲波局部放電檢測法是利用固定在電力設備外壁上的超聲波傳感器接收設備內部局部放電產生的超聲波脈沖，由此來檢測局部放電的大小和位置。由于此方法受電氣干擾的影響比較小以及它在局部放電定位中的廣泛應用，人們對超聲波法的研究逐漸深入。目前，超聲波檢測局部放電的研究工作主要集中在定位方面，原因是與電測法相比，超聲波的傳播速度較慢，對檢測系統的速度與精度要求較低，且其空間傳播方向性強。在利用超聲波進行局部放電量大小確定和模式識別方面的工作相對較少，上世紀80年代德國和日本科學家曾在此方面進行過研究，近年來有學者提出了利用頻譜識別局部放電模式的二、技術分類及特點盡管脈沖電流法是局部放電研究的基礎，但是電脈沖信號在現場檢測時會有很大的干擾，很難正確得到放電信號，另外還存在在線結果與離線結果的等效性等問題。超聲波檢測法具有以下特點。1、抗電磁干擾能力強目前采用的超聲波局部放電檢測法是利用超聲波傳感器在電力設備的外殼部分進行檢測。電力設備在運行過程中存在著較強的電磁干擾，而超聲波檢測是非電檢測方法，其檢測頻段可以有效躲開電磁干擾，取得更好的檢測效果。2、便于實現放電定位確定局部放電位置既可以為設備缺陷的診斷提供有效的數據參考，也可以減少檢修時間。超聲波信號在傳播過程中具有很強的方向性，能量集中，因此在檢測過程中易于得到定向而集中的波束，從而方便進行定位。在實際應用中，GIS設備常采用幅值定位法，它是基于超聲波信號的衰減特性實現的；變壓器常采用空間定位法，目前市面上已有比較成熟的定位系統。3、適應范圍廣泛超聲波局部放電檢測可以廣泛應用于各類一次設備。根據超聲波信號傳播途徑的不同，超聲波局部放電檢測可分為接觸式檢測和非接觸式檢測。接觸式超聲波檢測主要用于檢測如GIS、變壓器等設備外殼表面的超聲波信號，而非接觸式超聲波檢測可用于檢測開關柜、配電線路等設備。與此同時，超聲波局部放電檢測技術也存在一定的不足，如對于內部缺陷不敏感、受機械振動干擾較大、進行放電類型模式識別難度大以及檢測范圍小等。因此，在實際應用中，如GIS、變壓器等設備的超聲波局部放電檢測既可以進行全站普測，也可以與特高頻法、高頻法等其他檢測方式相配合，用于對疑似缺陷的精確定位；而開關柜類設備由于其體積較小，利用超聲波可對配電所、開閉站等進行快速的巡檢，具有較高的檢測效率。目前，超聲波局部放電檢測范圍涵蓋變壓器、GIS組合電器、開關柜、電纜終端、架空輸電線路等各個電壓等級的各類一次設備。其中，變壓器和GIS的超聲波局部放電檢測通常采用接觸式方法，檢測時將超聲波傳感器（通常為壓電陶瓷材料）放置在設備外殼上，接收內部發生局部放電時產生的異常信號；開關柜的超聲波檢測既可以采用非接觸式傳感器在柜體各接縫處進行檢測，也可以采用接觸式傳感器檢測由內部傳播至柜體表面的超聲波信號；利用無損信號傳導桿可以將超聲波局部放電檢測法應用于檢測電纜終端工藝不良等絕緣缺陷，該方法已經取得了一定的應用效果；在配網架空輸電線路巡線時，可通過一個超聲波傳感器接收線路上的絕緣缺陷所產生的放電信號，對線路的運行狀況進行分析。在實際應用中，由于超聲波檢測法具有出色的定位能力，其在變壓器和GIS設備巡檢過程中對內部缺陷點的確認和定位得到了較為廣泛的應用，而開關柜的超聲波檢測也廣泛應用于配電設備的巡檢中。三、應用情況隨著超聲波局部放電檢測技術研究的逐漸深入，其在全世界范圍內得到了大量的推廣。目前，GIS、變壓器、開關柜等設備均有成熟的檢測裝置和儀器供選擇，各國在超聲波檢測領域也已積累了大量的檢測經驗與發現缺陷設備的經驗。2000年初，超聲波局部放電檢測技術開始引入國內。2006年起，通過與新加坡新能源電網公司進行同業對標，以北京、上海、天津為代表的一批國內電網公司率先引進超聲波局放檢測技術，開展現場檢測應用，并成功發現了多起局部放電案例，為該技術的推廣應用積累了寶貴經驗。在過去的三年內，國內各電網公司均顯著增加了各類超聲波局部放電檢測裝置儀器的配備數量，國家電網公司僅2023年GIS、開關柜及電纜超聲波局部放電檢測裝置配置數量上漲了近20倍，可見超聲波檢測法在實際應用中具有很強的實用性，得到了運行人員的充分肯定。該技術在2023年北京奧運會、2023年上海世博會等大型活動保電工作以及特高壓設備缺陷檢測中均發揮了重要的作用。國際電工委員會（IEC）TC42下屬工作組正在致力于相關標準IEC62478的制訂工作，國內相應的標準制訂也正在進行中。國家電網公司在引入、推廣超聲波局放檢測技術方面做了大量卓有成效的工作。2023年，在充分總結部分省市電力公司試點應用經驗的基礎上，結合狀態檢修工作的深入開展，國家電網公司頒布了《電力設備帶電檢測技術規范（試行）》和《電力設備帶電檢測儀器配置原則（試行）》，首次在國家電網公司范圍內統一了超聲波局放檢測的判據、周期和儀器配置標準，超聲波局放檢測技術在國家電網公司范圍全面推廣。2023年8月至2023年2月國家電網公司組織開展了超聲波局放檢測裝置性能檢測工作，首次對國內市場上數十款超聲波帶電檢測儀器進行了綜合性能的檢測工作，對規范和引導國內儀器開發和制造技術領域起到了積極推動作用。自2023年以來，國家電網公司先后舉辦了20余期電力設備狀態檢測技術及技能培訓工作，共培訓技術與技能人員3000余人，培訓內容涉及超聲波局放檢測等多個項目，為該技術的推廣應用打下了廣泛的人員基礎。第二節超聲波局部放電檢測技術基本原理一、超聲波的基本知識超聲波是指振動頻率大于20kHz的聲波。因其頻率超出了人耳聽覺的一般上限，人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲波與聲波一樣，是物體機械振動狀態的傳播形式。按聲源在介質中振動的方向與波在介質中傳播的方向之間的關系，可以將超聲波分為縱波和橫波兩種形式。縱波又稱疏密波，其質點運動方向與波的傳播方向一致，能存在于（4-1）這里c指聲速。此描述聲波運動的通用微分方程是由描述連續性、動量守恒和介質彈性的三個基本方程聯立而得。2聲波的阻抗和強度聲在氣體中的傳播速度是由狀態方程決定的；對于液體，速度是由該液體的彈性決定的；對于固體，則是由胡克定律決定的。圖4-1顯示了作用在一小滴液體上的力。合成作用力使該顆粒以速度v移動。對于平面波，聲的壓強和顆粒的速度的比例被稱為聲阻抗：（4-2）圖4-1作用于柱形聲學顆粒（聲線）上的力聲阻抗和電阻抗類似，并且當壓強和速度異相的時候也可以是復數。但是，對于平面波，聲阻抗是標量（Z=p0c）并被稱為介質特征阻抗。聲波強度（單位時間內通過介質的聲波能量，單位為W/m2）是一個非常重要的物理量。聲波強度可以用峰值壓強P、峰值速度V的多種表達式表示，其中包括：（4-3）在實際應用中，聲波強度也常用分貝（dB）來度量。3聲波的反射、折射與衍射當聲波穿透物體時，其強度會隨著與聲源距離的增加而衰減。導致這個現象的因素包括聲波的幾何空間傳播過程、聲波的吸收（聲波機械能轉為內能的過程）以及波陣面的散射。這些現象都導致了聲波的強度隨著與聲源間距離的不斷增大而不斷減小。在無損的介質中，球面波強度與球面波陣面的面積成反比，圓柱波強度與相對于聲源的距離成反比，這樣的衰減被稱為空間衰減。因為此類衰減僅與波形傳播的空間幾何參數有關。圖4-2中描述的就是平面波、圓柱波及球型波在傳播過程的幾何空間衰減情況。圖4-2不同波陣面類型對應的不同衰減情況當聲波從一種媒介傳播到另一種具有不同密度或彈性的媒介時，就會發生反射和折射現象，從而導致能量的衰減，如圖4-3所示。在平面波垂直入射的情況下，描述衰減的傳播系數由下式給出：（4-4）顯然，當兩種媒介聲阻抗相差很大時，只有小部分垂直入射波可以穿過界面，其余全部被反射回原來的媒介中。在油和鋼鐵的分界面上，壓力波的傳播系數是0.01，而在空氣和鋼鐵的分界面上，傳播系數為0.0016。圖4-3聲的折射與反射當波以一定角度傾斜入射時，就會產生折射現象。Snell定律很好地定量地描述了折射現象。（4-5）如果ci>ct并且入射波角度大于arcsin(ci/ct)，就會發生全反射。與其它所有的波一樣，聲波在遇到拐角或障礙物時也會發生衍射現象。當波長與障礙物尺寸相差不大或遠大于障礙物尺寸時，衍射效果非常明顯；但是當波長遠小于障礙物尺寸時，則幾乎不會發生衍射現象。4聲波在氣體中的吸收衰減大部分氣體對聲波的吸收作用非常小，但是對于在某些條件下的某些氣體，比如六氟化硫和二氧化碳，吸收作用對于能量的衰減意義重大。吸收作用與頻率的平方成正比，并與靜壓力成反比。在空氣中，吸收作用主要由空氣的濕度來決定。計算吸收作用的通用公式（不考慮松弛損耗）由等式（4-6）給出，式中是粘滯系數，是相速度，是平衡密度，是兩種介質在常壓（Cp）、確定體積（Cv）下的摩爾比熱的比值，M是每摩爾的體積，是導熱系數。（4-6）二、超聲波局部放電檢測基本原理電力設備內部產生局部放電信號的時候，會產生沖擊的振動及聲音。超聲波法（AE，AcousticEmission，又稱聲發射法）通過在設備腔體外壁上安裝超聲波傳感器來測量局部放電信號。該方法的特點是傳感器與電力設備的電氣回路無任何聯系，不受電氣方面的干擾，但在現場使用時易受周圍環境噪聲或設備機械振動的影響。由于超聲信號在電力設備常用絕緣材料中的衰減較大，超聲波檢測法的靈敏度和范圍有限，但具有定位準確度高的優點。局部放電區域很小，局部放電源通常可看成點聲源。超聲波局部放電檢測的原理示意圖如圖4-4。圖4-5聲波的傳播路徑不同類型、不同頻率的聲波，在不同的溫度下，通過不同媒質時的速率不同。縱波要比橫波快約1倍，頻率越高傳播速度越快，在礦物油中聲波傳播速度隨溫度的升高而下降。在氣體中聲波傳播速率相對較慢，在固體中聲波傳播要快得多。表4-1列出了縱波在20℃時幾種媒質中的傳播速度。表4-120℃時縱波在不同媒質中的傳播速度（m/s）媒質速度媒質速度媒質速度空氣330油紙1420鋁6400SF6140聚四氟乙烯1350鋼6000礦物油1400聚乙烯2000銅4700瓷料5600~6200聚苯乙烯2320鑄鐵3500~5600天然橡膠1546環氧樹脂2400~2900不銹鋼5660~7390聲波的強弱，可以用聲壓幅值和聲波強度等參數來表示。聲壓是單位面積上所受的壓力，聲強是單位時間內通過與波的傳播方向垂直的單位面積上的能量。聲強與聲壓的平方成正比，與聲阻抗成反比。聲波在媒質中傳播會產生衰減，造成衰減的原因有很多，如波的擴散、反射和熱傳導等。在氣體和液體中，波的擴散是衰減的主要原因；在固體中，分子的撞擊把聲能轉變為熱能散失是衰減的主要原因。理論上，若媒介本身是均勻無損耗的，則聲壓與聲源的距離成反比，聲強與聲源的距離的平方成反比。聲波在復合媒質中傳播時，在不同媒質的界面上，會產生反射，使穿透過的聲波變弱。當聲波從一種媒質傳播到聲特性阻抗不匹配的另一種媒質時，會有很大的界面衰減。兩種媒質的聲特性阻抗相差越大，造成的衰減就越大。聲波在傳播中的衰減，還與聲波的頻率有關，頻率越高衰減越大。在空氣中聲波的衰減約正比于頻率的2次方和1次方的差（即）；在液體中聲波的衰減約正比于頻率的2次方（）；而在固體中聲波的衰減約正比于頻率（）。表4-2給出了縱波在不同材料中傳播時的衰減情況。表4-2縱波在幾種材料中傳播時的衰減材料頻率溫度（℃）衰減（dB/m）空氣50kHz20~280.98SF640kHz20~2826.0鋁10MHz259.0鋼10MHz2521.5有機玻璃2.5MHz25250.0聚苯乙烯2.5MHz25100.0氯丁橡膠2.5MHz251000.0聲波的傳播速率與聲波的衰減特性在超聲波局部放電定位應用中起到了重要的理論支持。通過提取超聲波信號到達不同傳感器的時間差（TDOA，TimeDifferenceofArrival），利用其傳播速率即可實現對放電源的二維或三維定位，通過對比兩路或多路超聲波檢測信號的強度大小，即可實現對放電源的幅值定位。三、超聲波局部放電檢測裝置組成及原理典型的超聲波局部放電檢測裝置一般可分為硬件系統和軟件系統兩大部分。硬件系統用于檢測超聲波信號，軟件系統對所測得的數據進行分析和特征提取并做出診斷。硬件系統通常包括超聲波傳感器、信號處理與數據采集系統，如圖4-6所示；軟件系統包括人機交互界面與數據分析處理模塊等。此外，根據現場檢測需要，還可配備信號傳導桿、耳機等配件，其中信號傳導桿主要用于開展電纜終端等設備局部放電檢測時，為保障檢測人員安全，將超聲波傳感器固定在被測設備表面；耳機則用于開關柜局部放電檢測時，通過可聽的聲音來確認是否有放電信號存在。超聲波超聲波傳感器信號處理與數據采集系統前置放大器數據采集系統AD采樣數據處理數據傳輸信號傳導桿耳機圖4-6超聲波局部放電組成框圖（一）硬件系統1超聲波傳感器超聲波傳感器將聲發源在被探測物體表面產生的機械振動轉換為電信號，它的輸出電壓是表面位移波和它的響應函數的卷積。理想的傳感器應該能同時測量樣品表面位移或速度的縱向和橫向分量，在整個頻譜范圍內(0～100MHz或更大)能將機械振動線性地轉變為電信號，并具有足夠的靈敏度以探測很小的位移。目前人們還無法制造上述這種理想的傳感器，現在應用的傳感器大部分由壓電元件組成，壓電元件通常采用鋯鈦酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇等多晶體和鈮酸鋰、碘酸鋰等單晶體，其中，鋯鈦酸鉛（PZT-5）接收靈敏度高，是聲發射傳感器常用壓電材料。電力設備局部放電檢測用超聲波傳感器通常可分為接觸式傳感器和非接觸式傳感器，如圖4-7所示。接觸式傳感器一般通過超聲耦合劑貼合在電力設備外殼上，檢測外殼上傳播的超聲波信號；非接觸式傳感器則是直接檢測空氣中的超聲波信號，其原理與接觸式傳感器基本一致。傳感器的特性包括頻響寬度、諧振頻率、幅度靈敏度、工作溫度等。（1）頻響寬度。頻響寬度即為傳感器檢測過程中采集的信號頻率范圍，不同的傳感器其頻響寬度也有所不同，接觸式傳感器的頻響寬度大于非接觸式傳感器。在實際檢測中，典型的GIS用超聲波傳感器的頻響寬度一般為20kHz~80kHz，變壓器用傳感器的頻響寬度一般為80kHz~200kHz，開關柜用傳感器的頻響寬度一般為35kHz~45kHz。（2）諧振頻率。諧振頻率也稱為中心頻率，當加到傳感器兩端的信號頻率與晶片的諧振頻率相等時，傳感器輸出的能量最大，靈敏度也最高。不同的電力設備發生局部放電時，由于其放電機理、絕緣介質以及內部結構的不同，產生的超聲波信號的頻率成分也不同，因此對應的傳感器諧振頻率也有一定的差別。（3）幅度靈敏度。靈敏度是衡量傳感器對于較小的信號的采集能力，隨著頻率逐漸偏移諧振頻率，靈敏度也逐漸降低，因此選擇適當的諧振頻率是保證較高的靈敏度的前提。（4）工作溫度。工作溫度是指傳感器能夠有效采集信號的溫度范圍。由于超聲波傳感器所采用的壓電材料的居里點一般較高，因此其工作溫度比較低，可以較長時間工作而不會失效，但一般要避免在過高的溫度下使用。上述傳感器特性受許多因素的影響，包括：1、晶片的形狀、尺寸及其彈性和壓電常數；2、晶片的阻尼塊及殼體中安裝方式；3、傳感器的耦合、安裝及試件的聲學特性。壓電晶片的諧振頻率（f）與其厚度（t）的乘積為常數，約等于0.5倍波速（V），即f?t＝0.5V，可見，晶片的諧振頻率與其厚度成反比。超聲波傳感器是超聲法局部放電檢測中的關鍵技術，在實際選用中應結合工作頻帶，靈敏度，分辨率以及現場的安裝難易程度和經濟效益問題等進行綜合衡量。在靈敏度要求不高的場合，一般選用諧振式壓電傳感器。光纖傳感器作為一種新發展起來的技術，有著很好的發展前景，但應用有一定困難。對于現場狀況比較復雜的場合，在安裝方式可實現的條件下可以考慮不同的傳感器進行組合安裝，這種組合可以是不同傳感器對同一種安裝方式的組合，同一種傳感器不同頻帶寬度的組合，這樣一方面可提高檢測靈敏度，另一方面可排除干擾減少誤判，獲取更為豐富的局部放電的信息。目前應用最為廣泛的是以壓電陶瓷為材料的諧振式傳感器，它利用壓電陶瓷的正壓電效應，在局部放電產生的機械應力波作用下發生形變產生交變電場。雖然局部放電及所產生的聲發射信號具有一定的隨機性，每次局部放電的聲波信號頻譜不同，但整個局部放電聲波信號的頻率分布范圍卻變化不大，基本處于20～200kHz頻段，傳感器諧振頻率一般選擇在GIS為40kHz、變壓器為160kHz。常見的壓電型諧振傳感器的結構形式如圖4-8所示，可分為單端式傳感器和差分式傳感器。單端式傳感器結構比較簡單，且帶負載能力強，但靈敏度略遜于差分式傳感器；差分式傳感器可以有效抑制共模干擾，具有較高的靈敏度，但是其結構復雜，且帶負載能力較弱。（a）單端式（b）差分式圖4-8壓電型諧振超聲波傳感器的結構形式2信號處理與數據采集系統信號處理與數據采集系統一般包括前端的模擬信號放大調理電路、高速A/D采樣、數據處理電路以及數據傳輸模塊。由于超聲波信號衰減速率較快，在前端對其進行就地放大是有必要的，且放大調理電路應盡可能靠近傳感器。A/D采樣將模擬信號轉換為數字信號，并送入數據處理電路進行分析和處理。數據傳輸模塊用于將處理后的數據顯示出來或傳入耳機等供檢測人員進行觀察。數據采集系統應具有足夠的采樣速率和信號傳輸速率。高速的采樣速率保證傳感器采集到的信號能夠被完整地轉換為數字信號，而不會發生混疊或失真；穩定的信號傳輸速率使得采樣后的數字信號能夠流暢地展現給檢測人員，并且具有較快的刷新速率，使得檢測過程中不致遺漏異常的信號。（二）軟件系統1人機交互界面人機交互界面是指檢測裝置將其采集處理后的數據展現給檢測人員的平臺，一般可分為兩種。一種是通過操作系統編寫特定的軟件，在檢測裝置運行過程中通過軟件中的不同功能將各種分析數據顯示出來，供檢測人員進行分析。變壓器與GIS的超聲波局部放電檢測裝置通常為這種形式。另一種是將傳感器檢測到的信號參數以直觀的形式顯示出來，如開關柜的超聲波局部放電檢測通常可通過記錄信號幅值和聽放電聲音的方式來完成。2數據的分析、處理和存儲超聲波局部放電檢測裝置通過對其采集的信號進行分析和處理，利用人機交互界面將結果展現給檢測人員，即為檢測中的各種參數。常用的檢測模式包括連續模式、脈沖模式、相位模式、特征指數模式以及時域波形模式等，檢測的參數包括信號在一個工頻周期內的有效值、周期峰值、被測信號與50Hz、100Hz的頻率相關性（即50Hz頻率成分、100Hz頻率成分）、信號的特征指數以及時域波形等。在利用超聲波局部放電檢測方法檢測開關柜時，檢測裝置通過混頻處理，將超聲波信號轉為人耳能夠聽到的聲音。由于檢測過程中存在一定的干擾源，檢測裝置顯示的超聲波強度可能會比較大，但是只要沒有在裝置中聽到異常的聲音，即可初步認定開關柜可能不存在放電現象。此外，超聲波局部放電檢測裝置均配有數據存儲功能，在檢測背景噪聲信號以及可疑的異常信號時，可以對數據進行存儲，以便進行對比和分析。3缺陷類型識別由于超聲波信號傳播具有較強的方向性特點，因此超聲波局部放電檢測被廣泛應用于缺陷的精確定位，而其在缺陷類型的識別方面卻鮮有突破。目前，常用的超聲波局部放電檢測裝置對于缺陷類型的識別主要依靠檢測人員對檢測參數進行分析后加以判斷。第三節超聲波局部放電檢測及診斷方法一、檢測方法一般的，超聲波局部放電帶電檢測遵循如圖4-9所示的基本流程。在檢測開始前，通過對背景和檢測點超聲波信號有效值、幅值、頻率相關性、相位及原始波形的測定，判斷是否正常。如果有異常信號，就進一步分析確認所檢測的設備是否存在明顯缺陷，以確定缺陷的原因和位置；對于疑似缺陷、一些間歇性和不穩定的異常信號，可以利用其它不同檢測手段如特高頻、紅外測溫、分解物分析、X射線等進行輔助檢測。超聲波局部放電檢測對顆粒、懸浮放電、尖端放電、松動、異物雜質等缺陷均有較好的檢測效果，對絕緣子內部缺陷靈敏度低。超聲波局部放電檢測和特高頻局部放電檢測為互為補充，互為驗證的關系，不可偏袒。圖4-9超聲波局部放電帶電檢測的原則和基本流程（二）超聲波局部放電帶電檢測方法1帶電檢測的一般流程如圖4-10所示，超聲波局部放電帶電檢測一般包括檢測前的準備、檢測點選擇、背景檢測、信號普測、初步定位、信號詳測、信號確診、分析報告等環節。圖4-10超聲波局部放電帶電檢測的流程1）檢測前的準備工作檢測前應檢查儀器的完備性，設定儀器的試驗參數，確保儀器的內部電池電量充足，確認超聲硅脂等部件齊全以及傳感器性能良好。2）檢測點的選擇根據不同電力設備的內部結構，確定各個檢測點。由于超聲波信號衰減較快，因此在檢測時，兩個檢測點之間的距離不應大于1米。對于GIS設備，通常應選擇的測試點有：①盆式絕緣子兩側，特別似乎水平布置的盆式絕緣子；②隔室下方，如存在異常信號，應在該隔室進行多點檢測，查找信號最大點；③斷路器斷口處、隔離刀閘、接地刀閘、電流互感器、電壓互感器、避雷器、導體連接部件等處。對于變壓器設備，超聲波局部放電檢測通常用于進行放電源定位，因此可在變壓器外殼上選擇合適的檢測點。對于開關柜設備，通常宜選用非接觸式超聲波傳感器對柜體縫隙進行檢測，并輔以接觸式超聲波傳感器對柜體外殼進行檢測。3）背景的檢測檢測現場空間干擾小時，將傳感器置于空氣中，儀器所測得的數值即為背景值；檢測現場空間干擾較大時，將傳感器置于待測設備基座上，儀器所測得的數值即為背景值；而在信號確診和準確定位時，宜將傳感器置于臨近的正常設備上，儀器所測得的數值即為背景值。4）信號普測手持超聲波傳感器，平穩地放在設備外殼的各檢測點上，待信號穩定后，觀察信號情況10秒以上時間。建議為一人操作。檢測中要避免傳感器的抖動，避免測試人員的衣物、信號電纜和其他物體與待測電力設備的外殼接觸或摩擦。5）信號定位超聲波法局部放電定位有幅值定位和時差定位兩種。幅值定位是根據超聲信號的衰減特性，利用峰值或有效值的大小定位，一般離信號源越近，信號越大；時差定位是根據超聲波信號達到傳感器的時差，通過聯立球面方程或雙曲面方程組計算空間坐標，進行精確定位，精度可達10cm。在實際應用中，可采用幅值方法進行初步定位，隨后根據現場需要決定是否需要進行進一步的精確定位。此外，由于設備內部的結構不同，超聲波信號傳播存在一定的復雜性，也可采取聲電聯合等定位方法。6）信號詳測在發現有可疑超聲波信號的部位后，應進行定位后對該部位進行詳細檢測，此工作必須使用傳感器固定裝置（如磁鐵固定座、固定座和綁扎帶等），進行綜合分析，必要時增加測點檢測。應記錄并存儲信號時間分辨率與電源周波頻率相當的超聲波信號的時域波形，以便于準確分析。記錄還應包括設備工況、環境條件等內容。7）信號異常處理與分析在電力設備檢測到超聲波局部放電信號異常時，應進行短期的在線監測或其他方法的檢測，如特高頻檢測、絕緣介質的電/熱分解的成分分析、溫度檢測等手段，并加以綜合分析。超聲波異常信號分析宜采用典型波形的比較法、橫向分析法和趨勢分析法。典型波形比較法是綜合考慮現場干擾因素后，獲得真正代表目標內部異常的超聲波信號與典型波形圖庫進行比較；橫向分析法即為目標部位的信號和相鄰區域信號或另相相同部位信號進行比較，確定是否有明顯異常信號；趨勢分析法為目標部位的信號與歷史數據相比較是否有明確的增長發展趨勢。異常信號分析時應綜合考慮工況因素的影響。8）分析報告分析報告主要應包括電力設備詳細名稱、電力設備工況、檢測詳細位置、使用檢測設備名稱、檢測者、檢測時間、檢測數據、數據分析情況、建議與結論等內容。2帶電檢測時的注意事項1）注意檢測儀器狀態良好。2）不同的電力設備選擇合適的傳感器。3）合理使用超聲硅脂，超聲波信號大部分在超聲波頻段范圍，在不同介質（如金屬與4）檢測時宜使用傳感器固定裝置，避免操作者的人為因素的影響。5）選擇合適的檢測時間，注意外部干擾源。現場干擾將降低局部放電檢測的靈敏度，甚至導致誤報警和診斷錯誤。因此，局部放電檢測裝置應能將干擾抑制到可以接受的水平。6）提高檢出概率，建議使用信號時間分辨率與電源周波頻率相當的超聲波信號的時域波形的檢測設備，并記錄連續多工頻內的時域波形。7）檢測時，應做好檢測數據和環境情況的記錄或存儲，如數據、波形、工況、測點位置等。8）每年檢測部位應為同一點，除非有異常信號，定位出最大點后，改為最大點的部位檢測。9）檢測者宜熟悉待測設備的內部結構。3GIS設備超聲波局部放電帶電檢測的技術要點GIS內部發生局部放電時，伴隨有超聲波信號的產生。通過在GIS外部安裝超聲波傳感器，接收GIS內部放電產生的超聲波信號，間接判斷GIS是否有放電現象。該方法的檢測頻率一般在100kHz范圍內，對于SF6氣體中的顆粒跳動、尖端放電、懸浮電位、異物和連接不良比較靈敏，但對于絕緣件內部空隙、裂縫等缺陷靈敏度較低。對GIS進行超聲波檢測流程如圖4-11所示。圖4-11GIS超聲波局部放電檢測流程1）傳感器的選擇一般的，對GIS設備進行超聲波局部放電檢測選擇傳感器的頻率范圍為20kHz-100kHz，諧振頻率為40kHz。2）檢測背景信號檢測前，應注意盡量清理現場的干擾聲源。檢測現場附近的排風扇旋轉、施工機械摩擦、物體與GIS殼體摩擦、臨近的帶電導體電暈等都會帶來干擾。推薦的背景檢測點是GIS外殼底架，并選擇各相測點的最小值。對于初步判斷超聲波信號異常的部位，應在該部位附近重新檢測背景信號。3）測點的選擇由于超聲波信號隨距離增加而顯著衰減，故檢測選點不宜太少，否則很可能漏掉異常點。GIS的超聲波檢測位置示意圖如圖4-12所示。選擇測點的基本原則是：（1）內部結構易出問題的部位，如筒體下部，開關觸頭等；（2）測點間距離不宜大于3米，每兩個盆式絕緣子之間至少1個測點；（3）斷路器、隔離開關、接地開關等有活動部件的氣室取點應增多；（4）觀察歷史趨勢時應與前次檢測取相同測點；（5）三相共箱的GIS建議在橫截面上每120度至少1個測點；（6）在GIS轉角處和T形連接處前后應各測1點；（7）對于外殼直徑較大的GIS應考慮在橫截面上適當增加測點；（8）在水平安裝的盆式絕緣子處，應增加測點，顆粒可能殘留在這些絕緣子上并產生局部放電。圖4-11GIS超聲波局放檢測點示意圖4）信號源定位GIS中的超聲波局部放電定位技術分為頻率定位技術和幅值定位技術。頻率定位技術是利用SF6氣體對超聲波信號中的高頻信號的吸收作用，通過分析超聲波信號高頻部分（50kHz-100kHz）的比例來區分缺陷位于中心導體上還是外殼上，具體流程見圖4-13。而5）GIS的異常聲響分析我們偶爾會遇到運行中的GIS出現了可聽的異常聲響，這種現象可能是由于內部松動、設備動靜觸頭對應不正或設備運行引起振動等因素造成，因此我們不應盲目認為GIS內部出現了明顯的放電，而應改變超聲波信號頻段檢測，并加以設備的振動分析和特高頻檢測等其他檢測手段進行綜合分析。此外，由于設備的設計和布局的原因，在設備運行時可能引起設備某段區域存在共振現象。我們應找出共振區域，檢測是否有局部放電信號。這種共振現象頻率一般比較低，人手能感覺出來，不伴有超聲波局部放電信號。6）特殊部位的分析在工作狀態下，電壓互感器和電流互感器的內置繞組和鐵芯會產生周期性的交變電磁場，由此可能產生特有的超聲波信號。所以我們應對電壓互感器氣室和電流互感器氣室進行特殊分析。該特有的超聲波信號一般具有強的單倍頻和多倍頻信號規律性，波形具有典型對稱性特征。所以檢測者可以通過檢測信號的周期性和對稱性等特征來判斷信號是否源于局部放電之外的其它原因。5變壓器超聲波局部放電帶電檢測的技術要點變壓器內部絕緣材質多樣，結構復雜，發生局部放電時，超聲波信號在不同材質中的衰減速率差異較大，傳導到變壓器外殼的超聲波信號也比較復雜。在變壓器局部放電檢測中，一般用油色譜和高頻等方法進行普測，而超聲波法則用于發現缺陷后進行缺陷的定位。在定位過程中，通過在變壓器外部安裝多個超聲波傳感器，來接收變壓器內部局部放電產生的超聲波信號，并利用多通道的超聲波信號的幅值和時差變化來判斷變壓器內部放電部位的三維空間位置。1）傳感器的選擇一般的，對變壓器設備進行超聲波局部放電檢測選擇傳感器的頻率范圍為80kHz-200kHz，諧振頻率為160kHz。2）檢測背景信號檢測前，應注意盡量清理現場的干擾聲源。檢測現場附近的排風扇旋轉、施工機械摩擦、物體與變壓器殼體摩擦、臨近的帶電導體電暈等都會帶來干擾。推薦的背景檢測點是變壓器外殼基座。此外，電抗器和換流變在運行中有較大的振動，對局部放電超聲波檢測有一定的干擾，但是該干擾信號特征明顯，可以通過觀察后進行排除。3）測點的選擇由于超聲波信號隨距離增加而顯著衰減，且變壓器內部結構復雜，超聲波信號存在一定的折反射，故檢測選點不宜太少，否則很可能漏掉異常點。選擇測點的基本原則是：原點應為變壓器高電壓側的左下角，傳感器位置可根據變壓器的設計及詳細試驗條件而改變。重要的是對于類似的變壓器，傳感器應布置在相同的坐標位置以利于比較結果。相鄰傳感器之間的直線距離以2~3米以內為宜，并應準確記錄傳感器的坐標位置。4）信號源定位變壓器的超聲波局部放電定位技術除了幅值定位技術以外，還需增加時差定位技術來綜合實現變壓器內部的三維空間定位。時差定位技術是利用局部放電產生的超聲波信號傳播到不同位置的傳感器所需時間的差別來定位的技術，但由于變壓器內部結構復雜、信號到達不同傳感器路徑不同和材料的特性差異等原因，容易造成時差測定不準確，給定位帶來較大的誤差。在實際定位時，可對超聲波形進行分析，確定其屬于橫波或縱波，通過增加測點和移動傳感器，獲取有明確時差的縱波信號，即可提高定位精度。6開關柜超聲波局部放電帶電檢測的技術要點高壓開關柜內產生局部放電時的超聲波信號可以利用非接觸式超聲波傳感器在縫隙處進行檢測，也可以利用接觸式超聲波傳感器在殼體上進行檢測。由于超聲波在開關柜內部的傳播存在折反射，使得局部放電定位的精度受到限制，很難利用超聲波信號對局部放電進行模式識別和定量判斷。開關柜檢測中常見的干擾源有水銀燈以及附近走動的人或運行的機器，在檢測時應隔離這些干擾噪聲。接觸式超聲波法檢測時，將接觸式探頭放置在開關柜的主骨架上檢測超聲波信號。開關柜面板表面包括斷路器室、母線通風處的板/蓋、開關柜的門、高壓電纜端子箱等部位。依此程序，掃描所有的開關柜，每一處掃描應持續10秒，以便檢測超聲波信號。如有必要，延長檢測時間。非接觸式超聲波法檢測時，將儀器指向開關柜面板縫隙處，沿著縫隙檢測超聲波信號。開關柜面板包括斷路器和金屬封裝的縫隙處、電纜或母線窗、母線通風板/蓋處的縫隙、開關面板/門處的縫隙、高壓電纜接頭箱的側面或底部的通風孔等部位。對開關柜進行超聲波局部放電檢測的結果分析原則有如下三個。第一，橫向分析法。對同個開關室中開關柜的檢測結果做出橫向比較，如果其中一個開關柜的檢測結果大于現場背景值以及其它開關柜的測試結果，則可以確定該設備可能存在缺陷。第二，趨勢分析法。分析同一個開關柜在不同時間的檢測結果，進行縱向比較判斷開關柜的運行趨勢。根據特定的周期檢測開關室中的開關柜，保留每次的檢測結果，就可以根據檢測結果對設備局部放電狀態變化的趨勢進行分析。第三，定值判別。將判斷閾值與開關柜的檢測結果做出比較，分析比較結果來判斷開關柜的運行狀態。典型的開關柜超聲波定值判別依據如表4-3所示。表中P為檢測中得到的超聲波信號幅值，通常以單位dB表示。應當注意，超聲波定值判別時應結合聲音進行判別，如果未聽到放電聲音則可認定為正常。聲音定值大小危險等級危險說明策略耳機中無局部放電聲音不考慮數值大小正常可以運行按正常檢測周期進行下一次檢測耳機中存在明顯的局部放電聲音P≤8dB正常可以運行按正常檢測周期進行下一次檢測8dB<P≤20dB異常關注將異常（關注）的開關柜的檢測周期縮短為1個月20dB<P≤30dB預警定位局部放電源所在開關柜，將異常（預警）開關柜的檢測周期縮短為1周P>30dB危險需要停電定位局部放電源所在開關柜，立即進行檢修二、診斷方法局部放電是很復雜的物理現象，用單一表征參數很難全面描述，所以在診斷中應盡量對各種放電譜圖進行全面分析，以減少誤判。局部放電缺陷診斷的主要依據是信號水平、頻率相關性、相位分布和特征指數，同時也可以參考時域波形。（一）正常判斷依據根據背景和檢測點所測超聲波信號的周期峰值、有效值、50Hz相關性、100Hz相關性、相位分布、特征指數分布及時域波形的差異，滿足表4-4的所有標準即為正常，任何一項參數不滿足均可判定為異常。背景信號通常由頻率均勻分布的白噪聲構成，表4-5列出了不同檢測模式下背景信號的典型譜圖與特征。表4-4超聲波局部放電正常的判定標準判斷依據背景測試數據周期峰值/有效值M值ΔM<10%50Hz相關性無無100Hz相關性無無相位分布無規律無規律特征指數分布無規律，特征指數未聚集在整數無規律，特征指數未聚集在整數時域波形（是否有異常脈沖）無無表4-5不同檢測模式下的背景噪聲典型譜圖檢測模式連續檢測模式相位檢測模式典型譜圖譜圖特征1）僅有幅值較小的有效值及周期峰值；2）頻率成分1、頻率成分2幾乎為0無明顯相位特征，脈沖相位分布均勻，無聚集效應。檢測模式時域波形檢測模式特征指數檢測模式典型譜圖譜圖特征信號均勻，未見高幅值脈沖無明顯規律，峰值未聚集在整數特征值（二）有明顯缺陷的判斷依據根據背景和檢測點所測超聲波信號的周期峰值、有效值、50Hz相關性、100Hz相關性、相位分布、特征指數及時域波形的差異，幾種不同缺陷類型的判斷標準如表4-6所示。表4-6超聲波局部放電缺陷類型的判定標準參數懸浮電位缺陷電暈缺陷自由金屬顆粒缺陷連續檢測模式有效值高較高高周期峰值高較高高50Hz頻率相關性有有弱100Hz頻率相關性有弱弱相位檢測模式有規律，一周波兩簇信號，且幅值相當有規律，一周波一簇大信號，一簇小信號無規律時域波形檢測模式有規律，存在周期性脈沖信號有規律，存在周期性脈沖信號有一定規律，存在周期不等的脈沖信號脈沖檢測模式無規律無規律有規律，三角駝峰形狀特征指數檢測模式有規律，波峰位于整數特征值處，且特征指數1>特征指數2有規律，波峰位于整數特征值處，且特征指數2>特征指數1無規律，波峰位于整數特征值處，且特征指數2>特征指數1（三）疑似缺陷判斷依據如表4-7所示，在檢測過程中，如果觀察到一些間歇性的沒有規律的異常信號，即可以判斷為疑似缺陷。表4-7超聲波局部放電疑似缺陷的判定標準判斷依據背景測試數據周期峰值/有效值M值間歇性閃爍50Hz相關性無無或間歇性閃爍100Hz相關性無無或間歇性閃爍時域波形（是否有異常脈沖）無偶爾有異常相位無無或有特征指數無規律，特征指數未聚集在整數整數特征指數有尖峰，但不明顯（四）不同類型設備超聲波局部放電的缺陷診斷超聲波局部放電檢測技術可以應用于GIS、開關柜、變壓器及電纜終端等多種電氣設1電暈缺陷當被測設備存在金屬尖刺時，在高壓電場作用下會產生電暈放電信號。電暈放電信號的產生與施加在其兩端的電壓幅值具有明顯關聯性，在放電譜圖中則表現出典型的50Hz相關性及100Hz相關性，即存在明顯的相位聚集效應。但是，由于電暈放電具有較明顯極化效應，其正、負半周內的放電起始電壓存在一定差異。因此，電暈放電的50Hz相關性往往較100Hz相關性要大。此外，在特征指數檢測模式下，放電次數累積譜圖波峰位于整數特征值2處。表4-8為電暈缺陷超聲波檢測典型圖譜。表4-8電暈缺陷超聲波檢測典型圖譜檢測模式連續檢測模式相位檢測模式典型譜圖譜圖特征1）有效值及周期峰值較背景值明顯偏大；2）頻率成分1、頻率成分2特征明顯，且頻率成分1大于頻率成分2。具有明顯的相位聚集相應，但在一個工頻周期內表現為一簇，即“單峰”。時域波形檢測模式特征指數檢測模式典型譜圖譜圖特征有規則脈沖信號，一個工頻周期內出現一簇。（或一簇幅值明顯較大，一簇明顯較小）有明顯規律，峰值聚集在整數特征值處，且特征值2大于特征值12懸浮電位缺陷當被測設備存在懸浮電位缺陷時，在高壓電場作用下會產生局部放電信號。局部放電信號的產生與施加在其兩端的電壓幅值具有明顯關聯性，在放電譜圖中則表現出典型的50Hz相關性及100Hz相關性，即存在明顯的相位聚集效應，且100Hz相關性大于50Hz相關性。此外，在特征指數檢測模式下，放電次數累積譜圖波峰位于整數特征值1處。表4-9為懸浮電位缺陷超聲波檢測典型圖譜。表4-9懸浮電位缺陷超聲波檢測典型圖譜檢測模式連續檢測模式相位檢測模式典型譜圖譜圖特征1）有效值及周期峰值較背景值明顯偏大；2）頻率成分1、頻率成分2特征明顯，且頻率成分1大于頻率成分2。具有明顯的相位聚集相應，在一個工頻周期內表現為兩簇，即“雙峰”。時域波形檢測模式特征指數檢測模式典型譜圖譜圖特征有規則脈沖信號，一個工頻周期內出現兩簇，兩簇大小相當。有明顯規律，峰值聚集在整數特征值處，且特征值1大于特征值23自由金屬顆粒當被測設備內部存在自由金屬微粒缺陷時，在高壓電場作用下，金屬微粒因攜帶電荷會受到電動力的作用，當電動力大于重力時，金屬微粒即會在設備內部移動或跳動。但是，與懸浮電位缺陷、電暈缺陷不同，自由金屬微粒產生的超聲波信號主要由運動過程中與設備外殼的碰撞引起，而與放電關聯較小。由于金屬微粒與外殼的碰撞取決與金屬微粒的跳躍高度，其碰撞時間具有一定隨機性，因此在開展局部放電超聲波檢測時，該類缺陷的相位特征不是很明顯，即50Hz、100Hz頻率成分較小。但是，由于自由金屬微粒通過直接碰撞產生超聲波信號，因此其信號有效值及周期峰值往往較大。此外，在時域波形檢測模式下，檢測譜圖中可見明顯脈沖信號，但信號的周期性不明顯。表4-9為自由金屬顆粒缺陷超聲波檢測典型圖譜。雖然自由金屬微粒缺陷無明顯相位聚集效應。但是，當統計自由金屬微粒與設備外殼的碰撞次數與時間的關系時，卻可發現明顯的譜圖特征。該譜圖定義為“飛行圖”，通過部分局部放電超聲波檢測儀提供的“脈沖檢測模式”即可觀察自由金屬微粒與外殼碰撞的“飛行圖”，進而判斷設備內部是否存在自由金屬微粒缺陷。圖4-14為自由金屬微粒缺陷的超聲波檢測飛行圖，由圖可見其有明顯的“三角駝峰”形狀特點。表4-10自由金屬顆粒缺陷超聲波檢測典型圖譜檢測模式連續檢測模式相位檢測模式典型譜圖譜圖特征1）有效值及周期峰值較背景值明顯偏大；2）頻率成分1、頻率成分2特征不明顯。無明顯的相位聚集相應，但可發現脈沖幅值較大。時域波形檢測模式特征指數檢測模式典型譜圖譜圖特征有明顯脈沖信號，但該脈沖信號與工頻電壓的關聯性小，其出現具有一定隨機性無明顯規律，峰值未聚集在整數特征值第四節典型超聲波局部放電案例分析一、110kVGIS設備導向桿松動檢測（一）案例經過2023年4月，檢測人員在對某220kV變電站內的110kVGIS設備進行超聲波局部放電帶電檢測時，發現疑似放電信號，信號峰值明顯高于環境背景值。經過多次復測后，確定其存在缺陷，并進行了初步定位和缺陷類型分析。技術人員對缺陷部分進行整體更換后，其超聲波信號接近背景值，異常信號消失，缺陷消除。對更換的間隔進行解體檢修，發現多處導向桿存在松動情況。此次帶電檢測消除了GIS內部安全隱患，確保設備健康運行。（二）檢測分析方法4月26日，檢測人員在對某間隔進行超聲波局部放電檢測時，發現疑似放電信號，信號峰值較強，達到25mV，遠大于環境背景信號峰值1mV。圖4-15所示為疑似放電位置，圖4-16為檢測中的環境背景值與疑似放電信號值。5月4日和5月14日，檢測人員再次對疑似放電位置附近進行了超聲波多點反復測試，發現該間隔存在最強信號點，信號峰值超過30mV，遠大于背景信號峰值1mV。檢測所得最大信號位置如圖4-17所示，檢測到的信號如圖4-18所示。對母線其他部位及其他設備氣室進行超聲波局部放電檢測，其結果與背景信號相差不大。圖4-15某站110kVGIS設備發現疑似局放信號位置圖（a）環境背景值（b）疑似放電信號值根據圖4-18分析可知，該放電信號具有50Hz和100Hz相關性，且放電信號幅值較大，初步診斷為絕緣支撐件、緊固螺絲松動或存在懸浮電位、顆粒雜質。6月中旬，技術人員對缺陷間隔及其相鄰間隔進行了整體更換，并進行了解體檢修。在拆除備用116間隔（備用4）的A相導體時，發現靠近117間隔的導向桿存在松動的情況；在拆除備用115間隔時，發現A相梅花觸頭——靠近2#主變間隔側的導向桿也存在松動的情況，如圖4-19所示。此外，發現屏蔽罩緊固螺絲未擰緊，如圖4-20所示。（a）（b）圖4-19母線內部異常部位圖示屏蔽罩和觸座連接屏蔽罩和觸座連接螺釘未緊固到底圖4-20屏蔽罩未緊固圖示7月份，檢測人員對更換后的運行半個多月的II母線備用115、116間隔部分進行超聲波局部放電復測，其信號均與環境背景接近，即處理結果良好，缺陷消除。（三）經驗體會（1）該案例表明超聲波局部放電檢測技術對電力設備運行中的機械振動有較強的靈敏度，可以有效檢測到相關缺陷。（2）通過對疑似放電位置附近進行多點檢測，可以利用幅值定位法實現對放電源的初步定位。（3）加大基建施工現場安裝監督力度，特別是關鍵點的現場監督，杜絕因現場安裝人員責任心不強為設備運行留下隱患。二、500kV變壓器內部放電缺陷檢測（一）案例經過2023年9月，某變電站500kV2號主變壓器在進行投運后油色譜跟蹤測試時發現內部有痕量乙炔產生，隨后進行高頻局部放電和超聲波局部放電帶電檢測，發現該變壓器三相均有不同程度的局部放電信號。停電返廠解體后，證實了變壓器磁分路與鐵心間、上下磁分路與夾件安裝面間均存在不同程度的放電痕跡，磁分路端部絕緣多數移位或破損。此次檢（二）檢測分析方法在油色譜發現內部有痕量乙炔后，檢測人員對該變壓器進行了高頻局部放電和超聲波局部放電帶電檢測。對三相分別進行高頻檢測后發現，三相均存在不同程度的內部放電，其中A相放電最為嚴重。隨后，采用美國物理聲學公司超聲波局部放電定位儀對放電源進行了定位，如圖4-21所示，放電位置示意圖如圖4-22所示。定位結果顯示，放電主要集中在低壓線圈下部油枕側夾件區域（高度約為250~600mm）。圖4-21超聲波定位儀定位結果圖4-22定位結果示意圖通過局部放電測試，發現A相同時存在電信號及可疑聲信號，同時鐵芯與夾件位置局部放電信號大小相近、相位相反，推測在A相鐵芯與夾件間產生了放電。結合油化學試驗結果也可以推斷該主變內部存在連續的火花放電，此放電可能由懸浮電位導致。隨后將2號變壓器低壓側電容器退出，低壓側電流為零，上述現象均消失，證明其放電位置位于變壓器磁回路，這與超聲局部放電定位檢測結果一致。由此判斷，該變壓器三相均存在不同程度放電，其中A相最為嚴重，放電位置位于本體下部“鐵心－夾件”之間的夾件磁屏蔽位置。11月份，該變壓器返廠檢修，檢查發現三相磁分路與鐵心間、上下磁分路與夾件安裝面間均存在不同程度放電痕跡，其中A相磁分路端部絕緣多數位移或破損，B、C相未見異常，如圖4-23、圖4-24所示。經檢查分析此次變壓器內部局部放電缺陷原因主要有：1、磁分路與鐵心間距較小且無可靠絕緣保證措施；2、處于220kV繞組端部的磁分路厚度不足（設計值厚度為20mm±2mm，實際僅為14.3mm），在安裝槽內存在間隙，導致磁分路與夾件接觸不緊密，產生積碳。2023年1月該變壓器整改完成后順利投入運行，對其進行超聲波局部放電檢測，異常信號消失，缺陷消除。圖4-23存在放電痕跡的磁分路圖4-24存在放電痕跡的夾件安裝面（三）經驗體會（1）對于變壓器的局部放電檢測，應采用多種方法聯合檢測。超聲波檢測法在現場受電氣干擾小，可以對放電源進行準確定位。（2）變壓器內部結構以及局部放電信號在變壓器內的傳輸比較復雜，因此要求從事變壓器局部放電帶電檢測的人員對設備內部結構有深入的了解。三、10kV開關柜局部放電檢測（一）案例經過2023年1月，某供電公司在變電站巡視中，發現某220kV變電站10kVXGN2-12(Z)型開關柜超聲波及暫態地電壓帶電檢測數據異常，檢測人員根據現場情況分析判斷開關柜內有局部放電。對其進行停電檢查發現，開關柜內斷路器、電纜、避雷器、帶電顯示裝置等設（二）檢測分析方法檢測人員對10kV高壓室進行暫態地電壓與超聲波局部放電帶電檢測，發現數據異常。暫態地電壓檢測數據如表4-11所示，超聲波檢測數據如表4-12所示。表4-1110kV高壓室暫態地電壓檢測數據開關柜名稱前上前下后上后中后下側上側中側下10kV300B17dB17dB15dB15dB15dB15dB15dB15dB10kV34419dB19dB16dB17dB16dB10kV34622dB22dB21dB20dB20dB10kV34825dB24dB23dB23dB23dB25dB26dB25dB暫態地電壓檢測背景值：27dB。（取窗戶框架上、入口處擋板上、高壓室大門三處的平均值）表4-1210kV高壓室超聲波監測數據開關柜名稱前上前下后上后中后下（觀察窗關）后下（觀察窗開）10kV300B6dB6dB6dB6dB6dB29dB10kV3446dB6