局放产生超声波的原理-中试控股

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局放产生超声波的原理

时间：2020-08-07

目前，国内外已有相当多的文献研究如何用超声波信号定位变压器内部的局部放电源。然而，对变压器局部放电产生超声波的机理和传播规律的研究并不多。为了更好地运用超声波来检测和定位局部放电源，对局部放电产生超声波的机理和传播规律的研究显得尤为重要。在变压器中，只要存在局部放电，随着放电的发生，在放电过程中就会伴随着崩裂状的声发射，产生超声波，且很快向四周传播。

绝缘介质中产生局部放电的原因很多，放电形式也多种多样，因此放电过程很复杂。然而，变压器油中的气泡或其固体绝缘介质中的气隙是变压器局部放电通常发生的场所。

波起源于振动，具有弹性和惯性的力学系统都具有振动的能力。当变压器内部的绝缘介质发生局部放电时，由于气泡受到电场力或压力的作用，会发生膨胀和收缩的过程，这将引起局部体积的变化。局部体积的变化将在外部产生超声波。当过电压很低时，某些局部放电几乎不向外辐射热量；当过电压很高时，另外一些局部放电则可能向外辐射很高的热量。变压器内部的绝缘介质发生局部放电时，气泡处于一定的电场中，这时气泡带有一定的电荷，因此气泡会受到电场力的作用。在局放向外辐射很高热量的情况下，电弧电流会在放电通道中产生高温，此高温会使气泡膨胀而受到一定的压力。因此，气泡产生超声波主要受2个因素影响：其一为局放瞬时气泡所承受的电场力；其二是局放产生后所发出的热量使气泡扩张，这样气泡将承受压力的作用。当过电压较低时，承受电场力的气泡会形成振幅慢慢减小的振荡运动，进而超声波会在周围的绝缘介质中产生。当过电压较高时，气泡将发生放电，进而被击穿，从而产生细微的线度参差不齐的放电路径，放电路径内的气体受到强烈的电离与加热，气体的加热引起放电路径的膨胀，进而使气泡受到压力，从而在绝缘介质中产生超声波。实际上，变压器内部绝缘介质的局部放电中超声波的产生通常是上述两种因素联合作用的结果。