局部放电超声波信号的产生机理-中试控股

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局部放电超声波信号的产生机理

时间：2020-08-10

由上一篇文章我们了解到干式变压器主要存在三种放电类型，即针尖放电、沿面放电和气隙放电三种类型。当发生局部放电时，由于电场力的作用使放电部位的气泡或空气介质的受力发生变化导致其膨胀和收缩，进而会使该部位气泡或空气介质的体积发生变化，这种变化将会在外部产生疏密波，即为声波，当频率超过20kHz时为超声波。

从受力角度进行分析，当发生局部放电时，气泡或空气介质会受到两个力的作用，一个是放电产生的脉冲电场力的作用，气泡会发生衰减的振荡运动，其外围介质将有超声波发生；另一个是在放电过程中会产生大量热辐射，从而会对气泡或空气产生相应的压力，使气泡或空气介质发生膨胀和收缩，产生超声波。研究发现，一般在实际的局部放电发生时，这两个力的作用是同时存在的。

超声波是一种机械波，与放电脉冲信号密切相关。由于放电形式、传播介质和所处环境的不同，伴随着局部放电而产生的超声波其频谱会有所不同。根据研究发现局部放电的超声波主频率与局部放电的放电能量ω的存在如下关系式：

f=c√p/ω

f为超声波频率，单位为Hz，c为声波在空气中的传播速度，单位m/s，ω为单位长度放电能量，单位为J/m，p为压力，单位为Pa。

通过研究和参考相关文章我们可总结出局部放电伴随产生的超声波信号具有如下特点：
（1）局部放电超声波的波形一般以指数函数的形式发生衰减震荡，其中心频率主要集中于30kHz-120kHz之间。
（2）超声波信号易于区别电磁干扰信号和噪声信号，其波长一般大于0.5ms，当小于该值时，通常认为是电磁干扰，因此易于区分电磁干扰。
（3）超声波信号在空气中的衰减速度慢、传播特性好、传播范围广、穿透力强和易于检测等优点。
（4）超声波信号的发生伴随局部放电的整个过程，包含的信息全，能够较完整反映局部放电的信息。