局部放电经常发生在电力设备内部,在测量局部放电产生的声波时,传感器一般布置在设备的外壳上。我们知道声波在不同的介质面的时候会衰减,所以,声波到达检测点的过程中会发生衰减,并且由于介质界面的不一致,还会发生反射,在不同的介质中传播速度也不同。例如在液体介质和气体介质中,由于没有横向运动的弹力,声波主要以纵波形式传播;然而在固体中,横波和纵波是都有的。因此应用超声检测法检测局部放电时,在气体和液体介质中主要测量得到的是纵波。在固体介质中,得到的一般横波。比如在GIS设备内部发生了局部放电,则纵波会通过SF6气体传播到金属外壳,最后又会在外壳上进行传播。
(1)传播速度
在检测时,使用超声波法检测的最大好处就是能够进行局部放电的精确定位,在进行定位的过程中,首先需得到在不同温度的情况下不同介质中超声波的传播速度。如图1所示,在变压器中存在矿物质的油层,随着油温的升高,超声波的传播速度反而减慢。具体来说,超声波的频率越高,传播速度越快,见图2。此外,横波和纵波的传播速度也不是相同的,纵波的传播速度是横波的两倍。图1 矿物油中超声波传播速度与温度变化的曲线
图2 矿物油中超声波传播速度与频率变化的曲线