接着上一篇文章,我们对超声波在变压器内的传播特性,装置组成等进行深入的介绍。
(1)超声波在变压器内的传播特性
超声波传播方式
(a)超声波传播路径 (b)超声波波形
变压器发生局部放电时,超声波传感器通过两条传播路径接收到放电源S产生的超声波:一是超声波沿SA路径以纵波方式直接穿过变压器油和油箱内壁钢板的固体绝缘到达传感器的直接传播;二是超声波沿SBA(或SCA等)路径先以纵波方式传播到达油箱内壁,然后以横波形式沿钢板到达传感器的复合传播。
传感器接收到的信号波形通常如图中的(b)所示。由于超声波在变压器油箱壁(即钢板)中的传播速度要比在超声波在变压器油中的速度快得多,而钢板中超声波以纵波方式传播的速度要比以横波方式传播速度大约快一倍,因此超声波传感器在局部放电测量中接收到的信号依次是油箱壁钢板中的纵波、油箱壁钢板中的横波、油中纵波。而超声波在钢板中的衰减程度要比在变压器油中的衰减大很多,因此,传感器接收到的信号中,沿路径SA直接传播到传感器的油中信号比较大。利用油中衰减程度比较小,沿直线传播到传感器的信号比较大这一原理,测定放电源距传感器的直线距离可以确定放电源的空间位置。
20℃时纵波在集中媒质中的传播速度以及各种媒质相对于变压器油的相对衰减率如表所示。
介质 | 变压器油 | 油纸 | 油浸纸板 | 铜 | 钢板 |
传播速度(mm/ms) | 1400 | 1420 | 2300 | 4700 | 6000 |
相对衰减率(dB/cm) | 0.0 | 0.6 | 4.5 | 9.0 | 13.0 |
(2)超声波定位测试装置
超声波定位测试装置通常由超声波传感器(又称探头)、局部放电传感器、多通道瞬态波形存储器以及信号处理器等几部分组成。如下图所示。超声波定位测试装置框图
局部放电超声波经传感器转换,变为电信号后再经前置放大器放大后通过屏蔽电缆送给波存器。
波存器存储信号并进行再放大,通过接口传送给示波器或计算机对信号进行分析处理。AE-PD型局部放电传感器就是利用图所示的方式进行超声波信号处理的,传感器将接收到的波信号转换成电信号,在经前置放大器放大,再次将电信号转换为光信号,利用光纤维将信号传输到上位机,将信号转换为电信号进行显示和处理。采用光纤传输信号,这样可以使信号在传输过程中不受电气干扰,而且光纤将仪器和操作人员与高电压隔离,以保证安全。