超声波检测法简介

电力设备内部产生局部放电信号的时候，会产生冲击的振动及声音。超声波法通过在设备腔体外壁上安装超声波传感器来测量局部放电信号。声波是一种机械振动波。当发生局部放电时，在放电的区域中，分子间产生剧烈的撞击，这种撞击在宏观上表现为一种压力。由于局部放电是一连串的脉冲形式，所以由此产生的压力波也是脉冲形式的，即产生了声波。它含有各种频率分量，频带很宽，从几十赫兹到几十兆赫兹都有。声音频率超过20kHz范围的称为超声波。由于局部放电区域很小，局放源通常可看成点声源。

声波在气体和液体中传播的是纵波，纵波主要是靠振动方向平行于波传播方向上的分子撞击传递压力。而声波在固体中传播的，除了纵波之外还有横波。发生横波时，质点的振动方向垂直于波的传播方向，这需要质点间有足够的引力，质点振动才能带动邻近的质点跟着振动，所以只有在固体或浓度很大的液体中才会出现横波。当纵波通过气体或液体传播到达金属外壳时，将会出现横波，在金属体中继续传播。

不同类型、不同频率的声波，在不同的温度下，通过不同媒质时的速率不同。纵波要比横波快约1倍，频率越高传播速度越快，在矿物油中声波传播速度随温度的升高而下降。在气体中声波传播速率在130m/s-1300m/s范围内，在固体中声波传播速度要快得多。由于声传播随距离的增加衰减较快，对信号传输距离较长的待测对象，如电缆本体，检测效果不佳，但是可用于电缆接头附近的检测。

该方法的特点是传感器与电力设备的电气回路无任何联系，不受电气方面的干扰，但在现场使用时易受周围环境噪声或设备机械振动的影响。由一于超声信号在电力设备常用绝缘材料中的衰减较大，超声波检测法的检测范围有限，但具有定位准确度高的优点。超声检测技术适用于对开关柜、互感器等在运设备的电晕放电进行检测及定位，对电晕、爬电、电弧和较强的局部放电较有效。根据检测传感方式的不同，该方法可以分为接触式与非接触式两种，对于开关柜来说，一般使用非接触式的检测方法，即对空气中的声波进行检测，检测原理如图所示，可将传感器放置在开关柜的缝隙处进行检测。

超声波法检测原理示意图