第4章 超声波局部放电检测技术
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析随着电力设备的迅速发展，高压电力输配电设备的绝缘失效问题日益突出，尤其是在高压气体绝缘开关设备中，局部放电问题成为了一个十分严重的隐患。
局部放电不仅会导致设备的绝缘性能下降，甚至引发设备的故障和损坏，给电力系统的安全稳定和可靠性带来了严重影响。
为了及时发现和解决这一问题，需要借助先进的检测技术，而GIS超声波局部放电检测技术正是其中的一种。
本文将对GIS超声波局部放电检测技术的应用进行分析，旨在为相关领域的研究和实践提供一定的参考价值。
一、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS（Gas Insulated Switchgear）超声波局部放电检测技术是一种利用超声波传感器对GIS设备进行实时和在线监测的技术。
该技术通过捕获和分析设备内部的超声波信号，可以有效检测设备中存在的局部放电现象，实现对设备绝缘状态的可靠评估。
与传统的局部放电检测技术相比，GIS超声波局部放电检测技术具有响应速度快、检测精度高、操作简便等优点，被广泛应用于电力系统和设备的绝缘状态监测和故障诊断中。
二、GIS超声波局部放电检测技术的应用分析1. 技术原理GIS超声波局部放电检测技术的基本原理是利用超声波传感器对GIS设备内部的超声波信号进行捕获和分析。
当GIS设备中存在局部放电时，放电产生的电磁波和机械波会引起设备内部气体的震荡和位移，产生特定频率和振幅的超声波信号。
通过超声波传感器实时监测设备内部的超声波信号，并利用信号处理和分析技术进行特征提取和识别，可以准确判断设备是否存在局部放电现象，进而评估设备的绝缘状态和健康状况。
2. 技术优势GIS超声波局部放电检测技术相比传统的局部放电检测技术具有如下优势：（1）高灵敏度：超声波传感器可以实时捕获微弱的超声波信号，对设备内部的局部放电活动具有高灵敏度，能够及时发现绝缘失效问题；（2）在线监测：技术可以实现对GIS设备的实时和在线监测，无需停机维护，不影响设备的正常运行；（3）检测精度高：通过对超声波信号的特征提取和分析，可以准确识别不同类型的局部放电活动，并对设备的绝缘状态进行可靠评估；（4）操作简便：技术操作简便，无需复杂的设备和环境条件，适用于不同类型的GIS 设备和实际工作场景。
第4分册 超声波局部放电检测细则
规章制度编号：国网（运检/4）***-2016国家电网公司变电检测通用管理规定第4分册超声波局部放电检测细则国家电网公司二〇一六年十月目录前言 (III)1检测条件 (2)1.1环境要求 (2)1.2待测设备要求 (2)1.3人员要求 (2)1.4安全要求 (2)1.5检测仪器要求 (3)2检测准备 (3)3检测方法 (4)3.1检测原理图 (4)3.2检测步骤 (4)3.3检测验收 (5)4检测数据分析和处理 (5)5检测原始数据和报告 (5)5.1原始数据 (5)5.2检测报告 (5)附录A（规范性附录）超声波局部放电检测报告 (6)附录B（资料性附录）超声测试典型图谱 (7)附录C（资料性附录）缺陷部位和缺陷类型判断依据 (16)前言为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修通用管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。
经反复征求意见，于2017年1月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。
本细则是依据《国家电网公司变电检测通用管理规定》编制的第4分册《超声波局部放电检测细则》，适用于35kV及以上变电站的气体绝缘金属封闭开关设备、GIL、罐式断路器、金属封闭式开关柜设备。
本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。
本细则起草单位：**、**。
本细则主要起草人：**、**。
超声波局部放电检测细则1 检测条件1.1 环境要求a)环境温度宜在-10～40ºC。
b)环境相对湿度不宜大于80%，若在室外不应在有大风、雷、雨、雾、雪的环境下进行检测。
c)在检测时应避免大型设备振动、人员频繁走动等干扰源带来的影响。
超声波局部放电
安全性问题研究
随着超声波局部放电应用的拓展，其安全性问题也日益凸 显，未来需要加强对其潜在风险的研究和防控。
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超声波在传播过程中，温度的变化会导致介质中的声速发生变化，从而 影响超声波的传播和接收。局部放电产生的超声波信号在传播过程中， 可能会受到环境温度的影响而产生误差。
湿度
环境中的湿度会影响空气的声学特性，如声速和声衰减等。对于超声波 局部放电检测，湿度的变化可能会导致信号幅度和传播时间的波动。
03
压力
超声波局部放电的产生机理
01Leabharlann 0203高频振动
超声波在绝缘材料中产生 高频振动，使得材料内部 的分子或离子发生位移， 引起电荷的局部积聚。
电场增强
超声波振动导致局部区域 的电场增强，当电场强度 超过绝缘材料的击穿场强 时，发生放电。
气体析出
超声波作用可能导致绝缘 材料内部的气体析出，形 成气泡。这些气泡在强电 场下容易发生放电。
超声波局部放电的危害
绝缘破坏：超声波局部放电会导致绝 缘材料的破坏，降低其绝缘性能，严 重时可能造成设备故障或事故。
电磁干扰：超声波局部放电会产生电 磁辐射，可能对周围电子设备产生干 扰，影响其正常运行。
电能损耗：放电过程会伴随能量损耗 ，导致电力系统的电能损耗增加，降 低能源利用效率。
因此，需要加强对超声波局部放电现 象的研究和防范，提高电力设备和系 统的运行可靠性和安全性。
采样频率和分辨率
采样频率和分辨率决定了超声波信号的采集精度。较低的采 样频率和分辨率可能会导致信号细节的丢失，影响局部放电 特征提取的准确性。
运行条件因素
电压和电流
电气设备的运行电压和电流是影响局部放电的主要因素。 电压和电流的变化可能会导致设备内部电场分布的改变， 从而影响局部放电的强度和频率。
超声波局部放电检测
超声波局部放电检测
组合电器内部产生局部放电信号的时候，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。
局部放电源一般较小，一般为点声源。
局部放电产生的声波频率在101-107Hz数量级范围，即为超声波（声音频率超过20kHz范围的称为超声波）。
超声波传感器分成两种，一种为接触式（压电式）超声波传感器（AE）,一种为开放式（敞开式）超声波传感器，接触式传感器是将传感器贴在电力设备表面，检测局放产生的超声波信号在电力设备表面金属板中传播所感应的振动现象，主要用于GIS、变压器、电缆等密封性电力设备的局放检测，但这种检测方式容易受到外界声音及电力设备运行过程中自身振动的干扰。
开放式超声波传感器是检测放电产生的超声波信号在空气中传播时的振动现象，用于检测电力设备与传感器间有空气通道（如开关柜及户外的电力设备）的局放检测，这种检测技术能够利用外差技术将超声波信号转换成人耳可听到的声音信号，通过局放的特征声音，能够更好的判断局放存在（不受干扰影响）和定位。
开放式超声传感器结构图见图。
超声波法测量局部放电，利用的是外差法将被接收的信号转换成一个人耳可判别、可听见的声音信号，并将放电所产生的超声波大小以声压的形式显示出来，这样，测量人员便可以通过耳机听到放电声音，并能从测量仪器上查看声压信号。
外差法原理类似于收音机，把信号转换成人可识别的声音。
主要流程是：超声波信号经过主机选频得到所需信号，然后经本地振荡器产生一个同接收频率差不多的本振信号，两者混频后产生差频，即中频信号，此信号经过中频选频。
超声波局部放电
02
智能化技术
智能化技术也逐步应用到超声波检测中，如自动识别缺陷、自动评估缺陷等级等。
局部放电检测技术
02
局部放电产生超声波
超声波传播特性
局部放电检测原理
局部放电检测原理
电力设备监测
对电力设备进行局部放电检测是评估其绝缘状况的重要手段之一，可以及时发现并预防潜在的绝缘故障。
局部放电检测技术应用
总结词
详细描述
案例三：电缆局部放电检测
组合电器是电力系统中重要的设备之一，其运行状态直接影响到电力系统的稳定性和可靠性。利用超声波局部放电检测技术可以实现对组合电器的局部放电现象进行实时监测和故障预警，保障电力系统的安全和稳定运行。
总结词
组合电器在长期运行过程中，可能会出现绝缘老化、接触不良等问题，这些问题可能导致局部放电现象的发生。超声波局部放电检测技术可以通过安装在组合电器表面的超声波传感器实时监测局部放电产生的超声波信号，实现对组合电器的实时监测和故障预警。
故障定位
通过分析超声波信号的传播时间和强度，可以定位出局部放电发生的位置，有助于快速排查和修复故障。
设备维修策略制定
基于对电力设备局部放电的检测和分析结果，可以制定更为精准的维修策略，提高维修效率和设备可靠性。
技术不断创新
01
随着科技的不断发展，局部放电检测技术也在不断进步和创新。新的检测方法、算法和传感器技术不断涌现，提高了检测的准确性和灵敏度。
超声波局部放电
xx年xx月xx日
CATALOGUE
目录
超声波检测技术概述局部放电检测技术超声波局部放电检测系统超声波局部放电检测技术应用案例超声波局部放电检测技术的发展趋势与挑战
超声波检测技术概述
01
第4分册 超声波局部放电检测细则
规章制度编号：国网（运检/4）***-2016国家电网公司变电检测通用管理规定第4分册超声波局部放电检测细则国家电网公司二〇一六年十月目录前言 (III)1检测条件 (2)1.1环境要求 (2)1.2待测设备要求 (2)1.3人员要求 (2)1.4安全要求 (2)1.5检测仪器要求 (3)2检测准备 (3)3检测方法 (4)3.1检测原理图 (4)3.2检测步骤 (4)3.3检测验收 (5)4检测数据分析和处理 (5)5检测原始数据和报告 (5)5.1原始数据 (5)5.2检测报告 (5)附录A（规范性附录）超声波局部放电检测报告 (6)附录B（资料性附录）超声测试典型图谱 (7)附录C（资料性附录）缺陷部位和缺陷类型判断依据 (16)前言为进一步提升公司变电运检管理水平，实现变电管理全公司、全过程、全方位标准化，国网运检部组织26家省公司及中国电科院全面总结公司系统多年来变电设备运维检修管理经验，对现行各项管理规定进行提炼、整合、优化和标准化，以各环节工作和专业分工为对象，编制了国家电网公司变电验收、运维、检测、评价、检修通用管理规定和反事故措施（以下简称“五通一措”）。
经反复征求意见，于2017年1月正式发布，用于替代国网总部及省、市公司原有相关变电运检管理规定，适用于公司系统各级单位。
本细则是依据《国家电网公司变电检测通用管理规定》编制的第4分册《超声波局部放电检测细则》，适用于35kV及以上变电站的气体绝缘金属封闭开关设备、GIL、罐式断路器、金属封闭式开关柜设备。
本细则由国家电网公司运维检修部负责归口管理和解释。
本细则起草单位：**、**。
本细则主要起草人：**、**。
超声波局部放电检测细则1 检测条件1.1 环境要求a)环境温度宜在-10～40ºC。
b)环境相对湿度不宜大于80%，若在室外不应在有大风、雷、雨、雾、雪的环境下进行检测。
c)在检测时应避免大型设备振动、人员频繁走动等干扰源带来的影响。
超声波局部放电
超声波局部放电xx年xx月xx日•引言•超声波检测技术基础•局部放电的基本概念目录•超声波局部放电检测技术•工程应用案例分析•结论与展望•参考文献01引言电力设备绝缘故障造成的故障不断发生局部放电是绝缘故障的重要表现之一超声波局部放电检测技术的发展和应用背景介绍1研究目的和意义23对超声波局部放电检测技术的重要性和必要性进行阐述对目前该领域的研究现状及存在问题进行分析和探讨提出新的解决方案和技术创新，为该领域的发展做出贡献本文结构及内容安排本文首先介绍了超声波局部放电检测技术的背景和意义提出了新的解决方案和技术创新，并进行了实验验证对目前国内外的研究现状及存在的主要问题进行详细的分析和探讨最后总结本文的主要工作，并展望未来的研究方向02超声波检测技术基础超声波的频率高于20kHz，是一种机械振动波，具有波长短、波能集中、方向性好等特性。
超声波的物理特性通过电振荡电路将电能转换为机械能，利用压电晶体或磁致伸缩材料的逆压电效应或磁致伸缩效应产生超声波。
超声波的产生超声波检测原理03脉冲透射法发射脉冲信号，通过接收透射信号的时间差和幅度差来判断被测物体的内部结构和性质。
超声波检测方法01脉冲反射法发射脉冲信号，通过接收反射信号的时间差和幅度差来判断被测物体的内部缺陷或厚度。
02穿透法发射连续超声波信号，通过接收穿过被测物体的信号强度和时间差来判断被测物体的内部结构和性质。
优势具有无损、快速、准确等优点，可用于检测金属、非金属、复合材料等多种材料；可检测出厚度、内部缺陷、界面反射等信息；可用于高温、高压、腐蚀等恶劣环境下的检测。
局限性对检测人员的技能和经验要求较高；对复杂形状和盲区检测存在一定难度；对某些材料和缺陷的检测灵敏度不够高。
超声波检测的优势与局限性03局部放电的基本概念定义局部放电是指在电场作用下，电气设备部分区域发生放电现象，使电极间的介质发生电气放电。
产生原因由于电气设备内部存在气泡、杂质、表面污垢、绝缘材料不均匀或内部缺陷等原因，当电压作用在该部位时，该部位电场强度超过局部击穿场强，从而发生局部放电。
超声波局部放电
（4）信号普测；
•
（5）信号定位；
•
（6）信号详测；
•
（7）信号异常处理与分析；
•
（8）分析报告。
A
13
检测注意事项
• （1）注意检测仪器状态良好； • （2）选择合适的检测时间，注意外部干扰源； • （3）检测时，应做好检测数据和环境情况的记录或存储； • （4）检测时，要注意安全； • （5）检测者应熟悉待检测设备的内部结构； • （6）检测者对检测仪器应熟练使用。
A
9
超声波检测仪器
A
10
超声波检测方法
超声波检测仪可以把超声波传感器接收到 的超声波信号转换为电信号，这种电信号 通过声音传播出来。通过在软件中填写声 音、设备的基本信息分析设备的缺陷程度。
A
11
03检测流程
A
12
检测流程
•
（1）检测前的准备工作；
•
（2）检测点的选择；
•
（3）背景的检测；
•
A
3
局部放电定义
• 非贯通性的放电称为局部放电; 将引起绝缘系统劣化，逐渐导 致绝缘损坏。可分为： 1、电晕放电 2、沿面放电 3、内部放电
高压
Void
接地端 Insulation Layer
Conductor
Corona
A
4
局部放电检测的重要性：
1）绝缘劣化、缺陷是破坏性的，会引起高压电气设备的损坏； 2）绝缘系统故障很难在例行维护中被发现；
A
14
04判断标准
A
15
标准
• 1、根据听声音 • 正常 • 2、根据图谱
放电
A
16
05案例
A
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析GIS超声波局部放电检测技术是通过探测局部放电过程产生的超声波信号，利用超声波传感器进行信号采集、信号处理和分析来实现的。
传感器将超声波信号转化成电信号，通过信号处理系统对不同频率、振幅和相位的信号进行分析，从而判断设备是否存在局部放电现象。
通过观察和分析超声波信号的性质和规律，可以准确地判断设备是否存在局部放电问题，进而进行及时修复，确保设备的安全运行。
其特点主要如下：1. 高灵敏度：超声波局部放电检测技术对微小放电故障有着很高的探测灵敏度，可以及时发现设备中的潜在问题，防止事故的发生。
2. 高精度：通过对超声波信号的精确分析和处理，可以准确地定位故障点，为后续的检修工作提供重要参考。
3. 非破坏性：相比传统的检测方法，超声波局部放电检测技术无需对设备进行拆卸和破坏性检测，可以保障设备的完整性和安全性。
1. 提高设备安全性能GIS超声波局部放电检测技术的应用可以及时捕捉并分析设备的局部放电信号，实现对设备的实时监测和故障诊断。
通过对设备的局部放电情况进行及时发现和处理，可以有效地提高设备的安全性能，降低事故的发生率，为电力设备的安全运行提供重要保障。
2. 优化设备维护管理超声波局部放电检测技术结合信息化管理系统，可以实现设备的远程监测和智能化管理。
对设备的局部放电情况进行长期追踪和分析，可以为设备的维护管理提供重要的数据支持和决策依据，及时制定维护计划，延长设备的寿命，降低维护成本。
3. 提升设备性能和可靠性通过超声波局部放电检测技术的应用，可以发现并解决设备中存在的潜在问题，对设备进行定期检测和维护，从而提升设备的整体性能和可靠性。
优化设备运行状态，减少局部放电的发生，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
4. 推动电力设备升级改造GIS超声波局部放电检测技术的应用，将为电力设备的升级改造提供技术支持和数据支持，为设备的远程监测和自动化维护提供技术保障，推动电力设备向智能化、高效化方向发展，实现电力行业的技术升级和产业升级。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析一、GIS超声波局部放电检测技术的原理GIS超声波局部放电检测技术是利用超声波传播的原理来检测设备中的局部放电情况。
当局部放电发生时，会产生一定的声波，并通过介质传播出来。
利用超声传感器将这些声波接收并转换为电信号，通过信号处理和分析可以判断出是否存在局部放电现象。
在GIS设备中，由于其燃气绝缘特性以及金属封闭结构的特点，放电产生的声波会受到一定的阻尼和干扰，因此需要通过合理的超声波检测技术来获取有效的信号并进行分析判断。
二、GIS超声波局部放电检测技术的特点1. 高灵敏度：GIS超声波局部放电检测技术对于微弱的声波信号具有很高的敏感度，能够有效地检测出微小的局部放电情况，提前发现设备潜在的故障隐患。
2. 宽频段：GIS超声波局部放电检测技术能够应用于较宽的频段范围内，通过对不同频率的声波进行采集和分析，可以对不同类型的放电进行有效的识别和判断。
3. 高分辨率：GIS超声波局部放电检测技术能够实现对信号的高分辨率采集和处理，可以较为准确地定位和判断局部放电的位置和严重程度。
4. 非侵入性：GIS超声波局部放电检测技术无需对设备进行破坏性的检测，通过外部传感器即可完成检测过程，不会对设备的正常运行产生影响。
四、GIS超声波局部放电检测技术存在的问题及展望1. 超声波信号的复杂处理：GIS超声波局部放电检测技术需要对采集到的声波信号进行复杂的处理和分析，存在一定的算法和技术难度。
2. 复杂环境的影响：在实际的运行环境中，设备周围的环境噪声和干扰会对超声波信号的采集产生影响，需要有效地应对这些干扰。
3. 技术和设备的不断更新：随着科技的不断发展，GIS超声波局部放电检测技术也在不断更新和改进，需要对新技术和新设备进行及时的学习和更新。
未来，随着电力系统的智能化和数字化转型的加速推进，GIS超声波局部放电检测技术将会在技术水平、设备性能和应用领域上得到进一步的提升和拓展。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析引言气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear, GIS）是电力输配电系统中重要的电器设备之一，其在电力系统中具有重要的作用。
由于GIS设备长期运行、恶劣的运行环境以及设计制造工艺、材料等问题，随着设备的老化，其内部可能存在局部放电等故障。
局部放电是GIS设备故障的重要原因之一，常常引发设备事故和电网事故，严重危害电网安全稳定运行。
对GIS设备进行局部放电检测和监测具有重要的意义。
GIS超声波局部放电检测技术GIS超声波局部放电检测技术是一种非接触式的局部放电检测技术，它利用超声波传感器和信号分析设备对GIS设备进行局部放电检测。
在GIS设备中，局部放电故障产生的高频电磁波和超声波信号是检测的主要手段。
超声波局部放电检测技术通过分析这些高频电磁波和超声波信号，可以准确地检测到GIS设备中的局部放电故障。
该技术主要包括以下几个步骤：首先是在GIS设备的外壳表面粘贴多个自适应式传感器，然后采用先进的超声波信号处理技术对信号进行分析和处理，最后结合GIS设备的运行状态和故障特征，实现对局部放电故障的准确定位和诊断。
GIS超声波局部放电检测技术的应用实践1.现状分析由于GIS设备在电力系统中的重要地位，其安全稳定运行对电网的安全稳定运行具有关键性的作用。
GIS设备的故障率较高，其中局部放电是最常见的故障。
传统的局部放电检测技术主要包括电磁波检测技术、红外热像技术、紫外摄像技术等，但这些技术在检测灵敏度、准确性和耐干扰能力等方面存在一定的局限性。
2.技术特点GIS超声波局部放电检测技术具有以下几个显著的技术特点：（1）高灵敏度：该技术能够对GIS设备内部微小的局部放电故障进行高灵敏度的检测，有效提高了对GIS设备内部故障的发现率。
（2）定位准确：通过对超声波信号的分析和处理，可以对GIS设备内部的局部放电故障进行精准的定位，为后续的维护和处理提供了重要的信息支持。
新版第4章超声波局部放电检测技术-新版-精选.pdf
第四章超声波局部放电检测技术目录第一节超声波局部放电检测技术概述 (3)一、发展历程 (3)二、技术分类及特点 (4)三、应用情况 (5)第二节超声波局部放电检测技术基本原理 (6)一、超声波的基本知识 (6)二、超声波局部放电检测基本原理 (8)三、超声波局部放电检测装置组成及原理 (10)（一）硬件系统 (11)（二）软件系统 (13)第三节超声波局部放电检测及诊断方法 (15)一、检测方法 (15)（一）概述 (15)（二）超声波局部放电带电检测方法 (15)二、诊断方法 (22)（一）正常判断依据 (22)（二）有明显缺陷的判断依据 (23)（三）疑似缺陷判断依据 (23)（四）不同类型设备超声波局部放电的缺陷诊断 (24)第四节典型超声波局部放电案例分析 (27)一、110kV GIS设备导向杆松动检测 (27)（一）案例经过 (27)（二）检测分析方法 (27)（三）经验体会 (30)二、500kV变压器内部放电缺陷检测 (30)（一）案例经过 (30)（二）检测分析方法 (31)（三）经验体会 (33)三、10kV开关柜局部放电检测 (33)（一）案例经过 (33)（二）检测分析方法 (33)（三）经验体会 (36)参考文献 (37)第一节超声波局部放电检测技术概述一、发展历程超声波局部放电检测技术凭借其抗干扰能力及定位能力的优势，在众多的检测法中占有非常重要的地位。
超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代，但因为灵敏度低，易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。
上世纪80年代以来随着微电子技术和信号处理技术的飞速发展，由于压电换能元件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用，超声波法的灵敏度和抗干扰能力得到了很大提高，其在实际中的应用才重新得到重视。
挪威电科院的L.E.Lundgaard.从上世纪70年代末开始研究局部放电的超声检测法，并于1992年发表了介绍超声检测局部放电的基本理论及其在变压器、电容器、电缆、户外绝缘子、空气绝缘开关中的应用情况的文章。
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析一、GIS超声波局部放电检测技术概述GIS超声波局部放电检测技术是利用超声波传感器监测GIS内部的放电活动，以识别可能存在的缺陷和故障隐患。
其工作原理是通过检测内部放电活动所产生的超声波信号，从而实现对GIS设备的故障检测和预警。
超声波检测技术具有高灵敏度、高分辨率和无损检测的优点，可对GIS设备进行全面、准确的检测，对设备的安全运行起着关键作用。
二、GIS超声波局部放电检测技术的应用1. 故障预警和监测GIS超声波局部放电检测技术可用于实时监测GIS设备的放电活动，及时发现可能存在的故障隐患，并提前预警，从而减少设备的突发故障和意外停机，保障电网系统的安全稳定运行。
2. 缺陷识别和定位通过对GIS设备内部放电活动及超声波信号的分析和处理，可以准确识别不同类型的设备缺陷，并确定其位置和程度，为设备的维护和修复提供重要依据。
3. 健康状态评估通过对GIS设备的超声波局部放电检测数据进行长期监测和分析，可以对设备的健康状态进行评估和分析，为设备的维护和管理提供科学依据，延长设备的使用寿命。
4. 故障诊断与分析当GIS设备发生故障时，超声波局部放电检测技术可以快速准确地诊断故障的原因和性质，为故障的修复和维护提供重要的技术支持。
三、技术发展趋势1. 联网监测技术随着物联网技术的发展，GIS超声波局部放电检测技术将与物联网技术结合，实现对GIS设备的远程、自动化、实时监测，大大提高设备监测的效率和准确性。
2. 数据分析与智能诊断未来，超声波局部放电检测技术将与大数据分析、人工智能等技术相结合，建立更加智能化的故障诊断与预测模型，实现对GIS设备故障的快速准确诊断和预测。
特高频与超声波局放检测技术(共137张PPT)
行走中注意脚下，防止踩踏设备管道；
在进行检测时，要防止误碰误动GIS其它部件；
在使用传感器进行检测时，应戴绝缘手套，防止手部直接接触传感器金属部件。
2、检测周期
➢新设备投运前：在耐压试验通过后，在1.2Ur/ 电压下，进行 一次超声局部放电检测〔同时进行1.0Ur/ 电压下数据检测，作 为运行数据比对〕。
➢新投运〔或大修〕后设备：应在投运后1个月内、投运后1 年各进行一次超声局部放电检测。
➢运行中设备：半年至一年检测一次。
3、平安本卷须知
为确保平安生产，特别是确保人身平安，除严格执行电力相关平安标准和平安 规定之外, 还应注意以下几点:
➢ 局部放电是一种脉冲放电，它会在电力设备内部和周围空间产生一系列的 光、声、电气和机械的振动等物理现象和化学变化。这些伴随局部放电而 产生的各种物理和化学变化可以为监测电力设备内部绝缘状态提供检测信 号。
GIS设备局部放电的起因
1- 导体上的毛刺；
3- 悬浮屏蔽(接触不良)；
5- 盆式绝缘子上的颗粒
2、典型仪器的组成
➢ 声发射传感器：将局部放电激发的超声波信号转换成电信号
➢ 局放检测仪主机：用于局部放电电信号的采集、分析、 干扰信号有规律重复产生但无工频相关性，幅值有规律变化。
对更换后的F、G、H进行X光探伤、耐压、局部放电试验，结果说明F、H盆子通过X光探伤、耐压、局部放电试验，而G号盆子仅通过了耐压
➢ 检测信号应包括信号幅值、相位特性，具有连续模式、脉冲 模式及相位模式等谱图；
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析
GIS超声波局部放电检测技术的应用分析GIS超声波局部放电检测技术是一种新兴检测技术，在GIS设备的安全运行中具有重要的应用价值。
本文将从技术原理、应用实例、发展前景等方面介绍GIS超声波局部放电检测技术。
一、技术原理局部放电是GIS设备中常见的故障形式之一，它会产生高频信号。
GIS超声波局部放电检测技术是利用超声波探头检测高频信号，进而确定局部放电故障的位置和性质。
具体的检测过程如下：1.超声波发射器向GIS设备发射高频信号；2.如果GIS设备中存在局部放电故障，那么高频信号会在故障部位反射，并被超声波探头捕获；3.超声波探头将捕获到的高频信号送至检测仪器进行处理和分析；4.通过分析处理后的信号，确定局部放电故障的位置和性质。
二、应用实例1.故障判断：利用超声波探头对GIS设备进行检测，能够及时发现局部放电故障，进而预测可能产生的故障危害。
2.设备评估：超声波局部放电检测技术还能评估GIS设备的性能和寿命情况，进而提高GIS设备运行的可靠性和安全性。
3.故障诊断：当GIS设备出现故障时，超声波局部放电检测技术能够定位故障的位置和性质，为修复提供有力的支持。
三、发展前景1.更高的检测精度：通过技术创新和算法优化，将实现更高的检测精度和准确度。
2.更多的应用场景：未来，GIS超声波局部放电检测技术将广泛应用于电力、化工、石油等行业领域，为行业的安全运营提供更加可靠的技术支撑。
3.智能化检测：未来，通过将超声波局部放电检测技术与人工智能技术相结合，将实现智能化检测和预测，进一步提升GIS设备的安全性和可靠性。
总之，GIS超声波局部放电检测技术的应用价值将越来越得到重视，未来将有更加广泛的应用前景。
超声波局部放电
累积损伤。
影响因素
声波频率
不同频率的超声波对局部放电的影响不同，高频超声波更易引发 放电。
声波强度
声波强度越大，局部放电现象越明显，对材料的损伤也越严重。
介质特性
介质的声学特性、电学特性等会影响超声波的传播和能量转化， 从而影响局部放电现象。
02
超声波局部放电概述
定义与原理
定义
超声波局部放电是指利用超声波的高频振动作用，在液体或固体介质中产生局部放电现象，从而实现清洗、加工 、检测等目的的一种技术方法。
信号识别与分类技术
模式识别
利用机器学习、深度学习等技术对提取的特征进行分类和识别，实 现局部放电类型的自动辨识。
聚类分析
采用K-means、层次聚类等方法对局部放电信号进行聚类分析，揭 示不同放电类型间的相似性和差异性。
分类器设计
构建支持向量机、神经网络等分类器，实现对局部放电信号的准确分 类和识别。
05
超声波局部放电影响因素研究
环境因素对放电影响
温度
环境温度升高会增加设备内部绝缘材料的导电性，从而提高局部 放电的发生概率。
湿度
湿度过高会导致设备绝缘性能下降，增加局部放电的风险。同时， 水分还可能侵入设备内部，造成电气性能不稳定。
气压
气压变化会影响设备内外气体的扩散速度，从而影响局部放电的发 展过程。
07
总结与展望
研究成果总结
局部放电检测精度提升
通过超声波技术，实现了对局部放电的高精度检测，有效降低了误报率和漏报率。
设备故障诊断能力提高
基于对局部放电信号的深入分析，提高了对设备故障类型的诊断准确性，有助于及时发现并处理潜在的安全隐患。
超声波传感器性能优化
超声波局部放电
THANKS
感谢观看
设备故障诊断的效率和准确性。
研究结论与建议
超声波局部放电检测技术是一种具有广泛应用前景的设备状态监测方法，能够实时检测设备的局部放 电现象。
在实际应用中，需要进一步研究和优化信号处理方法和数据处理能力，以提高设备的适用性和故障诊断 的准确性。
建议加强与设备制造厂家和运行维护部门的合作，共同推进超声波局部放电检测技术的实际应用和发展 。
误差分析
测量误差：由于实验设备的精度限制和操作不当 等因素，可能导致测量误差。
环境干扰：实验环境中的干扰因素，如电磁干扰 、机械振动等，可能对实验结果产生影响。
数据处理误差：在数据处理过程中，如数据筛选 、滤波等操作，也可能产生误差。
通过对实验结果和分析的详细描述，我们可以得 出超声波局部放电检测在设备状态监测和故障诊 断中的重要应用，以及需要注意的误差来源。这 对于提高设备的可靠性和安全性具有重要意义。
超声波局部放电
contents
目录
• 引言 • 超声波检测原理 • 局部放电原理 • 超声波局部放电检测系统 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01
CATALOGUE
引言
背景介绍
超声波局部放电是一种常见的物理现 象，主要发生在高电压设备中，如变 压器、电缆等。
随着电力设备的不断升级和复杂化， 超声波局部放电的检测对于保障电力 设备的安全运行越来越重要。
特征提取算法
从处理后的信号中提取出反映电力设备状态的各类特征，如放电 强度、频率等。
数据分析算法
对提取出的特征进行统计和分析，判断电力设备的状态，并生成 检测报告。
实验及测试方法
实验设备
准备被测电力设备，搭建超声 波局部放电检测系统实验环境
第4章 超声波局部放电检测技术
第四章超声波局部放电检测技术目录第一节超声波局部放电检测技术概述 (3)一、发展历程 (3)二、技术分类及特点 (4)三、应用情况 (5)第二节超声波局部放电检测技术基本原理 (6)一、超声波的基本知识 (6)二、超声波局部放电检测基本原理 (8)三、超声波局部放电检测装置组成及原理 (10)（一）硬件系统 (11)（二）软件系统 (13)第三节超声波局部放电检测及诊断方法 (15)一、检测方法 (15)（一）概述 (15)（二）超声波局部放电带电检测方法 (15)二、诊断方法 (22)（一）正常判断依据 (22)（二）有明显缺陷的判断依据 (23)（三）疑似缺陷判断依据 (23)（四）不同类型设备超声波局部放电的缺陷诊断 (24)第四节典型超声波局部放电案例分析 (27)一、110kV GIS设备导向杆松动检测 (27)（一）案例经过 (27)（二）检测分析方法 (27)（三）经验体会 (30)二、500kV变压器内部放电缺陷检测 (30)（一）案例经过 (30)（二）检测分析方法 (31)（三）经验体会 (33)三、10kV开关柜局部放电检测 (33)（一）案例经过 (33)（二）检测分析方法 (33)（三）经验体会 (36)参考文献 (37)第一节超声波局部放电检测技术概述一、发展历程超声波局部放电检测技术凭借其抗干扰能力及定位能力的优势，在众多的检测法中占有非常重要的地位。
超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代，但因为灵敏度低，易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛的应用。
上世纪80年代以来随着微电子技术和信号处理技术的飞速发展，由于压电换能元件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用，超声波法的灵敏度和抗干扰能力得到了很大提高，其在实际中的应用才重新得到重视。
挪威电科院的L.E.Lundgaard.从上世纪70年代末开始研究局部放电的超声检测法，并于1992年发表了介绍超声检测局部放电的基本理论及其在变压器、电容器、电缆、户外绝缘子、空气绝缘开关中的应用情况的文章。
第4章 局部放电测量的基本原理
34
m
第4章
局部放电测量的基本原理
并联法多用于试品电容较大或试品有可能被击穿的情况下，过大的工频电流不会流入检 测阻抗Zd而将Zd烧损并在测试仪器上出现过电压的危险。另外，某些试品在正常测量中无法与 地分开，只能采用并联法测量线路。 串联法多用于试品电容较小情况下，耦合电容具有滤波作用，能够抑制外部干扰，而且 测量灵敏度随Ck/Cx的增大而提高。在相同的条件下，串联法比并联法具有更高的灵敏度，这 是因为高压引线的杂散电容及试验变压器入口电容（无电源滤波器时）也被利用充当耦合电 容。另外，Ck可利用高压引线杂散电容来充当，线路更简单，可以避免过多的高压引线以降低 电晕干扰，在 220kV及更高电压等级的产品试验中多被采用。 平衡法需要两个相似的试品，其中一个充当耦合电容。它是利用电桥平衡的原理将外来 的干扰消除掉，因而抗干扰能力强。电桥平衡的条件与频率有关，只有当Cx1与CBx2的电容量 掉某一固定频率的干扰。在实际测量中，试品电容的变化范围很大，若要找到与每个试品有 相同条件的电容是困难的。因而，往往采用两个同类试品作为电桥的两个高压臂以满足平衡 条件。 和介质损失角 tgδ 完全相等，才有可能完全平衡消除掉各种频率的外来干扰；否则，只能消除
∞ 0
筑
龙
∫ u d (t )dt = C v 1 − α d / α f
36
q
1
⎛ 1 1 ⎞ ⎟= q ⎜ − ⎜ α d α f ⎟ C vα d ⎠ ⎝
（4.6）
第4章
局部放电测量的基本原理
可见ud(t)对时间的积分值与 α f 无关，与q成正比，而低频放大器（带滤波器的放大器）就 是一种积分式放大系统。
q 0 = U 0 C 0 ，这时在局部放电检测仪的显示器上可测得脉冲高度 H 0 ，则放电量的分度系数为 K 0 = q0 H 0
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第四章超声波局部放电检测技术目录第一节超声波局部放电检测技术概述 (2)一、发展历程 (2)二、技术分类及特点 (3)三、应用情况 (4)第二节超声波局部放电检测技术基本原理 (4)一、超声波得基本知识 (5)二、超声波局部放电检测基本原理 (7)三、超声波局部放电检测装置组成及原理 (9)(一)硬件系统 (9)(二)软件系统 (11)第三节超声波局部放电检测及诊断方法 (12)一、检测方法 (12)(一)概述 (12)(二)超声波局部放电带电检测方法 (12)二、诊断方法 (19)(一)正常判断依据 (19)(二)有明显缺陷得判断依据 (20)(三)疑似缺陷判断依据 (20)(四)不同类型设备超声波局部放电得缺陷诊断 (20)第四节典型超声波局部放电案例分析 (23)一、110kV GIS设备导向杆松动检测 (23)(一)案例经过 (23)(二)检测分析方法 (23)(三)经验体会 (27)二、500kV变压器内部放电缺陷检测 (27)(一)案例经过 (27)(二)检测分析方法 (28)(三)经验体会 (30)三、10kV开关柜局部放电检测 (30)(一)案例经过 (30)(二)检测分析方法 (30)(三)经验体会 (32)参考文献 (32)第一节超声波局部放电检测技术概述一、发展历程超声波局部放电检测技术凭借其抗干扰能力及定位能力得优势,在众多得检测法中占有非常重要得地位。
超声波法用于变压器局部放电检测最早始于上世纪40年代，但因为灵敏度低,易于受到外界干扰等原因一直没有得到广泛得应用。
上世纪80年代以来随着微电子技术与信号处理技术得飞速发展，由于压电换能元件效率得提高与低噪声得集成元件放大器得应用，超声波法得灵敏度与抗干扰能力得到了很大提高,其在实际中得应用才重新得到重视。
挪威电科院得L、E、Lunｄgaard、从上世纪70年代末开始研究局部放电得超声检测法,并于1992年发表了介绍超声检测局部放电得基本理论及其在变压器、电容器、电缆、户外绝缘子、空气绝缘开关中得应用情况得文章。
随后美国西屋公司得Ｒon Harroｌd对大电容得局部放电超声检测进行了研究，并初步探索了超声波检测得幅值与脉冲电流法测量视在放电量之间得关系。
２000年,澳大利亚得西门子研究机构使用超声波与射频电磁波联合检测技术监测变压器中得局部放电活动。
２002年,法国ＡLSTＯＭ输配电局得研究人员对变压器中得典型局部放电超声波信号得传播与衰减进行了比较研究。
20０5年德国Eｋａrd Gｒossman 与ＫurｔFesｅr发表了基于优化得声发射技术得油纸绝缘设备得局部放电在线测试方法,通过使用二维傅里叶变换对信号进行处理,可达10pC得检测灵敏度。
同一年，南韩电力研究所研究员发表了关于电力变压器局放超声波信号及噪声得分析方法得文章。
国内清华大学、华北电力大学、西安交通大学、武汉高压所等科研机构自上世纪9０年代开始逐渐开展超声波局部放电检测得研究。
西安交通大学提出了相控定位方法,先通过时延算出放电得距离，再根据相控阵扫描得角度确定放电得空间位置。
武高所开发了JFD系列超声定位系统,其对一般变压器放电定位误差可小于１０ｃｍ。
经过几十年得发展,目前超声波局部放电检测已经成为局部放电检测得主要方法之一,特别就是在带电检测定位方面。
该方法具有可以避免电磁干扰得影响、可以方便地定位以及应用范围广泛等优点。
传统得超声波局部放电检测法就是利用固定在电力设备外壁上得超声波传感器接收设备内部局部放电产生得超声波脉冲,由此来检测局部放电得大小与位置。
由于此方法受电气干扰得影响比较小以及它在局部放电定位中得广泛应用,人们对超声波法得研究逐渐深入。
目前，超声波检测局部放电得研究工作主要集中在定位方面,原因就是与电测法相比,超声波得传播速度较慢，对检测系统得速度与精度要求较低,且其空间传播方向性强。
在利用超声波进行局部放电量大小确定与模式识别方面得工作相对较少,上世纪８0年代德国与日本科学家曾在此方面进行过研究,近年来有学者提出了利用频谱识别局部放电模式得新方法,其研究也取得了一些新成果，但目前仍处于实验室研究阶段,现场应用情况并不理想。
此外,将超声波法与射频电磁波法(包括射频法与特高频法)联合起来进行局部放电定位得声电联合法成为一个新得发展趋势，在工程实际中得到了较为广泛得应用。
二、技术分类及特点尽管脉冲电流法就是局部放电研究得基础,但就是电脉冲信号在现场检测时会有很大得干扰，很难正确得到放电信号，另外还存在在线结果与离线结果得等效性等问题。
超声波检测法具有以下特点。
1、抗电磁干扰能力强目前采用得超声波局部放电检测法就是利用超声波传感器在电力设备得外壳部分进行检测。
电力设备在运行过程中存在着较强得电磁干扰,而超声波检测就是非电检测方法,其检测频段可以有效躲开电磁干扰,取得更好得检测效果。
2、便于实现放电定位确定局部放电位置既可以为设备缺陷得诊断提供有效得数据参考，也可以减少检修时间。
超声波信号在传播过程中具有很强得方向性,能量集中,因此在检测过程中易于得到定向而集中得波束,从而方便进行定位。
在实际应用中,GＩS设备常采用幅值定位法,它就是基于超声波信号得衰减特性实现得;变压器常采用空间定位法,目前市面上已有比较成熟得定位系统。
3、适应范围广泛超声波局部放电检测可以广泛应用于各类一次设备。
根据超声波信号传播途径得不同,超声波局部放电检测可分为接触式检测与非接触式检测。
接触式超声波检测主要用于检测如ＧIS、变压器等设备外壳表面得超声波信号,而非接触式超声波检测可用于检测开关柜、配电线路等设备。
与此同时,超声波局部放电检测技术也存在一定得不足,如对于内部缺陷不敏感、受机械振动干扰较大、进行放电类型模式识别难度大以及检测范围小等。
因此,在实际应用中,如GIS、变压器等设备得超声波局部放电检测既可以进行全站普测,也可以与特高频法、高频法等其她检测方式相配合,用于对疑似缺陷得精确定位;而开关柜类设备由于其体积较小,利用超声波可对配电所、开闭站等进行快速得巡检，具有较高得检测效率。
目前,超声波局部放电检测范围涵盖变压器、ＧＩS组合电器、开关柜、电缆终端、架空输电线路等各个电压等级得各类一次设备。
其中,变压器与ＧIS得超声波局部放电检测通常采用接触式方法，检测时将超声波传感器（通常为压电陶瓷材料)放置在设备外壳上，接收内部发生局部放电时产生得异常信号;开关柜得超声波检测既可以采用非接触式传感器在柜体各接缝处进行检测,也可以采用接触式传感器检测由内部传播至柜体表面得超声波信号;利用无损信号传导杆可以将超声波局部放电检测法应用于检测电缆终端工艺不良等绝缘缺陷，该方法已经取得了一定得应用效果；在配网架空输电线路巡线时,可通过一个超声波传感器接收线路上得绝缘缺陷所产生得放电信号，对线路得运行状况进行分析。
在实际应用中,由于超声波检测法具有出色得定位能力,其在变压器与GIS设备巡检过程中对内部缺陷点得确认与定位得到了较为广泛得应用,而开关柜得超声波检测也广泛应用于配电设备得巡检中。
三、应用情况随着超声波局部放电检测技术研究得逐渐深入,其在全世界范围内得到了大量得推广。
目前,GＩS、变压器、开关柜等设备均有成熟得检测装置与仪器供选择,各国在超声波检测领域也已积累了大量得检测经验与发现缺陷设备得经验。
2００0年初,超声波局部放电检测技术开始引入国内。
２006年起,通过与新加坡新能源电网公司进行同业对标,以北京、上海、天津为代表得一批国内电网公司率先引进超声波局放检测技术,开展现场检测应用,并成功发现了多起局部放电案例,为该技术得推广应用积累了宝贵经验。
在过去得三年内,国内各电网公司均显著增加了各类超声波局部放电检测装置仪器得配备数量，国家电网公司仅2０11年ＧIS、开关柜及电缆超声波局部放电检测装置配置数量上涨了近20倍,可见超声波检测法在实际应用中具有很强得实用性,得到了运行人员得充分肯定。
该技术在2０08年北京奥运会、20１0年上海世博会等大型活动保电工作以及特高压设备缺陷检测中均发挥了重要得作用。
国际电工委员会(IＥＣ）TＣ４2下属工作组正在致力于相关标准IEC 62478得制订工作,国内相应得标准制订也正在进行中。
国家电网公司在引入、推广超声波局放检测技术方面做了大量卓有成效得工作。
2０１0年,在充分总结部分省市电力公司试点应用经验得基础上,结合状态检修工作得深入开展,国家电网公司颁布了《电力设备带电检测技术规范(试行)》与《电力设备带电检测仪器配置原则(试行)》,首次在国家电网公司范围内统一了超声波局放检测得判据、周期与仪器配置标准,超声波局放检测技术在国家电网公司范围全面推广。
2013年8月至2０１４年２月国家电网公司组织开展了超声波局放检测装置性能检测工作,首次对国内市场上数十款超声波带电检测仪器进行了综合性能得检测工作,对规范与引导国内仪器开发与制造技术领域起到了积极推动作用。
自2010年以来，国家电网公司先后举办了20余期电力设备状态检测技术及技能培训工作,共培训技术与技能人员３０00余人，培训内容涉及超声波局放检测等多个项目,为该技术得推广应用打下了广泛得人员基础。
第二节超声波局部放电检测技术基本原理一、超声波得基本知识超声波就是指振动频率大于２０kＨｚ得声波。
因其频率超出了人耳听觉得一般上限，人们将这种听不见得声波叫做超声波。
超声波与声波一样,就是物体机械振动状态得传播形式。
按声源在介质中振动得方向与波在介质中传播得方向之间得关系,可以将超声波分为纵波与横波两种形式。
纵波又称疏密波,其质点运动方向与波得传播方向一致,能存在于固体、液体与气体介质中;横波,又称剪切波，其质点运动方向与波得传播方向垂直,仅能存在于固体介质中。
１声波得运动声音以机械波得形式在介质中传播,换句话说，也就就是对介质得局部干扰得传播。
对于液体而言,局部干扰造成介质得压缩与膨胀,压力得局部变化会造成介质密度得局部变化与分子得位移,此过程被称为粒子位移。
在物理学中，对于声波得运动有着更为正式得描述:ﻩﻩﻩﻩ(4-1)这里ｃ指声速。
此描述声波运动得通用微分方程就是由描述连续性、动量守恒与介质弹性得三个基本方程联立而得。
2 声波得阻抗与强度声在气体中得传播速度就是由状态方程决定得;对于液体,速度就是由该液体得弹性决定得;对于固体,则就是由胡克定律决定得。
图４-１显示了作用在一小滴液体上得力。
合成作用力使该颗粒以速度v移动。
对于平面波,声得压强与颗粒得速度得比例被称为声阻抗:ﻩﻩﻩﻩ（4-２)图4-1作用于柱形声学颗粒（声线）上得力声阻抗与电阻抗类似,并且当压强与速度异相得时候也可以就是复数。
但就是,对于平面波,声阻抗就是标量(Ｚ=p０c）并被称为介质特征阻抗。