超声波地电波检测电气设备局部放电

高压电气设备是电力系统的重要组成部分，更是电气系统的核心，所以高压电气设备运行状态的检测以及其故障诊断也越来越重要，近年来，我国在电力系统、国防系统、高速电气化铁路等领域高速发展，对电气设备的稳定性提出了越来越高的要求，同时也受到了国家重点的关注。

电气设备主要的组成材料是导体或绝缘材料，所以电气设备的绝缘性是非常关键的。大部分的绝缘材料是有机材料，长期在高压环境下运行，受到强电、过热等影响，这些绝缘材料会逐渐劣化，造成绝缘性能下降，这就有可能引起电气设备发生故障，同时也会大大缩减电气设备使用寿命。

高压局部放电是造成电力设备绝缘恶化的主要原因，根据统计，目前在所有电力系统的事故中，绝缘事故占第二位，事故影响范围广，停电时间长、经济损失巨大，直接威胁着电力系统的安全稳定运行。因此，对电力设备放电进行检测有着非常重要的现实意义。

不平滑的导体产生极不均匀电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。因为在电晕外围电场很弱，不发生碰撞游离，电晕外围带电粒子基本都是电离子，这些离子便形成了电晕放电电流。简单地说，曲率半径小的导体电极对空气放电，便产生了电晕，电晕的发生伴随着热、臭氧、氮的氧化物的产生，这些对电气设备的绝缘都是极其有害的。另外由于电气设备接触不良或不稳定等因素，在电磁振动的作用下，将引起间隙局部放电。这种局部放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀。这一切都将对电气设备的绝缘造成极大的损害。

局部放电过程的电子高速位移激发周围介质产生电磁波，同时激发质子的振动生成机械波，机械波产生声波和超声波。电子高速移动同时会产生光，以及绝缘材料的分解物，比如说油中的分解气体，SF6中的分解液等

 

 

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，穿透du能力强，易于获得较集中的声能。

超声波的频率：F≥20KHz（在实际应用中因为效果相似，通常把F≥15KHz的声波也称为超声波）；

超声波功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2)，通常p≥0.3w/cm2。

 

机械波、电磁波都是波就应有很多共同规律， 相同点：

 1、都有波的的一切特性，如：都能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。

   2、波速、波长、频率之间具有同样的关系。

 

当高压电气设备发生局部放电时, 放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分, 形成电流脉冲并向各个方向传播。

对于内部放电, 放电电量聚集在接地屏蔽的内表面, 因此, 如果屏蔽层是连续时无法在外部检测到放电信号。

但实际上, 屏蔽层通常在绝缘部位、垫圈连接处、电缆绝缘终端等部位出现破损而导致不连续, 这样, 高频信号就会传输到设备外层。

 

放电产生的超声波/电磁波通过金属箱体的接缝处或气体绝缘开关的衬垫传播出去.产生地电波.

 

 

 

在电气设备的各类故障中，电气放电烧伤故障因其事前难以发现而危害性又大，已越来越引起供电运营检修部门的重视。大部分电气设备是在力与电的双重作用下工作的，所以机械故障和电气放电烧伤故障构成了电气故障的主体。在电气设备运行了多年、负荷不断增加的情况下，设备的电气放电烧伤现象已越来越突出，而且电气放电烧伤问题在事前又不易于发现，危害性很大。因此，在预防和防治设备发生电气放电烧伤故障已成为供电运营单位为确保供电安全的一个重要任务。
电气设备人眼可视的部分检测电气放电烧伤方面可以用使用紫外线成像定位和定量计数放电情况，而电气放电烧伤导致的发热缺陷可以使用红外线热成像检测，这两种检测方式直观方便，检测显而易见。

紫外线放电成像检测+红外线热成像检测主要是检测可视范围内设备的放电情况及表面温度检测及故障分析,在一些场合超声波+地电波检测更能胜任检测任务。

① 用红外热成像技术检测变电所开关柜内部触头部位的时候必须要把开关柜的门打开才能检测，否则是无法完成检测工作的。对于部分高压开关柜在运行中是禁止打开，这时就需要用超声波侦测器检测开关柜内部放电情况,以分析开关柜内部是否存在故障.

② 电气联接部分因连接不良或长时间运行松动等原因引起的电、化学腐蚀，造成主导电回路的截面（或当量截面积）不足，电气连接阻抗加大，从而导流不畅，烧伤接触网设备,连接部位发生松动的初期，这时候还没有过热温度产生，用超声波侦测器就能检测到因电气设备松动放电所发出来的超声波

紫外线放电成像+红外线热成像 综合检测

 

紫外线成像仪放电检测服务电弧

 

 

红外检测发热电气隐患热成像预防检测

 

超声波地电波检测电气设备

 

超声波检测在铁路接触网轨道交通的应用

电气化铁路牵引供电建议方案
一．行业概述：
在铁路电气化接触网设备的各类故障中，电气烧伤故障因其事前难以发现而危害性又大，已越来越引起供电运营检修部门的重视。在电气化铁道中，接触网设备是在力与电的双重作用下工作的，所以机械故障和电气烧伤故障构成了接触网故障的主体。在接触网运行了多年、牵引运能不断增加的情况下，设备的电气烧伤现象已越来越突出，而且电气烧伤问题在事前又不易于发现，危害性很大。因此，在预防和防治接触网设备发生电气烧伤故障已成为供电运营单位为确保供电安全的一个重要任务。
目前电气化铁路行业检测手段：
接触网是一种特殊的供电设备．由于其结构和使用条件的特殊性，其故障也多种多样。对其故障现象、原因和应采取措施的研究有助于加强对其故障本源的认识，不断提高技术和检测手段，目前在铁路电气化牵引电气检测方面主要以红外线测温为主，但这种检测方式遇到的问题也非常多，给日常的检测工作带来了一定的不便。

电气烧伤故障问题原因分析：
① 在电气化设计中，虽对线路牵引运能的增加裕量有所考虑，但随着铁路运输发展，现在牵引运能的增加已超出了裕量。原采用的一些线索因持续载流量偏小而承受不了大电流的长期运行，就发生了电气烧伤。
② 接触网主导电回路由馈电线、隔开、隔开引线、承力索、接触线、电联接器、吸变、吸变引线等组成。各部分间由各种线夹进行连接，使这一回路沿铁路延伸，满足向电力机车供电的需要。主导电回路必须良好，才能保证电流的畅通；若存有缺陷，将引起局部载流过大、零部件分流严重，从而烧伤接触网设备。
③ 电气联接部分因连接不良或长时间运行松动等原因引起的电、化学腐蚀，造成主导电回路的截面（或当量截面积）不足，电气连接阻抗加大，从而导流不畅，烧伤接触网设备。如：将承力索纳入了电联接器电气导流的一部分；电联接线夹大小槽装反；线夹内有杂物；设备线夹间非面面接触等等。
连接线夹烧伤
④ 站场中的接触网结构比较复杂，在进行电气连接时，由于种种原因造成主导电回路不闭合、主导电通道迂回，引起分流严重而烧伤接触网零部件。
⑤ 设计的接触网结构中某些不应有电流通过的地方，而由于某些条件的巧合通过了全部或部分牵引电流。由于这些地方没有保证牵引电流（或其分流）通过的必要的电气连接，所以烧伤了接触网设备。
⑥ 立体交叉的线索、线索与支持装置间，由于线路阻抗的不同而形成电压差，在风力、温度变化、振动等因素的作用下，它们之间的距离不够，造成放电现象，放电电弧烧伤了接触网设备。
⑦ 两端属同相而不同馈线供电的绝缘锚段关节、分段绝缘器，因供电臂的阻抗不同而形成电压差，当电力机车通过受电弓短接两供电臂瞬间，在短接点处产生电弧，造成设备的烧伤。
⑧ 然而在施工时未严格执行有关标准，导致电联接器的结线不正确、线夹安装不标准。现行的检修规程中对电气联接的电气标准没有量化指标，使得供电部门在具体检修时“无章可循”。对电气联接缺乏行之有效的检测方法和手段，在具体检修中多是做些外观上的检查。工区存在“涂油”的认识误区。为防止设备检修质量验收时扣分，检修人员在平时检修时对接触网设备抹涂大量的黄油，致使设备的内部电气烧伤缺陷不能及时地被发现。如：为防止电联接散股扣分，在电联接表面抹涂上一层厚厚的黄油。对设备的巡视特别是夜巡工作执行不力。

各种电气装置如不提前预防事故的发生造成的后果：
①    电气连接线夹发热。原因是电联结线夹未按规定安装或在运行过程中发生螺栓松动、电力复合脂老化等缺陷，使电联结处接触电阻增加进而发热量增加，使线夹发热而烧伤线索，严重情况下烧断线索。
②    线索(接触线、承力索、供电线、回流线、吸上线)自电气接续部分断股或断开。
原因是站场股道电联结设置位置或数量不合理，使股道间接触悬挂在机车取流的情况下产生较大的压差，接触悬挂在软横跨上产生环流，从而在悬吊滑轮或定位器根部等电气薄弱环节产生拉放电伤现象。
③    设备线夹、接头线夹、吸上线与轭流圈连接处烧伤。软横跨环流造成承力索悬吊滑轮处或定位器根部定位钩处烧伤。原因是不同悬挂问非稳定性接触也会造成线索问放电：当2不同悬挂立体交叉时．如果2支悬挂均为载流悬挂．当其中1支有大负荷电流时，根据潮流计算可知，在2悬挂问会形成电位差，此时如果2悬挂问存在非稳定性接触，则在2悬挂问就会产生过渡电弧进而烧伤线索。此种情况一般发生在站场交叉承力索问和非支接触线与工支定位管问。                                                      
④    通过以上故障原因分析接触网既然是机、电合一的特殊供电设备，因此在运行过程中不可避免发生电气方面的问题。电气方面故障虽数量不多，但一旦发生，则会造成严重影响，甚至造成塌网、断线故障。

 

好的检测手段和设备能起到故障早期预防和发生：
2003年－2004年全国牵引供电系统事故分析和解决方案：
2003年电气化铁路因为变电所故障所导致系统停电次数累计41次，停电1986分钟，停电平均时间为82分钟。2004年因为变电所故障停电次数为32件，停电902分钟，故障平均停电时间为68分钟，波及面和损失非常大。
针对牵引变电所的故障分析，可以采取以下措施来提高其供电可靠度：
①    采用超声波检测仪器，提高设备的运行可靠性。认真做好日常运行维护工作，提高设备健康水平，运行人员加强巡视维护质量，可以及时发现或消除设备隐患，提高供电可靠性。
② 全方位配合开展设备状态检修，利用绝缘在线监测、带电测试和超声波检测及红外热成像监测发热点等措施，加强对设备的监测工作。
2004年因接触网系统发生故障340件，累计停电31148分钟，故障平均停电时间为92分钟，占牵引供电系统故障的 91％；2004年因接触网系统发生故障停电274件，累计停电25160分钟，故障平均停电时间为92分钟，占牵引供电系统故障的95％。波及面和损失非常大。
针对接触网的故障分析，可以采取以下措施来提高其供电可靠度：
①    设计标准，如风速选值，最大受风偏移量，接触网最大跨距，锚段长度，下锚偏角，设计拉出值等技术参数都需要认真研究。
②    选用耐腐蚀的优质材料，采用表层防腐处理，定期清扫接触网。
③    有计划地对接触网上的各个连接部位及线夹进行有效的实时监控，利用超声波检测仪及时发现线夹松动和绝缘损坏的早期放电现象，起到预防设备故障的发生。