0前言
近年來，用戶用電負(fù)荷越來越大，相關(guān)電氣設(shè)備日漸增多，許多用電大戶擁有自己的220kV變電所，基于便攜式短路接地線檢測(cè)的探討，并且對(duì)供電可靠性越來越高，一年幾乎不能停電，否則就會(huì)給企業(yè)帶來不可估量的損失，這就給用電檢查提出了很高的要求。實(shí)際中對(duì)用戶電力變壓器、斷路器進(jìn)行停電檢查的方式已經(jīng)行不通了。同時(shí)電力變壓器、斷路器是用戶電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一,是用戶變電站的核心設(shè)備,其運(yùn)行狀況直接關(guān)系著整個(gè)企業(yè)供電系統(tǒng)的**經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
高壓放電檢測(cè)，不僅是高壓設(shè)備出廠試驗(yàn)的主要項(xiàng)目，也是設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行絕緣試驗(yàn)的重要手段。近年來，許多出口產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)增加了高壓放電檢測(cè)項(xiàng)目。因此，我國對(duì)高壓放電測(cè)試方法和技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。主要研究方向：用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)測(cè)量高壓放電參數(shù)，利用各種譜圖和統(tǒng)計(jì)量分析絕緣老化及缺陷;高壓局部放電的在線檢測(cè)技術(shù)和超聲波定位;高壓局部放電檢測(cè)的抑制干擾問題。
與其它檢測(cè)方法相比,通過聲音檢測(cè)在很多方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：
1)可有效的避免電磁波的干擾，因此在電磁干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合應(yīng)用。
2)可以對(duì)高壓斷路器、變壓器等高壓設(shè)備進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。提高了供電可靠性。
1 聲音信號(hào)的采集
1.1信號(hào)采集原理
信號(hào)采集是高壓放電檢測(cè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),基于便攜式短路接地線檢測(cè)的探討，它將接收到的高壓放電聲音信號(hào)以電信號(hào)的形式輸出。在高壓放電聲音測(cè)量中,放電頻率一般都在150kHz。雖然放電及其所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)具有一定程度的隨機(jī)性,每次放電的聲波信號(hào)頻譜有所不同,但整個(gè)放電聲波信號(hào)的頻率分布變化范圍不大,基本處于一定的頻段之中。
其次是符合香農(nóng)采樣定理，香農(nóng)采樣定理又稱奈奎斯特(Nyquist)采樣定理。一個(gè)存于[0,fH]的模擬信號(hào)，采樣后，為了不失真地恢復(fù)該信號(hào)，則采樣頻率Fs必須滿足fs≥2fH，一般應(yīng)為10倍。
在傳感器種類方面,以諧振式傳感器*為多見;而光纖傳感器具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)和能進(jìn)行非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn),有效減少了電磁干擾對(duì)局部放電信號(hào)測(cè)量的影響，近年來逐步得到推廣。
1.2信號(hào)采集過程
為了保障放電檢測(cè)裝置的有效性，設(shè)置了高壓放電裝置，基于便攜式短路接地線檢測(cè)的探討，以便于每次試驗(yàn)之前保障可靠的高壓放電，聲音傳感器檢測(cè)高壓放電以實(shí)現(xiàn)對(duì)放電現(xiàn)象的有效檢測(cè)，采集過程中周圍存在低頻噪聲，使用高通濾波去除低頻信號(hào)，然后進(jìn)行波譜分析。
2.聲音信號(hào)的分析
變壓器、高壓斷路器等高壓設(shè)備出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象時(shí),總是伴隨著脈沖電流、電磁輻射以及聲、光、熱等現(xiàn)象。這是因?yàn)楫?dāng)介質(zhì)內(nèi)發(fā)生放電時(shí),由于分子的激烈撞擊,氣泡的形成和發(fā)展,液體的流動(dòng)以及固體材料的微小開裂,會(huì)產(chǎn)生一定的聲音信號(hào)。通過研究發(fā)現(xiàn),高壓放電產(chǎn)生的這些聲信號(hào)與放電的程度和類型存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，有流體力學(xué)可知所發(fā)出的聲音信號(hào)在接收后的波形圖為尖波峰，有一個(gè)脈沖信號(hào)，然后逐漸下降消失。近似一階脈沖響應(yīng)，波形圖如圖2。
放電信號(hào)檢測(cè)電路在外加電壓作用下，當(dāng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低的氣隙或氣泡油膜中的局部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到氣體或液體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，開始放電，并伴隨著一定分貝的聲波信號(hào)。在檢測(cè)電壓時(shí)，環(huán)境噪聲是影響聲音傳感器靈敏度的重要因素。根據(jù)統(tǒng)計(jì)可知,環(huán)境噪聲一般為低頻波,并且沒有明顯的延時(shí)現(xiàn)象;其波形與上述幾種干擾波形有明顯不同,易于識(shí)別。另外,聲發(fā)射信號(hào)采集傳感器在下雨等天氣條件都會(huì)對(duì)聲傳感器的靈敏度產(chǎn)生影響。圖3為環(huán)境噪聲與高壓放電信號(hào)同時(shí)存在時(shí)的波形圖，圖4是只存在環(huán)境噪聲的波形圖。
在日常生活中，基于便攜式短路接地線檢測(cè)的探討，存在的通常為低頻噪音信號(hào)，而在高壓放電產(chǎn)生的聲音信號(hào)為高頻信號(hào)，因此使用高通濾波器在濾波的過程能使高頻信號(hào)通過，低頻濾掉，處理后的波形如圖5所示。
2.4波譜分析
為了更好的分析信號(hào)，將信號(hào)源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度按頻率順序展開，使其成為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律，稱為頻譜分析。
對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，需對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，觀察其頻譜幅度與頻譜相位。對(duì)于數(shù)字信號(hào)，則可直接進(jìn)行快速傅里葉變換，變換后的圖形如圖6所示
b頻率主要集中在20～150kHz，從頻譜中可以準(zhǔn)確的分析出放電現(xiàn)象的存在與否。
3.結(jié)論：
從以上分析可以看出,聲音檢測(cè)高壓放電現(xiàn)象易于實(shí)現(xiàn)，但會(huì)受到距離的限制。
著科學(xué)的發(fā)展，聲音檢測(cè)設(shè)備和電子技術(shù)的
快速發(fā)展,為聲音檢測(cè)方法的發(fā)展提供了發(fā)展空間。但在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,由于受到各種因素的干擾，檢測(cè)高壓放電現(xiàn)象在以后的發(fā)展中,不但要對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)硬件進(jìn)行完善,還要從放電理論、識(shí)別算法、放電理論方面作進(jìn)一步研究，從而提高診斷結(jié)論的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。 本理論可廣泛應(yīng)用于在大客戶用電檢查中對(duì)變壓器、高壓斷路器、高壓開關(guān)等高壓設(shè)備的放電檢測(cè)，具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、可操作性。同時(shí)在供電公司對(duì)以上相同設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)有很好的借鑒意義。