Как использовать ультразвуковые волны для диагностики изоляции? — Прислушиваемся к «здоровому голосу» вашего оборудования 

Ультразвуковой тестер частичных разрядов
Как использовать ультразвуковые волны для диагностики изоляции? — Прислушиваемся к «здоровому голосу» вашего оборудования

Ультразвуковой тестер частичных разрядов — это эффективный инструмент для диагностики состояния изоляции высоковольтного электрооборудования, основанный на акустических принципах. Он улавливает и анализирует ультразвуковые сигналы, генерируемые частичным разрядом внутри оборудования, что позволяет неинвазивно и точно локализовать дефекты изоляции. В основе его диагностического процесса лежат «акусто-электрическое преобразование» и «анализ сигнатуры».

I. Основной принцип: от разряда к звуковым волнам

При наличии в изоляции оборудования дефектов, таких как пузырьки, пики или пустоты, сильное электрическое поле вызывает частичный разряд (ЧР). Этот крошечный разряд мгновенно высвобождает энергию, вызывая резкое изменение давления и температуры среды, окружающей точку разряда (например, масла, воздуха или твердой изоляции). Это создает механические вибрационные волны с частотой более 20 кГц, известные как ультразвуковые волны. Это похоже на звуковые волны, возникающие при поджигании миниатюрной петарды в воде.

II. Процесс диагностики: регистрация и анализ

1. Приём и преобразование сигнала
Прибор принимает эти акустические сигналы через ультразвуковой датчик (зонд), контактирующий с поверхностью оборудования. Пьезоэлектрический кристалл внутри датчика деформируется под действием акустического давления. Основываясь на положительном пьезоэлектрическом эффекте, он преобразует механическую вибрацию в сигнал напряжения уровня микровольт на той же частоте, завершая важнейшее преобразование «акустического сигнала» в «электрический сигнал».

2. Обработка и усиление сигнала
Исходный электрический сигнал очень слаб и подвержен помехам от окружающего шума. Встроенный высокопроизводительный усилитель прибора фильтрует его (обычно выбирая центральную частоту около 40 кГц, чтобы избежать слышимого шума) и усиливает, выделяя эффективную ультразвуковую составляющую, связанную с разрядом.

3. Анализ характеристик и диагностика
Это ключ к диагностике состояния изоляции. Прибор определяет состояние изоляции, анализируя характеристики обработанного сигнала:

◦ Амплитуда/Интенсивность: Амплитуда ультразвукового сигнала положительно коррелирует с интенсивностью разряда и может отражать степень повреждения.

◦ Распределение фазы: Ультразвуковой сигнал отображается синхронно с фазой напряжения промышленной частоты (фазово-разрешённый спектр). Это позволяет определить, сосредоточен ли разряд в определённых фазовых точках, например, на пике напряжения, что помогает определить тип разряда.

Анализ частотного спектра: Анализирует частотные составляющие ультразвуковых сигналов. Различные типы источников разряда (например, коронный разряд и скользящий разряд) могут иметь различные характеристики акустического спектра.

III. Основные преимущества: позиционирование и помехоустойчивость

Главное преимущество ультразвуковой диагностики заключается в точном позиционировании. Поскольку ультразвуковые волны распространяются по прямой линии внутри металлического корпуса, специалисты могут сканировать поверхность оборудования с помощью ручного зонда и наблюдать изменения амплитуды сигнала (уровня «слышимого» звука), чтобы легко определить точку с наиболее сильным сигналом. Непосредственно под этой точкой обычно находится источник разряда, что позволяет точно определить место повреждения. Более того, ультразвуковые методы практически нечувствительны к электромагнитным помехам на объекте и исключительно эффективны в сложных условиях подстанций.

Короче говоря, ультразвуковой тестер частичных разрядов действует как профессиональный «стетоскоп», прослушивая уникальные «звуковые волны», генерируемые внутренними разрядами изоляции, для неразрушающей диагностики и точного определения дефектов изоляции в оборудовании.

Детектор частичных разрядов MSJF-3003B (акусто-инфракрасная версия) использует технологию микрофонной решетки для сбора данных об акустических волнах и интегрирует камеру высокого разрешения для локализации звуковых волн. Технология формирования луча используется для анализа данных о распределении акустических волн, которые затем интегрируются с видео для создания аудиовизуальной карты облачности, динамически отображаемой на дисплее.

Он широко применяется для обнаружения частичных разрядов в энергосистемах, включая испытания изоляции высоковольтных распределительных устройств, кольцевых распределительных устройств, трансформаторов напряжения/тока, трансформаторов (включая сухие трансформаторы), распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ), воздушных линий электропередачи, кабелей и другого оборудования. Он измеряет степень разряда в электрооборудовании, используя следующие показатели: Обнаружение интенсивности частичных разрядов: Этот прибор измеряет сигнал разряда в пределах цикла промышленной частоты и характеризует интенсивность частичного разряда на основе максимального значения (дБ) в последовательности импульсов разряда.