變壓器局部放電產生超聲波的原理

電力變壓器局部放電，是指變壓器內絕緣存在氣泡、雜質等，當外施交變高壓時，缺陷處將發生局部的、重復的擊穿。該現象通常是在高電場強度下，在絕緣體內電氣強度較低的部位發生，表現為絕緣體內氣體摻入物的擊穿、小范圍內氣體或液體介質的局部擊穿或固體介質的沿面放電等。產生局部放電的條件取決于絕緣裝置中的電場分布和絕緣的電氣物理性能。

局部放電一般不會引起絕緣的穿透性擊穿，但是可以導致電介質(特別是有機電介質)的局部損壞。其能量和空間雖微小，但口積月累，則在一定條件下可能造成絕緣裝置的電氣強度的降低，導致絕緣zui終損壞，釀成供電事故。因此局部放電對絕緣設備的破壞是一個緩慢的發展過程，對于高壓電氣設備來說是一種隱患。局部放電的特性一般可與絕緣的缺陷很好的相互印證，即根據局部放電特性可以確定電氣設備絕緣水平。運行中的電力變壓器內部發生局部放電時，其局部放電量的大小在一定程度上反映了絕緣缺陷的狀況，放電功率的強弱反映了絕緣老化過程能量變換的強弱，而放電次數與放電間隔則反映了絕緣變化的速度和程度。當局部放電發展到嚴重階段時，便使固體絕緣材料和油迅速分解，導致整個絕緣被擊穿。因此檢測局部放電的各種特性就能夠知道設備的絕緣狀況。

局部放電一般有兩種類型:一種是氣泡內放電;另一種是介質在高場強下游離擊穿。一些澆注、擠壓或屈撓的絕緣介質容易夾雜氣隙或氣泡。空氣的介電常數均較固體介質小，而場強與介電常數成反比。因此，氣隙或氣泡是*種局部放電的發源地。當局部電場更高時，在絕緣薄弱環節處將引起介質的游離擊穿。以上兩種局放，在大多數情況下往往同時發生或相互誘發。*類放電的特征是均勻、密集，如金屬板電極間的油紙放電，第二類放電的特征是間斷、大脈沖，如針對板放電。

在電力變壓器內發生局部放電時，不但會產生高頻脈沖電信號，同時還會伴隨著爆裂狀的聲發射，產生超聲波信號。一般認為，局部放電產生超聲波是由于局部體積變化引起的，也就是說當局部放電發生時，變壓器油絕緣被擊穿，電荷運動形成電流，產生熱量，導致變壓器油受熱膨脹，局部體積在很短時間內增大;局部放電結束后，電流消失，變壓器油冷卻收縮。這種一脹一縮的體積變化引起了介質的疏密變化，形成超聲波，從局部放電源以球面波的方式向四周傳播，通過絕緣到達油箱壁。該理論忽略了空間電荷移動所產生的沖擊超聲波，因而無法取得局部放電與超聲波特征之間的關聯關系。

隨著對局部放電產生超聲波機理研究的口益深入，目前一些專家學者開始研究空間電荷中超聲波的產生機理。口本科學家Tatsuo Takada提出了空間電荷的超聲波產生理論。通過測量超聲波能夠獲得電荷的各組成部分，因此深入研究局部放電產生超聲波的機理對超聲波法檢測局部放電具有理論指導意義。