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揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司

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變壓器局部放電超聲波傳感器頻率范圍確定

2017-6-10 閱讀(4237)

變壓器局部放電超聲波傳感器頻率范圍確定

 

為了排除干擾,提高檢測(cè)靈敏度,要求對(duì)變壓器絕緣局部放電的超聲信號(hào)頻譜和干擾信號(hào)的頻譜有較清楚的了解,以找出合適的檢測(cè)頻帶,zui大限度的提高檢測(cè)系統(tǒng)的效率。

 

由于絕緣介質(zhì)的微觀隨機(jī)性,并且實(shí)際上每次局部放電擊穿破壞了造成該局放產(chǎn)生的條件,不平衡是的。電場(chǎng)強(qiáng)度的梯度分布愈陡峭,這種隨機(jī)變化愈激烈。所以,即使同一的放電機(jī)構(gòu),同一的外施電壓,伴隨每次局部放電的超聲波的能量分布是不同的,超聲波信號(hào)的頻譜也不同,主要表現(xiàn)為頻譜峰值頻率的變化,但整個(gè)局部放電超聲波信號(hào)的頻率分布范圍卻變化不大。大量的頻譜研究結(jié)果表明局部放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波的能量集中在50kHz至300kHz頻段,其峰值頻率主要在70一150kHz之間。

 

發(fā)電廠或變電站的現(xiàn)場(chǎng)干擾也是決定傳感器頻率范圍的重要因素。因?yàn)槌暡▊鞲衅鳒y(cè)量的并非電氣信號(hào),可以暫時(shí)不考慮電磁干擾的問題。一般說來,現(xiàn)場(chǎng)的主要聲信號(hào)干擾有變壓器冷卻裝置噪聲和變壓器鐵心產(chǎn)生的磁噪聲。

 

冷卻裝置的噪聲是由于冷卻風(fēng)扇和變壓器油泵的振動(dòng)而產(chǎn)生的,其根源在于:冷卻風(fēng)扇和變壓器油泵在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng),其中變壓器油泵產(chǎn)生的噪聲較小,可以忽略;變壓器本體的振動(dòng)有時(shí)也可能通過絕緣油、管接頭及其裝配零件等,傳遞給冷卻裝置,使冷卻裝置的振動(dòng)加劇,輻射的噪聲加大。此類噪聲的頻率相對(duì)較低,一般認(rèn)為在600一1OOOHz。


電力變壓器的鐵心在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生磁噪聲,在超聲波檢測(cè)中是穩(wěn)定、嚴(yán)重的干擾信號(hào)。變壓器的鐵心由鐵磁材料組成,內(nèi)部存在大量磁疇。在磁化時(shí),磁疇的磁矩將趨于外磁場(chǎng)方向。鐵磁材料的不可逆磁化階段中,磁化是不連續(xù)的,隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,磁感應(yīng)強(qiáng)度有幾次躍變,然后穩(wěn)定下來,這主要是由于疇壁位移磁化中的跳躍引起的,稱為巴克豪森跳躍。和巴克豪森跳躍在一起的磁疇的迅速轉(zhuǎn)動(dòng)引起的聲發(fā)射,稱為巴克豪森噪聲( BN)。這一現(xiàn)象的特點(diǎn)是在材料磁化曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近有明顯的聲發(fā)射脈沖信號(hào)。鐵磁材料在磁化過程中的另一個(gè)現(xiàn)象是磁致伸縮,即鐵磁材料在外磁場(chǎng)方向伸長(zhǎng),而在垂直磁場(chǎng)的方向縮短(有些鐵磁材料的情況剛好相反)。因此,鐵磁材料內(nèi)部應(yīng)力是各向異性的。由于這種內(nèi)應(yīng)力,磁疇在磁化過程中轉(zhuǎn)動(dòng)呈階梯式變化,在鐵磁材料內(nèi)部激起應(yīng)力彈性波,這種應(yīng)力彈性波被稱為磁聲發(fā)射(MAE)。實(shí)際變壓器鐵心內(nèi)的磁噪聲是巴克豪森噪聲和磁聲發(fā)射共同作用的結(jié)果。有研究表明,巴克豪森噪聲和磁聲發(fā)射的頻譜集中在10—65kHz。值得注意的是,隨著變壓器勵(lì)磁時(shí)間的增長(zhǎng),巴克豪森噪聲脈沖變得不明顯了,而主要是磁聲發(fā)射。

 

綜合以上關(guān)于超聲信號(hào)頻譜特征和現(xiàn)場(chǎng)干擾噪聲的分析,本文中的超聲波傳感器的頻帶范圍選定為80一15OkHz,盡量覆蓋變壓器局放超聲信號(hào)的主要能量頻譜范圍,同時(shí)又盡可能避開絕大部分的現(xiàn)場(chǎng)干擾噪聲。



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