在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行中，局部放電是設(shè)備絕緣劣化的重要信號(hào)，若不及時(shí)處理，可能引發(fā)絕緣擊穿等嚴(yán)重故障。超聲波局部放電檢測技術(shù)憑借高靈敏度和抗干擾性，成為電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的核心手段，配合精準(zhǔn)的故障定位方案，可實(shí)現(xiàn)隱患的早期發(fā)現(xiàn)與快速處置。?

超聲波局部放電檢測的原理基于 “聲電轉(zhuǎn)換” 機(jī)制。當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)伴隨高頻機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生 20kHz 以上的超聲波信號(hào)。檢測設(shè)備通過壓電傳感器捕捉這些聲波，經(jīng)信號(hào)放大、濾波處理后，轉(zhuǎn)化為可分析的電信號(hào)。與傳統(tǒng)電測法相比，超聲波檢測能有效避開電力系統(tǒng)的電磁干擾，尤其適用于 GIS(氣體絕緣開關(guān)設(shè)備)、變壓器等高壓設(shè)備的帶電檢測。?

實(shí)際檢測中需根據(jù)設(shè)備類型選擇適配方案。對(duì) GIS 設(shè)備，采用 “多傳感器陣列” 布局：在每個(gè)間隔的盆式絕緣子處安裝超聲波傳感器，采樣頻率設(shè)為 1MHz，可捕捉微弱放電信號(hào)。變壓器檢測則需結(jié)合油浸特性，使用磁吸式傳感器貼合油箱壁，通過聲波在油介質(zhì)中的傳播特性判斷放電強(qiáng)度，當(dāng)信號(hào)幅值超過 50mV 時(shí)觸發(fā)預(yù)警。?

故障定位方案依托 “時(shí)差定位法” 與 “聲波成像技術(shù)” 的協(xié)同作用。多傳感器同步采集信號(hào)后，系統(tǒng)計(jì)算超聲波到達(dá)不同傳感器的時(shí)間差，結(jié)合聲波在介質(zhì)中的傳播速度(如 SF6 氣體中約 134m/s，變壓器油中約 1400m/s)，通過三角定位算法鎖定放電點(diǎn)三維坐標(biāo)，定位誤差可控制在 5cm 以內(nèi)。對(duì)復(fù)雜設(shè)備如電纜終端，輔以聲波成像儀生成放電區(qū)域可視化圖譜，直觀顯示故障位置與嚴(yán)重程度。?

電力設(shè)備超聲波局部放電及故障定位方案

現(xiàn)場檢測需注意環(huán)境干擾排除。超聲波傳感器需遠(yuǎn)離機(jī)械振動(dòng)源(如冷卻風(fēng)扇)，檢測前對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保靈敏度誤差≤±3dB。在嘈雜環(huán)境中，可采用 “頻譜分析” 技術(shù)，提取局部放電特有的 100-500kHz 頻段信號(hào)，濾除環(huán)境中的低頻噪聲。檢測人員需遵循 “多點(diǎn)復(fù)測” 原則，同一檢測點(diǎn)連續(xù)采樣 3 次，取信號(hào)幅值平均值作為判斷依據(jù)，避免偶發(fā)干擾導(dǎo)致誤判。?

該方案在實(shí)際應(yīng)用中成效顯著。某 220kV 變電站 GIS 設(shè)備檢測中，超聲波傳感器捕捉到 350kHz 特征信號(hào)，經(jīng)時(shí)差定位鎖定 A 相斷路器內(nèi)部放電點(diǎn)，解體后發(fā)現(xiàn)觸頭磨損導(dǎo)致的局部放電，及時(shí)更換避免了停電事故。在電纜線路檢測中，通過聲波成像技術(shù)定位到中間接頭的局部放電，修復(fù)后局放信號(hào)完全消失，驗(yàn)證了方案的可靠性。?

隨著智能電網(wǎng)發(fā)展，該方案正向 “在線監(jiān)測 + AI 診斷” 升級(jí)。部署分布式超聲波傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)至云端平臺(tái)，AI 算法通過信號(hào)特征庫比對(duì)自動(dòng)識(shí)別放電類型(如電暈放電、沿面放電)，并預(yù)測故障發(fā)展趨勢(shì)。這一閉環(huán)管理體系將電力設(shè)備的故障處置從 “被動(dòng)搶修” 轉(zhuǎn)向 “主動(dòng)預(yù)防”，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供全周期保障。