超聲波在變壓器繞組變形診斷中的應(yīng)用

來(lái)源：揚(yáng)州國(guó)浩電氣有限公司 2025年07月07日 07:36

超聲波在兩種不同聲阻抗的媒質(zhì)中傳播，從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)時(shí)，由于兩種媒質(zhì)的聲阻抗相異，則在兩種媒質(zhì)的界面會(huì)發(fā)生反射，變壓器繞組變形超聲波檢測(cè)正是基于這一原理實(shí)現(xiàn)的。

如圖所示，將超聲探頭置于變壓器油箱外表面，超聲探頭在高壓電脈沖激勵(lì)下，發(fā)射脈沖超聲波，超聲波穿透變壓器箱體鋼板進(jìn)入變壓器油中傳播，在油與繞組界面，由于聲阻抗相異而產(chǎn)生反射波，反射回的超聲波為超聲探頭接收并被轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。顯然，若能測(cè)出超聲波在箱體表面與繞組之間的傳播時(shí)間(反射波與反射波之間的時(shí)間)，根據(jù)超聲波在油中的傳播速度(超聲波在媒質(zhì)中的傳播速度為己知量)，即可計(jì)算出箱體表面距繞組表面的距離。

基本原理示意圖

設(shè)超聲波在變壓器油中的傳播速度為C(已知量)，超聲波在箱體表面與繞組表面之間傳播往返所需的時(shí)間為t，則有
L=1/2Ct
式中，L為超聲波探頭至繞組表面的距離。若能測(cè)出超聲波在箱體表面與繞組表面往返的傳播時(shí)間亡，根據(jù)上式，即可以計(jì)算出超聲探頭至繞組之間的距離。

如果考慮變壓器箱體鋼板的厚度，則上式可以改寫為
L=1/2Ct+ΔL
式中，ΔL為變壓器箱體的鋼板厚度。

利用超聲波技術(shù)檢測(cè)電力變壓器繞組變形是一種新的嘗試，采用這種方法，克服電氣實(shí)驗(yàn)法和頻譜法存在的一些問(wèn)題。檢測(cè)過(guò)程不受電磁干擾，直接用圖形描述繞組形狀，直觀反映繞組變形部位和程度，可在變壓器運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，為電力變壓器繞組變形提供一種新的檢測(cè)手段。但是存在一些技術(shù)問(wèn)題待進(jìn)一步解決，即如何克服油溫的變化，高壓繞組油道寬度不同及其它因素對(duì)測(cè)量精度的影響。

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