按照超聲波的聲學(xué)理論,其在液體介質(zhì)中以縱波形式傳播,傳播速度和介質(zhì)的性質(zhì)以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。常溫下,變壓器油中聲速理論值為1.42mm/μs。本試驗(yàn)環(huán)境溫度20℃(認(rèn)為油溫和環(huán)境溫度相同),分別測(cè)試局部放電超聲波在純凈的變壓器油介質(zhì)和油紙混合介質(zhì)中的傳播速度。
選取油箱底部任一頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),設(shè)立坐標(biāo)系,將放電裝置浸入純凈的變壓器油中,置于大約(316,338,300)處,將一超聲波探頭吸附在油箱任一側(cè)面,記下位置坐標(biāo),進(jìn)行放電試驗(yàn)并測(cè)取電一聲時(shí)延值,計(jì)算相應(yīng)的局放源與探頭之間的距離,按測(cè)得的時(shí)延值計(jì)算聲速。為減小測(cè)量誤差,移動(dòng)探頭到不同位置,且每一位置至少反復(fù)測(cè)量5次取平均值,所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。
探頭位置 | 0,165,370 | 0,510,280 | 240,330,600 | 880,530,195 | 880,150,395 |
距離(mm) | 367 | 360 | 310 | 605 | 602 |
電聲延時(shí)(μs) | 260 | 258 | 216 | 418 | 432 |
聲速(mm/μs) | 1.412 | 1.395 | 1.435 | 1.447 | 1.394 |
聲速總的平均值為1.417mm/μs,與理論值基本相同。
在放電模型和傳感器探頭之間的油介質(zhì)中均勻地放置若干層(l0層以上)絕緣紙,使其充分浸透,再進(jìn)行上述試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。
探頭位置 | 0,165,370 | 0,510,280 | 240,330,600 | 880,530,195 | 880,150,395 |
距離(mm) | 367 | 360 | 310 | 605 | 602 |
電聲延時(shí)(μs) | 252 | 263 | 218 | 429 | 448 |
電聲延時(shí)(μs) | 1.456 | 1.369 | 1.422 | 1.41 | 1.344 |
聲速總平均值為1.400 mm/μs,這說明純凈的變壓器油絕緣與油紙混合絕緣內(nèi)的超聲波聲速基本上是相同的,原因在于絕緣紙被變壓器油浸透后,其聲特性阻抗和油的聲特性阻抗很接近,不會(huì)對(duì)超聲波的傳播產(chǎn)生明顯影響。
本試驗(yàn)還在幾個(gè)不同溫度條件下進(jìn)行了聲速測(cè)定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)聲速的影響比較明顯,從統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果來看,環(huán)境溫度每5℃的變化大約對(duì)聲速有0.033 mm/μs的影響。