在上篇中，我们深入探讨了声学成像仪在检测气体泄漏方面的应用。实际上，声学成像仪还能够精准检测局部放电。本篇，就让我们一同深入了解局部放电现象以及声学成像仪在这一领域的重要作用。
01局部放电 概念
局部放电是指在较高的电场强度作用下，由于设备或器件在生产过程中存在的缺陷，或者由于外部其他原因所导致的未贯穿电极之间的放电现象，并且这种放电会重复击穿和熄灭。局部放电看似微小，却犹如一颗隐藏在电气设备中的 “定时炸弹”，若不及时发现并处理，极有可能引发严重的电气故障，甚至导致设备损坏、生产中断，给企业带来巨大的经济损失和安全风险。
局部放电的产生原因多种多样。在设备生产过程中，可能由于材料质量不达标、制造工艺不完善等因素，使得设备内部存在一些微小的气隙、杂质或绝缘薄弱点。而在设备运行过程中，长期受到电场、温度、湿度等环境因素的影响，这些潜在的缺陷就可能逐渐发展成为局部放电点。例如，在高压电缆中，绝缘层的破损或受潮都可能引发局部放电；在变压器中，绕组的松动或绝缘老化也可能导致局部放电的产生。
02局部放电 危害
●绝缘劣化加速
局部放电会产生高能粒子和活性物质，如电子、离子、自由基等。这些粒子和物质会不断冲击设备的绝缘材料，破坏绝缘分子的结构，使绝缘性能逐渐下降。长期的局部放电作用会导致绝缘材料的老化、脆化，降低其绝缘强度和耐压能力。例如，在电缆中，局部放电会使绝缘层逐渐失去绝缘性能，容易引发短路故障。
●温度升高
局部放电过程中会释放出大量的热能，使设备局部温度升高。过高的温度会加速绝缘材料的老化，降低其使用寿命。同时，温度升高还可能导致设备的热膨胀，影响设备的机械性能和密封性能。在变压器中，局部放电产生的热量可能使油温升高，影响变压器的正常运行。
●引发故障扩大
局部放电可能会发展成为贯穿性放电，导致设备的完全损坏。例如，在高压开关柜中，局部放电可能引发电弧放电，烧毁设备，甚至引发火灾。此外，局部放电还可能引起设备的连锁故障，影响整个电力系统的稳定运行。
●降低设备可靠性
局部放电的存在使电力设备始终处于一种不稳定的状态，增加了设备故障的概率。这不仅会影响设备的正常运行，还会给企业的生产带来极大的不确定性。频繁的设备故障维修会增加企业的运营成本，降低生产效率。
03 局部放电 检测
声学成像仪是如何检测局部放电的？
声学成像仪利用其麦克风阵列技术，能够捕捉到局部放电产生的微弱声波信号。当局部放电发生时，会产生特定频率的声波，这些声波虽然极其微弱，但声学成像仪却能够敏锐地将其捕获。通过对这些声波信号的分析和处理，声学成像仪可以准确地定位局部放电的位置，并以可视化的图像形式呈现出来，让工作人员能够直观地了解局部放电的具体情况。
与传统的局部放电检测方法相比，声学成像仪具有诸多优势。首先，它是一种非接触式检测方法，不会对电气设备造成任何损害，同时也避免了检测人员接触高压设备所带来的安全风险。其次，声学成像仪检测速度快、精度高，能够在短时间内对大面积的电气设备进行扫描，快速准确地发现局部放电点。此外，声学成像仪还具有操作简便、易于携带等特点，方便检测人员在不同的工作环境中进行现场检测。
声学成像仪检测局放放电的原理
●声波的产生：
当电力设备中发生局部放电时，会在瞬间释放出能量，这种能量的释放会导致周围介质（如空气、绝缘材料等）发生振动，从而产生声波。这些声波的频率范围通常很宽，既包含人耳可闻的频率，也可能延伸到超声波频段。
●麦克风阵列接收声波：
声学成像仪配备了麦克风阵列，用于接收局部放电产生的声波信号。麦克风阵列由多个麦克风组成，这些麦克风按照一定的几何形状和布局排列，例如常见的平面阵列或圆形阵列等。每个麦克风都能将接收到的声波信号转换为电信号。
●信号处理与分析：
相位差异计算：从不同麦克风接收到的同一声波信号，会存在到达时间上的微小差异，即相位差异。通过测量这些相位差异，可以确定声波到达各麦克风的相对时间差。
●声源定位算法：
利用声源定位算法，根据相位差异以及麦克风阵列的几何布局等信息，计算出声波的来源方向和大致位置。常见的算法如波束形成算法，它可以对麦克风接收到的信号进行加权处理和合成，增强来自特定方向的声波信号，抑制其他方向的干扰信号，从而更准确地确定声源位置。
●图像融合与显示：
声学成像仪通常还集成了可见光摄像头，用于拍摄设备或检测区域的可见光图像。将生成的声压级分布图像（即声图像）与可见光摄像头拍摄的视频图像进行叠合，实现声音可视化。这样，在声学成像仪的显示屏上，就能以照片或视频的方式同时显示被测物体的可见光图像以及声音在其表面的分布情况。检测人员可以通过观察显示屏上的图像，快速、准确地找到局部放电产生的位置。
04北控电力 声学成像仪
北控电力声学成像仪具备气体泄漏和局部放电的双检测模式，广泛适用于多种复杂场景。其检测频段极为宽泛，覆盖 20Hz - 100kHz，能够精准检测低频、声学、超声波等声学信息。该设备提供 64/136 个多声源数字声源阵列以供选择，可实现对更微小的声学信息的检测以及多点声源的精准定位。在检测距离方面表现出色，最远可达 0.3 - 110 米，并且支持设置声场检测区域，从而有效排除外部噪音的干扰。
此外，设备具备强大的拍照和视频录制功能，能够通过 WIFI、蓝牙、有线等多种方式与移动端或电脑连接，以便进行全面深入的数据分析。同时，支持移动网络连接，还可选配数据直接上传至平台软件进行分析。
此外，该设备还拥有气体泄漏量分析功能，配备 NC acoinm 专业分析软件，能够对声学数据及 PRPD 图谱进行专业分析，并可一键导出详细报告。设备支持无线连接手机 APP 或移动工作站，极大地方便了现场多终端分析和显示，能够一键生成报告。而且，其单手操作便捷性十足，有效提高了巡检人员的工作效率，同时也增强了巡检过程中的安全性。