局(ju)部(bu)放電(dian)發生時，放(fang)電(dian)區域(yu)內分子間會(hui)劇烈撞擊，以及介質(zhi)內(nei)放電(dian)發熱(re)導(dao)致(zhi)體積改變，都(dou)會(hui)產生脈(mai)沖(chong)壓力(li)波。超聲波(bo)就是(shi)其中頻(pin)率(lv)大於20KHZ，人耳(er)無(wu)法(fa)識(shi)別的(de)聲波(bo)分量(liang)。可將(jiang)局(ju)部(bu)放電(dian)源(yuan)看作點(dian)脈沖(chong)聲源(yuan)，遵(zun)循(xun)機(ji)械(xie)波的(de)傳播(bo)規律，聲波(bo)以球面(mian)波的(de)形(xing)式(shi)向(xiang)四周(zhou)傳播，在(zai)不同(tong)介質(zhi)中(zhong)傳播(bo)速度不同，不(bu)同介質(zhi)交(jiao)界處會(hui)產生反(fan)射(she)和折(zhe)射現象。在(zai)開關(guan)櫃(gui)等(deng)設備外(wai)部(bu)安裝(zhuang)換(huan)能器(qi)，可(ke)將超聲波(bo)信(xin)號轉(zhuan)換為電壓信(xin)號，然後(hou)經過分析處理(li)，得到(dao)表(biao)征設(she)備(bei)局(ju)部(bu)放電(dian)信(xin)息的(de)各(ge)種(zhong)特(te)征量(liang)。通過分析這(zhe)些(xie)特征(zheng)量(liang)，就可(ke)以有效(xiao)地對(dui)介質(zhi)的(de)絕緣(yuan)缺陷(xian)情況進行(xing)判斷(duan)。

聲波(bo)的傳(chuan)輸(shu)特性分析

在(zai)絕緣(yuan)結(jie)構(gou)內(nei)部(bu)，局(ju)部(bu)放電(dian)發出(chu)的聲波(bo)，經常(chang)要(yao)經(jing)過多(duo)種(zhong)介質(zhi)才(cai)能傳(chuan)單接收(shou)聲波(bo)的換(huan)能器(qi)上(shang)來。例如(ru)變壓器(qi)內(nei)固(gu)體介質(zhi)中(zhong)的氣(qi)隙(xi)發生局(ju)部(bu)放電(dian)時所發出(chu)的聲波(bo)要通(tong)過固(gu)體介質(zhi)、液(ye)體介質(zhi)和金屬外(wai)殼(ke)才能到(dao)達(da)置(zhi)於外殼表面上(shang)的(de)換(huan)能器(qi)。傳(chuan)播過程(cheng)中(zhong)，聲波(bo)會發生折(zhe)射、反(fan)射(she)和衰(shuai)減。

1.1 折(zhe)射和反(fan)射(she)

聲波(bo)在(zai)各(ge)種(zhong)介質(zhi)中(zhong)傳播(bo)的速度是(shi)不(bu)同(tong)的(de)，表中列出幾(ji)種(zhong)常(chang)用(yong)電(dian)工材料(liao)的聲波(bo)傳播(bo)速(su)度。因此(ci)聲波(bo)在(zai)傳播(bo)過程(cheng)遇(yu)到不(bu)同的介質(zhi)時，就(jiu)會(hui)在(zai)介質(zhi)的(de)分界面上(shang)產生折(zhe)射或反(fan)射(she)。入射(she)角θa與折(zhe)射角θb之間的(de)關系是(shi)決(jue)定(ding)於下式(shi)：

各(ge)種(zhong)材(cai)料(liao)中的(de)聲波(bo)傳播(bo)速(su)度

式(shi)中(zhong)Ca為入射(she)的(de)聲波(bo)速度(du)，Cb為折(zhe)射的聲波(bo)速度(du)。當(dang)θa>90°時，入射(she)的(de)聲波(bo)全部(bu)都(dou)反(fan)射(she)回(hui)來(lai)，這時聲波(bo)被阻塞而(er)不(bu)能繼(ji)續傳播(bo)。這種(zhong)情況在(zai)用超聲波(bo)檢(jian)測(ce)法(fa)來(lai)確定局(ju)部(bu)放電(dian)發生的(de)部(bu)位和大小時應(ying)充(chong)分考慮(lv)到(dao)。

超聲波(bo)通過兩(liang)種(zhong)介質(zhi)的(de)分界面造成的損失可(ke)以用反(fan)射(she)系(xi)數(shu)RO來表(biao)示。在(zai)垂直入射(she)時

式(shi)中(zhong)ρ1, ρ2各(ge)為兩(liang)種(zhong)介質(zhi)材(cai)料(liao)的密度（kg/m³）；而(er)C1,  C2為兩(liang)種(zhong)介質(zhi)中(zhong)聲波(bo)的速(su)度(du)（m/s）。

介質(zhi)材(cai)料(liao)的密度ρ與聲速(su)度的(de)乘(cheng)積稱(cheng)為特性阻抗，只有(you)當兩(liang)種(zhong)介質(zhi)的(de)特性阻抗相(xiang)等(deng)時，聲波(bo)通過這(zhe)兩(liang)種(zhong)介質(zhi)的(de)分界面才(cai)不(bu)會損失。特(te)性阻抗相(xiang)差(cha)愈大，造成的損失也(ye)愈大。鋼、蓖(bi)麻油、空氣(qi)的(de)特性阻抗分別為39.4X10^6，1.143X10^6，0.0004X10^6（kg/m2/s）。