1.驗證射線追蹤模型的準(zhǔn)確性：通過縮比模型和實際換流變壓器實驗，驗證所提三維多徑追蹤仿真方法的有效性。

2.分析多徑傳播特性：研究超聲波在變壓器內(nèi)部的折射、反射、繞射及衍射機制，明確其對局放檢測可靠性的影響。

3.優(yōu)化傳感器布置：為變壓器局放超聲定位提供理論依據(jù)，提升檢測精度。

測試設(shè)備：

1.變壓器縮比模型實驗

（1）超聲波模擬發(fā)射系統(tǒng)：由信號發(fā)生器、高壓放大器和超聲換能器組成，實驗框圖（見圖1）。

（2）接收設(shè)備：磁吸式超聲波傳感器、示波器。

（3）模型結(jié)構(gòu)：單相三柱式縮比模型（1.6m×1.2m×0.9m），含繞組、鐵芯、夾件等。

圖1變壓器超聲波傳播特性實驗平臺圖

圖2傳感器布置位置

2.特高壓換流變壓器試驗

（1）傳感器布置：頂面安裝兩個超聲波傳感器（見圖2）。

（2）局放檢測系統(tǒng)：用于捕捉放電波形。

實驗過程：

變壓器縮比模型實驗

1.模型搭建：構(gòu)建1.6m×1.2m×0.9m的單相三柱式變壓器縮比模型，包含繞組、鐵芯、夾件等結(jié)構(gòu)。

2.聲源與傳感器布置

（1）聲源設(shè)置在繞組外部或內(nèi)部。

（2）傳感器分別布置在油箱正面和背面中心位置。

3.射線發(fā)射與追蹤：采用固定間隔法或黃金螺旋法發(fā)射射線（2592條），迭代追蹤射線傳播路徑（步長30mm），記錄到達傳感器的射線數(shù)量及傳播時間。

4.數(shù)據(jù)采集與分析：通過傳感器接收超聲波信號，利用K-means聚類算法對傳播時間分類，對比仿真與實測波形的波達時間。

特高壓換流變壓器試驗

1.傳感器布置：在頂面安裝2個超聲波傳感器，坐標(biāo)分別為(3580,308,4200)mm和(2722,1820,4200)mm。

2.局放信號檢測：當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓升至0.4Um/√3時，檢測到局部放電超聲信號，記錄傳感器波形（見圖3）。

3.模型反演：基于放電源坐標(biāo)(6650,220,3800)mm，采用黃金螺旋法發(fā)射2000條射線，追蹤傳播路徑并計算波達時間。

4.結(jié)果驗證：對比仿真波達時間與實測數(shù)據(jù)，分析誤差來源。

圖3傳感器采集局放波形

實驗結(jié)果：

1.縮比模型

多徑現(xiàn)象：射線分簇與實測脈沖波達時間一致（如正面?zhèn)鞲衅鳎?07μs、384μs、1047μs）。

誤差分析：仿真與實測波達時間相對誤差≤6.57%，驗證模型準(zhǔn)確性。

2.換流變壓器

路徑反演：成功識別縱波、橫波及反射路徑（見圖4），但部分脈沖路徑未完全反演。

誤差原因：經(jīng)驗波速與實際介質(zhì)參數(shù)差異。

圖4換流變壓器模型射線追蹤結(jié)果

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圖：ATA-7000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇