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局部放電（簡稱局放）是危害高壓電力設備安全運行的重要因素，其發(fā)生時伴隨有電信號、光信號、超聲信號及化學反應產(chǎn)生。在這些現(xiàn)象中超聲信號具有高時效性、易于檢測及抗電磁干擾等特點，成為近年來的研究熱點。對局放超聲信號的檢測方法逐步由傳統(tǒng)的外置壓電陶瓷檢測法轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)置的光纖聲波傳感器檢測法。在眾多的光纖聲波傳感器中，非本征光纖法布里-珀羅（Extrinsic Fiber Fabry-Perot Interferometer, EFPI）傳感器由于具有結(jié)構簡單、體積小及靈敏度高等優(yōu)點而獲得國內(nèi)外研究學者的高度關注。

圖 EFPI傳感器結(jié)構圖

大型電力設備在發(fā)生局部放電時，其放電量一般較小，產(chǎn)生的局放超聲信號較為微弱，同時超聲信號在電力設備內(nèi)部傳播時受多方因素影響衰減較大。因此為了能夠更好、更全面地檢測到局放信號，就要進一步提高傳感器的檢測靈敏度。

傳感器膜片是決定其檢測靈敏度的重要因素，不同材料的膜片本身材料屬性存在一定差異，且加工難度也相差甚遠。以聚合物、硅和石英為基底制作的膜片厚度達到微米級，使用上述材料制備的傳感器檢測靈敏度基本在100nm/kPa左右；以銀、金和多層石墨烯為基底制作的膜片厚度已經(jīng)達到100nm，使用上述材料制備的傳感器檢測靈敏度可達到1000nm/kPa；以二硫化鉬為基底制作的膜片厚度達到10nm以下，使用其制備的傳感器檢測靈敏度達到89nm/Pa。

通過EFPI傳感器的發(fā)展歷程可以看出，為了能夠獲得更高的檢測靈敏度必須要提高膜片基底材料的加工技術，同時尋找性能更為良好的材料。

在確定傳感器膜片所用材料后，為進一步優(yōu)化傳感器檢測靈敏度需要對傳感器結(jié)構尺寸進行深入計算。目前關于對傳感器結(jié)構尺寸優(yōu)化計算的研究較少，對于不同材料在微米甚至納米級別的物性研究也較少，使傳感器結(jié)構設計無法形成完善的系統(tǒng)，這也成為制約傳感器發(fā)展的一個原因。

在獲得最優(yōu)傳感器結(jié)構后，對于其結(jié)構穩(wěn)定性的要求就顯得尤為迫切，這是由于幾乎所有的大型電力設備都工作在極其復雜的工況下。在復雜工況下，安置于其中的傳感器如果結(jié)構發(fā)生破壞，極容易導致二次事故的發(fā)生，危害生產(chǎn)安全，這也是多數(shù)電力生產(chǎn)部門對在大型電力設備內(nèi)部安裝EFPI傳感器的最大顧慮。加快EFPI傳感器的應用推廣，必然要提高其結(jié)構穩(wěn)定性，優(yōu)化安裝位置，杜絕因傳感器損壞而引發(fā)的二次事故。

本文編自2022年第5期《電工技術學報》，論文標題為“非本征光纖法-珀傳感器局部放電檢測研究進展”，作者為陳起超、張偉超 等。本文第一作者為陳起超，1988年生,博士研究生,研究方向為高壓電力設備絕緣檢測。通訊作者為張偉超，1984年生,博士,副教授,研究方向為光纖傳感及高壓絕緣檢測。本課題得到了國家自然科學基金青年基金、黑龍江省普通高校基本科研業(yè)務費專項資金和國網(wǎng)浙江省電力有限公司科技項目的資助。