開(kāi)關(guān)柜“隱形”預(yù)警，淺析局放監(jiān)測(cè)技術(shù)如何守護(hù)電力安全?

開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)對(duì)于保障電力安全運(yùn)行具有不可替代的重要性。它就像電力系統(tǒng)的 “健康衛(wèi)士"，時(shí)刻守護(hù)著開(kāi)關(guān)柜的安全，讓潛在的設(shè)備隱患無(wú)處遁形。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)電力設(shè)備可靠性的要求越來(lái)越高，開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)技術(shù)也將不斷創(chuàng)新和完善，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。

一、開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)需求分析

對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局部放電監(jiān)測(cè)，是評(píng)估設(shè)備絕緣狀況的重要手段。

在電氣設(shè)備的絕緣內(nèi)部，若存在氣泡間隙、雜質(zhì)、尖刺等缺陷，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，開(kāi)關(guān)柜絕緣內(nèi)部的電場(chǎng)分布會(huì)變得不均勻，缺陷部位的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)顯著變大，進(jìn)而容易導(dǎo)致該部位發(fā)生未貫穿整個(gè)絕緣的放電現(xiàn)象，即局部放電。局部放電通常不會(huì)引發(fā)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣的穿透性擊穿，但會(huì)導(dǎo)致絕緣介質(zhì)出現(xiàn)局部損壞。若局部放電長(zhǎng)期存在，在一定條件下會(huì)破壞絕緣裝置的電氣強(qiáng)度，最終造成開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣擊穿。開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)能夠盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛伏性故障并實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，是避免故障發(fā)生的有效措施之一。

二、開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)技術(shù)手段

2.1. 開(kāi)關(guān)柜局部放電現(xiàn)象

電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)伴隨電、光、聲、熱等一系列物理現(xiàn)象。高壓開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)檢方法，正是基于對(duì)這些能直觀反映放電特征的物理量的檢測(cè)而設(shè)計(jì)，通過(guò)捕捉這些物理量的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的有效監(jiān)測(cè)。

2.2. 開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)手段：聲波、暫態(tài)地電壓、特高頻

① 暫態(tài)對(duì)地電壓（TEV）法

依據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交替變化的電磁場(chǎng)，進(jìn)而激發(fā)電磁波。這些電磁波信號(hào)在柜體內(nèi)部傳播，在屏蔽結(jié)構(gòu)不連續(xù)處，會(huì)向柜體外殼泄露。泄露的電磁波信號(hào)會(huì)在外殼表面感應(yīng)出電流，該感應(yīng)電流通過(guò)設(shè)備表面存在的波阻抗，形成脈沖電壓，即暫態(tài)對(duì)地電壓信號(hào)（TEV）。通過(guò)檢測(cè) TEV 信號(hào)的強(qiáng)度、頻率等特征參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)局部放電的監(jiān)測(cè)與分析。

② 超聲波檢測(cè)法

局部放電發(fā)生時(shí)間很短，瞬時(shí)功率高，釋放的能量以熱能形式被周圍介質(zhì)吸收。介質(zhì)分子受熱激發(fā)，形成聲源，產(chǎn)生超聲波信號(hào)。由于放電過(guò)程迅速，所產(chǎn)生的超聲波信號(hào)具有很寬的頻譜范圍。這些超聲波信號(hào)在開(kāi)關(guān)柜柜體中傳播，被安裝于柜體上的傳感器中的壓電晶體接收，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)放大、采集后，可進(jìn)行后續(xù)的特征分析，從而判斷局部放電的位置、強(qiáng)度等信息。

③ 特高頻法

開(kāi)關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)激發(fā)出頻率很高的電磁波，其頻率可達(dá) GHz 級(jí)別。特高頻法通過(guò)在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部合理設(shè)置天線傳感器，捕捉這一頻段的電磁信號(hào)。通過(guò)對(duì)采集到的特高頻信號(hào)進(jìn)行分析處理，可進(jìn)一步判斷故障類型、故障位置及故障距離等關(guān)鍵信息，為開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)評(píng)估與故障診斷提供重要依據(jù)。

三、開(kāi)關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)裝置APD系列

3.1 .APD100開(kāi)關(guān)柜特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置

檢測(cè)帶寬：300MHz~1600MHz；

等效高度：≥10.5mm；

接口類型：SMA；

通信方式：同軸電纜；

防護(hù)等級(jí)：IP65；

安裝方式：磁吸式。

3.2. APD100開(kāi)關(guān)柜特高頻局放傳感器

工作電源：DC10~30V，≤3W；標(biāo)配220V適配器；

檢測(cè)通道：1路；

測(cè)量范圍：-60dBm~+10dBm；

測(cè)量?jī)?nèi)容：放電幅值，放電頻次；

連接電纜：同軸電纜；

匹配阻抗：50Ω；

告警輸出：1路，5A/AC250V，5A/DC30V；

通信方式：1路RS485, MODBUS-RTU協(xié)議；

1路Lora 無(wú)線通訊；

安裝方式：導(dǎo)軌式安裝。

3.3. APD300-L開(kāi)關(guān)柜三合一

產(chǎn)品功能：有線局放傳感器

供電方式：DC 9-36V（標(biāo)配電源適配器） ；通訊方式：RS485

采樣周期：4s ；安裝方式：磁吸式

3.4.APD300-W開(kāi)關(guān)柜三合一無(wú)線局放傳感器

產(chǎn)品功能：工作電源：電池供電（可充電鋰電池）

通訊方式：Lora

采樣周期：2h

安裝方式：磁吸式

3.5.APD300局部放電裝置已獲取國(guó)網(wǎng)電科院報(bào)告

四、開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1.特高頻傳感器APD100

應(yīng)用場(chǎng)景：適于中壓開(kāi)關(guān)柜（61柜、28柜、環(huán)網(wǎng)柜）出廠前集成安裝或?qū)σ淹队玫母邏洪_(kāi)關(guān)柜進(jìn)行停電安裝。

產(chǎn)品特點(diǎn)：系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。

應(yīng)用安裝：特高頻傳感器磁吸方式安裝于電纜室，采集裝置導(dǎo)軌式安裝于儀表室。

實(shí)現(xiàn)過(guò)程：頻傳感器所檢測(cè)的信號(hào)很高，經(jīng)過(guò)同軸電纜送往開(kāi)關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行放大、濾波、檢波，數(shù)字脈沖提取、數(shù)字濾波、局放特征量計(jì)算等數(shù)字化處理，并完成局放可視化操作、局放判斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)上送等功能。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：放電次數(shù)、放電量、PRPD/PRPS圖譜等。

告警機(jī)制：采樣周期1s，連續(xù)5次采樣超過(guò)報(bào)警閾值，報(bào)警（寄存器置位+DO輸出）。

4.2. 三合一局放傳感器APD300

應(yīng)用場(chǎng)景：適于中壓開(kāi)關(guān)柜（61柜/28柜/環(huán)網(wǎng)柜）

產(chǎn)品特點(diǎn)：系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。

應(yīng)用安裝：三合一有線傳感器磁吸方式安裝于電纜室，通過(guò)RS485總線將局放數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。三合一無(wú)線傳感器磁吸方式安裝于柜們外，通過(guò)無(wú)線方式將局放數(shù)據(jù)上傳至局放接收器ATC600-PD。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：監(jiān)測(cè)3種信號(hào)的放電次數(shù)和放電量、噪聲、溫度、濕度。

告警機(jī)制：有線款：每4s采樣時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)和放電量同時(shí)超過(guò)報(bào)警閾值，報(bào)警（傳感器寄存器置位）。

無(wú)線款：每2小時(shí)的4s采樣時(shí)間內(nèi)放電次數(shù)和放電量同時(shí)超過(guò)報(bào)警閾值，報(bào)警（接收器寄存器置位）

特高頻局放監(jiān)測(cè)

五、開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)柜作為電力傳輸與分配的關(guān)鍵設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的可靠性和安全性。然而，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，一種不易察覺(jué)卻具破壞力的現(xiàn)象 —— 局部放電，正悄然威脅著設(shè)備的安全。開(kāi)關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)，正是應(yīng)對(duì)這一威脅、保障電力安全運(yùn)行的 “隱形守護(hù)者"。