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開關柜局部放電監測裝置的技術原理與選型要點分析
來源:電力資訊 日期:2025-06-04

一、開關柜局放監測需求分析(18761503215)

對開關柜進行局部放電監測,是評估設備絕緣狀況的重要手段。

在電氣設備的絕緣內部,若存在氣泡間隙、雜質、尖刺等缺陷,在強電場作用下,開關柜絕緣內部的電場分布會變得不均勻,缺陷部位的電場強度會顯著變大,進而容易導致該部位發生未貫穿整個絕緣的放電現象,即局部放電。

局部放電通常不會引發開關柜內部絕緣的穿透性擊穿,但會導致絕緣介質出現局部損壞。若局部放電長期存在,在一定條件下會破壞絕緣裝置的電氣強度,最終造成開關柜內部絕緣擊穿。

開關柜局放監測能夠盡早發現設備的潛伏性故障并實現故障預警,是避免故障發生的有效措施之一。

二、開關柜局放監測技術手段

1. 開關柜局部放電現象

電氣設備發生局部放電時,會伴隨電、光、聲、熱等一系列物理現象。高壓開關柜局部放電監檢方法,正是基于對這些能直觀反映放電特征的物理量的檢測而設計,通過捕捉這些物理量的變化,實現對局部放電的有效監測。

2. 開關柜局部放電監測手段:聲波、暫態地電壓、特高頻

① 暫態對地電壓(TEV)法

依據麥克斯韋電磁場理論,當高壓開關柜內部出現局部放電時,會產生交替變化的電磁場,進而激發電磁波。這些電磁波信號在柜體內部傳播,在屏蔽結構不連續處,會向柜體外殼泄露。泄露的電磁波信號會在外殼表面感應出電流,該感應電流通過設備表面存在的波阻抗,形成脈沖電壓,即暫態對地電壓信號(TEV)。通過檢測 TEV 信號的強度、頻率等特征參數,可實現對局部放電的監測與分析。

② 超聲波檢測法

局部放電發生時間很短,瞬時功率高,釋放的能量以熱能形式被周圍介質吸收。介質分子受熱激發,形成聲源,產生超聲波信號。由于放電過程迅速,所產生的超聲波信號具有很寬的頻譜范圍。這些超聲波信號在開關柜柜體中傳播,被安裝于柜體上的傳感器中的壓電晶體接收,并轉換為電信號。電信號經放大、采集后,可進行后續的特征分析,從而判斷局部放電的位置、強度等信息。

③ 特高頻法

開關柜內發生局部放電時,會激發出頻率很高的電磁波,其頻率可達 GHz 級別。特高頻法通過在開關柜內部合理設置天線傳感器,捕捉這一頻段的電磁信號。通過對采集到的特高頻信號進行分析處理,可進一步判斷故障類型、故障位置及故障距離等關鍵信息,為開關柜的狀態評估與故障診斷提供重要依據。

三、開關柜局部放電監測裝置APD系列

1.APD100

開關柜特高頻

局放監測裝置

產品功能:

檢測帶寬:300MHz~1600MHz;

等效高度:≥10.5mm;

接口類型:SMA;

通信方式:同軸電纜;

防護等級:IP65;

安裝方式:磁吸式。

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2.APD100

開關柜特高頻

局放傳感器

產品功能:

工作電源:DC10~30V,≤3W;標配220V適配器;

檢測通道:1路;

測量范圍:-60dBm~+10dBm;

測量內容: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協議;

1路Lora 無線通訊;

安裝方式:導軌式安裝。

3.APD300-L

開關柜三合一

產品功能:

有線局放傳感器

供電方式:DC 9-36V(標配電源適配器)

通訊方式:RS485

采樣周期:4s

安裝方式:磁吸式

4.APD300-W

開關柜三合一

無線局放傳感器

產品功能:

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

5.APD300局部放電裝置已獲取國網電科院報告

四、開關柜局放監測現場應用

1.特高頻傳感器APD100

應用場景:適于中壓開關柜(61柜、28柜、環網柜)出廠前集成安裝或對已投用的高壓開關柜進行停電安裝。

產品特點:系統抗干擾能力強,可靠性高。

應用安裝:特高頻傳感器磁吸方式安裝于電纜室,采集裝置導軌式安裝于儀表室。

實現過程:頻傳感器所檢測的信號很高,經過同軸電纜送往開關柜局部放電在線監測裝置,進行放大、濾波、檢波,數字脈沖提取、數字濾波、局放特征量計算等數字化處理,并完成局放可視化操作、局放判斷、數據存儲、數據上送等功能。

監測內容:放電次數、放電量、PRPD/PRPS圖譜等。

告警機制:采樣周期1s,連續5次采樣超過報警閾值,報警(寄存器置位+DO輸出)。

2.三合一局放傳感器APD300

應用場景:適于中壓開關柜(61柜/28柜/環網柜)

產品特點:系統抗干擾能力強,可靠性高。

應用安裝:三合一有線傳感器磁吸方式安裝于電纜室,通過RS485總線將局放數據上傳至監控系統平臺。

三合一無線傳感器磁吸方式安裝于柜們外,通過無線方式將局放數據上傳至局放接收器ATC600-PD。

監測內容:監測3種信號的放電次數和放電量、噪聲、溫度、濕度。

告警機制:有線款:每4s采樣時間內放電次數和放電量同時超過報警閾值,報警(傳感器寄存器置位)。

無線款:每2小時的4s采樣時間內放電次數和放電量同時超過報警閾值,報警(接收器寄存器置位)

特高頻局放監測

 
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