簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

開關(guān)柜為什么需要局放監(jiān)測？

  對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電監(jiān)測，是評估設(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)電場作用下，開關(guān)柜絕緣內(nèi)部的電場分布會變得不均勻，缺陷部位的電場強(qiáng)度會顯著變大，進(jìn)而容易導(dǎo)致該部位發(fā)生未貫穿整個絕緣的放電現(xiàn)象，即局部放電。

  局部放電通常不會引發(fā)開關(guān)柜內(nèi)部絕緣的穿透性擊穿，但會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)出現(xiàn)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(qiáng)度，最終造成開關(guān)柜內(nèi)部絕緣擊穿。

  開關(guān)柜局放監(jiān)測能夠盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛伏性故障并實現(xiàn)故障預(yù)警，是避免故障發(fā)生的有效措施之一。

開關(guān)柜局放監(jiān)測需求分析

  對開關(guān)柜進(jìn)行局部放電監(jiān)測，是評估設(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)電場作用下，開關(guān)柜絕緣內(nèi)部的電場分布會變得不均勻，缺陷部位的電場強(qiáng)度會顯著變大，進(jìn)而容易導(dǎo)致該部位發(fā)生未貫穿整個絕緣的放電現(xiàn)象，即局部放電。

  局部放電通常不會引發(fā)開關(guān)柜內(nèi)部絕緣的穿透性擊穿，但會導(dǎo)致絕緣介質(zhì)出現(xiàn)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(qiáng)度，最終造成開關(guān)柜內(nèi)部絕緣擊穿。

  開關(guān)柜局放監(jiān)測能夠盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛伏性故障并實現(xiàn)故障預(yù)警，是避免故障發(fā)生的有效措施之一。

開關(guān)柜局放監(jiān)測技術(shù)手段

1. 開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象

  電氣設(shè)備發(fā)生局部放電時，會伴隨電、光、聲、熱等一系列物理現(xiàn)象。高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)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(shè)計，通過捕捉這些物理量的變化，實現(xiàn)對局部放電的有效監(jiān)測。

2. 開關(guān)柜局部放電監(jiān)測手段：聲波、暫態(tài)地電壓、特高頻

  ① 暫態(tài)對地電壓（TEV）法依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，當(dāng)高壓開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)局部放電時，會產(chǎn)生交替變化的電磁場，進(jìn)而激發(fā)電磁波。這些電磁波信號在柜體內(nèi)部傳播，在屏蔽結(jié)構(gòu)不連續(xù)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(yīng)出電流，該感應(yīng)電流通過設(shè)備表面存在的波阻抗，形成脈沖電壓，即暫態(tài)對地電壓信號（TEV）。通過檢測 TEV 信號的強(qiáng)度、頻率等特征參數(shù)，可實現(xiàn)對局部放電的監(jiān)測與分析。

  ② 超聲波檢測法局部放電發(fā)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(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。由于放電過程迅速，所產(chǎn)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(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。電信號經(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 特高頻法開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局部放電時，會激發(fā)出頻率很高的電磁波，其頻率可達(dá) GHz 級別。特高頻法通過在開關(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。通過對采集到的特高頻信號進(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，為開關(guān)柜的狀態(tài)評估與故障診斷提供重要依據(jù)。

安科瑞APD系列局部放電監(jiān)測裝置解決方案

系統(tǒng)組網(wǎng)圖

開關(guān)柜局部放電監(jiān)測裝置

1.特高頻傳感器APD100

應(yīng)用場景：適于中壓開關(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_關(guān)柜進(jìn)行停電安裝。

產(chǎn)品特點：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。

實現(xiàn)過程：頻傳感器所檢測的信號很高，經(jīng)過同軸電纜送往開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測裝置，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、數(shù)據(jù)上送等功能。

監(jiān)測內(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(yīng)用場景：適于中壓開關(guān)柜（61柜/28柜/環(huán)網(wǎng)柜）

產(chǎn)品特點：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RS485總線將局放數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控系統(tǒng)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(shù)據(jù)上傳至局放接收器ATC600-PD。

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

告警機(jī)制：有線款：每4s采樣時間內(nèi)放電次數(shù)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(nèi)放電次數(shù)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(jiān)測

產(chǎn)品功能

產(chǎn)品應(yīng)用

產(chǎn)品資質(zhì)

APD300局部放電裝置以獲取國網(wǎng)電科院報告