一,、開關柜局放監(jiān)測需求分析

對開關柜進行局部放電監(jiān)測，是評估設備絕緣狀況的重要手段。

在電氣設備的絕緣內(nèi)部,，若存在氣泡間隙、雜質(zhì),、尖刺等缺陷,，在強電場作用下,，開關柜絕緣內(nèi)部的電場分布會變得不均勻,，缺陷部位的電場強度會顯著變大,，進而容易導致該部位發(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)開關柜內(nèi)部絕緣的穿透性擊穿,，但會導致絕緣介質(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度,，最終造成開關柜內(nèi)部絕緣擊穿。

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

二、開關柜局放監(jiān)測技術手段

1,、開關柜局部放電現(xiàn)象

電氣設備發(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,，當高壓開關柜內(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，在屏蔽結構不連續(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(tài)對地電壓信號（TEV）。通過檢測 TEV 信號的強度,、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(jīng)放大,、采集后，可進行后續(xù)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(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 GHz 級別。特高頻法通過在開關柜內(nèi)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(tài)評估與故障診斷提供重要依據(jù),。

三,、開關柜局部放電監(jiān)測裝置APD系列

1、APD100開關柜特高頻局放監(jiān)測裝置

產(chǎn)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。

2,、APD100開關柜特高頻局放傳感器

產(chǎn)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(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 無線通訊,；

安裝方式：導軌式安裝。

3,、APD300-L開關柜三合一有線局放傳感器

產(chǎn)品功能

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(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

4、APD300局部放電裝置已獲取國網(wǎng)電科院報告

四,、開關柜局放監(jiān)測現(xiàn)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(huán)網(wǎng)柜）出廠前集成安裝或?qū)σ淹队玫母邏洪_關柜進行停電安裝,。

產(chǎn)品特點：系統(tǒng)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(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柜局部放電在線監(jiān)測裝置,，進行放大、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

應用場景：適于中壓開關柜（61柜/28柜/環(huán)網(wǎng)柜）

產(chǎn)品特點：系統(tǒng)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(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）

五,、開關柜局放監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)