一. 背 景

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，金屬封閉開關(guān)設(shè)備因其結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高而廣泛應(yīng)用，但其內(nèi)部絕緣缺陷（如氣泡、雜質(zhì)、尖刺等）在強(qiáng)電場(chǎng)作用下極易引發(fā)局部放電。這種放電雖不會(huì)立即導(dǎo)致絕緣擊穿，卻會(huì)持續(xù)侵蝕絕緣介質(zhì)，長(zhǎng)期累積可能引發(fā)設(shè)備損毀甚至電網(wǎng)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，局部放電是導(dǎo)致中壓開關(guān)柜絕緣劣化的首要原因，也是電力系統(tǒng)突發(fā)故障的重要誘因之一。

傳統(tǒng)巡檢手段難以捕捉局部放電的早期信號(hào)，而一旦放電發(fā)展為貫穿性擊穿，將造成不可逆的損失。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)局部放電成為評(píng)估設(shè)備絕緣狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)。

1.1. 什么叫局部放電？

電氣設(shè)備的絕緣內(nèi)部如氣泡間隙、雜質(zhì)、尖刺等缺陷，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下使得開關(guān)柜絕緣內(nèi)部的電場(chǎng)分布不均勻，在缺陷部位的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)增大，從而容易導(dǎo)致該部位發(fā)生未貫穿整個(gè)絕緣的放電，即局部放電。

局部放電一般不會(huì)引起開關(guān)柜內(nèi)部絕緣的穿透性擊穿，但是卻會(huì)導(dǎo)致絕緣介質(zhì)的局部損壞。若其長(zhǎng)期存在，則會(huì)在一定條件下造成絕緣裝置電氣強(qiáng)度的破壞，最終造成開關(guān)柜內(nèi)部絕緣擊穿。開關(guān)柜局放監(jiān)測(cè)，能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛伏性故障，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，是避免故障發(fā)生的有效措施之一。

1.2. 開關(guān)柜局部放電現(xiàn)象

電氣設(shè)備局部放電產(chǎn)生的同時(shí)，會(huì)伴隨著電、光、聲、熱等一系列物理現(xiàn)象的發(fā)生，因此高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)檢方法都是基于檢測(cè)這些能反映局部放電現(xiàn)象的物理量展開的。

1.3 開關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)手段：聲波、暫態(tài)地電壓、特高頻

• 暫態(tài)對(duì)地電壓(TEV)法是根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)高壓開關(guān)柜發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生出交替變化的電磁場(chǎng)并激發(fā)產(chǎn)生電磁波，而電磁波信號(hào)會(huì)在柜體內(nèi)部進(jìn)行傳播并在屏蔽不連續(xù)的地方泄露到柜體外殼。泄露的電磁波信號(hào)會(huì)在外殼上感應(yīng)出一個(gè)感應(yīng)電流，并通過(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)，簡(jiǎn)稱TEV。

• 超聲波檢測(cè)

  發(fā)

  是利用局部放電發(fā)生時(shí)間較短，其瞬時(shí)功率較高，釋放的能量會(huì)以熱能的形式被周圍的介質(zhì)吸收，分子被加熱后會(huì)形成一個(gè)聲源，產(chǎn)生超聲波信號(hào)，由于放電時(shí)間短，所以產(chǎn)生的聲波具有很寬的頻譜范圍。超聲波信號(hào)在開關(guān)柜柜體中傳播，被傳感器的壓電晶體接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)進(jìn)一步放大采集后進(jìn)行后續(xù)的分析。

• 特高頻法的理論依據(jù)是開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生局放時(shí)激發(fā)出的電磁波，其頻率最高可能達(dá)到GHz級(jí)別，這一頻率的電磁信號(hào)可以通過(guò)設(shè)置在開關(guān)柜內(nèi)的天線傳感器接收到，從而對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，判斷出故障類型和故障距離等。

二. 安科瑞APD系列局放監(jiān)測(cè)解決方案

2.1 特高頻傳感器APD100

• 應(yīng)用場(chǎng)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(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：超高頻傳感器所檢測(cè)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)同軸電纜送往開關(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）。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝照片：

局放采集器安裝于儀表室 局放采集器安裝于儀表室

局放傳感器安裝于電纜室 局放傳感器安裝于電纜室

2.3 三合一局放傳感器APD300

• 應(yīng)用場(chǎng)景： 適于中壓開關(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門外，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）。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)安裝照片：

三. 產(chǎn)品功能特點(diǎn)

可以多維度智能診斷，精準(zhǔn)預(yù)警絕緣隱患！針對(duì)中壓開關(guān)柜的絕緣監(jiān)測(cè)需求，APD系列局部放電監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)特高頻（UHF）、地電波（TEV）和超聲波（AE）三種傳感器協(xié)同檢測(cè)，全面覆蓋局部放電產(chǎn)生的電磁波、高頻電流脈沖和聲波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度、多參量診斷：

A. 特高頻傳感器（UHF）：捕捉絕緣內(nèi)部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，適用于復(fù)雜電磁環(huán)境。檢測(cè)帶寬300MHz~1600MHz，連接電纜同軸電纜，防護(hù)等級(jí)是IP65

B. 地電波傳感器（TEV）：檢測(cè)沿金屬柜體傳播的瞬態(tài)對(duì)地電壓，測(cè)量范圍0～60dBmV測(cè)量信號(hào)帶寬3MHz～100MHz。

C. 超聲波傳感器（AE）：通過(guò)高頻聲波識(shí)別放電點(diǎn)物理振動(dòng)，測(cè)量范圍0～60dBμV諧振頻率40kHz±1kHz。

D. 多參數(shù)監(jiān)測(cè)：同步測(cè)量放電幅值、頻次，動(dòng)態(tài)分析放電趨勢(shì)，區(qū)分故障類型（如電暈、沿面放電等）。

E. 靈活安裝方式：APD300-L有線版：強(qiáng)磁吸附于開關(guān)柜電纜室內(nèi)壁，直接貼近監(jiān)測(cè)目標(biāo)。APD300-W無(wú)線版：吸附于斷路器室或電纜室門板外側(cè)，無(wú)需停電施工，支持快速部署。

F. 寬電源適配：支持DC12-36V或電池供電，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜供電條件。

G. 智能預(yù)警：通過(guò)閾值設(shè)定與趨勢(shì)分析，提前預(yù)警絕緣劣化風(fēng)險(xiǎn)，避免突發(fā)故障。

四. 為何要選擇局放監(jiān)測(cè)裝置 ？

4.1 APD系列局放監(jiān)測(cè)裝置可以為電力系統(tǒng)提供三重保障：

• 預(yù)防性維護(hù)：從“被動(dòng)搶修"轉(zhuǎn)向“主動(dòng)防控"，減少非計(jì)劃停機(jī)損失。

• 安全高效：非侵入式檢測(cè)，無(wú)需停電安裝，保障運(yùn)維人員安全。

• 長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性：延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低更換成本，提升電網(wǎng)整體可靠性。

4.2 應(yīng)用場(chǎng)景全覆蓋

APD系列局放監(jiān)測(cè)裝置適用于變電站、工礦企業(yè)、數(shù)據(jù)中心等中壓開關(guān)柜密集場(chǎng)景：

• 老舊設(shè)備絕緣狀態(tài)評(píng)估

• 關(guān)鍵電力節(jié)點(diǎn)的連續(xù)監(jiān)測(cè)

• 智能電網(wǎng)建設(shè)的數(shù)字化升級(jí)

五 . 開關(guān)柜局放監(jiān)測(cè) / 特高頻局放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

5.1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

5.2 案例分享

A. 某醫(yī)院項(xiàng)目方案：通過(guò)新增弧光保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)高壓柜的全面保護(hù)監(jiān)控；通過(guò)新增高壓柜斷路器觸頭、銅排接頭和電纜接頭無(wú)線測(cè)溫與電纜室局放監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)巡檢與運(yùn)維告警；通過(guò)新增電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置與多功能表計(jì)，實(shí)現(xiàn)用電質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與用能分析；所有傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳至醫(yī)院能效管理平臺(tái)，為醫(yī)院用能提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、高效運(yùn)維！

配置方案：以內(nèi)科樓10kV配電室為例，配置的硬件產(chǎn)品包括 ARB6弧光保護(hù)裝置、APView電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、APD100特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置、ATE無(wú)線測(cè)溫傳感器。其余10個(gè)配電室配置項(xiàng)目，上述設(shè)備上傳到能效管理平臺(tái)。

B. 某建筑用花崗巖礦新建項(xiàng)目：包括礦區(qū)和加工區(qū)合計(jì)10/0.4kV變配電室10個(gè)及1個(gè)箱變，共196面10kV開關(guān)柜，313面0.4kV開關(guān)柜。 為了保證礦上生產(chǎn)供電的穩(wěn)定可靠，業(yè)主要求高壓進(jìn)線柜配置局放監(jiān)測(cè)裝置，高壓進(jìn)/出線柜測(cè)量柜內(nèi)接頭溫度，電機(jī)回路配置馬達(dá)保護(hù)，此外配置多功能表計(jì)實(shí)現(xiàn)用能統(tǒng)計(jì)。

配置方案：給客戶配置16臺(tái)APD100局放監(jiān)測(cè)裝置，170臺(tái)ASD320帶6點(diǎn)測(cè)溫，131臺(tái)ARD2F電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及1400臺(tái)多功能儀表。

六. 結(jié) 語(yǔ)
電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開設(shè)備的絕緣健康，而局部放電正是絕緣劣化的關(guān)鍵征兆。局部放電是絕緣故障的“早期信號(hào)"，APD局放監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)多維度、高精度監(jiān)測(cè)，既能提前預(yù)警潛在故障，又能輔助運(yùn)維決策，大幅降低突發(fā)停電風(fēng)險(xiǎn)。

無(wú)論是老舊設(shè)備改造還是智能電網(wǎng)升級(jí)，APD局放監(jiān)測(cè)裝置能提供靈活、可靠、經(jīng)濟(jì)的解決方案，真正實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)搶修"到“主動(dòng)防護(hù)"的轉(zhuǎn)變。選擇APD局放監(jiān)測(cè)裝置即是選擇為電力系統(tǒng)安全上一道“隱形保險(xiǎn)"，讓隱患無(wú)所遁形，讓運(yùn)行更穩(wěn)更省心，讓電網(wǎng)運(yùn)行更長(zhǎng)久、更高效！