开关柜故障频发？局部放电监测如何成为电力安全的 “预警雷达”？

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

开关柜为什么需要局放监测？

  对开关柜进行局部放电监测，是评估设备绝缘状况的重要手段。

  在电气设备的绝缘内部，若存在气泡间隙、杂质、尖刺等缺陷，在强电场作用下，开关柜绝缘内部的电场分布会变得不均匀，缺陷部位的电场强度会显著变大，进而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电现象，即局部放电。

  局部放电通常不会引发开关柜内部绝缘的穿透性击穿，但会导致绝缘介质出现局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会破坏绝缘装置的电气强度，最终造成开关柜内部绝缘击穿。

  开关柜局放监测能够尽早发现设备的潜伏性故障并实现故障预警，是避免故障发生的有效措施之一。

开关柜局放监测需求分析

  对开关柜进行局部放电监测，是评估设备绝缘状况的重要手段。

  在电气设备的绝缘内部，若存在气泡间隙、杂质、尖刺等缺陷，在强电场作用下，开关柜绝缘内部的电场分布会变得不均匀，缺陷部位的电场强度会显著变大，进而容易导致该部位发生未贯穿整个绝缘的放电现象，即局部放电。

  局部放电通常不会引发开关柜内部绝缘的穿透性击穿，但会导致绝缘介质出现局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会破坏绝缘装置的电气强度，最终造成开关柜内部绝缘击穿。

  开关柜局放监测能够尽早发现设备的潜伏性故障并实现故障预警，是避免故障发生的有效措施之一。

开关柜局放监测技术手段

1. 开关柜局部放电现象

  电气设备发生局部放电时，会伴随电、光、声、热等一系列物理现象。高压开关柜局部放电监检方法，正是基于对这些能直观反映放电特征的物理量的检测而设计，通过捕捉这些物理量的变化，实现对局部放电的有效监测。

2. 开关柜局部放电监测手段：声波、暂态地电压、特高频

  ① 暂态对地电压（TEV）法依据麦克斯韦电磁场理论，当高压开关柜内部出现局部放电时，会产生交替变化的电磁场，进而激发电磁波。这些电磁波信号在柜体内部传播，在屏蔽结构不连续处，会向柜体外壳泄露。泄露的电磁波信号会在外壳表面感应出电流，该感应电流通过设备表面存在的波阻抗，形成脉冲电压，即暂态对地电压信号（TEV）。通过检测 TEV 信号的强度、频率等特征参数，可实现对局部放电的监测与分析。

  ② 超声波检测法局部放电发生时间很短，瞬时功率高，释放的能量以热能形式被周围介质吸收。介质分子受热激发，形成声源，产生超声波信号。由于放电过程迅速，所产生的超声波信号具有很宽的频谱范围。这些超声波信号在开关柜柜体中传播，被安装于柜体上的传感器中的压电晶体接收，并转换为电信号。电信号经放大、采集后，可进行后续的特征分析，从而判断局部放电的位置、强度等信息。

  ③ 特高频法开关柜内发生局部放电时，会激发出频率很高的电磁波，其频率可达 GHz 级别。特高频法通过在开关柜内部合理设置天线传感器，捕捉这一频段的电磁信号。通过对采集到的特高频信号进行分析处理，可进一步判断故障类型、故障位置及故障距离等关键信息，为开关柜的状态评估与故障诊断提供重要依据。

安科瑞APD系列局部放电监测装置解决方案

系统组网图

开关柜局部放电监测装置

1.特高频传感器APD100

应用场景：适于中压开关柜（61柜、28柜、环网柜）出厂前集成安装或对已投用的高压开关柜进行停电安装。

产品特点：系统抗干扰能力强，可靠性高。

应用安装：特高频传感器磁吸方式安装于电缆室，采集装置导轨式安装于仪表室。

实现过程：频传感器所检测的信号很高，经过同轴电缆送往开关柜局部放电在线监测装置，进行放大、滤波、检波，数字脉冲提取、数字滤波、局放特征量计算等数字化处理，并完成局放可视化操作、局放判断、数据存储、数据上送等功能。

监测内容：放电次数、放电量、PRPD/PRPS图谱等。

告警机制：采样周期1s，连续5次采样超过报警阈值，报警（寄存器置位+DO输出）。

2.三合一局放传感器

APD300应用场景：适于中压开关柜（61柜/28柜/环网柜）

产品特点：系统抗干扰能力强，可靠性高。

应用安装：三合一有线传感器磁吸方式安装于电缆室，通过RS485总线将局放数据上传至监控系统平台。

三合一无线传感器磁吸方式安装于柜们外，通过无线方式将局放数据上传至局放接收器ATC600-PD。

监测内容：监测3种信号的放电次数和放电量、噪声、温度、湿度。

告警机制：有线款：每4s采样时间内放电次数和放电量同时超过报警阈值，报警（传感器寄存器置位）。

无线款：每2小时的4s采样时间内放电次数和放电量同时超过报警阈值，报警（接收器寄存器置位）

特高频局放监测

产品功能

产品应用

产品资质

APD300局部放电装置以获取国网电科院报告