安科瑞APD局放監(jiān)測(cè)裝置，中壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)解決方案

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

局部放電現(xiàn)象，主要指的是高壓電氣設(shè)備。據(jù)電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，局部放電是造成高壓電氣設(shè)備最終發(fā)生絕緣擊穿的重要原因，也是絕緣劣化的重要標(biāo)征。

電力設(shè)備絕緣在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下局部范圍內(nèi)發(fā)生的放電。這種放電以僅造成 導(dǎo)體間的絕緣局部短（路橋）接而不形成導(dǎo)電通道為限。每一次局部放電對(duì)絕緣介質(zhì)都會(huì)有一些影響，輕微的局部放電對(duì)電力設(shè)備絕緣的影響較小，絕緣強(qiáng)度的下降較慢；而強(qiáng)烈的局部放電，則會(huì)使絕緣強(qiáng)度很快下降。這是使高壓電力設(shè)備絕緣損壞的一個(gè)重要因素。因此，設(shè)計(jì)高壓電力設(shè)備絕緣時(shí)，要考慮在長(zhǎng)期工作電壓的作用下，不允許絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生較強(qiáng)烈的局部放電。對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)局部放電超過一定程度時(shí)，應(yīng)將設(shè)備退出運(yùn)行，進(jìn)行檢修或更換。

在有氣體或液體的固體電介質(zhì)中，當(dāng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)的氣體或液體的局部場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到其擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，這部分氣體或液體開始放電。局部放電一般是由于絕緣體內(nèi)部或絕緣表面局部電場(chǎng)特別集中引起的。通常這種放電表現(xiàn)為持續(xù)時(shí)間小于1μs的脈沖。

當(dāng)絕緣發(fā)生局部放電時(shí)就會(huì)影響絕緣壽命。每次放電，高能量電子或加速電子的沖擊，特別是長(zhǎng)期局部放電作用都會(huì)引起多種形式的物理效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，如帶電質(zhì)點(diǎn)撞擊氣泡外壁時(shí)，就可能打斷絕緣的化學(xué)鍵而發(fā)生裂解，破壞絕緣的分子結(jié)構(gòu)，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程。

因而對(duì)于電氣設(shè)備而言，電氣設(shè)備發(fā)生局部放電現(xiàn)象是導(dǎo)致其絕緣老化或劣化甚至損壞從而引發(fā)設(shè)備損毀及電力系統(tǒng)事故的重要原因之一，同時(shí)局部放電也是設(shè)備絕緣完整性退化的標(biāo)志。因此對(duì)電氣設(shè)備的局部放電進(jìn)行監(jiān)檢測(cè)是評(píng)估設(shè)備絕緣狀況的重要手段，也是發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛伏性故障，最終實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，避免故障發(fā)生的有效措施之一。APD系列高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測(cè)裝置通過檢測(cè)伴隨局部放電而產(chǎn)生的電磁波輻射并自動(dòng)確定 現(xiàn)場(chǎng)局部放電的實(shí)際檢測(cè)頻率，隨后將檢測(cè)的局部放電的放電次數(shù)和放電頻次上傳至服務(wù)器。

4 產(chǎn)品安裝及尺寸

APD 系列特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置采用導(dǎo)軌（DIN35mm）安裝方式，可安裝在開關(guān)柜二次儀表室； 特高頻傳感器采用磁吸安裝方式，吸附在開關(guān)柜電纜室柜壁。產(chǎn)品詳細(xì)尺寸見圖，單位 mm。

接線方法：

特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置 APD100 接線端子示意圖如下，“SENSOR"接口通過同軸電纜連接特高頻 傳感器；“POWER"接口為裝置的工作電源接入，可接入 DC10~30V 電壓；通信接口包括 RS485 通信口和 LORA 無線（無線通信需配合我司無線收發(fā)器使用）；“ALARM"為告警干接點(diǎn)輸出。

電纜是非常重要的電氣設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市規(guī)模越來越大，城市電網(wǎng)的電纜化率也越來越高。電力電纜線路具有分布廣、相距遠(yuǎn)、電纜隧道環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。隨著城市電網(wǎng)中電力電纜所占的比重越來越大，對(duì)電力電纜的運(yùn)行管理、檢測(cè)維護(hù)工作量亦越來越多。電纜接頭施工質(zhì)量不過關(guān)，使得電纜接頭在長(zhǎng)時(shí)間、大電流(過負(fù)荷)運(yùn)行條件下容易發(fā)生過熱從而導(dǎo)致事故。電纜接頭已成為供電電纜網(wǎng)安全運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)之一。

電纜接頭處發(fā)生的各類故障并不是一個(gè)突發(fā)的過程，而是由于電纜在運(yùn)行過程中受到各種應(yīng)力的作用發(fā)生老化，由局部放電逐漸發(fā)展起來。

高壓電氣設(shè)備中發(fā)生的局部放電，形態(tài)雖然各異，但比較典型的主要有以下3種類型，內(nèi)部放電、沿面放電和電暈放電。針對(duì)10kV配電電纜的中間接頭，制作了3種故障模型對(duì)應(yīng)于這3種放電類型，分別是：絕緣“V"型槽狀切口、絕緣層縱向切口，電纜頭懸浮電位。

內(nèi)部放電

由于是發(fā)生在介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的氣隙放電，放電的特性與介質(zhì)的特性和氣隙的形狀、大小、位置以及氣隙中氣體的性質(zhì)有關(guān)。局部放電總是首先出現(xiàn)在試驗(yàn)電壓的瞬時(shí)值上升接近90o的相位。隨著試驗(yàn)電壓的升高，出現(xiàn)放電脈沖的相位范圍逐漸擴(kuò)展，甚至可以超過0o，但在之后的一段相位總是不會(huì)有放電脈沖的。每次放電大小不等、疏密度不均、放電量小的間隔短，放電次數(shù)多；放電量大的間隔時(shí)間長(zhǎng)，放電次數(shù)少。在試驗(yàn)電壓的正負(fù)半周出現(xiàn)的放電波形的對(duì)稱情況，反映氣隙四周介質(zhì)的均勻程度。

表面放電

絕緣體表面的局部放電過程與內(nèi)部放電過程基本上相同。所不同的是氣泡壁只有一邊是介質(zhì)，另一邊是導(dǎo)體，放電產(chǎn)生的電荷只能累積在介質(zhì)的一邊，因此累積的電荷少了，放電更不容易出現(xiàn)在二、四象限。

電暈放電

在導(dǎo)體jianduan附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最高，達(dá)到氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，使氣體發(fā)生放電。由于在負(fù)極性下電子容易發(fā)射，所以放電總是首先出現(xiàn)在負(fù)半周。當(dāng)電壓很高時(shí)，也可能在正半周出現(xiàn)次數(shù)少而幅值大的放電。同時(shí)，由于放電產(chǎn)生的空間電荷都能流動(dòng)而消失，而不會(huì)固定累積起來，所以放電脈沖出現(xiàn)在對(duì)稱于電壓峰值的相位上，即在過峰值的相上也會(huì)出現(xiàn)放電。

PRPD譜圖的特點(diǎn)是在90度和270度位置形成兩個(gè)基本對(duì)稱，放電信號(hào)幅值與電壓瞬時(shí)值正相關(guān)性很強(qiáng)。極坐標(biāo)譜圖的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)點(diǎn)在第一、二象限的分布情況較為對(duì)稱。