概述
高壓開關(guān)柜 (環(huán)網(wǎng)柜) 及其內(nèi)部高壓設(shè)備（如斷路器、PT、CT、母排、電纜接頭等）的運(yùn)行可靠性直接影響電力工業(yè)的正常生產(chǎn)。但是，這些設(shè)備在運(yùn)行中，不可避免地受到電、熱、機(jī)械和環(huán)境等各種因素的影響，其絕緣介質(zhì)不斷劣化，使運(yùn)行狀態(tài)不佳，甚至發(fā)生各種故障，引起局部乃至大面積停電，造成巨大的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失。
導(dǎo)致絕緣介質(zhì)劣化的原因較多，如長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生的電離腐蝕、機(jī)械高頻振動(dòng)造成的絕緣磨損、熱效應(yīng)引起的介質(zhì)老化分解以及絕緣受潮等。隨著絕緣介質(zhì)劣化，性能降低直至絕緣擊穿需要一定時(shí)間，采用局放在線監(jiān)測(cè)的方法可以實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的絕緣狀態(tài)，避免火災(zāi)等嚴(yán)重事故的發(fā)生。
高壓開關(guān)柜中引起局部放電的主要原因有：導(dǎo)體、外殼內(nèi)表面上的金屬突起，常常是由于制造和安裝時(shí)造成金屬表面有較尖的毛刺；絕緣介質(zhì)的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內(nèi)部或表面出現(xiàn)局部放電；高壓母線連接處、開關(guān)電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電；高壓設(shè)備里的可以移動(dòng)的金屬微粒，主要在制造、裝配和運(yùn)行中產(chǎn)生，當(dāng)靠近高壓導(dǎo)體并未接觸時(shí)，就很可能導(dǎo)致放電。
圖1 高壓開關(guān)柜及其局放傳感器安裝圖
由于電力生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)分、合部件的機(jī)械松動(dòng)、觸點(diǎn)的磨損和表面氧化等原因，導(dǎo)致連接部件或接觸部件的接觸電阻增大，在額定工作電流條件下，極易導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)導(dǎo)電連接處溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將出現(xiàn)局部熔焊、產(chǎn)生火花或電弧放電，最終造成電氣設(shè)備的損壞。
圖2 小推車式開關(guān)柜局放閃絡(luò)
圖3 電纜接頭破損空穴放電
產(chǎn)品功能
局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于10KV及以上電壓等級(jí)開關(guān)柜及其內(nèi)部高壓設(shè)備的局部放電在線監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)局部放電幅值、頻次、確定放電點(diǎn)相對(duì)位置，必要時(shí)給出報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜的絕緣缺陷，并為評(píng)估其絕緣水平及老化程度提供判據(jù)，為開關(guān)柜的檢修工作提供依據(jù)。
裝置最小測(cè)量放電幅值：2pC，放電脈沖的時(shí)間分辨率為10μs，相位分辨率為0.18°。測(cè)溫精度為±0.5℃。
局放采集裝置采用模擬濾波 、脈沖分組、周期脈沖剔除、設(shè)置動(dòng)態(tài)閾值等綜合抗干擾措施，使測(cè)試數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。
產(chǎn)品性能指標(biāo)
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適用范圍
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35kV及以下電壓等級(jí)高壓設(shè)備
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環(huán)境溫度
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-40℃~+70℃
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海拔高度
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≤4500m
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現(xiàn)場(chǎng)總線電源電壓
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DC 24V
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安裝位置
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安裝于開關(guān)柜內(nèi)壁
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傳感器類型
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UHF、HFCT 、TEM、AE
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最小檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度
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2pC
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測(cè)量范圍
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0pC – 15000pC(局放)
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使用壽命
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>8年
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監(jiān)測(cè)模式技術(shù)
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定時(shí)采集模式
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記錄數(shù)據(jù)類型
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放電幅值、放電頻次、溫度
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可擴(kuò)展技術(shù)
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采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可加裝傳感器，局放主機(jī)
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數(shù)據(jù)總線
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以太網(wǎng)IEC61850
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保護(hù)技術(shù)
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裝置具備過電壓保護(hù)技術(shù)，防止設(shè)備被過電壓損壞
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產(chǎn)品特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
采用對(duì)放電信號(hào)特定頻帶的提取，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電站中常見干擾信號(hào)的有效抑制。進(jìn)而可以有效確定是高壓設(shè)備處放電，還是外部干擾信號(hào)；
報(bào)警功能：可根據(jù)局部放電嚴(yán)重程度給出報(bào)警狀態(tài)；
局放監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可排除干擾開關(guān)操作造成的瞬時(shí)脈沖沖擊干擾。開關(guān)操作產(chǎn)生的沖擊電磁波一般在個(gè)別工頻周期只出現(xiàn)1-5次，并且這種異常周期都比較單一，通過統(tǒng)計(jì)這種異常周期數(shù)，即可判別是開關(guān)操作還是局部放電信號(hào)；
局放監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的所有傳感器采用單根數(shù)字總線進(jìn)行連接，具有最小化的布線數(shù)量，極大減少在開關(guān)柜上的走線數(shù)量和復(fù)雜程度，監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)原設(shè)備的影響降到了最低。
產(chǎn)品主要組件
1.局部放電采集器
采用嵌入式高性能處理器，在保證高速采樣的同時(shí)，大幅降低了裝置功耗。
AC220V電壓供電，能夠同時(shí)檢測(cè)8路開關(guān)柜局放，網(wǎng)口通訊，支持標(biāo)準(zhǔn)61850協(xié)議。
圖4 開關(guān)柜局放采集器
技術(shù)指標(biāo)：
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靈敏度
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2pC
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測(cè)量范圍
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2 pC 至 10000 pC
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工作頻帶
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10MHZ 至 800MHZ
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環(huán)境溫度
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-40℃ 至 +65℃
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海拔高度
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≤4500m
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防護(hù)等級(jí)
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IP55
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現(xiàn)場(chǎng)總線電源電壓
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DC 24V
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外殼
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鋁合金殼體。
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安裝位置
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開關(guān)柜儀器室或者通過磁吸方式固定于柜壁上。
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功耗
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＜5W
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2.局部放電傳感器
1）TEV傳感器
TEV傳感器接收從開關(guān)柜表面縫隙處傳出的暫態(tài)地電波信號(hào)，該傳感器可吸附于開關(guān)柜表面，使用方便，外形如圖5：
圖5 TEV傳感器
2）HFCT傳感器
將設(shè)備的接地線穿過HFCT傳感器，接地線傳播的局部放電信號(hào)耦合到該傳感器，輸出相應(yīng)的電流信號(hào)，其外形如圖6：
圖6 HFCT傳感器
3）超聲波傳感器
將該傳感器通過涂抹在其底部的耦合劑，緊貼被測(cè)設(shè)備表面，檢測(cè)密閉設(shè)備內(nèi)部的超聲波信號(hào)，其外形如圖7：
圖7 接觸式超聲波傳感器
4）UHF超高頻傳感器
UHF傳感器檢測(cè)UHF波段的局部放電電磁波信號(hào)，并對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)調(diào)理、采集，通過同軸電纜接入主機(jī)。其外形如圖8：
圖8 UHF傳感器
3. 產(chǎn)品軟件
系統(tǒng)上電后自動(dòng)進(jìn)入采集狀態(tài)，每個(gè)IED最多可實(shí)時(shí)采集8個(gè)通道的PRPS譜圖，當(dāng)有局放信號(hào)發(fā)生并超過預(yù)設(shè)的報(bào)警參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，界面上對(duì)應(yīng)通道編號(hào)的指示燈變?yōu)榧t色，IED主機(jī)報(bào)警指示燈（紅色LED）亮起，需手動(dòng)在報(bào)警界面點(diǎn)擊解除報(bào)警才能恢復(fù)。
主要顯示界面包括：事件分析（PRPS）、PRPD、24小時(shí)趨勢(shì)分析、歷史數(shù)據(jù)分析、Q-t、N-t譜等對(duì)局放特征進(jìn)行分析。以下分別介紹各個(gè)監(jiān)測(cè)子界面所表示的數(shù)據(jù)與分析意義。
