安科瑞APD局放監(jiān)測裝置，中壓開關柜局部放電監(jiān)測解決方案

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

局部放電現象，主要指的是高壓電氣設備。據電網統(tǒng)計，局部放電是造成高壓電氣設備最終發(fā)生絕緣擊穿的重要原因，也是絕緣劣化的重要標征。

電力設備絕緣在足夠強的電場作用下局部范圍內發(fā)生的放電。這種放電以僅造成 導體間的絕緣局部短（路橋）接而不形成導電通道為限。每一次局部放電對絕緣介質都會有一些影響，輕微的局部放電對電力設備絕緣的影響較小，絕緣強度的下降較慢；而強烈的局部放電，則會使絕緣強度很快下降。這是使高壓電力設備絕緣損壞的一個重要因素。因此，設計高壓電力設備絕緣時，要考慮在長期工作電壓的作用下，不允許絕緣結構內發(fā)生較強烈的局部放電。對運行中的設備要加強監(jiān)測，當局部放電超過一定程度時，應將設備退出運行，進行檢修或更換。

在有氣體或液體的固體電介質中，當擊穿場強的氣體或液體的局部場強達到其擊穿場強時，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部或絕緣表面局部電場特別集中引起的。通常這種放電表現為持續(xù)時間小于1μs的脈沖。

當絕緣發(fā)生局部放電時就會影響絕緣壽命。每次放電，高能量電子或加速電子的沖擊，特別是長期局部放電作用都會引起多種形式的物理效應和化學反應，如帶電質點撞擊氣泡外壁時，就可能打斷絕緣的化學鍵而發(fā)生裂解，破壞絕緣的分子結構，造成絕緣劣化，加速絕緣損壞過程。

因而對于電氣設備而言，電氣設備發(fā)生局部放電現象是導致其絕緣老化或劣化甚至損壞從而引發(fā)設備損毀及電力系統(tǒng)事故的重要原因之一，同時局部放電也是設備絕緣完整性退化的標志。因此對電氣設備的局部放電進行監(jiān)檢測是評估設備絕緣狀況的重要手段，也是發(fā)現設備潛伏性故障，最終實現故障預警，避免故障發(fā)生的有效措施之一。APD系列高壓開關柜局部放電監(jiān)測裝置通過檢測伴隨局部放電而產生的電磁波輻射并自動確定 現場局部放電的實際檢測頻率，隨后將檢測的局部放電的放電次數和放電頻次上傳至服務器。

4 產品安裝及尺寸

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

接線方法：

特高頻局放監(jiān)測裝置 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"為告警干接點輸出。

電纜是非常重要的電氣設備，隨著經濟的發(fā)展，城市規(guī)模越來越大，城市電網的電纜化率也越來越高。電力電纜線路具有分布廣、相距遠、電纜隧道環(huán)境復雜等特點。隨著城市電網中電力電纜所占的比重越來越大，對電力電纜的運行管理、檢測維護工作量亦越來越多。電纜接頭施工質量不過關，使得電纜接頭在長時間、大電流(過負荷)運行條件下容易發(fā)生過熱從而導致事故。電纜接頭已成為供電電纜網安全運行中的薄弱環(huán)節(jié)之一。

電纜接頭處發(fā)生的各類故障并不是一個突發(fā)的過程，而是由于電纜在運行過程中受到各種應力的作用發(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，內部放電、沿面放電和電暈放電。針對10kV配電電纜的中間接頭，制作了3種故障模型對應于這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。

內部放電

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

表面放電

絕緣體表面的局部放電過程與內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，另一邊是導體，放電產生的電荷只能累積在介質的一邊，因此累積的電荷少了，放電更不容易出現在二、四象限。

電暈放電

在導體jianduan附近的電場強度最高，達到氣體的擊穿場強時，使氣體發(fā)生放電。由于在負極性下電子容易發(fā)射，所以放電總是首先出現在負半周。當電壓很高時，也可能在正半周出現次數少而幅值大的放電。同時，由于放電產生的空間電荷都能流動而消失，而不會固定累積起來，所以放電脈沖出現在對稱于電壓峰值的相位上，即在過峰值的相上也會出現放電。

PRPD譜圖的特點是在90度和270度位置形成兩個基本對稱，放電信號幅值與電壓瞬時值正相關性很強。極坐標譜圖的特點是數據點在第一、二象限的分布情況較為對稱。