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開關柜局放在線監測系統(HRT-JF)

一、產品概述

局部放電是指在電場的作用下，絕緣系統中只有部分區域發生放電，但沒有貫穿施加電壓導體之間的區域即尚未擊穿，這種現象叫局部放電。

局部放電是絕緣劣化的重要表征現象，是高壓絕緣絕緣故障重要隱患的前期預警信號。及時發現局部放電對高壓電器設備的絕緣故障意義重大，是避免重大事故的重要手段。

高壓開關柜是使用極廣且數量最多的開關設備。是電力系統的重要供配電設備，它的安全可靠運行是基礎。高壓開關柜中引起局部放電的主要原因有：導體、外殼內表面上的金屬突起，常常是由于制造和安裝時造成金屬表面有較尖的毛刺；絕緣介質的缺陷、老化和表面的污穢造成絕緣內部或表面出現局部放電；高壓母線連接處、開關電路觸頭接觸不良或斷路器觸頭接觸不良造成局部放電；高壓設備里的可以移動的金屬微粒，主要在制造、裝配和運行中產生，當靠近高壓導體并未接觸時，就很可能導致放電。

各類絕緣缺陷發展到最終擊穿，釀成事故之前，往往先經過局部放電階段，局部放電的強弱能夠及時反映絕緣狀態，因此通過在線監測局部放電來判斷絕緣狀態是實現開關柜絕緣在線監測和診斷的有效手段。


圖1 開關柜內部正常狀態	圖2 開關柜事故照片

二、產品技術原理綜述

???高壓開關柜發生局部放電時，將會產生納秒級陡度的電流脈沖。激發出頻帶很寬的電磁波。特高頻檢測傳感器（即UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器）檢測其中的高頻電磁波頻帶在（300MHz-2000MHz），這個頻段可以有效的避開開關柜的電暈干擾、工頻干擾等可靠性高、抗干擾能力強。對各種局部放電類型均比較敏感，靈敏度可到幾個PC。

UHF傳感器、TEV傳感器及HFCT傳感器采用非接觸式監測，不影響設備的正常運行、安全可靠。我司研發的UHF傳感器采用一體式設計即接收、采集、計算與一體，避免高頻信號傳輸的損耗。局放采集裝置采用窄帶濾波技術、模糊算法、快速傅里葉變換、周期分組、類數據庫匹配等算法可以排除現場各種干擾。

傳感器內部運用DSP芯片完成計算存儲，485總線上送至服務器。如下圖所示：

圖1 開關柜局放在線監測系統架構

三、局放在線監測裝置主機

開關柜局放在線監測裝置通過485接口和傳感器連接，經本地高速分析處理后實時顯示各通道的局放數據，還支持圖型化顯示。

3.1儀表技術參數：

1特高頻傳感器接口：8路

2液晶分辨率：7寸觸摸屏 800*600

3采集卡帶寬：100MHz

4采集卡分辨率：12位

5 通訊方式：RS-485

6 通訊速率：9600,19200,38400

7 工作電源：交直流80-260V

3.2 接線端子圖：

圖4、裝置接線端子圖

3.3 裝置安裝開孔尺寸：

局放監測裝置安裝在儀表室柜門上

圖5、監測裝置外形尺寸圖與開孔尺寸圖

3.4監測裝置操作說明：

1.裝置通電開機后液晶屏顯示如下界面，時鐘逐秒跳動表示裝置正在運行。如果顯示的并不是當前日期和時間，請參考下面提及的步驟進行設置。

裝置顯示面板采用7寸TFT觸摸屏顯示，點擊圖形聽到滴聲表示點擊響應。裝置初始密碼：1234 。備注：不建議客戶更改密碼，密碼只是防止誤操作的手段，更改密碼遺忘只能返廠刷機。

開機主界面如下：

2.系統維護菜單操作框圖如下：

3.裝置告警處理：

裝置監測到局部放電信號時，客戶可先點擊確定按鈕，在查看系統采集數據、裝置運行參數。此時若故障仍然存在，裝置在返回主界面時將再次告警。客戶需要排除系統故障在按確定鍵查看。

四、傳感器介紹

4.1.復合型傳感器

暫態地電壓超聲波二合一傳感器（TEV/AE復合型）：PRPS、PRPD、超聲波圖譜、TEV 最大值、

趨勢圖譜，以及診斷和報警。安裝在開關柜內，壁掛式、磁吸式、固定式安裝,根據具體情況可以選擇安裝在儀表室、手車室、母線室或者電纜室。（用戶可根據監測需要選擇傳感器）

傳感器下圖所示。

（TEV/AE復合型傳感器）

TEV復合型傳感器：1.通過其底部的強磁吸附，緊貼被測開關柜表面，接收從開關柜表面縫隙處傳出的暫態地電波信號。

2.檢測密閉設備內部的超聲波信號

TEV/AE復合傳感器安裝與尺寸：

傳感器技術參數：

1 傳感器頻帶范圍：3M~100MHz

2 超聲波頻帶范圍：20KHz~200KHz

3 傳感器頻帶范圍：1mv

4 傳感器頻帶范圍：1uv

5電源電壓：+12VDC

6頻率范圍：433Hz

7工作溫度：-20℃到+75℃

8安裝方式：磁吸式

4.2.UHF傳感器(特高頻傳感器）

通過 UHF（300M—3GHz傳感器接收局部放電輻射的 UHF電磁波，實現局部放電的檢測，這一方法叫做局部放電的特高頻檢測方法。研究認為，每一次局部放電過程都伴隨著正負電荷的中和，并出現陡度很大的電流脈沖，同時向周圍輻射電磁波。

（UHF傳感器）

UHF傳感器：采用超高頻原理，安裝時將傳感器放置在被監測開關柜內，拾取超高頻局部放電信號。

UHF傳感器的安裝與尺寸：

1.從特高頻傳感器的背面向下推，取下傳感器固定背板。

2.按照下圖所示尺寸，在安裝位置打相距81mm的2個5mm孔，用螺絲固定上背板。

3.固定好背板后，把傳感器掛上即可。

傳感器技術參數：

1 檢測信號帶寬：300MHz~2600MHz；

2 檢測信號動態范圍：60db

3 檢測靈敏度：-65dbm

4 脈沖的時間分辨率為10μs

5電源電壓：+12VDC

6電源電流：200mA

7工作溫度：-20℃到+75℃

8安裝方式：壁掛式或磁吸式

4.3.高頻電流傳感器（HFCT）

?測頻率范圍通常在 3MHz 到 30MHz 之間。高頻局部放電檢測技術可廣泛應用于電力電纜及其附件、變壓器、電抗器、旋轉電機等電力設備的局放檢測，其高頻脈沖電流信號可以由電感式耦合傳感器或電容式耦合傳感器進行

耦合，也可以由特殊設計的探針對信號進行耦合。高頻局部放電檢測方法，根據傳感器類型主要分為電容型傳感器和電感型傳感器。電感型傳感器中高頻電流傳感器（High Frequency Current Transformer ， HFCT）具有便攜性強、安裝方便、現場抗干擾能力較好等優點，因此應用最為廣泛，其工作方式是對流經電力設備的接地線、中性點接線以及電纜本體中放電脈沖電流信號進行檢測，高頻電流傳感器多采用羅格夫斯基線圈結構。一般用于高壓電纜局部放電監測。

（HFCT電纜型傳感器）

HFCT電纜型傳感器:1.將電纜屏蔽線穿過HFCT傳感器，?屏蔽線傳播的局部放電信號耦合到該傳感器。

2.檢測電纜室內部放電超聲波信號

HFCT傳感器安裝與尺寸：

傳感器技術參數：

1 傳感器頻帶范圍：3M~100MHz

2 超聲波頻帶范圍：20KHz~200KHz

3 傳感器頻帶范圍：1mv

4 傳感器頻帶范圍：1uv

5電源電壓：+12VDC

6頻率范圍：433Hz

7安裝方式：螺絲固定

4.4.智慧型傳感器

從聲/光/電/熱多角度、立體化監測。將我公司研發的多種傳感器，利用集成電路技術、綜合算法集成為一體化傳感器。包括UHF、TEV/AE、放電弧光傳感器、壓力傳感器、環境溫濕度傳感器、煙霧傳感器，接收分析無線觸點溫度傳感器。

檢測技術	監測帶寬	靈敏度	測量范圍	響應速度
UHF	300-2600MHz	2pC	2pC-10000pC	2nS
TEV	3-100MHz		0～60dBmV ?	2nS
AE	20KHz~200KHz		-10~60dBuV ?	2nS
放電弧光捕捉	200～1000 nm			7MS
環境溫濕度監測		±5%	溫度：20~200℃ 濕度：0%RH~100%RH	1S
無線測溫技術	±1℃（0~75℃）,±2℃（-20~150℃）		-25～+150℃	5S
煙霧報警技術				<5S
外殼	鋁合金殼體

微型無線測溫傳感器：

圖15 無線無源傳感器實物圖

圖16 微型無線無源溫度傳感器尺寸圖(單位MM)

2）無線測溫發射端安裝說明

傳感器類型	參數介紹
無線溫度傳感器（無源）	傳感器結構： ①取電合金片：用于感應取電 ②硅膠表帶 ?：模塊主體 ③傳感器溫度探頭：用耐高溫扎帶捆綁于測溫部位，檢測測溫部位溫度
	參數	溫度測量范圍：-25～+200℃
		測量精度：±1℃（0~75℃）,±2℃（-20~150℃）
		溫度采樣頻率：默認10秒
		無線頻率：433MHz
		無線傳輸距離：≤200米（433MHz）
		工作電源：感應取電
		啟動電流：>15A（滿足國家能源行業標準NB/T 42086-2016規定的啟動電流 : 不大于0.05倍一次額定電流（大于400A）或20A）
		安裝方式：捆綁式
		主體尺寸：46mm35mm21mm，表帶總長：380mm
	安裝部位	移開式高壓開關柜：母排，?靜觸頭，電纜搭接等部位。
		固定式高壓開關柜：母排，?隔離刀閘，電纜搭接等部位。
	安裝	第一步：預計安裝部位長度，拿取電合金片。
無線溫度傳感器（無源）		第二步：把取電片插入傳感器。
		第三步：將模塊纏繞在取電部位（電流主路），并拉緊折疊兩側的合金片，然后把尾部反折過來，壓緊。
		第四步：用硅膠表帶包住取電片，并綁緊。然后用扎帶把溫度探頭捆綁在測溫部位上。安裝注意事項： 1、斷路器動觸頭安裝如圖：注意：測溫模塊盡量往后靠與接觸頭保持距離，確保有足夠的安全距離。測溫探頭固定緊防止來回晃動。注意：模塊與模塊之間有足夠的安全距離，禁止緊挨在一起，以免在運行過程中出現放電情況。測溫探頭固定緊防止來回晃動。