摘要

隨著工廠用電規(guī)模的擴(kuò)大與設(shè)備智能化水平的提升，電氣設(shè)備故障的隱蔽性和危害性也在不斷加大。局部放電（PartialDischarge，簡(jiǎn)稱PD）作為電氣設(shè)備絕緣退化的重要前兆，其監(jiān)測(cè)與預(yù)警對(duì)保障工廠工業(yè)配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。本文基于安科瑞APD系列特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置，分析了其在工廠配電系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與實(shí)踐意義，提出了系統(tǒng)化的局放監(jiān)測(cè)部署思路。

1. 引言

現(xiàn)代工廠配電系統(tǒng)廣泛采用高壓開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、變壓器等電氣設(shè)備，由于內(nèi)部絕緣空間狹小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣老化或制造缺陷容易引發(fā)局部放電現(xiàn)象。局放雖初期能量較小，但存在將導(dǎo)致絕緣劣化、設(shè)備擊穿乃至引發(fā)電氣火災(zāi)和大規(guī)模停電事故。因此，針對(duì)配電系統(tǒng)中的高壓設(shè)備，實(shí)施局部放電在線監(jiān)測(cè)，已成為工廠電氣安全管理的重要手段。

安科瑞APD系列特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置，通過檢測(cè)局放伴隨產(chǎn)生的特高頻電磁波，實(shí)時(shí)采集并上傳放電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備絕緣狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。

2.特高頻局放的危害

特高頻局放本身是一種高頻率、低能量的微小電氣放電現(xiàn)象，發(fā)生在電氣設(shè)備的絕緣缺陷處。雖然局放初期能量不大，但長(zhǎng)時(shí)存在或發(fā)展惡化，會(huì)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害，主要包括：

2.1絕緣劣化加速

局放會(huì)在絕緣材料內(nèi)部或表面持續(xù)釋放能量；

電暈、氣隙放電、自由金屬粒子放電等都會(huì)引起局部高溫、化學(xué)分解、碳化現(xiàn)象；

長(zhǎng)時(shí)局放導(dǎo)致絕緣材料老化、開裂、擊穿，降低電氣設(shè)備的絕緣性能。

2.2引發(fā)設(shè)備擊穿、燒毀

當(dāng)局放累積到一定程度，會(huì)突破絕緣強(qiáng)度，導(dǎo)致穿透性電弧放電；

直接引發(fā)高壓開關(guān)柜、變壓器、母線槽等設(shè)備內(nèi)部擊穿、短路甚至爆炸事故。

2.3誘發(fā)電氣火災(zāi)

局部放電產(chǎn)生的高溫、電弧和游離氣體（如臭氧、氮氧化物等）容易引燃周圍易燃物；

是高壓配電設(shè)備、母線槽、動(dòng)力配電柜中常見的電氣火災(zāi)隱患來源。

2.4干擾通信和控制系統(tǒng)

特高頻局放會(huì)輻射電磁波（頻率通常在300MHz~1.5GHz），

容易干擾附近無線通信、監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，造成信號(hào)噪聲、誤動(dòng)作，影響設(shè)備控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2.5設(shè)備使用壽命縮短

局放會(huì)逐步削弱絕緣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性；

造成開關(guān)柜、變壓器、GIS（氣體絕緣開關(guān)設(shè)備）等核心資產(chǎn)壽命大幅縮短，增加設(shè)備更換成本。

2.6導(dǎo)致供電中斷和經(jīng)濟(jì)損失

設(shè)備突發(fā)故障通常伴隨停電，影響生產(chǎn)線、數(shù)據(jù)中心、軌道交通等連續(xù)性要求高的場(chǎng)景；

造成直接經(jīng)濟(jì)損失、誤工損失及品牌形象受損。

2.7增加運(yùn)維檢修成本

無局放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，通常需要定期停電、使用離線檢測(cè)手段（如高壓耐壓試驗(yàn)、超聲檢測(cè)），周期長(zhǎng)、成本高；

若局放未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，故障爆發(fā)后檢修恢復(fù)成本更高，且涉及更大范圍停工。

特高頻局放雖然初期表現(xiàn)不明顯，但如果不及時(shí)監(jiān)測(cè)與處理，將在絕緣惡化—局部故障—擊穿—設(shè)備損毀—系統(tǒng)停電這一鏈條上不斷放大后果，最終引發(fā)重大安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。

3.APD系列特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置

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)和放電頻次等數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器。

APD系列包括APD100、APD200兩個(gè)型號(hào)，采用DIN35mm導(dǎo)軌安裝，配合磁吸式UHF傳感器，適用于開關(guān)柜、母線槽等高壓設(shè)備內(nèi)部局放監(jiān)測(cè)。

3.1 型號(hào)說明

3.2 主要特點(diǎn)：

高靈敏度監(jiān)測(cè)：檢測(cè)范圍達(dá)60dBm至+10dBm，能夠捕捉微弱的局放信號(hào)；

豐富的數(shù)據(jù)輸出：放電幅值、放電頻次；

APD200型支持PRPD（相位分布圖譜）、PRPS（脈沖頻率分布圖譜）繪制；

智能診斷功能（APD200）：

可區(qū)分自由金屬顆粒放電、懸浮電位放電、絕緣氣隙放電、污穢放電及電暈放電；

通訊方式靈活：RS485接口（ModbusRTU協(xié)議）、LoRa無線通訊、USB接口（部分型號(hào)）；

故障報(bào)警聯(lián)動(dòng)：支持告警干接點(diǎn)輸出（5A/250VAC或30VDC）。

3.3 設(shè)備規(guī)格

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。

3.4應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無需停電，在線檢測(cè)

APD系列采用非侵入式安裝方式（磁吸+同軸電纜連接），部署便捷，無需破壞原有設(shè)備結(jié)構(gòu)，也無需停電操作，適合高負(fù)荷不停產(chǎn)場(chǎng)景。

高靈敏度+特高頻抗干擾

采用300MHz~1600MHz特高頻檢測(cè)技術(shù)，有效避開工業(yè)噪聲干擾，能準(zhǔn)確捕捉局部放電信號(hào)，降低誤報(bào)漏報(bào)風(fēng)險(xiǎn)。

智能分析與分類識(shí)別（APD200）

PRPD、PRPS圖譜分析功能，可輔助技術(shù)人員快速判斷放電類型，判斷故障嚴(yán)重性，為檢修與更換提供數(shù)據(jù)支撐。

遠(yuǎn)程通訊與系統(tǒng)集成

通過RS485總線或LoRa無線組網(wǎng)，APD系列設(shè)備可接入工廠能效平臺(tái)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)局放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)管理與集中展示。

故障聯(lián)動(dòng)與告警輸出

設(shè)備內(nèi)置繼電器告警輸出，可聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器、工廠消防系統(tǒng)或斷電保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)預(yù)警與處理。

4. 應(yīng)用需求

工廠工業(yè)配電系統(tǒng)特點(diǎn)：

電氣設(shè)備量大、布局分散；

供電系統(tǒng)負(fù)荷高、運(yùn)行連續(xù)性要求高；

對(duì)停電事故和電氣火災(zāi)高度敏感，容錯(cuò)率低。

在這種環(huán)境下，對(duì)局部放電的監(jiān)測(cè)需滿足：

多點(diǎn)覆蓋：在關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵回路均需布設(shè)監(jiān)測(cè)；

實(shí)時(shí)性與在線性：不影響正常運(yùn)行下，持續(xù)采集；

遠(yuǎn)程可視化管理：通過平臺(tái)集中監(jiān)控局放數(shù)據(jù)，自動(dòng)報(bào)警；

智能預(yù)警與分類診斷：快速識(shí)別局放類型，輔助運(yùn)維決策。

5. 部署方案

在工廠配電系統(tǒng)中的應(yīng)用建議：

高壓開關(guān)柜：每個(gè)母線段安裝1~2套APD局放監(jiān)測(cè)單元；

變電站母線槽：關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置UHF傳感器；

配電室與動(dòng)力站房：通過LoRa無線組網(wǎng)，集中回傳局放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

報(bào)警系統(tǒng)：局放嚴(yán)重時(shí)聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)告警或遠(yuǎn)程監(jiān)控中心推送故障警報(bào)；

平臺(tái)接入：接入工廠能效平臺(tái)或獨(dú)立局放監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)分析與趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

局部放電監(jiān)測(cè)是保障工廠工業(yè)配電系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要防線。安科瑞APD系列特高頻局放監(jiān)測(cè)裝置，憑借其高靈敏度監(jiān)測(cè)、智能化分析、靈活組網(wǎng)和可靠通訊等特性，為工廠構(gòu)建了完善的電氣安全保障體系。隨著工廠自動(dòng)化、智能化水平的提升，局放在線監(jiān)測(cè)將成為工業(yè)電氣運(yùn)維管理不可或缺的一環(huán)，為實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維和設(shè)備健康管理奠定基礎(chǔ)。

審核編輯 黃宇