測量和監測暫態過電壓（TOV，ms-s 級，低幅值）與瞬態過電壓（TVS/FTOV，ns-μs 級，高幅值），核心是根據二者時間尺度、幅值范圍、能量特性的差異，選擇匹配 “采樣率、帶寬、存儲能力、觸發方式” 的設備，并結合 “離線單點測量” 或 “在線持續監測” 場景設計方案。以下分兩類過電壓，從 “測量原理、核心設備、具體方法、監測方案、注意事項” 展開，確保技術可落地。

一、先明確：測量與監測的核心技術要求（區分兩類過電壓的關鍵）

兩類過電壓的本質差異決定了測量設備的核心參數閾值，這是選擇工具的前提：

二、暫態過電壓（TOV）的測量與監測

TOV 的核心需求是 “長時間連續記錄電壓變化，精準測量幅值與持續時間”（如電網故障時 1.73 倍額定電壓持續 5 秒），適合用中低速、高精度設備，側重 “離線單點測試” 或 “在線穩態監測”。

1. 核心測量設備（按場景選擇）

2. 具體測量方法（以中高壓系統 TOV 為例）

（1）離線單點測量（如測試開關操作 TOV）

設備連接：

選擇 “高壓分壓探頭”（如 1000:1 分壓比，適配 10kV 系統，絕緣等級≥35kV），一端接電網母線（如 10kV 開關柜母線），另一端接功率分析儀 / 暫態記錄儀的電壓輸入通道；

確保探頭接地良好（接地電阻≤1Ω），避免干擾；設備供電用隔離電源，防止電網干擾。

觸發設置：

采用 “電壓閾值觸發”：設置觸發閾值為額定電壓的 1.2 倍（如 10kV 系統，閾值設為 12kV），觸發后自動記錄波形，記錄時長設為 5~10 秒（覆蓋 TOV 的持續時間）。

操作與記錄：

執行目標操作（如合閘電容柜、分閘空載變壓器），設備觸發后捕捉 TOV 波形；

讀取關鍵參數：TOV 的峰值（如 13.5kV）、持續時間（從觸發到電壓恢復至 1.1 倍額定值的時長，如 3 秒）、波形趨勢（是否有振蕩）。

（2）在線持續監測（如變電站 TOV 長期監測）

裝置部署：

在 10kV/35kV 母線處安裝嵌入式電能質量監測裝置，通過電壓互感器（PT）取信號（PT 變比如 10kV/100V），避免直接接觸高壓；

裝置接入電網 SCADA 系統或云平臺，支持實時數據上傳（如每 1 秒上傳 1 次電壓值）。

告警設置：

配置 TOV 告警閾值：幅值超 1.2 倍額定值（如 12kV）且持續時間超 100ms 時，觸發聲光告警并上傳告警信息（含發生時間、峰值）。

數據分析：

平臺自動統計 TOV 發生頻次（如每月 3 次）、典型誘因（如每次均發生在電容柜合閘時），生成月度報告，輔助電網運維（如優化電容柜合閘策略）。

3. 關鍵注意事項

電壓信號獲取：中高壓系統嚴禁直接測量，需通過 PT 或高壓分壓探頭（絕緣等級匹配）取信號，避免觸電；

精度校準：測量前校準設備（如萬用表、分壓探頭），確保幅值誤差≤±1%，避免 “假數據”；

抗干擾：設備接地獨立（不與動力地共用），線纜采用屏蔽線，減少電網諧波對測量的干擾。

三、瞬態過電壓（TVS/FTOV）的測量與監測

瞬態過電壓的核心需求是 “高速捕捉 ns 級尖峰脈沖，精準測量峰值與上升時間”（如雷擊產生的 10kV/100ns 脈沖），需用超高速、寬帶寬設備，側重 “離線故障定位” 或 “在線浪涌監測”。

1. 核心測量設備（按場景選擇）

2. 具體測量方法（以雷擊瞬態過電壓為例）

（1）離線故障定位（如電子設備電源口浪涌測試）

設備連接：

選擇 “高頻電壓探頭”（帶寬 1GHz，輸入阻抗 10MΩ/15pF，如泰克 P6139B），一端接設備電源輸入端口（如 220V 插頭），另一端接示波器通道；

探頭接地線盡量短（≤10cm），避免地線電感引入波形畸變（瞬態高頻分量對地線長度敏感）。

觸發設置：

采用 “快速邊沿觸發”：設置觸發邊沿為 “上升沿”，觸發閾值為 5V（高于正常電壓，捕捉浪涌），觸發延遲設為 100ns（確保記錄完整脈沖波形）。

模擬與記錄：

用浪涌發生器（如符合 IEC 61000-4-5 標準）模擬雷擊浪涌（如 8/20μs 波形，峰值 10kV），注入設備電源口；

示波器捕捉波形后，讀取關鍵參數：瞬態峰值（如 10.2kV）、上升時間（從 10% 峰值到 90% 峰值的時間，如 8μs）、脈沖寬度（從 50% 峰值到 50% 峰值的時間，如 20μs）。

（2）在線持續監測（如風電場雷擊瞬態監測）

裝置部署：

在風電場 35kV 集電線路處安裝專用浪涌監測儀，通過 “高頻電流互感器（CT）” 取信號（監測線路浪涌電流，間接推算電壓），或直接接高壓分壓探頭（如 35kV/100V）；

監測儀內置 SPD（浪涌保護器），防止自身被瞬態過電壓損壞，數據通過 4G 上傳至云平臺。

觸發與存儲：

采用 “峰值觸發”：設置電流觸發閾值為 10kA（對應電壓約 10kV），觸發后自動存儲波形（存儲時長 1ms，含觸發前 500μs 和觸發后 500μs，確保捕捉完整脈沖）。

數據分析：

平臺統計瞬態過電壓發生時間（如每次均在雷雨天氣）、位置（某條集電線路頻發）、峰值分布（多為 8~12kV），輔助制定防雷措施（如加裝線路避雷器）。

3. 關鍵注意事項

帶寬匹配：示波器 / 記錄儀的帶寬需≥瞬態過電壓最高頻率的 5 倍（如瞬態含 100MHz 分量，帶寬需≥500MHz），避免波形幅值衰減或邊沿展寬；

探頭選擇：高頻探頭的輸入電容≤15pF，避免影響瞬態波形（電容過大導致上升時間變慢）；

安全防護：在線監測時，設備需接地良好（接地電阻≤4Ω），并加裝 SPD，防止雷擊能量損壞監測儀。

四、兩類過電壓測量與監測的核心差異總結

五、總結：測量與監測的核心原則

設備匹配：根據過電壓的時間尺度選擇采樣率 / 帶寬，避免 “用低速設備測瞬態”（抓不到脈沖）或 “用高速設備測 TOV”（浪費存儲且數據冗余）；

安全第一：中高壓系統測量需通過 PT/CT 或高壓探頭，嚴禁直接接觸高壓；

數據閉環：測量不僅要捕捉波形，更要分析誘因（如 TOV 因電容合閘、瞬態因雷擊），為防護措施（如加裝 SPD、優化操作）提供依據。

審核編輯 黃宇