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开关柜局放在线监测系统(HRT-JF)

一、产品概述

局部放电是指在电场的作用下，绝缘系统中只有部分区域发生放电，但没有贯穿施加电压导体之间的区域即尚未击穿，这种现象叫局部放电。

局部放电是绝缘劣化的重要表征现象，是高压绝缘绝缘故障重要隐患的前期预警信号。及时发现局部放电对高压电器设备的绝缘故障意义重大，是避免重大事故的重要手段。

高压开关柜是使用极广且数量最多的开关设备。是电力系统的重要供配电设备，它的安全可靠运行是基础。高压开关柜中引起局部放电的主要原因有：导体、外壳内表面上的金属突起，常常是由于制造和安装时造成金属表面有较尖的毛刺；绝缘介质的缺陷、老化和表面的污秽造成绝缘内部或表面出现局部放电；高压母线连接处、开关电路触头接触不良或断路器触头接触不良造成局部放电；高压设备里的可以移动的金属微粒，主要在制造、装配和运行中产生，当靠近高压导体并未接触时，就很可能导致放电。

各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态是实现开关柜绝缘在线监测和诊断的有效手段。


图1 开关柜内部正常状态	图2 开关柜事故照片

二、产品技术原理综述

高压开关柜发生局部放电时，将会产生纳秒级陡度的电流脉冲。激发出频带很宽的电磁波。特高频检测传感器（即UHF传感器、TEV传感器及HFCT传感器）检测其中的高频电磁波频带在（300MHz-2000MHz），这个频段可以有效的避开开关柜的电晕干扰、工频干扰等可靠性高、抗干扰能力强。对各种局部放电类型均比较敏感，灵敏度可到几个PC。

UHF传感器、TEV传感器及HFCT传感器采用非接触式监测，不影响设备的正常运行、安全可靠。我司研发的UHF传感器采用一体式设计即接收、采集、计算与一体，避免高频信号传输的损耗。局放采集装置采用窄带滤波技术、模糊算法、快速傅里叶变换、周期分组、类数据库匹配等算法可以排除现场各种干扰。

传感器内部运用DSP芯片完成计算存储，485总线上送至服务器。如下图所示：

图1 开关柜局放在线监测系统架构

三、局放在线监测装置主机

开关柜局放在线监测装置通过485接口和传感器连接，经本地高速分析处理后实时显示各通道的局放数据，还支持图型化显示。

3.1仪表技术参数：

1特高频传感器接口：8路

2液晶分辨率：7寸触摸屏 800*600

3采集卡带宽：100MHz

4采集卡分辨率：12位

5 通讯方式：RS-485

6 通讯速率：9600,19200,38400

7 工作电源：交直流80-260V

3.2 接线端子图：

图4、装置接线端子图

3.3 装置安装开孔尺寸：

局放监测装置安装在仪表室柜门上

图5、监测装置外形尺寸图与开孔尺寸图

3.4监测装置操作说明：

1.装置通电开机后液晶屏显示如下界面，时钟逐秒跳动表示装置正在运行。如果显示的并不是当前日期和时间，请参考下面提及的步骤进行设置。

装置显示面板采用7寸TFT触摸屏显示，点击图形听到滴声表示点击响应。装置初始密码：1234 。备注：不建议客户更改密码，密码只是防止误操作的手段，更改密码遗忘只能返厂刷机。

开机主界面如下：

2.系统维护菜单操作框图如下：

3.装置告警处理：

装置监测到局部放电信号时，客户可先点击确定按钮，在查看系统采集数据、装置运行参数。此时若故障仍然存在，装置在返回主界面时将再次告警。客户需要排除系统故障在按确定键查看。

四、传感器介绍

4.1.复合型传感器

暂态地电压超声波二合一传感器（TEV/AE复合型）：PRPS、PRPD、超声波图谱、TEV 最大值、

趋势图谱，以及诊断和报警。安装在开关柜内，壁挂式、磁吸式、固定式安装,根据具体情况可以选择安装在仪表室、手车室、母线室或者电缆室。（用户可根据监测需要选择传感器）

传感器下图所示。

（TEV/AE复合型传感器）

TEV复合型传感器：1.通过其底部的强磁吸附，紧贴被测开关柜表面，接收从开关柜表面缝隙处传出的暂态地电波信号。

2.检测密闭设备内部的超声波信号

TEV/AE复合传感器安装与尺寸：

传感器技术参数：

1 传感器频带范围：3M~100MHz

2 超声波频带范围：20KHz~200KHz

3 传感器频带范围：1mv

4 传感器频带范围：1uv

5电源电压：+12VDC

6频率范围：433Hz

7工作温度：-20℃到+75℃

8安装方式：磁吸式

4.2.UHF传感器(特高频传感器）

通过 UHF（300M—3GHz传感器接收局部放电辐射的 UHF电磁波，实现局部放电的检测，这一方法叫做局部放电的特高频检测方法。研究认为，每一次局部放电过程都伴随着正负电荷的中和，并出现陡度很大的电流脉冲，同时向周围辐射电磁波。

（UHF传感器）

UHF传感器：采用超高频原理，安装时将传感器放置在被监测开关柜内，拾取超高频局部放电信号。

UHF传感器的安装与尺寸：

1.从特高频传感器的背面向下推，取下传感器固定背板。

2.按照下图所示尺寸，在安装位置打相距81mm的2个5mm孔，用螺丝固定上背板。

3.固定好背板后，把传感器挂上即可。

传感器技术参数：

1 检测信号带宽：300MHz~2600MHz；

2 检测信号动态范围：60db

3 检测灵敏度：-65dbm

4 脉冲的时间分辨率为10μs

5电源电压：+12VDC

6电源电流：200mA

7工作温度：-20℃到+75℃

8安装方式：壁挂式或磁吸式

4.3.高频电流传感器（HFCT）

测频率范围通常在 3MHz 到 30MHz 之间。高频局部放电检测技术可广泛应用于电力电缆及其附件、变压器、电抗器、旋转电机等电力设备的局放检测，其高频脉冲电流信号可以由电感式耦合传感器或电容式耦合传感器进行

耦合，也可以由特殊设计的探针对信号进行耦合。高频局部放电检测方法，根据传感器类型主要分为电容型传感器和电感型传感器。电感型传感器中高频电流传感器（High Frequency Current Transformer ， HFCT）具有便携性强、安装方便、现场抗干扰能力较好等优点，因此应用最为广泛，其工作方式是对流经电力设备的接地线、中性点接线以及电缆本体中放电脉冲电流信号进行检测，高频电流传感器多采用罗格夫斯基线圈结构。一般用于高压电缆局部放电监测。

（HFCT电缆型传感器）

HFCT电缆型传感器:1.将电缆屏蔽线穿过HFCT传感器，屏蔽线传播的局部放电信号耦合到该传感器。

2.检测电缆室内部放电超声波信号

HFCT传感器安装与尺寸：

传感器技术参数：

1 传感器频带范围：3M~100MHz

2 超声波频带范围：20KHz~200KHz

3 传感器频带范围：1mv

4 传感器频带范围：1uv

5电源电压：+12VDC

6频率范围：433Hz

7安装方式：螺丝固定

4.4.智慧型传感器

从声/光/电/热多角度、立体化监测。将我公司研发的多种传感器，利用集成电路技术、综合算法集成为一体化传感器。包括UHF、TEV/AE、放电弧光传感器、压力传感器、环境温湿度传感器、烟雾传感器，接收分析无线触点温度传感器。

检测技术	监测带宽	灵敏度	测量范围	响应速度
UHF	300-2600MHz	2pC	2pC-10000pC	2nS
TEV	3-100MHz		0～60dBmV	2nS
AE	20KHz~200KHz		-10~60dBuV	2nS
放电弧光捕捉	200～1000 nm			7MS
环境温湿度监测		±5%	温度：20~200℃ 湿度：0%RH~100%RH	1S
无线测温技术	±1℃（0~75℃）,±2℃（-20~150℃）		-25～+150℃	5S
烟雾报警技术				<5S
外壳	铝合金壳体

微型无线测温传感器：

图15 无线无源传感器实物图

图16 微型无线无源温度传感器尺寸图(单位MM)

2）无线测温发射端安装说明

传感器类型	参数介绍
无线温度传感器（无源）	传感器结构： ①取电合金片：用于感应取电 ②硅胶表带：模块主体 ③传感器温度探头：用耐高温扎带捆绑于测温部位，检测测温部位温度
	参数	温度测量范围：-25～+200℃
		测量精度：±1℃（0~75℃）,±2℃（-20~150℃）
		温度采样频率：默认10秒
		无线频率：433MHz
		无线传输距离：≤200米（433MHz）
		工作电源：感应取电
		启动电流：>15A（满足国家能源行业标准NB/T 42086-2016规定的启动电流 : 不大于0.05倍一次额定电流（大于400A）或20A）
		安装方式：捆绑式
		主体尺寸：46mm35mm21mm，表带总长：380mm
	安装部位	移开式高压开关柜：母排，静触头，电缆搭接等部位。
		固定式高压开关柜：母排，隔离刀闸，电缆搭接等部位。
	安装	第一步：预计安装部位长度，拿取电合金片。
无线温度传感器（无源）		第二步：把取电片插入传感器。
		第三步：将模块缠绕在取电部位（电流主路），并拉紧折叠两侧的合金片，然后把尾部反折过来，压紧。
		第四步：用硅胶表带包住取电片，并绑紧。然后用扎带把温度探头捆绑在测温部位上。安装注意事项： 1、断路器动触头安装如图：注意：测温模块尽量往后靠与接触头保持距离，确保有足够的安全距离。测温探头固定紧防止来回晃动。注意：模块与模块之间有足够的安全距离，禁止紧挨在一起，以免在运行过程中出现放电情况。测温探头固定紧防止来回晃动。