選擇適合特定電力設(shè)備的局放傳感器類型,需要結(jié)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、局放信號(hào)特征、安裝環(huán)境、檢測(cè)需求(如在線 / 離線)等多方面因素綜合判斷。以下是具體的選擇邏輯和典型場(chǎng)景分析:
一、核心選擇依據(jù)
設(shè)備類型與結(jié)構(gòu)
不同電力設(shè)備(如變壓器、開(kāi)關(guān)柜、電纜、GIS 等)的物理結(jié)構(gòu)差異極大,局放信號(hào)的傳播路徑和特征也不同,直接決定傳感器的適配性。
封閉設(shè)備(如 GIS、變壓器油箱):局放信號(hào)可能通過(guò)內(nèi)部介質(zhì)(氣體、油)傳播,需考慮傳感器對(duì)封閉環(huán)境的穿透性或內(nèi)置安裝可行性。
開(kāi)放 / 半開(kāi)放設(shè)備(如開(kāi)關(guān)柜、電纜接頭):局放信號(hào)可能向空氣中輻射(超聲波、電磁波)或通過(guò)接地線傳導(dǎo)(高頻電流),適合外置傳感器。
局放信號(hào)特征
不同設(shè)備的局放源(如絕緣老化、尖duan放電、氣泡放電)產(chǎn)生的信號(hào)頻率、能量形式(電信號(hào)、機(jī)械振動(dòng)、電磁輻射)不同:
高頻電磁信號(hào)(300MHz~3GHz):常見(jiàn)于 GIS、開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的火花放電,適合特高頻(UHF)傳感器。
高頻電流(10kHz~100MHz):通過(guò)接地線傳導(dǎo),常見(jiàn)于電纜接頭、變壓器接地端,適合高頻電流傳感器(HFCT)。
機(jī)械振動(dòng)(超聲波,20kHz~200kHz):所有設(shè)備的局放都會(huì)伴隨微小振動(dòng),適合超聲波傳感器。
表面暫態(tài)電壓(TEV,高頻電場(chǎng)感應(yīng)):金屬外殼設(shè)備(如開(kāi)關(guān)柜)的局放會(huì)在外殼表面產(chǎn)生暫態(tài)電壓,適合暫態(tài)地電壓(TEV)傳感器。
安裝條件
在線監(jiān)測(cè):需傳感器非侵入式安裝(不拆解設(shè)備、不影響運(yùn)行),如 HFCT(夾在接地線上)、TEV(吸附在外殼)、外置 UHF(貼裝在設(shè)備表面)。
離線檢測(cè):可采用侵入式安裝(如變壓器內(nèi)置 UHF 傳感器),追求更高靈敏度。
空間限制:緊湊設(shè)備(如開(kāi)關(guān)柜)需體積小、易固定的傳感器(如 TEV、小型超聲波傳感器);大型設(shè)備(如變壓器)可容納更大體積的傳感器(如內(nèi)置油中 UHF)。
環(huán)境干擾
現(xiàn)場(chǎng)可能存在電磁噪聲(如電機(jī)、高頻設(shè)備)、機(jī)械振動(dòng)(如風(fēng)機(jī))、溫濕度變化等干擾,需選擇抗干擾能力匹配的傳感器:
電磁干擾強(qiáng)的場(chǎng)景(如變電站高壓區(qū)):優(yōu)先選 UHF(信號(hào)頻率高,避開(kāi)工頻干擾)、HFCT(通過(guò)接地線定向檢測(cè),抗空間電磁干擾)。
機(jī)械振動(dòng)干擾強(qiáng)的場(chǎng)景(如廠房?jī)?nèi)):慎用超聲波傳感器(易受振動(dòng)噪聲干擾),優(yōu)先選電信號(hào)類傳感器(HFCT、UHF)。
檢測(cè)需求
靈敏度要求:離線精測(cè)需高靈敏度(如變壓器內(nèi)置 UHF、油中超聲波);在線監(jiān)測(cè)需平衡靈敏度與抗干擾(如 HFCT、TEV)。
實(shí)時(shí)性要求:在線監(jiān)測(cè)需傳感器支持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行(如工業(yè)級(jí) HFCT);離線檢測(cè)可采用便攜式傳感器(如手持超聲波探頭)。
二、典型設(shè)備的傳感器選擇示例
設(shè)備類型 | 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) | 局放信號(hào)特征 | 推薦傳感器類型 | 選擇理由 |
油浸式變壓器 | 封閉油箱(油絕緣),有套管、散熱器 | 局放信號(hào)通過(guò)油傳播(超聲波)、油箱輻射(UHF)、接地線傳導(dǎo)(高頻電流) | 內(nèi)置 UHF 傳感器、油中超聲波傳感器、外置 HFCT | 內(nèi)置 UHF 可捕捉油中局放的高頻電磁信號(hào),抗干擾強(qiáng);油中超聲波靈敏度高,適合離線精測(cè);HFCT 可在線監(jiān)測(cè)接地線的高頻電流。 |
開(kāi)關(guān)柜(金屬外殼) | 封閉金屬柜體,含斷路器、母線 | 局放信號(hào)在柜內(nèi)反射,外殼感應(yīng)暫態(tài)電壓(TEV),向空氣輻射超聲波 | TEV 傳感器、超聲波傳感器 | TEV 安裝方便(吸附柜體表面),直接檢測(cè)外殼暫態(tài)電壓,適合在線監(jiān)測(cè);超聲波可輔助定位局放源(如開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部尖duan放電)。 |
電纜及接頭 | 電纜本體(絕緣層)、中間接頭 / 終端 | 局放信號(hào)通過(guò)電纜屏蔽層接地線傳導(dǎo)(高頻電流),接頭處輻射超聲波 | HFCT(夾在接地線上)、超聲波傳感器 | HFCT 非侵入式安裝(不破壞電纜結(jié)構(gòu)),可在線監(jiān)測(cè)高頻電流;超聲波可定位接頭處的局放(如絕緣破損)。 |
GIS(氣體絕緣開(kāi)關(guān)) | 封閉金屬腔體(SF?氣體絕緣) | 局放信號(hào)在腔體內(nèi)傳播 UHF 電磁波(300MHz~1.5GHz) | 內(nèi)置 / 外置 UHF 傳感器 | GIS 封閉性強(qiáng),UHF 信號(hào)在 SF?中衰減小,且抗外部電磁干擾能力強(qiáng),是 GIS 局放檢測(cè)的 “金標(biāo)準(zhǔn)”。 |
架空線路絕緣子 | 暴露在空氣中,高壓端與接地端之間 | 局放信號(hào)向空氣輻射超聲波、電磁波 | 超聲波傳感器、紫外成像儀(輔助) | 絕緣子暴露在戶外,超聲波傳感器可檢測(cè)表面放電的機(jī)械振動(dòng),適合巡檢;紫外成像可輔助定位強(qiáng)局放源。 |
三、總結(jié)
選擇局放傳感器的核心邏輯是:“設(shè)備結(jié)構(gòu)決定信號(hào)傳播路徑,信號(hào)特征匹配傳感器原理,安裝與環(huán)境決定可行性”。實(shí)際應(yīng)用中,常需多種傳感器組合使用(如 TEV + 超聲波聯(lián)合檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜,UHF+HFCT 監(jiān)測(cè)變壓器),以互補(bǔ)優(yōu)勢(shì),提高局放檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。
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