开关柜局放检测装置的核心原理与技术

什么是开关柜的局部放电（PD）？

在开关柜内部，由于绝缘材料存在缺陷、老化或安装工艺问题，电场会在某些部位高度集中。当该处电场强度超过材料的耐受极限时，会发生局部、非贯穿性的击穿放电，但并未形成整个绝缘通道的完全短路，这就是局部放电。

危害：PD虽然微弱，但会持续侵蚀绝缘材料，产生热电、化学腐蚀等效应，最终可能导致绝缘击穿，引发停电甚至设备爆炸。

特点：PD信号非常微弱（通常为pC级），且往往被强烈的电磁噪声淹没。

开关柜局放检测装置的核心原理与主流技术

由于开关柜处于强电磁干扰环境中，且结构封闭，因此需要专门的技术来捕捉PD信号。主流技术有以下几种：

1. 暂态地电压（TEV）法

原理：PD发生时，电荷快速转移会产生高频电磁波，一部分会沿着金属壳体传播，并在柜体接缝、缝隙处“泄漏”出来，在柜体表面产生一个暂态对地电压。

检测方式：使用容性耦合传感器（类似一个金属贴片）贴在开关柜金属外壳上，测量这个微弱的电压脉冲信号。

特点：

优点：非侵入式、操作简单、可带电检测、性价比高，是目前应用最广泛的方法。

缺点：易受外部噪声（如手机、对讲机）干扰，无法精确定位放电源，且信号强度受柜体结构影响大。

2. 超声波（AE）法

原理：PD过程中会产生瞬间的爆炸效应，在空气中或固体绝缘材料中激发超声波信号（通常在20kHz-200kHz范围）。

检测方式：使用超声波传感器（探头）接触柜体表面或通过空气耦合，接收声波信号，并转换为电信号进行分析。

特点：

优点：对空气中的放电（如悬浮电位放电）非常敏感；抗电磁干扰能力强；可利用声波传播时间差进行定位。

缺点：信号在介质中衰减快，传播路径复杂，对固体或油中放电的灵敏度相对较低。

3. 特高频（UHF）法

原理：PD产生的电磁波频谱极宽，可达数GHz。开关柜的缝隙、观察窗等可作为“天线”，泄漏出特高频（300MHz - 3GHz）电磁波。

检测方式：使用特制的UHF天线传感器，通过柜体上的缝隙或专用接口，接收这些高频电磁信号。

特点：

优点：灵敏度极高；抗低频电磁干扰能力极强（工频噪声不在该频段）；可实现精准的时差定位。

缺点：成本较高；需要柜体有泄漏信号的缝隙或预先安装内置传感器；检测效果受柜体结构影响大。

4. 高频电流互感器（HFCT）法

原理：PD电流脉冲会通过接地线或电缆屏蔽层流回大地。

检测方式：将HFCT钳形传感器卡在开关柜的接地线或电缆上，感应PD产生的高频电流信号。

特点：

优点：检测灵敏度高，信噪比好，可定量测量放电量（相对值）。

缺点：需要接近接地线，在开关柜密集的室内有时操作不便。