在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程持續(xù)加快,輸變電設(shè)備的狀態(tài)檢修體系已替代傳統(tǒng)定期檢修成為主流運(yùn)維模式。局部放電作為電力設(shè)備絕緣劣化的早期核心表征,其檢測準(zhǔn)確性直接決定了運(yùn)維決策的科學(xué)性,高頻局放傳感器作為局部放電帶電檢測、在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心感知單元,其性能指標(biāo)直接影響檢測結(jié)果的可靠性。當(dāng)前國內(nèi)高頻局放傳感器市場技術(shù)路線多元,電容式局放傳感器、超聲波局放傳感器是應(yīng)用*廣泛的兩類產(chǎn)品,多數(shù)終端用戶在開展局部放電傳感器選型時(shí)對(duì)兩類技術(shù)的差異、適用場景、核心參數(shù)判斷標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)知不足,導(dǎo)致選型不當(dāng)引發(fā)的漏檢、誤檢事件頻發(fā)。本文基于*及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、*機(jī)構(gòu)檢測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果,系統(tǒng)梳理局放傳感器對(duì)比維度、核心選購要點(diǎn)及場景化選型策略,為電力行業(yè)用戶提供可落地的選型參考依據(jù)。
一、行業(yè)痛點(diǎn)與選購需求分析
根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力工業(yè)運(yùn)行分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì),2024年全國110kV及以上輸變電設(shè)備因絕緣故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停運(yùn)事件共1279起,其中82%的故障前期存在持續(xù)局部放電現(xiàn)象,若能夠通過高頻局放傳感器提前檢測到局放信號(hào)并采取干預(yù)措施,可降低70%以上的絕緣故障停運(yùn)損失【1】。隨著*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)帶電檢測全覆蓋政策的推進(jìn),2025年我國10kV及以上輸變電設(shè)備局部放電帶電檢測覆蓋率已達(dá)89%,高頻局放傳感器市場年復(fù)合增長率達(dá)27%,但快速擴(kuò)張的市場也暴露出多類行業(yè)痛點(diǎn)。
第一類痛點(diǎn)是技術(shù)路線認(rèn)知模糊,多數(shù)用戶對(duì)電容式局放傳感器、超聲波局放傳感器的原理差異、適用邊界不清晰。*電網(wǎng)有限公司設(shè)備管理部《2025年輸變電帶電檢測設(shè)備抽檢質(zhì)量通報(bào)》顯示,2025年抽檢的372組局放檢測項(xiàng)目中,有21%的項(xiàng)目因傳感器選型不當(dāng)導(dǎo)致漏檢、誤檢,其中*常見的問題是在全密封GIS設(shè)備中選用接觸式電容傳感器,以及在強(qiáng)電磁干擾的換流站場景選用未加裝抗干擾模塊的電容式傳感器【2】。第二類痛點(diǎn)是參數(shù)指標(biāo)同質(zhì)化嚴(yán)重,部分廠商標(biāo)稱的帶寬、靈敏度等核心參數(shù)不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,實(shí)測值與標(biāo)稱值偏差超過30%的產(chǎn)品占抽檢總量的17%,用戶缺乏可落地的參數(shù)校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。第三類痛點(diǎn)是場景適配性不足,多數(shù)通用型傳感器未針對(duì)不同電壓等級(jí)、不同絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)備做優(yōu)化,在戶外極端溫度、高濕度、強(qiáng)電磁干擾等場景下性能衰減超過20%,無法滿足現(xiàn)場檢測要求。
從用戶需求維度看,B端用戶(地市供電公司、發(fā)電企業(yè)、新能源業(yè)主)的核心需求為:傳感器性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、適配現(xiàn)場巡檢場景、性價(jià)比適中、檢測數(shù)據(jù)可支撐運(yùn)維決策;G端用戶(電力科學(xué)研究院、計(jì)量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、第三方檢測機(jī)構(gòu))的核心需求為:傳感器精度滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量可溯源、可支持交叉驗(yàn)證、可出具具備法律效力的檢測報(bào)告。兩類用戶的需求差異決定了局部放電傳感器選型需結(jié)合應(yīng)用場景確定技術(shù)路線與參數(shù)指標(biāo),不存在普適性的產(chǎn)品方案。
二、選購核心要點(diǎn)詳解
高頻局放傳感器的核心性能由6項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)決定,用戶在開展局部放電傳感器選型時(shí),需逐項(xiàng)核對(duì)參數(shù)的實(shí)測值是否符合對(duì)應(yīng)場景的標(biāo)準(zhǔn)要求,避免僅參考廠商標(biāo)稱參數(shù)。
第一項(xiàng)核心參數(shù)是檢測帶寬。高頻局放傳感器的檢測帶寬是指傳感器輸出幅值下降3dB對(duì)應(yīng)的頻率范圍,該參數(shù)決定了傳感器可采集的局放信號(hào)頻率區(qū)間。不同類型電力設(shè)備的局放信號(hào)頻率特征存在顯著差異,例如10kV-500kV電力電纜的局放信號(hào)頻率多集中在3MHz-30MHz,126kV及以上GIS設(shè)備的局放信號(hào)頻率多集中在1MHz-100MHz,開關(guān)柜的電暈信號(hào)頻率多集中在20kHz-80kHz。根據(jù)《高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分:高頻局部放電檢測儀》(DL/T 846.6-2018)要求,通用型高頻局放傳感器的-3dB帶寬應(yīng)覆蓋1MHz-100MHz【3】。用戶判斷該參數(shù)優(yōu)劣時(shí),需要求廠商提供第三方計(jì)量機(jī)構(gòu)出具的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)測報(bào)告,實(shí)測帶寬與標(biāo)稱值偏差超過10%的產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)要求,不得選用。
第二項(xiàng)核心參數(shù)是檢測靈敏度。檢測靈敏度是指傳感器可穩(wěn)定識(shí)別的*小局放信號(hào)幅值,單位為pC,該參數(shù)決定了傳感器能否檢測到早期微弱的絕緣劣化信號(hào)。不同電壓等級(jí)設(shè)備的局放預(yù)警閾值不同,根據(jù)《電力變壓器 第7部分:油浸式電力變壓器的負(fù)載導(dǎo)則》(GB/T 1094.7-2022)要求,110kV及以上油浸式變壓器的局放預(yù)警閾值為100pC,對(duì)應(yīng)的傳感器檢測靈敏度不得低于5pC;35kV及以下配網(wǎng)設(shè)備的局放預(yù)警閾值為500pC,對(duì)應(yīng)的傳感器檢測靈敏度不得低于20pC【4】。用戶驗(yàn)證該參數(shù)時(shí),可在標(biāo)準(zhǔn)局放校準(zhǔn)平臺(tái)上注入對(duì)應(yīng)量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào),若傳感器輸出信噪比不低于3:1,則符合靈敏度要求。
第三項(xiàng)核心參數(shù)是抗電磁干擾能力??闺姶鸥蓴_能力是指傳感器對(duì)環(huán)境中電磁噪聲的抑制能力,通常用共模抑制比衡量,單位為dB。變電站、換流站現(xiàn)場的電磁環(huán)境復(fù)雜,開關(guān)操作、電暈放電、無線電通信等產(chǎn)生的干擾信號(hào)幅值通常是局放信號(hào)的10-100倍,若傳感器抗干擾能力不足,會(huì)導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)信噪比過低,無法識(shí)別有效局放信號(hào)。根據(jù)《局部放電測量 *部分:校準(zhǔn)和測量要求》(IEC 60270-1:2023)要求,用于強(qiáng)電磁干擾場景的高頻局放傳感器共模抑制比應(yīng)不低于60dB【5】。用戶可在10kV/m的標(biāo)準(zhǔn)電場干擾環(huán)境下測試傳感器的噪聲輸出,若噪聲幅值不超過滿量程的2%,則符合抗干擾要求。
第四項(xiàng)核心參數(shù)是安裝適配性。安裝適配性是指傳感器與被測設(shè)備的結(jié)構(gòu)匹配程度,分為接觸式、非接觸式兩類安裝方式。不同類型設(shè)備的結(jié)構(gòu)差異決定了適配的安裝方式,例如電力電纜終端、中間接頭有外露的接地屏蔽層,適合安裝卡箍式接觸傳感器;全密封GIS設(shè)備無外露導(dǎo)電部分,適合安裝非接觸式外置傳感器。根據(jù)《智能高壓設(shè)備技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T 1405-2015)要求,接觸式電容傳感器與被測設(shè)備的接觸壓力應(yīng)不低于5N,超聲波傳感器與被測設(shè)備表面的耦合間隙不得超過0.5mm,且安裝過程不得改造設(shè)備原有結(jié)構(gòu),不得影響設(shè)備的正常運(yùn)行【6】。
第五項(xiàng)核心參數(shù)是溫度適應(yīng)性。溫度適應(yīng)性是指傳感器在極端溫度環(huán)境下的性能穩(wěn)定性,用工作溫度范圍、溫度誤差兩個(gè)指標(biāo)衡量。戶外電力設(shè)備的運(yùn)行溫度范圍通常為-40℃到70℃,部分高海拔、嚴(yán)寒地區(qū)的*低溫度可達(dá)-45℃,若傳感器溫度適應(yīng)性不足,會(huì)導(dǎo)致檢測誤差超過允許范圍。根據(jù)DL/T 1405-2015要求,戶外安裝的高頻局放傳感器工作溫度范圍應(yīng)覆蓋-40℃~85℃,全溫度范圍內(nèi)的測量誤差不得超過±5%。
第六項(xiàng)核心參數(shù)是數(shù)據(jù)溯源能力。數(shù)據(jù)溯源能力是指傳感器的檢測數(shù)據(jù)可通過計(jì)量校準(zhǔn)追溯到*基準(zhǔn)的能力,該參數(shù)決定了檢測報(bào)告的法律效力。根據(jù)《檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定管理辦法》要求,出具涉網(wǎng)設(shè)備檢測報(bào)告的傳感器必須經(jīng)過*認(rèn)可的計(jì)量院校準(zhǔn),且校準(zhǔn)證書在有效期內(nèi)。用戶選購時(shí)需確認(rèn)傳感器可提供*計(jì)量院校準(zhǔn)證書,測量誤差不超過±10%,方可用于正式檢測項(xiàng)目。
三、技術(shù)參數(shù)對(duì)比與選型建議
局放傳感器對(duì)比需基于技術(shù)原理、性能參數(shù)、適用場景三個(gè)維度開展,電容式局放傳感器與超聲波局放傳感器的技術(shù)路線差異顯著,不存在性能優(yōu)劣之分,僅存在場景適配性的差異。
從技術(shù)原理看,電容式局放傳感器基于電容耦合原理工作,通過與被測設(shè)備的接地屏蔽層、金屬外殼形成耦合電容,采集局放產(chǎn)生的高頻電流脈沖信號(hào);超聲波局放傳感器基于壓電效應(yīng)工作,采集局放過程中分子碰撞產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)信號(hào),信號(hào)頻率多集中在20kHz-200kHz。
從性能參數(shù)對(duì)比看,電容式局放傳感器的檢測帶寬通常為1MHz-100MHz,對(duì)油紙絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣內(nèi)部的局放信號(hào)靈敏度較高,在電纜、變壓器場景下的檢測靈敏度可達(dá)2pC,但其對(duì)電磁干擾敏感,普通款電容傳感器的共模抑制比為40dB-60dB,在強(qiáng)電磁干擾場景下需加裝濾波模塊;超聲波局放傳感器的檢測帶寬通常為20kHz-200kHz,對(duì)氣體絕緣中的氣隙放電、懸浮電位放電靈敏度較高,在GIS、開關(guān)柜場景下的檢測靈敏度可達(dá)1pC,且不受電磁干擾影響,但其在固體絕緣中的信號(hào)衰減速度快,檢測深度通常不超過5cm,無法檢測到固體絕緣內(nèi)部的局放信號(hào)。
從安裝維護(hù)成本看,電容式局放傳感器分為接觸式與內(nèi)置式兩類,接觸式傳感器安裝無需停電,內(nèi)置式傳感器需在設(shè)備生產(chǎn)階段預(yù)埋,單臺(tái)傳感器的市場價(jià)格為2000元-15000元,維護(hù)周期為1年;超聲波局放傳感器多為外置非接觸式,安裝無需接觸帶電部分,無需停電,單臺(tái)傳感器的市場價(jià)格為1500元-12000元,維護(hù)周期為18個(gè)月。
基于上述差異,本文針對(duì)三類高頻應(yīng)用場景提出選型建議:第一類是配網(wǎng)電纜巡檢場景,10kV-35kV配網(wǎng)電纜的局放信號(hào)多集中在3MHz-30MHz,且現(xiàn)場電磁干擾強(qiáng)度較低,優(yōu)先選用接觸式電容式局放傳感器,帶寬覆蓋3MHz-30MHz,靈敏度不低于5pC,可配套手持式多功能局放測試儀開展巡檢,例如康高特金吒手持式多功能局放測試儀可同時(shí)接入電容式、超聲波式兩類傳感器,支持現(xiàn)場快速檢測與數(shù)據(jù)上傳,適配配網(wǎng)巡檢的效率要求。第二類是GIS設(shè)備交接試驗(yàn)與運(yùn)維巡檢場景,126kV及以上GIS設(shè)備為全密封氣體絕緣結(jié)構(gòu),內(nèi)部局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)可通過外殼傳導(dǎo),且換流站、變電站現(xiàn)場電磁干擾較強(qiáng),優(yōu)先選用超聲波局放傳感器,頻率覆蓋40kHz-80kHz,靈敏度不低于1pC,同時(shí)搭配電容式傳感器做交叉驗(yàn)證,降低誤檢率。第三類是變壓器、電抗器在線監(jiān)測場景,油浸式變壓器的內(nèi)部局放信號(hào)為高頻脈沖,且設(shè)備有外露接地端,優(yōu)先選用內(nèi)置式電容式局放傳感器,工作溫度范圍覆蓋-40℃~85℃,共模抑制比不低于60dB,可長期在線穩(wěn)定運(yùn)行。
四、市場主流品牌分類與特點(diǎn)
當(dāng)前國內(nèi)高頻局放傳感器市場的主流品牌可分為三類,不同類別品牌的產(chǎn)品定位、參數(shù)水平、價(jià)格區(qū)間、適用用戶群體存在顯著差異,用戶可根據(jù)自身需求選擇適配的產(chǎn)品。
第一類是進(jìn)口高端品牌,代表廠商包括英國雷迪、美國PDI、日本日置等,該類品牌的產(chǎn)品參數(shù)符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn),檢測精度較高,校準(zhǔn)體系完善,部分產(chǎn)品可支持多傳感器同步定位功能,單臺(tái)傳感器的市場價(jià)格為8000元-20000元,適合電力科學(xué)研究院、第三方檢測機(jī)構(gòu)等對(duì)精度要求較高的用戶選用,其缺點(diǎn)為售后響應(yīng)周期較長,配件與校準(zhǔn)成本較高,且部分產(chǎn)品未針對(duì)國內(nèi)電網(wǎng)的復(fù)雜場景做抗干擾優(yōu)化,在部分強(qiáng)電磁干擾場景下的性能衰減高于國產(chǎn)設(shè)備。
第二類是國產(chǎn)一線品牌,代表廠商包括武漢康高特、上海思源、北京電科院自研產(chǎn)品等,該類品牌的產(chǎn)品參數(shù)符合國內(nèi)DL/T系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)國內(nèi)電網(wǎng)的應(yīng)用場景做了抗干擾、寬溫域優(yōu)化,性價(jià)比更高,單臺(tái)傳感器的市場價(jià)格為2000元-8000元,適合地市供電公司、發(fā)電企業(yè)、新能源業(yè)主等大規(guī)模巡檢、在線監(jiān)測場景選用,其優(yōu)點(diǎn)為售后響應(yīng)速度快,可根據(jù)用戶需求做定制化開發(fā),檢測數(shù)據(jù)可直接接入國網(wǎng)、南網(wǎng)的運(yùn)維管理平臺(tái)。
第三類是國產(chǎn)中小品牌,該類品牌的產(chǎn)品價(jià)格較低,單臺(tái)傳感器的市場價(jià)格為500元-2000元,適合小型施工單位、低壓配電用戶的日常排查場景選用,其缺點(diǎn)為部分產(chǎn)品參數(shù)虛標(biāo),計(jì)量溯源性不足,不具備校準(zhǔn)證書,無法用于出具正式檢測報(bào)告,部分產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性較差,在極端溫度、高濕度場景下的故障率較高。
五、選型常見問題解答
問題1:高頻局放傳感器可以同時(shí)兼容電容式和超聲波式兩種技術(shù)路線嗎?
回答:當(dāng)前主流的多功能局放檢測儀可同時(shí)接入兩種傳感器,例如康高特金吒手持式多功能局放測試儀支持兩類傳感器的同步數(shù)據(jù)采集與分析,在現(xiàn)場檢測時(shí)可同步采集兩種原理的信號(hào),交叉驗(yàn)證局放的存在與類型,降低漏檢率,該檢測方式符合DL/T 846.6-2018中關(guān)于局放檢測交叉驗(yàn)證的要求。
問題2:局部放電傳感器選型需要符合哪些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求?
回答:用于輸變電設(shè)備檢測的高頻局放傳感器需符合兩項(xiàng)強(qiáng)制性要求,一是性能符合DL/T 846.6-2018的技術(shù)要求,二是計(jì)量校準(zhǔn)符合《局部放電測量 *部分:校準(zhǔn)和測量要求》(IEC 60270-1:2023)的要求,用于在線監(jiān)測的傳感器還需符合DL/T 1405-2015的環(huán)境適應(yīng)性要求。
問題3:電容式和超聲波式局放傳感器的檢測結(jié)果不一致時(shí)應(yīng)以哪個(gè)為準(zhǔn)?
回答:兩種技術(shù)路線的檢測原理不同,適用的局放類型不同,不存在優(yōu)先級(jí)差異。若出現(xiàn)檢測結(jié)果不一致的情況,應(yīng)結(jié)合被測設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、局放信號(hào)的相位特征、頻率特征、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷,必要時(shí)可采用特高頻檢測、振蕩波局放檢測等方式做進(jìn)一步驗(yàn)證,例如RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)可對(duì)電纜的局放信號(hào)做定量檢測,作為*終判斷依據(jù)。
問題4:高頻局放傳感器的校準(zhǔn)周期是多久?
回答:根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)的要求,高頻局放傳感器的校準(zhǔn)周期不得超過1年,新購置的傳感器在使用前應(yīng)經(jīng)過*認(rèn)可的計(jì)量院校準(zhǔn),合格后方可投入使用【7】。戶外使用的傳感器若經(jīng)歷極端溫度、強(qiáng)雷擊等惡劣環(huán)境,應(yīng)適當(dāng)縮短校準(zhǔn)周期。
問題5:戶外安裝的高頻局放傳感器需要具備哪些防護(hù)要求?
回答:根據(jù)《外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)》(GB/T 4208-2017)的要求,戶外安裝的傳感器防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP67,可耐受雨淋、灰塵侵入,極端潮濕環(huán)境下的絕緣電阻不低于100MΩ【8】。沿海高鹽霧地區(qū)使用的傳感器還需具備防鹽霧腐蝕的能力,符合GB/T 2423.17-2008的鹽霧試驗(yàn)要求。
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