局放传感器：电力设备安全的“微观侦探”

文章由山东华科信息技术有限公司提供

 

在电力系统运行中，电气设备绝缘性能的劣化往往始于不易察觉的局部放电现象。这种微小的放电活动虽未直接引发设备击穿，却如同绝缘材料的“慢性腐蚀”，长期积累可能导致突发故障。局放传感器作为专门捕捉这类早期缺陷信号的装置，正成为保障电网安全的关键设备，其技术演进与应用拓展备受行业关注。

 

一、技术原理：捕捉微观世界的“蛛丝马迹”

局部放电发生时，会伴随电荷的快速转移，产生电脉冲、超声波、电磁波、光辐射及热效应等多物理场信号。局放传感器通过高精度感知这些信号，实现设备健康状态的实时监测：

 

电测法传感器：采用高频电流互感器（HFCT）或电容耦合传感器，直接检测放电产生的脉冲电流信号，具有灵敏度高、抗干扰能力强的特点；

声学传感器：利用压电效应将放电产生的超声波转换为电信号，适用于开关柜、变压器等设备的内部缺陷定位；

特高频（UHF）传感器：捕捉放电辐射的300MHz-3GHz电磁波信号，有效避开常规电磁干扰，适合GIS、电缆终端等密闭设备的监测；

光学传感器：通过光纤探测放电产生的荧光或光脉冲，具有本质安全特性，适用于易燃易爆环境。

二、核心价值：从“被动抢修”到“主动预防”

局放传感器的应用实现了设备运维模式的根本性转变：

 

早期缺陷识别：可在绝缘劣化初期捕捉特征信号，提前数月预警潜在故障，避免非计划停电；

状态评估依据：通过持续监测放电幅值、频次、相位等参数，构建设备健康指数模型，支撑状态检修决策；

全生命周期管理：记录设备从投运到退役的放电数据轨迹，为寿命预测与资产优化提供数据支撑；

安全风险防控：在化工、矿山等高危场景中，及时发现设备绝缘隐患，降低火灾、爆炸等次生灾害风险。

三、技术演进：智能化与集成化并进

随着传感器技术与人工智能的融合，局放传感器正呈现三大发展趋势：

 

多模态融合：将电、声、热等多物理量监测集成于单一设备，通过数据融合提升缺陷识别准确率；

边缘智能升级：在传感器端嵌入轻量化AI算法，实现原始数据清洗、特征提取与初步诊断，降低数据传输压力；

无线化与自供能：采用低功耗广域网络（LPWAN）技术实现无线组网，结合能量采集技术（如振动取能）延长维护周期；

数字孪生映射：将传感器数据与设备三维模型关联，构建虚拟仿真环境，实现故障场景的可视化推演。

四、应用场景拓展：从电网到工业的全面覆盖

局放传感器的应用领域已从传统变电站延伸至多元场景：

 

新能源领域：监测风电齿轮箱、光伏逆变器等设备的绝缘状态，保障清洁能源稳定输出；

轨道交通：部署于高铁牵引供电系统、地铁变电所，提升供电可靠性；

数据中心：实时监控UPS电源、精密配电柜等设备，确保IT负载连续运行；

工业制造：应用于冶金、石化等行业的电机、变压器监测，降低非计划停机损失。

结语

在新型电力系统与工业互联网建设背景下，局放传感器正从单一的信号采集装置向智能化感知终端演进。通过技术创新与场景深耕，该技术不仅将提升电力设备运维效率，更将推动能源行业向“预测性维护”模式转型，为经济社会高质量发展筑牢安全基石。未来，随着材料科学、芯片技术的突破，局放传感器将在微型化、高精度、自供能等方向实现新的跨越，开启设备状态感知的新纪元。局放传感器：电力设备安全的“微观侦探”