在“碳達峰、碳中和”目標驅(qū)動下,我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)進程持續(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,其檢測準確性直接決定了運維決策的科學(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,其性能指標直接影響檢測結(jié)果的可靠性。當前國內(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*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對兩類技術(shù)的差異、適用場景、核心參數(shù)判斷標準認知不足,導(dǎo)致選型不當引發(fā)的漏檢、誤檢事件頻發(fā)。本文基于*及行業(yè)標準、*機構(gòu)檢測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實測結(jié)果,系統(tǒng)梳理局放傳感器對比維度、核心選購要點及場景化選型策略,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)痛點與選購需求分析
根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力工業(yè)運行分析報告》統(tǒng)計,2024年全國110kV及以上輸變電設(shè)備因絕緣故障導(dǎo)致的非計劃停運事件共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并采取干預(yù)措施,可降低70%以上的絕緣故障停運損失【1】。隨著*電網(wǎng)、南方電網(wǎng)帶電檢測全覆蓋政策的推進,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89%,高頻局放傳感器市場年復(fù)合增長率達27%,但快速擴張的市場也暴露出多類行業(yè)痛點。
第一類痛點是技術(shù)路線認知模糊,多數(shù)用戶對電容式局放傳感器、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》顯示,2025年抽檢的372組局放檢測項目中,有21%的項目因傳感器選型不當導(dǎo)致漏檢、誤檢,其中*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】。第二類痛點是參數(shù)指標同質(zhì)化嚴重,部分廠商標稱的帶寬、靈敏度等核心參數(shù)不符合行業(yè)標準要求,實測值與標稱值偏差超過30%的產(chǎn)品占抽檢總量的17%,用戶缺乏可落地的參數(shù)校驗標準。第三類痛點是場景適配性不足,多數(shù)通用型傳感器未針對不同電壓等級、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)標準、適配現(xiàn)場巡檢場景、性價比適中、檢測數(shù)據(jù)可支撐運維決策;G端用戶(電力科學(xué)研究院、計量校準機構(gòu)、第三方檢測機構(gòu))的核心需求為:傳感器精度滿足IEC標準、計量可溯源、可支持交叉驗證、可出具具備法律效力的檢測報告。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,不存在普適性的產(chǎn)品方案。
二、選購核心要點詳解
高頻局放傳感器的核心性能由6項關(guān)鍵參數(shù)決定,用戶在開展局部放電傳感器選型時,需逐項核對參數(shù)的實測值是否符合對應(yīng)場景的標準要求,避免僅參考廠商標稱參數(shù)。
第一項核心參數(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頻率區(qū)間。不同類型電力設(shè)備的局放信號頻率特征存在顯著差異,例如10kV-500kV電力電纜的局放信號頻率多集中在3MHz-30MHz,126kV及以上GIS設(shè)備的局放信號頻率多集中在1MHz-100MHz,開關(guān)柜的電暈信號頻率多集中在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,需要求廠商提供第三方計量機構(gòu)出具的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實測報告,實測帶寬與標稱值偏差超過10%的產(chǎn)品不符合標準要求,不得選用。
第二項核心參數(shù)是檢測靈敏度。檢測靈敏度是指傳感器可穩(wěn)定識別的最小局放信號幅值,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。不同電壓等級設(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,對應(yīng)的傳感器檢測靈敏度不得低于20pC【4】。用戶驗證該參數(shù)時,可在標準局放校準平臺上注入對應(yīng)量級的標準脈沖信號,若傳感器輸出信噪比不低于3:1,則符合靈敏度要求。
第三項核心參數(shù)是抗電磁干擾能力。抗電磁干擾能力是指傳感器對環(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)生的干擾信號幅值通常是局放信號的10-100倍,若傳感器抗干擾能力不足,會導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)信噪比過低,無法識別有效局放信號。根據(jù)《局部放電測量 *部分:校準和測量要求》(IEC 60270-1:2023)要求,用于強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的標準電場干擾環(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)備的正常運行【6】。
第五項核心參數(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、溫度誤差兩個指標衡量。戶外電力設(shè)備的運行溫度范圍通常為-40℃到70℃,部分高海拔、嚴寒地區(qū)的*溫度可達-45℃,若傳感器溫度適應(yīng)性不足,會導(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)可通過計量校準追溯到*基準的能力,該參數(shù)決定了檢測報告的法律效力。根據(jù)《檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定管理辦法》要求,出具涉網(wǎng)設(shè)備檢測報告的傳感器必須經(jīng)過*認可的計量院校準,且校準證書在有效期內(nèi)。用戶選購時需確認傳感器可提供*計量院校準證書,測量誤差不超過±10%,方可用于正式檢測項目。
三、技術(shù)參數(shù)對比與選型建議
局放傳感器對比需基于技術(shù)原理、性能參數(shù)、適用場景三個維度開展,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;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)生的超聲波振動信號,信號頻率多集中在20kHz-200kHz。
從性能參數(shù)對比看,電容式局放傳感器的檢測帶寬通常為1MHz-100MHz,對油紙絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣內(nèi)部的局放信號靈敏度較高,在電纜、變壓器場景下的檢測靈敏度可達2pC,但其對電磁干擾敏感,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1pC,且不受電磁干擾影響,但其在固體絕緣中的信號衰減速度快,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。
從安裝維護成本看,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,單臺傳感器的市場價格為2000元-15000元,維護周期為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,單臺傳感器的市場價格為1500元-12000元,維護周期為18個月。
基于上述差異,本文針對三類高頻應(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)電纜的局放信號多集中在3MHz-30MHz,且現(xiàn)場電磁干擾強度較低,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)備交接試驗與運維巡檢場景,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)生的超聲波信號可通過外殼傳導(dǎo),且換流站、變電站現(xiàn)場電磁干擾較強,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,同時搭配電容式傳感器做交叉驗證,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)定運行。
四、市場主流品牌分類與特點
當前國內(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國際標準,檢測精度較高,校準體系完善,部分產(chǎn)品可支持多傳感器同步定位功能,單臺傳感器的市場價格為8000元-20000元,適合電力科學(xué)研究院、第三方檢測機構(gòu)等對精度要求較高的用戶選用,其缺點為售后響應(yīng)周期較長,配件與校準成本較高,且部分產(chǎn)品未針對國內(nèi)電網(wǎng)的復(fù)雜場景做抗干擾優(yōu)化,在部分強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)標準,針對國內(nèi)電網(wǎng)的應(yīng)用場景做了抗干擾、寬溫域優(yōu)化,性價比更高,單臺傳感器的市場價格為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)的運維管理平臺。
第三類是國產(chǎn)中小品牌,該類品牌的產(chǎn)品價格較低,單臺傳感器的市場價格為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,其缺點為部分產(chǎn)品參數(shù)虛標,計量溯源性不足,不具備校準證書,無法用于出具正式檢測報告,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兼容電容式和超聲波式兩種技術(shù)路線嗎?
回答:當前主流的多功能局放檢測儀可同時接入兩種傳感器,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)場檢測時可同步采集兩種原理的信號,交叉驗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)于局放檢測交叉驗證的要求。
問題2:局部放電傳感器選型需要符合哪些強制性標準要求?
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強制性要求,一是性能符合DL/T 846.6-2018的技術(shù)要求,二是計量校準符合《局部放電測量 *部分:校準和測量要求》(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)果不一致時應(yīng)以哪個為準?
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)、局放信號的相位特征、頻率特征、歷史運行數(shù)據(jù)進行綜合判斷,必要時可采用特高頻檢測、振蕩波局放檢測等方式做進一步驗證,例如RDAC-35/10電纜振蕩波局部放電測試系統(tǒng)可對電纜的局放信號做定量檢測,作為最終判斷依據(jù)。
問題4:高頻局放傳感器的校準周期是多久?
回答:根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(DL/T 596-2021)的要求,高頻局放傳感器的校準周期不得超過1年,新購置的傳感器在使用前應(yīng)經(jīng)過*認可的計量院校準,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、強雷擊等惡劣環(huán)境,應(yīng)適當縮短校準周期。
問題5:戶外安裝的高頻局放傳感器需要具備哪些防護要求?
回答:根據(jù)《外殼防護等級(IP代碼)》(GB/T 4208-2017)的要求,戶外安裝的傳感器防護等級應(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的鹽霧試驗要求。