Teilentladungsüberwachungssystem für Schaltanlagen: Prinzipien und Vorteile

发布时间：19 November 2025 09:26:37

  • Wesentliche DefinitionenDas Online-Überwachungssystem für Schaltanlagen ist ein professionelles Diagnosegerät zur kontinuierlichen Echtzeit-Erkennung des internen Isolationszustands von Mittel- und Hochspannungs-Schaltanlagen. Seine Hauptfunktion ist die Erfassung und Analyse von Teilentladungssignalen (TE) aufgrund von Isolationsdegradation, um eine Frühwarnung und Zustandsbewertung potenzieller Isolationsdefekte zu erreichen.
  • Notwendigkeit der Überwachung:: Schaltanlagen haben eine kompakte innere Struktur und eine geringe Isolationsreichweite, und wenn die Isolation durchbricht, kann es sehr leicht zu Kurzschlüssen zwischen den Phasen oder sogar zu Lichtbogenexplosionen kommen. Die Online-Überwachung ist eine Schlüsseltechnologie, um solche katastrophalen Ausfälle zu verhindern und die Sicherheit von Personal und Anlagen zu gewährleisten.
  • Arbeitsprinzip:: Das System basiert auf der Erkennung mehrerer physikalischer Signale, die Teilentladungen begleiten, vor allem transiente Erdspannungen (TEV), elektromagnetische Wellen im Ultrahochfrequenzbereich (UHF), Ultraschall mit akustischer Emission (AE) und hochfrequente Ströme (HFCT). Durch die Verschmelzung und Analyse dieser Signale kann der Schweregrad der TE ermittelt und bewertet werden.
  • Wesentliche VorteileErhebliche Verbesserung der Betriebssicherheit, Erhöhung der Versorgungssicherheit durch Frühwarnung, Umstellung von geplanter Instandhaltung auf zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) zur Optimierung der Betriebs- und Wartungskosten und Bereitstellung quantitativer Zustandsdaten für das Anlagenmanagement.
  • Systemkonfiguration:: Ein komplettes Überwachungssystem besteht aus nicht-invasiven Front-End-Sensoren, In-Situ-Datenerfassungseinheiten (DAUs), einem Kommunikationsnetz und einer intelligenten Diagnose-Master-Software im Hintergrund.

Katalog zu diesem Artikel

1. was ist eine Teilentladung von Schaltanlagen?

Unter Teilentladung (TE) in Schaltanlagen versteht man eine begrenzte Entladung innerhalb einer Mittel- bis Hochspannungsschaltanlage, bei der die elektrische Feldstärke in einem lokal begrenzten Bereich der Isolierstoffstruktur (z. B. Beckenisolatoren, Kabelanschlüsse, Sammelschienen-Isolierträger, Spannungs-/Stromwandler usw.) zu hoch ist, so dass es in diesem Bereich zu einer verbindlichen Entladung im Isolierstoff kommt, die nicht zur Bildung eines durchschlagenden Kanals führt. Diese Entladung ist zwar energiearm, kann aber über einen langen Zeitraum irreversible, kumulative Schäden am Isoliermaterial verursachen (z. B. Verkohlung, Bildung elektrischer Dendriten) und ist die Hauptursache für ein mögliches Versagen der Isolierung in der Schaltanlage und das Auftreten von Phase-Phase- oder Masse-Erde-Kurzschlüssen.

2) Warum ist die Überwachung der lokalen Strahlung von Schaltanlagen unerlässlich?

Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen sind ein wichtiger Knotenpunkt im Stromnetz, und wenn in ihnen die Isolierung durchbricht, hat das oft katastrophale Folgen, vor allem in den Bereichen:

  • Lichtbogenexplosionsgefahr:: Durch Isolationsdurchbrüche verursachte Phase-Phase-Kurzschlüsse können energiereiche Lichtbögen erzeugen, die sofort Metall verdampfen und riesige Druckwellen erzeugen, die dazu führen können, dass Schaltanlagentüren aufplatzen, was eine “Lichtbogenexplosion” zur Folge hat, die für das Personal und benachbarte Geräte verheerend sein kann.
  • VerdunkelungAls Zentrum der Energieverteilung und -steuerung kann der Ausfall einer einzigen Schaltanlage zur Unterbrechung der Stromversorgung eines ganzen Abzweigs oder sogar einer ganzen Region führen.
  • Hohe WartungskostenLichtbogenfehler führen in der Regel zu einer vollständigen Zerstörung der internen Komponenten der Schaltanlage (Leistungsschalter, Sammelschienen, Transformatoren usw.), deren Reparatur oder Ersatz sehr kostspielig sein kann.

Teilentladungen sind die wichtigsten und messbarsten aller oben genannten schweren Fehler, bevor sie auftreten.Vorläufersignal. Daher gilt die Erfassung und Analyse durch Online-Überwachungssysteme derzeit als das wirksamste technische Mittel zur Verhinderung bösartiger Unfälle in Schaltanlagen.

3. die Grundsätze der Überwachung: Erkennung und Analyse von TE-Signalen

Online-Überwachungssysteme für Teilentladungen in Schaltanlagen basieren auf der integrierten Erfassung mehrerer physikalischer Signale, die mit TE-Ereignissen einhergehen. Zu den Grundsätzen der gängigen Überwachungstechnologie gehören:

3.1 Methode der transienten Erdspannung (TEV)

ArbeitsprinzipWenn ein TE in einem Schaltschrank auftritt, induziert der durch die Entladung erzeugte Stromimpuls einen schwachen, transienten Spannungsimpuls im umgebenden Metallschrank, der sich entlang der Schrankoberfläche zur Erde ausbreitet, d. h. die “Transient-to-Ground-Spannung”. Diese Spannungssignale können durch Anbringen eines kapazitiven TEV-Sensors am Metallgehäuse des Schaltschranks gekoppelt werden.
BesonderheitenTEV-Methode: Die TEV-Methode ist besonders empfindlich gegenüber TE-Signalen aus dem Inneren der Schaltanlage und ist ein wirksames Mittel, um das Vorhandensein von Entladungsaktivitäten im Inneren des Schaltschranks festzustellen.

3.2 UHF (Ultra-Hochfrequenz)-Methode

ArbeitsprinzipEine PD-Quelle fungiert als Miniaturantenne, die elektromagnetische Wellen mit einer extrem großen Bandbreite (typischerweise 300MHz-3GHz) in die Umgebung abstrahlt. Diese UHF-Signale können durch die Installation von UHF-Antennensensoren in Lüftungsöffnungen von Schaltanlagen, Sichtfenstern oder speziell geöffneten Medienfenstern empfangen werden.
BesonderheitenDie hohe Frequenz des UHF-Signals verhindert wirksam niederfrequente Störungen durch Korona- und Radiosendungen und hat ein extrem hohes Signal-Rausch-Verhältnis. Seine Signaleigenschaften sind stark mit dem TE-Typ korreliert, was es zu einem leistungsstarken Werkzeug für die Diagnose von Defekten macht.

3.3 AE - Akustische Emission

Arbeitsprinzip:: Die schnelle Energiefreisetzung während des TE-Prozesses erzeugt mechanische Spannungswellen im Ultraschallbereich. Durch die Anbringung hochempfindlicher akustischer Sensoren (in der Regel aus piezoelektrischer Keramik) am Gehäuse der Schaltanlage ist es möglich, den durch die TE erzeugten Schall direkt zu “hören”.
BesonderheitenDie AE-Methode hat eine gute Richtungsabhängigkeit, und die gemeinsame Analyse der Signale mehrerer AE-Sensoren ermöglicht eine dreidimensionale räumliche Lokalisierung der TE-Quelle im Inneren des Gehäuses, was eine wirksame Methode zur genauen Lokalisierung defekter Teile ist.

3.4 Hochfrequenz-Stromwandlermethode (HFCT)

ArbeitsprinzipWenn eine TE an den Kabelanschlüssen auftritt, fließt ihr gepulster Strom durch den Erdungsdraht des Kabels zur Erde. Diese hochfrequenten Stromsignale können nicht-intrusiv gemessen werden, indem ein offener HFCT-Sensor an den Erdleiter geklemmt wird.
BesonderheitenEin spezielles und effizientes Mittel zur Diagnose von Fehlern in der Isolierung von Kabelanschlüssen.

Datenverarbeitung und intelligente Diagnostik

Die gesammelten Signale werden zur Analyse an das Backend-System gesendet. Die Signale werden mit Hilfe desPRPD (Phase Resolved Partial Discharge) Kartierung,PRPS (Pulsfolge) MappingNeben Analysen wie Laufzeitdifferenzen von Signalen ist das System in der Lage, automatisch Störgeräusche herauszufiltern, die Art der TE zu identifizieren, den Schweregrad zu bewerten und Alarmtrends zu ermitteln.

4. die wichtigsten Vorteile des Systems

  1. Erhebliche Verbesserung der Betriebssicherheit:: Durch die frühzeitige Warnung vor einem Isolationsversagen im Anfangsstadium können bösartige Unfälle mit Personen- und Anlagensicherheit wie Lichtbogenexplosionen wirksam vermieden werden.
  2. Erhebliche Verbesserung der Zuverlässigkeit der Energieversorgung:: Die Umstellung von reaktiver Reparatur auf proaktive vorbeugende Wartung reduziert ungeplante Ausfälle aufgrund plötzlicher Schaltanlagenausfälle und verbessert direkt die Indikatoren für die Versorgungssicherheit (SAIDI/SAIFI).
  3. Optimierung der O&M-Strategie und -KostenErreichen eines präzisen “Reparaturzustands”, Vermeidung unnötiger und übermäßiger präventiver Prüfungen und Demontagen sowie Senkung der Betriebs- und Wartungskosten über die gesamte Lebensdauer.
  4. Bereitstellung von quantitativen Statusdaten:: Erstellung digitaler Gesundheitsprofile für Schaltanlagen, so dass Zustandsbewertung, Risikoeinstufung und Austauschentscheidungen durch objektive, quantitative Daten unterstützt werden.
  5. Nicht-intrusive Installation und BetriebAlle Sensoren werden von außen montiert, ohne dass die Schranktüren geöffnet oder die Geräte abgeschaltet werden müssen, was die Installation sicher und einfach macht.

5. die Systemkomponenten

Ein typisches lokales Leitungsüberwachungssystem für Schaltanlagen besteht aus den folgenden Komponenten:

  • Front-End-Sensoren:: TEV-Sensoren, UHF-Sensoren, AE-Sensoren und HFCT-Sensoren, die je nach Bedarf konfiguriert werden.
  • Datenerfassungseinheit (DAU)Das in der Nähe des Schaltschranks installierte Gerät ist für die gleichzeitige Erfassung, Digitalisierung und Vorverarbeitung von Mehrkanalsignalen zuständig.
  • Kommunikationsnetz:: Zusammenführung und Übertragung der Daten von der Erfassungseinheit zur Hauptüberwachungsstation über Glasfaser oder drahtlos.
  • Diagnosemaster-SoftwareEs wird auf Servern oder in der Cloud bereitgestellt und bietet Datenvisualisierung, intelligente Diagnose, Alarmmanagement, Trendanalyse und Berichterstellung.

6. häufig gestellte Fragen (FAQ)

1) Worin besteht der Unterschied zwischen der Online-Überwachung und der herkömmlichen Offline-Prüfung der lokalen Ableitung?

Bei der Offline-Prüfung handelt es sich um eine “statische physikalische Untersuchung”, die bei Stromausfall und externer Stromversorgung durchgeführt wird und genaue Daten liefert, aber nicht die tatsächlichen Betriebsbedingungen widerspiegelt. Bei der Online-Überwachung handelt es sich um ein “dynamisches Elektrokardiogramm” unter tatsächlicher Spannung und Last, das die tatsächlichen Signale für die Verschlechterung der Isolierung in Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit und Last erfassen kann.

2) Wie unterscheidet das System zwischen echten TE-Signalen und Störgeräuschen im Feld?

Dies ist die Kerntechnologie des Systems. Sie wird hauptsächlich zur wirksamen Unterdrückung und Zurückweisung von Rauschen aus Quellen wie Korona, Funk, schlechtem Kontakt usw. eingesetzt, und zwar durch 1) Fusion mehrerer Sensortechnologien (z. B. UHF- und TEV-Signale gleichzeitig), 2) Synchronisierung des Signals mit der Phase der ZF-Spannung (PRPD-Mapping), 3) Charakterisierung der Impulswellenformen und 4) intelligente Algorithmen (z. B. Clustering-Analyse, AI-Erkennung).

3. kann das System feststellen, welche Komponente fehlerhaft ist?

können. Eine genauere Lokalisierung kann durch eine gemeinsame Multisensoranalyse erreicht werden. So kann z. B. der Amplitudenvergleich von TEV-Signalen an verschiedenen Stellen des Gehäuses den Bereich zunächst lokalisieren; die Richtwirkung der UHF-Antenne kann auf bestimmte Fächer ausgerichtet werden; und eine Anordnung von AE-Sensoren ermöglicht eine genauere räumliche 3D-Lokalisierung.

4) Wie viele Sensoren müssen auf einer Seite der Schaltanlage installiert werden?

Dies hängt von der Struktur und Bedeutung des Schaltschranks ab. Eine typische Konfiguration ist: 1-2 TEV-Sensoren an der Oberfläche des Schaltschranks für die Gesamtabschirmung, 1 UHF-Sensor im Leistungsschalter- oder Sammelschienenraum für eine hochpräzise Diagnose und HFCT-Sensoren an den Erdungsleitern an den Klemmen der ankommenden und abgehenden Kabel.

5) Kann dieses System bei bereits in Betrieb befindlichen Schaltanlagen nachgerüstet werden?

Vollständig. Alle Sensoren des Systems sind nicht-intrusiv und können direkt an der Außenseite des Schaltschranks im Betrieb installiert werden, der gesamte Installationsprozess erfordert keinen Stromausfall, was sicher und schnell ist.

6) Was ist zu tun, wenn das System einen Alarm auslöst?

Das System gibt je nach Schweregrad der Störung verschiedene Alarmstufen aus (z. B. “Achtung”, “ernst”). Nach Erhalt des Alarms sollte das Betriebs- und Wartungspersonal zunächst die von der Diagnosesoftware gelieferten Informationen über die Art und den Ort des Defekts kombinieren und dann mit dem tragbaren TE-Inspektor eine Vor-Ort-Prüfung durchführen. Auf der Grundlage der umfassenden Beurteilungsergebnisse wird der nächste Schritt des Wartungs- oder Ausfallinspektionsplans formuliert.

Warum sollten Sie sich für die lokale Emissionsüberwachung von Schaltanlagen von Inotera entscheiden?

INNOTD (Fuzhou) Sales Co. Wir bieten erstklassige Online-Überwachungstechnologie für kritische Energieanlagen.

  • Multitechnologie-Integration und KomplementaritätUnser System ist in der Lage, Folgendes zu übertragenTEV, UHF, AE, HFCTEine Vielzahl von Überwachungstechnologien werden nahtlos in eine Plattform integriert, um eine Kreuzvalidierung und Fusionsdiagnose von mehrdimensionalen Informationen zu erreichen, was die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Diagnose erheblich verbessert.
  • Erweiterte intelligente DiagnosealgorithmenDas System verfügt über ein eingebautes System, das auf einer umfangreichen Musterbibliothek vonIntelligentes PRPD-Mapping-Erkennungssystemund Algorithmen zur Rauschunterdrückung, die automatisch Defekttypen identifizieren und komplexe Rohdaten in klare, umsetzbare diagnostische Schlussfolgerungen umwandeln können.
  • Äußerst zuverlässige Hardware in IndustriequalitätAlle unsere Sensoren und Erfassungseinheiten sind für starke elektromagnetische Umgebungen in Umspannwerken ausgelegt, haben die strengsten EMV-Tests zur elektromagnetischen Verträglichkeit bestanden und verfügen über eine ausgezeichnete Umweltanpassungsfähigkeit, um einen langfristigen stabilen Betrieb zu gewährleisten.
  • Professioneller Full-Process-ServiceInotera bietet Ihnen professionelle End-to-End-Dienstleistungen, von der ersten Standortuntersuchung und dem Entwurf der Messpunktoptimierung über die Systeminstallation und -inbetriebnahme bis hin zu technischen Schulungen und kontinuierlicher Datenanalyse und Diagnoseunterstützung.

Wenn Sie sich für Inotera entscheiden, entscheiden Sie sich für einen allwettertauglichen, hochintelligenten Isolationsschutz für Ihre Schaltanlagen.

Der Inhalt dieses Artikels ist nur eine allgemeine technische Wissenschaft und stellt nicht die Leistung und Spezifikationen eines bestimmten Produkts unseres Unternehmens dar. Für detaillierte Produktinformationen, Lösungen und Angebote wenden Sie sich bitte an uns für...].

Wenden Sie sich noch heute an uns, um eine auf Ihre Schaltanlage zugeschnittene Online-Teilentladungsüberwachungslösung zu erhalten.