局放传感器类型对比：高频电流、超声波、UHF谁更适合

去年华东某海上风电场的运维团队遇到了棘手的问题，投入运行不满3年的35kV海缆终端先后出现12次异常告*，运维人员用单一UHF传感器现场复测，检测数据波动极大，始终无法判定是否存在真实的局部放电，也无法定位异常位置，若是贸然停电检修会造成数十万的发电量损失，若是放任不管又可能引发海缆击穿、全场停电的安全事故。后来他们采用了多传感器同步采集的局放检测方案，仅用2个小时*确认了3处存在绝缘劣化的放电点，及时消缺避免了事故发生。

局部放电是电力设备绝缘劣化的核心前期征兆，当绝缘材料内部存在气隙、杂质或者表面有爬电现象时，*会产生局部放电，长期发展会破坏绝缘结构，*终导致设备击穿、停电甚至火灾，因此局部放电检测已经成为电网、新能源、轨道交通、石化等多个领域电力设备预防性试验的核心项目【1】。而局放传感器作为局部放电检测的核心部件，其选型直接决定了检测结果的准确性和可靠性。

一、三类主流局放传感器的技术特性差异

高频电流传感器的原理基于罗氏线圈的耦合原理，采集设备接地回路中局部放电产生的脉冲电流信号，工作频段通常覆盖300kHz到30MHz，安装时不需要改动设备结构，直接卡接在设备的接地排或者电缆接地线上即可，不需要停电作业，非常适合在线监测和移动巡检场景。不过这类传感器的工作频段和现场很多电磁干扰源的频段重叠，比如变频器、无线通信设备、牵引整流装置产生的干扰信号都会被采集到，若是没有配套的滤波和信号识别算法，误报率会居高不下，我们之前在某轨道交通牵引变电所测试时，未做滤波处理的高频电流传感器误报率甚至超过35%。

超声波传感器的工作原理是采集局部放电产生的超声波振动信号，工作频段通常在20kHz到200kHz之间，属于非电气量检测，完全不受现场电磁环境的干扰，特别适合在电磁环境复杂的场景做快速排查，检测时只需要将传感器贴合在设备外壳表面即可，不需要接触带电部位，安全性很高。不过超声波信号在传播过程中衰减速度快，遇到绝缘油、固体绝缘材料或者金属壳体阻挡时，信号衰减幅度会超过80%，若是放电点位于设备内部较深的位置，外置的超声波传感器很难检测到有效信号，比如全密封的油浸式变压器内部放电，用外置超声波传感器检测的灵敏度会比内置UHF传感器低很多【2】。

UHF传感器的工作原理是采集局部放电产生的超高频电磁波信号，工作频段覆盖300MHz到3GHz，这个频段远高于现场大部分电磁干扰源的频段，因此抗干扰能力要优于高频电流传感器，而且超高频信号的传播衰减小，能穿过设备的非金属部件比如开关柜的观察窗、变压器的放油阀密封圈等，既可以外置安装也可以内置在设备内部，检测灵敏度较高。不过如果设备是全金属密封结构，没有预留非金属的信号传输通道，超高频信号会被完全屏蔽，外置UHF传感器基本无法采集到有效信号，比如部分全密封的户外箱式变压器，*不适合用外置UHF传感器做检测。

二、不同场景下的局放传感器选型逻辑

选型的核心逻辑是结合设备类型、现场环境、检测需求三个维度来判断，没有通用的*优方案，只有适配场景的合适方案。

电网变电站的场景，变压器的局放检测通常采用内置UHF传感器加外置超声波传感器的组合，UHF传感器能穿透绝缘油采集到内部的微弱放电信号，超声波传感器则可以用来定位靠近外壳的放电点以及表面爬电缺陷，开关柜的检测通常采用高频电流传感器卡接在柜体接地排，配合UHF传感器贴在观察窗位置，两种信号交叉验证，能有效排除现场的接地干扰信号，提高检测准确率。

海上风电场的场景，现场盐雾腐蚀严重，电磁环境复杂，而且海缆终端、箱式变压器的布局比较分散，运维人员巡检难度大，这时候可以选用支持多传感器同步采集的移动检测设备，比如康高特代理的MPD800局部放电测试系统，支持UHF、高频电流、超声波三种传感器同步采集，能对三种信号做时域关联分析，当三种传感器同时检测到对应时间的异常信号时才判定为有效放电，能大幅降低误报率，运维人员不用拆卸设备外壳，也不需要停电，*能完成海缆终端、箱变、开关柜的局放检测，检测效率比用单一传感器提升40%以上。

市政领域的地铁牵引变电所场景，现场存在大量的牵引整流设备，产生的低频电磁干扰会严重影响高频电流传感器的检测结果，这种场景下适合采用UHF传感器加超声波传感器的组合，UHF传感器的工作频段避开了牵引干扰的频段，超声波传感器完全不受电磁干扰，两种信号交叉验证后，误报率可以降到5%以下，完全满足地铁运维的高可靠性要求。

石化企业的防爆配电室场景，所有设备都是密封防爆结构，不允许在带电状态下拆卸外壳，这时候超声波传感器是巡检的*，运维人员只需要将传感器贴在设备外壳的指定位置，*能快速排查是否存在表面放电缺陷，配合UHF传感器检测通过密封胶圈传出的超高频信号，*能完成整个配电室的局放排查，全程不需要接触带电部位，符合防爆安全要求。

三、局部放电检测的合规性要求

目前国内针对局部放电检测已经出台了完善的标准规范，GB/T 7354《高电压试验技术 局部放电测量》对局部放电的检测方法、传感器校准要求都做了明确规定【1】，电力行业的DL/T 417《电力设备局部放电现场测量导则》对不同电力设备的现场检测流程、数据判定标准做了细化要求【3】。政府类项目比如市政配电、轨道交通、公共建筑的配电系统局放检测，所使用的局放传感器必须经过CNAS认可的校准机构校准，出具的检测报告需要加盖CMA资质章才能作为项目验收或者运维存档的有效依据。如果是参与电网或者政府的集中采购项目，局放传感器还需要符合对应行业的技术规范，具备相应的检测报告才能参与投标，比如*电网的开关柜局放在线监测项目，*要求UHF传感器和高频电流传感器都要通过国网相关检测机构的型式试验。

四、多传感器融合是局放检测的发展方向

现在的电力设备结构越来越复杂，现场的电磁环境也越来越多样，单一类型的局放传感器很难兼顾检测灵敏度、抗干扰能力和定位精度，多传感器融合的检测方案已经成为行业的主流发展方向。通过同步采集不同原理的传感器信号，利用算法对信号做关联分析，当多种传感器同时检测到对应特征的异常信号时才判定为真实的局部放电，不仅能大幅降低误报率和漏检率，还能结合不同传感器的特性实现放电点的*定位。目前很多科研院所做局部放电的特性研究、新绝缘材料的性能测试，也会选择支持多传感器接入的局放检测系统，来获取更全面的放电数据。

对于用户来说，选型时不需要盲目追求高参数的单一传感器，而是要结合自身的应用场景、设备类型和预算情况，选择适配的传感器组合，预算允许的情况下优先选择支持多传感器同步采集的检测系统，不仅能提高检测的准确性，还能减少后续的运维投入，降低设备故障的风险。

参考文献

【1】 GB/T 7354-2018 高电压试验技术 局部放电测量

【2】 DL/T 1416-2015 超声波法局部放电测试仪通用技术条件

【3】 DL/T 417-2006 电力设备局部放电现场测量导则