开合式钳形传感器：不停电部署电缆局放监测的关键技术

高压电力电缆是电能传输的关键载体，其绝缘状态的可靠性直接关系到电力系统的安全运行。局部放电（Partial Discharge，简称局放）是电缆绝缘劣化的主要征兆之一，也是造成电缆线路故障的重要原因。对电缆局部放电进行在线监测，能够及时发现潜伏性绝缘缺陷，避免突发性击穿事故。然而，传统局放检测手段往往需要线路停电方能实施，给电网运行带来不便。开合式钳形传感器的出现，让电缆局放在线监测进入"不停电快速部署"的新阶段，为解决上述难题提供了有效技术路径。

一、什么是开合式钳形传感器

开合式钳形传感器本质上是一种高频脉冲电流传感器（High Frequency Current Transformer，简称HFCT），其核心工作原理基于罗氏线圈（Rogowski Coil）。传感器通常安装于电缆接头接地线上，通过电磁感应原理耦合电缆本体中产生的局部放电脉冲电流信号。

以陕西公众智能科技有限公司相关产品采用的技术方案为例：其HFCT传感器采用钳式结构设计，外壳采用铝合金材料，外表经氧化绝缘工艺处理，接口为防水接头，具备良好的环境适应性。传感器能够实时感应1MHz至100MHz频带范围内的局部放电信号，实现对电缆局放脉冲的可靠耦合。耦合到的脉冲信号通过同轴电缆传送至局部放电采集器，经放大、模数转换后变为数字信号，再传送至监测主机进行分析处理，最终形成对电缆绝缘状态的量化评估。

二、工作原理：基于罗氏线圈的高频脉冲电流传感

罗氏线圈是一种空心线圈式电流测量元件：在非磁性骨架上均匀绕制线圈，当被测电流穿过线圈中心时，变化的磁场在线圈两端感应出与电流变化率成正比的电压信号。与需要开断回路、串入一次导体的传统电流互感器不同，罗氏线圈本身呈"开口环"结构，可直接套接在被测导体外，无需改变原有电气回路——这正是开合式钳形传感器能够实现带电安装的物理基础。

电缆局放产生的脉冲电流沿屏蔽层、接地线传导，频率成分集中在数MHz至数十MHz量级。开合式钳形HFCT套接于电缆接头接地线后，即可将这一微弱高频脉冲非侵入式地耦合出来。采用HFCT方案进行电缆局放在线监测，具备以下显著特点：

• 非侵入式测量：不接触一次高压回路、不改变电缆原有结构，本质安全，不引入新的运行风险；
• 宽频带响应：覆盖1MHz至100MHz，能够有效捕捉局放信号的典型频率成分，同时避开工频及主要谐波干扰；
• 灵敏度高：可检测2pC以上的局放信号，满足电缆局放早期预警需求；
• 适于长期在线运行：结构坚固、接口防水，可适应电缆沟、隧道、户外终端等各类现场环境。

三、不停电部署的技术实现与核心优势

开合式钳形传感器区别于传统传感器的一个显著特点，在于其"开合式"的机械结构设计。这一设计使得传感器可以在不切断电缆线路、不影响正常供电的情况下完成安装和拆卸。具体而言，传感器的钳形结构可以像夹具一样"打开"并套入电缆或接地线，再"闭合"锁紧，无需对电缆原有结构进行任何改动。

这一特性使运维人员能够对重点变电站、重点设备以及出现异常信号的设备，快速部署长期在线监测。对于不同直径的电缆，传感器内径支持灵活定制，以满足各类现场条件的需求。

从运维视角看，开合式钳形传感器带来的核心价值体现在四个方面：

• 不停电安装，供电零影响：带电作业即可完成部署，保障供电连续性，符合高可靠性供电要求；
• 随装随测，部署时效高：单人即可快速完成钳装，对重点线路、临时异常信号可第一时间响应；
• 可拆卸复用，灵活性好：监测任务完成后可便捷拆卸并转移至其他线路，实现传感器资源的循环利用；
• 支持长期连续监测：在线持续采集数据，有助于捕捉间歇性或发展性的局放信号，掌握绝缘劣化趋势。

与传统的震荡波局放检测等需要停电实施的方法相比，基于开合式钳形传感器的在线监测方案可在电缆不停电运行状态下对局放进行持续测量，两种技术路线的核心差异如下表所示：

四、抗干扰与信号识别：多重手段保障数据可靠

电缆运行现场通常存在复杂的电磁干扰环境，局放信号本身又极为微弱，这对传感器的信号提取能力提出了较高要求。为保障测试数据的真实可靠，相关系统通常采用多重抗干扰措施。以陕西公众智能科技有限公司的高压电缆局部放电在线监测系统（GZPD-1000型）为例，其在信号处理环节综合运用了以下技术手段：

• 模拟滤波与带通滤波，从频域上抑制带外干扰；
• 频率特征分析，区分局放脉冲与干扰脉冲的频谱差异；
• 脉冲分组与周期脉冲剔除，滤除与工频周期强相关的固定干扰；
• 设置动态阈值，自适应现场噪声水平，避免误报与漏报；
• 开相位窗口技术，屏蔽电晕等特定相位区间干扰。

上述手段与噪声识别及剔除算法联合运用，可有效识别真实的局放信号，显著降低误报和漏报的概率。在检测灵敏度方面，该类系统可检测2pC以上的局放信号，为早期绝缘缺陷预警提供了量化依据。

五、应用场景与运维价值

基于开合式钳形传感器的电缆局放在线监测系统，适用范围覆盖6kV至500kV的各类电压等级电缆。实践表明，在电缆投运初期及运行末期，受接头制作工艺、本体绝缘树枝老化、电热老化及附件老化等因素影响，故障率相对较高。对重点线路、重要负荷通道以及运行年限较长的电缆开展不停电状态下的长期监测，具有突出的运维价值：

• 及时发现潜伏性绝缘缺陷，避免电缆突发性击穿导致的停电事故；
• 掌握绝缘状态的变化趋势，为状态检修提供连续、可对比的数据支撑；
• 合理延长停电检修周期，平衡供电可靠性与运维成本；
• 为电缆线路全生命周期管理积累基础监测数据。

六、常见问题解答（FAQ）