文章由山東華科信息技術(shù)有限公司提供

隨著新能源汽車的普及，充電樁作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其運行可靠性直接影響用戶體驗與公共安全。充電樁電纜及連接部位因長期暴露在戶外環(huán)境，易因絕緣老化、接觸不良或機械應(yīng)力引發(fā)局部放電（簡稱“局放”）。本文將介紹一種基于暫態(tài)地電壓（TEV）技術(shù)的充電樁電纜局放監(jiān)測方案，為新能源充電設(shè)施提供“預(yù)防性維護”技術(shù)支撐。

一、充電樁電纜局放的風(fēng)險與挑戰(zhàn)

充電樁電纜接頭、終端等部位是絕緣薄弱環(huán)節(jié)，長期運行中易因以下原因引發(fā)局放：

環(huán)境因素：戶外充電樁面臨高溫、潮濕、污穢積累，降低絕緣性能；

機械應(yīng)力：電纜反復(fù)彎曲或振動導(dǎo)致導(dǎo)體與絕緣層間隙；

安裝工藝：接頭壓接不牢或密封不良引發(fā)電場畸變。

局放初期表現(xiàn)為微小放電，但會逐步腐蝕絕緣材料，最終可能引發(fā)短路、起火等嚴重故障。傳統(tǒng)人工巡檢依賴定期停電測試，效率低且無法實時捕捉瞬時放電信號。

二、暫態(tài)地電壓（TEV）檢測原理

暫態(tài)地電壓（Transient Earth Voltage, TEV）技術(shù)通過檢測設(shè)備外殼或接地線上的高頻電壓脈沖定位局放源。其原理如下：

局放電磁波傳播：電纜內(nèi)部局放產(chǎn)生高頻電磁波，沿導(dǎo)體傳播至設(shè)備外殼；

縫隙耦合：電磁波通過外殼縫隙或非金屬連接部位耦合至外部，形成暫態(tài)地電壓信號；

信號采集與分析：TEV傳感器捕捉該信號，通過頻譜分析、閾值判斷等算法過濾干擾，定位放電位置并評估嚴重程度。

TEV技術(shù)優(yōu)勢包括：

非侵入式檢測：無需停電或拆解設(shè)備，支持在線監(jiān)測；

靈敏度高：可檢測到微弱放電；

抗干擾能力強：通過頻段選擇與算法優(yōu)化，有效過濾開關(guān)操作、無線電干擾等噪聲。

三、監(jiān)測方案設(shè)計與實施

1. 硬件部署

在充電樁電纜接頭、終端外殼或接地線處安裝TEV傳感器，通過屏蔽電纜將信號傳輸至監(jiān)測終端。終端設(shè)備需具備：

寬頻帶信號采集；

數(shù)字濾波與噪聲抑制算法；

支持4G/LoRa無線通信，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)上傳。

2. 軟件平臺

搭建基于云計算的監(jiān)測平臺，功能包括：

實時顯示局放幅值、頻次與波形；

生成趨勢圖與健康評估報告；

設(shè)置多級報警（預(yù)警、告警、緊急），通過短信/APP推送通知。

3. 安裝與調(diào)試

傳感器安裝需避開強電磁干擾區(qū)域，并確保與設(shè)備外殼良好接觸。調(diào)試階段需模擬局放信號，驗證系統(tǒng)靈敏度與報警邏輯，確保數(shù)據(jù)準確性。

四、應(yīng)用案例與效果

實驗?zāi)M充電站對120kW直流充電樁部署TEV監(jiān)測方案后，成功捕捉到某電纜終端處的異常TEV信號。發(fā)現(xiàn)終端絕緣層因長期受熱出現(xiàn)龜裂。數(shù)據(jù)顯示，該方案可提前預(yù)警絕緣劣化趨勢，將設(shè)備故障率降低。

五、選型建議與成本分析

充電樁運營商選擇監(jiān)測方案時，需重點考慮：

傳感器性能：選擇頻響范圍覆蓋廣、靈敏度高；

防護等級：戶外設(shè)備建議選擇滿足防護等級要求的傳感器；

系統(tǒng)兼容性：確保監(jiān)測平臺可集成至現(xiàn)有充電運營管理平臺；

六、結(jié)語

基于暫態(tài)地電壓技術(shù)的充電樁電纜局放監(jiān)測方案，為新能源充電設(shè)施提供了“預(yù)防性維護”的技術(shù)手段。通過實時捕捉絕緣劣化信號，運營商可實現(xiàn)從“被動搶修”到“主動運維”的轉(zhuǎn)型，在保障充電安全的同時，延長設(shè)備使用壽命，降低綜合運維成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的融合，該方案將進一步與智能診斷、數(shù)字孿生等技術(shù)結(jié)合，為新能源基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入新動能。