充电桩电缆局放监测：暂态地电压技术守护新能源充电安全

文章由山东华科信息技术有限公司提供

随着新能源汽车的普及，充电桩作为关键基础设施，其运行可靠性直接影响用户体验与公共安全。充电桩电缆及连接部位因长期暴露在户外环境，易因绝缘老化、接触不良或机械应力引发局部放电（简称“局放”）。本文将介绍一种基于暂态地电压（TEV）技术的充电桩电缆局放监测方案，为新能源充电设施提供“预防性维护”技术支撑。

一、充电桩电缆局放的风险与挑战

充电桩电缆接头、终端等部位是绝缘薄弱环节，长期运行中易因以下原因引发局放：

环境因素：户外充电桩面临高温、潮湿、污秽积累，降低绝缘性能；

机械应力：电缆反复弯曲或振动导致导体与绝缘层间隙；

安装工艺：接头压接不牢或密封不良引发电场畸变。

局放初期表现为微小放电，但会逐步腐蚀绝缘材料，最终可能引发短路、起火等严重故障。传统人工巡检依赖定期停电测试，效率低且无法实时捕捉瞬时放电信号。

二、暂态地电压（TEV）检测原理

暂态地电压（Transient Earth Voltage, TEV）技术通过检测设备外壳或接地线上的高频电压脉冲定位局放源。其原理如下：

局放电磁波传播：电缆内部局放产生高频电磁波，沿导体传播至设备外壳；

缝隙耦合：电磁波通过外壳缝隙或非金属连接部位耦合至外部，形成暂态地电压信号；

信号采集与分析：TEV传感器捕捉该信号，通过频谱分析、阈值判断等算法过滤干扰，定位放电位置并评估严重程度。

TEV技术优势包括：

非侵入式检测：无需停电或拆解设备，支持在线监测；

灵敏度高：可检测到微弱放电；

抗干扰能力强：通过频段选择与算法优化，有效过滤开关操作、无线电干扰等噪声。

三、监测方案设计与实施

1. 硬件部署

在充电桩电缆接头、终端外壳或接地线处安装TEV传感器，通过屏蔽电缆将信号传输至监测终端。终端设备需具备：

宽频带信号采集；

数字滤波与噪声抑制算法；

支持4G/LoRa无线通信，实现远程数据上传。

2. 软件平台

搭建基于云计算的监测平台，功能包括：

实时显示局放幅值、频次与波形；

生成趋势图与健康评估报告；

设置多级报警（预警、告警、紧急），通过短信/APP推送通知。

3. 安装与调试

传感器安装需避开强电磁干扰区域，并确保与设备外壳良好接触。调试阶段需模拟局放信号，验证系统灵敏度与报警逻辑，确保数据准确性。

四、应用案例与效果

实验模拟充电站对120kW直流充电桩部署TEV监测方案后，成功捕捉到某电缆终端处的异常TEV信号。发现终端绝缘层因长期受热出现龟裂。数据显示，该方案可提前预警绝缘劣化趋势，将设备故障率降低。

五、选型建议与成本分析

充电桩运营商选择监测方案时，需重点考虑：

传感器性能：选择频响范围覆盖广、灵敏度高；

防护等级：户外设备建议选择满足防护等级要求的传感器；

系统兼容性：确保监测平台可集成至现有充电运营管理平台；

六、结语

基于暂态地电压技术的充电桩电缆局放监测方案，为新能源充电设施提供了“预防性维护”的技术手段。通过实时捕捉绝缘劣化信号，运营商可实现从“被动抢修”到“主动运维”的转型，在保障充电安全的同时，延长设备使用寿命，降低综合运维成本。随着物联网与人工智能技术的融合，该方案将进一步与智能诊断、数字孪生等技术结合，为新能源基础设施的数字化转型注入新动能。