安科瑞劉鴻鵬

摘要

工業(yè)廠房配電系統(tǒng)的安全性對整個生產(chǎn)過程至關(guān)重要，絕緣故障可能導(dǎo)致電擊、短路及設(shè)備損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)。因此，絕緣監(jiān)測設(shè)備在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用日益受到重視。本文以AIMT500絕緣監(jiān)測設(shè)備為例，探討其在工業(yè)廠房配電系統(tǒng)中的作用、工作原理及應(yīng)用案例，旨在提高對絕緣監(jiān)測技術(shù)的認(rèn)識，并促進其在工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：絕緣監(jiān)測、工業(yè)廠房、配電系統(tǒng)、AIMT500、電氣安全

1.引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化程度的提高，廠房內(nèi)的配電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，設(shè)備對電能質(zhì)量的要求也越來越高。在此背景下，如何保障供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性成為重要課題。絕緣故障是影響配電系統(tǒng)可靠性的主要因素之一，因此，應(yīng)用絕緣監(jiān)測設(shè)備以實時檢測電氣系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，是提升工業(yè)電力系統(tǒng)安全性的重要手段。

2. 絕緣監(jiān)測難點

工業(yè)配電系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測涉及多個環(huán)節(jié)和技術(shù)挑戰(zhàn)，主要難點包括以下幾個方面：

2.1 復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

工業(yè)廠房的配電系統(tǒng)通常包含多個供電回路，可能涉及IT（不接地）、TT（直接接地）、TN（接地保護）等不同接地系統(tǒng)，導(dǎo)致絕緣監(jiān)測的策略需要針對不同的系統(tǒng)進行調(diào)整。例如，IT系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時不會立即跳閘，但長時間的低絕緣狀態(tài)可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或更嚴(yán)重的故障，如何檢測成為難點。

2.2 絕緣故障的隱蔽性

工業(yè)環(huán)境中，電纜老化、潮濕、高溫、高粉塵等因素都可能導(dǎo)致絕緣性能下降，但這種劣化通常是一個逐漸累積的過程，而不是突發(fā)性的短路。如何在故障發(fā)生前預(yù)測潛在風(fēng)險，并提供預(yù)警，是絕緣監(jiān)測系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn)。

2.3 復(fù)雜的干擾環(huán)境

工業(yè)環(huán)境中的配電系統(tǒng)通常伴隨強電磁干擾（EMI），例如：

大功率設(shè)備啟動（如電動機、焊接設(shè)備）會產(chǎn)生瞬態(tài)電流沖擊，影響監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性；

變頻器、電力電子設(shè)備可能會引入高次諧波，影響絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

電纜長度和分布廣泛，可能引起寄生電容效應(yīng)，使絕緣測量值偏差。

2.4 數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆€(wěn)定性

工業(yè)廠房往往規(guī)模龐大，監(jiān)測點多、數(shù)據(jù)量大，要求監(jiān)測設(shè)備具備：

高精度測量能力，避免因數(shù)據(jù)噪聲導(dǎo)致誤判或漏判；

實時數(shù)據(jù)傳輸，保障遠程監(jiān)測的穩(wěn)定性，避免因網(wǎng)絡(luò)延遲或中斷影響絕緣狀態(tài)評估。

2.5 遠程監(jiān)測與維護

由于工業(yè)廠房的配電系統(tǒng)遍布整個廠區(qū)，某些設(shè)備甚至位于高空、地下或密閉環(huán)境，人工巡檢難度大，維護成本高。如何通過物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、云平臺或SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、報警推送和自動診斷，是絕緣監(jiān)測系統(tǒng)智能化的一個重要方向。

2.6 絕緣故障的定位

當(dāng)發(fā)生絕緣故障時，如何快速定位具體的故障點，是運維人員最關(guān)心的問題：

傳統(tǒng)方法需要人工逐段排查，效率低下；

現(xiàn)代智能絕緣監(jiān)測系統(tǒng)可以通過分布式測量或脈沖注入技術(shù)，大幅提升故障定位的效率。

2.7 適應(yīng)不同工業(yè)行業(yè)的特殊需求

不同行業(yè)對絕緣監(jiān)測的要求不同：

石化行業(yè)：存在易燃易爆環(huán)境，設(shè)備必須符合防爆標(biāo)準(zhǔn)，并能在高溫、高濕環(huán)境下穩(wěn)定運行；

醫(yī)療行業(yè)：如手術(shù)室、ICU等場所，要求24小時不間斷供電，絕緣故障不能導(dǎo)致突然斷電；

數(shù)據(jù)中心：絕緣故障可能影響UPS系統(tǒng)的正常運行，導(dǎo)致服務(wù)器宕機；

軌道交通、礦業(yè)：電力系統(tǒng)可能分布在地鐵隧道、礦井深處，遠程監(jiān)測需求更為迫切。

2.8 適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)及合規(guī)要求

隨著“雙碳”目標(biāo)的推進，企業(yè)需要提高能源效率，減少故障停機造成的能源浪費，同時符合政府對能耗監(jiān)測、碳排放數(shù)據(jù)采集等方面的要求。因此，絕緣監(jiān)測設(shè)備不僅要具備基本的故障檢測功能，還需要與能效管理系統(tǒng)、碳排放核算系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)聯(lián)動。

3. 解決方案

3.1 高精度絕緣監(jiān)測設(shè)備：

具備高靈敏度的絕緣監(jiān)測算法，可在早期發(fā)現(xiàn)隱性故障；

采用抗干擾設(shè)計，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

3.2 智能分析：

采用異常波動分析，區(qū)分正常負(fù)載變化與絕緣故障信號。

3.3 遠程監(jiān)控與智能運維：

結(jié)合云平臺、IoT，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、報警推送、歷史數(shù)據(jù)回溯，減少人工巡檢工作量；

通過邊緣計算技術(shù)，在本地實現(xiàn)故障預(yù)警，減少對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的依賴。

3.4 故障定位優(yōu)化：

采用分布式絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合多點采集，實現(xiàn)快速故障定位；

結(jié)合脈沖信號檢測或局部放電檢測技術(shù)，提高故障檢測的精度。

3.5 與其他能源管理系統(tǒng)協(xié)同：

結(jié)合能效管理平臺，不僅監(jiān)測絕緣狀態(tài)，還能優(yōu)化用電策略，提高整體能源利用率；

適應(yīng)碳排放監(jiān)管要求，確保企業(yè)的能源管理和安全管理同步進行。

工業(yè)配電系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測面臨電網(wǎng)復(fù)雜、故障隱蔽、干擾嚴(yán)重、維護困難、數(shù)據(jù)管理復(fù)雜、行業(yè)需求不同等諸多挑戰(zhàn)。要提升絕緣監(jiān)測的精度和可靠性，需要結(jié)合高精度檢測設(shè)備、智能分析、遠程監(jiān)控、智能運維等技術(shù)手段，構(gòu)建一個安全、智能化的配電系統(tǒng)監(jiān)測體系。這不僅能提高企業(yè)的供電安全性，還能降低維護成本，提升能源利用效率，助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。

4.絕緣監(jiān)測裝置

AIM-T500 絕緣監(jiān)測儀是安科瑞電氣集多年電力儀表行業(yè)的設(shè)計經(jīng)驗，研究開發(fā)出來用于監(jiān)測IT配電系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)）對地絕緣狀況的儀表。產(chǎn)品采用微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化于一身。具有測量范圍廣、反應(yīng)速度快、允許系統(tǒng)泄漏電容大等特點。同時其擁有豐富的功能，絕緣故障預(yù)警、故障報警、事件記錄、互聯(lián)、參數(shù)自由設(shè)置?？捎糜诘V井、玻璃廠、電爐和試驗設(shè)備、冶金廠、化工廠、爆炸危險場所、計算機中心以及應(yīng)急電源等工業(yè)場所的 IT配電系統(tǒng)中，實時監(jiān)測IT 配電系統(tǒng)對地的絕緣狀況，當(dāng)發(fā)生絕緣故障時，及時報警，提醒工作人員排查故障。

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4.1 型號說明

4.2 主要功能

絕緣監(jiān)測設(shè)備主要用于持續(xù)檢測電網(wǎng)對地絕緣狀態(tài)，尤其適用于IT系統(tǒng)（不接地系統(tǒng)）。其主要功能包括：

應(yīng)用范圍廣：適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測；

測量范圍廣：允許系統(tǒng)泄漏電容大；

監(jiān)測功能：監(jiān)測IT 系統(tǒng)對地絕緣電阻，對地泄露電容；

告警功能：具有兩段式告警，故障預(yù)警、故障報警；

告警指示：LCD 和LED 具有報警指示功能，告警時顯示相應(yīng)的告警信息；

告警輸出：具有繼電器輸出，分別對應(yīng)不同告警類型；

通訊功能：具備RS485 接口，可與上位機管理終端通訊，實時監(jiān)控IT系統(tǒng)的運行狀況；

故障記錄功能：具有SOE 故障記錄功能，能夠記錄故障發(fā)生的時間和故障類型，方便操作人員分析系統(tǒng)運行狀況，及時消除故障；

自檢功能：可一鍵實現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；

斷線監(jiān)測功能：實時監(jiān)測PE/KE 功能接地線連線狀況；

手動/自動復(fù)位功能：可以自行選擇。

4.3 控制面板

4.4 設(shè)備尺寸

4.3 設(shè)備特點

AIMT500絕緣監(jiān)測設(shè)備具備以下特點：

高精度絕緣監(jiān)測：能夠檢測電網(wǎng)對地絕緣阻抗，并在阻抗下降到危險水平前提供預(yù)警；

多種通訊接口：支持ModbusRTU協(xié)議，可無縫集成到Acrel2000MG等能源管理系統(tǒng)；

智能報警功能：具備多級報警機制，可通過蜂鳴器、LED指示燈或遠程信號輸出進行報警；

數(shù)據(jù)存儲與分析：可存儲歷史數(shù)據(jù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出，以便運維人員分析絕緣趨勢。

4.4 技術(shù)參數(shù)

4.5 接線方式

5. 應(yīng)用場景

AIMT500主要應(yīng)用于不接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)），廣泛用于以下場景：

化工廠：防止?jié)穸雀?、腐蝕性環(huán)境中的電氣絕緣劣化導(dǎo)致故障；

鋼鐵廠：檢測大型電動機及變壓器的絕緣狀況，避免因絕緣損壞導(dǎo)致的停產(chǎn)；

半導(dǎo)體制造業(yè)：對精密設(shè)備供電系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，防止絕緣故障影響生產(chǎn)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出，便于后續(xù)分析和維護；

結(jié)論

AIMT500絕緣監(jiān)測設(shè)備憑借高精度監(jiān)測、遠程通信、智能報警和強抗干擾能力，在工業(yè)廠房配電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。它能夠有效提高供電安全性、減少突發(fā)停機事故、降低維護成本，并提升工業(yè)企業(yè)的整體能效管理水平。在“雙碳”目標(biāo)和智能制造趨勢的推動下，絕緣監(jiān)測設(shè)備將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，助力工業(yè)電力系統(tǒng)邁向更有效、更安全的未來。

審核編輯 黃宇