スイッチギア部分放電監視システム：原理と利点

发布时间2025年11月19日 09:26:37

  • コア定義スイッチギア部分放電オンライン・モニタリング・システムは、中高圧スイッチギアの内部絶縁状態をリアルタイムで継続的に検出するための専門的な診断装置です。絶縁劣化による部分放電(PD)信号を捕捉・分析し、潜在的な絶縁不良の早期警告と状態評価を実現します。
  • モニタリングの必要性: 開閉器はコンパクトな内部構造で絶縁マージンが小さいため、ひとたび絶縁破壊が発生すると、相間短絡やアーク爆発を引き起こしやすい。オンライン・モニタリングは、このような致命的な故障を防ぎ、人員と機器の安全を確保するための重要な技術です。
  • 動作原理本システムは、部分放電に伴う複数の物理信号、主に過渡地電圧（TEV）、超高周波（UHF）電磁波、アコースティック・エミッション（AE）超音波、高周波電流（HFCT）の検出に基づいている。これらの信号を融合・分析することで、PDの重症度を特定・評価することができる。
  • コア・ベネフィット運転上の安全性を大幅に向上させ、早期警告によって供給の信頼性を高め、O&Mコストを最適化するために計画保全から状態ベース保全（CBM）への移行を可能にし、資産管理のための定量的な健全性データを提供する。
  • システム構成モニタリングシステムは、フロントエンドの非侵襲性センサー、現場でのデータ収集ユニット（DAU）、通信ネットワーク、バックグラウンドのインテリジェントな診断マスター・ソフトウェアで構成される。

この記事のカタログ

1.配電盤の部分放電とは？

開閉器における部分放電(PD)とは、中高圧開閉器の内部で、絶縁構造物(例えば、流域絶縁体、ケーブル端子、母線絶縁支持体、電圧/電流変圧器など)の局所的な領域で電界強度が高すぎるために、その領域の絶縁媒体中で結合放電が発生し、貫通チャネルが形成されない境界放電を指す。この放電は、エネルギーとしては弱いものの、長期間にわたって絶縁材料に不可逆的な累積損傷（炭化、電気デンドライトの形成など）を引き起こす可能性があり、開閉器における最終的な絶縁不良や、相間短絡または接地間短絡の発生の主な原因となります。

2.なぜスイッチギアの局所放射線モニタリングが不可欠なのか？

中高圧配電盤は電力系統の重要なノードであり、ひとたび絶縁破壊が生じると、主に電力系統で壊滅的な影響を受けることが多い：

  • アーク爆発の危険性絶縁破壊による相間短絡は高エネルギーのアークを発生させ、瞬時に金属を蒸発させ、巨大な圧力波を発生させる。
  • ブラックアウト配電と制御の中心であるスイッチギアが1つ故障すると、フィーダー全体、あるいは地域全体への電力供給が停止する可能性がある。
  • 高い維持費アーク放電故障は通常、スイッチギアの内部コンポーネント（サーキットブレーカ、バスバー、変圧器など）を完全に破壊する。

部分放電は、上記の重大な故障の中で最も重要で、発生前に測定可能なものである。前兆信号.したがって、オンライン・モニタリング・システムを通じてこれらを捕捉・分析することが、現在、開閉装置の悪性事故を防止する最も効果的な技術的手段であると認識されている。

3.モニタリングの原理：PD信号の検出と分析

スイッチギアの部分放電オンライン監視システムは、PD事象に伴う複数の物理信号の統合検出に基づいています。主流の監視技術原理は以下の通りです：

3.1 過渡地電圧（TEV）法

動作原理スイッチギヤキャビネット内部で PD が発生すると、放電によって生成された電流パルスが周囲の金属キャビネットに微弱な過渡電圧パルスを誘起し、この電圧パルスがキャビネット表面に沿って大地へと伝播する。これらの電圧信号は、スイッチギヤキャビネットの金属筐体に容量性TEVセンサを取り付けることで結合することができます。
特性TEV法は開閉器内部からのPD信号に対して特に感度が高く、キャビネット内部の放電活動の有無を判断する有効な手段である。

3.2 UHF（超高周波）方式

動作原理PD源は小型アンテナの役割を果たし、非常に広い帯域幅（通常300MHz～3GHz）の電磁波を周囲に放射する。これらのUHF信号は、UHFアンテナセンサーを配電盤の通気口、覗き窓、特別に開けられたメディア窓などに設置することで受信できる。
特性: UHF信号は周波数が高いため、コロナやラジオ放送による低周波の干渉を効果的に回避でき、S/N比が極めて高い。その信号特性はPDタイプと強い相関があり、欠陥タイプ診断の強力なツールとなる。

3.3 AE - アコースティック・エミッション

動作原理PDの過程でエネルギーが急速に放出されると、超音波帯域に機械的応力波が発生します。高感度の音響センサー（通常は圧電セラミック）をスイッチギアの筐体に取り付けることで、PDによって発生する音を直接「聞く」ことができます。
特性AE法は指向性に優れ、複数のAEセンサーの信号を統合解析することで、筐体内部のPD発生源の3次元空間的な位置特定が可能であり、欠陥部品の正確な位置特定に有効な手法である。

3.4 高周波電流トランス（HFCT）方式

動作原理ケーブルの端末でPDが発生すると、そのパルス電流がケーブルのアース線を通ってアースに流れます。これらの高周波電流信号は、オープンエンドのHFCTセンサーをアース線にクランプすることで非侵入的に測定することができます。
特性ケーブル終端の絶縁不良を専門的かつ効率的に診断。

データ処理とインテリジェント診断

収集された信号は解析のためにバックエンドシステムに送られる。信号はPRPD（位相分解部分放電）マッピングそしてPRPS（パルスシーケンス）マッピング信号の飛行時間差のような分析だけでなく、システムは自動的にノイズ干渉をフィルタリングし、PDの種類を特定し、重症度を評価し、アラームをトレンド化することができる。

4.システムの中核的メリット

  1. オペレーションの安全性を大幅に向上:: 絶縁不良を早期に警告することで、アーク爆発などの悪質な人身事故や設備事故を効果的に回避することができる。
  2. 電力供給の信頼性を大幅に向上予防保全に変更することで、突然の開閉器故障による計画外停電が減少し、供給信頼性指標（SAIDI/SAIFI）が直接的に改善される。
  3. O&M戦略とコストの最適化正確な “補修状態 ”を実現し、不必要で過剰な予防検査や解体を回避し、全ライフサイクルの運転・保守コストを削減する。
  4. 定量的なステータスデータの提供: スイッチギア資産のデジタルヘルスプロファイルを作成し、状態評価、リスクランキング、交換の決定を客観的かつ定量的なデータによってサポートします。
  5. 邪魔にならない設置と操作すべてのセンサーは、キャビネットの扉を開けたり、機器の電源を切ったりすることなく外部に取り付けられるため、安全かつ簡単に設置できます。

5.システム・コンポーネント

典型的な開閉器ローカル回線監視システムは、以下のコンポーネントで構成される：

  • フロントエンドセンサーTEVセンサー、UHFセンサー、AEセンサー、HFCTセンサーを必要に応じて設定。
  • データ収集ユニット（DAU）スイッチギア・キャビネットの近くに設置され、多チャンネル信号の同時収集、デジタル化、予備処理を行う。
  • 通信網：収集ユニットから光ファイバーまたはワイヤレスでモニタリングマスターステーションにデータを集約し送信する。
  • 診断マスターソフトウェアサーバーまたはクラウド上に配置され、データの可視化、インテリジェントな診断、アラーム管理、トレンド分析、レポート作成を提供します。

6.よくある質問（FAQ）

1.オンラインモニタリングと従来のオフライン局所排出試験の違いは何ですか？

オフライン検査は、停電や外部電源の下で行われる「静的な物理検査」であり、正確なデータが得られるが、実際の使用条件を反映していない。オンライン・モニタリングは、実際の電圧と負荷の下で行う「動的心電図」であり、温度、湿度、負荷に関連する実際の絶縁劣化信号を捉えることができる。

2.実際のPD信号と現場でのノイズ干渉をどのように区別するのですか？

これはシステムのコア技術である。主に、1）複数のセンシング技術の融合（例：UHF信号とTEV信号の同時受信）、2）信号とIF電圧の位相の同期（PRPDマッピング）、3）パルス波形の特性解析、4）インテリジェント・アルゴリズム（クラスタリング解析、AI認識など）により、コロナ、無線、接触不良などの発生源からのノイズを効果的に抑制・除去するために使用される。

3.どの部品に異常があるか特定できるか。

できる。より精度の高い位置特定は、共同マルチセンサー解析によって達成できる。例えば、キャビネットの異なる位置でTEV信号の振幅を比較することで、最初に領域を特定することができます。UHFアンテナの指向性を特定の区画に向けることができます。

4.スイッチギアの片側に何個のセンサーを取り付ける必要がありますか？

これはスイッチギヤキャビネットの構造と重要性に依存します。典型的な構成は、全体的なスクリーニングのためにキャビネットの表面に1-2個のTEVセンサ、高精度診断のためにサーキットブレーカ・コンパートメントまたはバスバー・コンパートメントに1個のUHFセンサ、および入出力ケーブルの端子のアース線にHFCTセンサです。

5.このシステムは、すでに稼動している開閉装置に後付けできるか。

完全。システムのすべてのセンサーは非侵入型設計で、運転中の開閉器キャビネットの外側に直接設置することができ、全設置プロセスは停電を必要とせず、安全で迅速です。

6.システムがアラームを発した場合、どうすればよいですか？

システムはPDの重大性に応じて異なるレベルのアラーム（例えば「注意」、「深刻」）を発する。アラームを受信した後、O&M担当者はまず、診断ソフトウェアによって与えられた欠陥の種類と位置情報を組み合わせ、ポータブルPDインスペクターを使用して現地調査を実施し、総合的な判断結果に基づいて、次のステップの保守または停電検査計画を策定することができます。

イノテラのスイッチギアローカルエミッションモニタリングソリューションを選ぶ理由

イノット（福州）販売有限公司 重要な電力資産に世界クラスのオンライン監視技術を提供することに専念。

  • マルチテクノロジーの統合と補完性私たちのシステムは、次のような転送が可能です。TEV、UHF、AE、HFCT様々なモニタリング技術を1つのプラットフォームでシームレスに統合し、多次元情報のクロスバリデーションとフュージョン診断を実現することで、診断の精度と信頼性を大幅に向上させる。
  • 高度なインテリジェント診断アルゴリズムの膨大なサンプル・ライブラリーに基づいたシステムを内蔵しています。インテリジェントPRPDマッピング認識エンジンとノイズ抑制アルゴリズムにより、欠陥の種類を自動的に識別し、複雑な生データを明確で実用的な診断結論に変換することができます。
  • 信頼性の高い工業用ハードウェア当社のセンサーと捕捉ユニットはすべて、変電所の強い電磁環境用に設計されており、最も厳しいEMC電磁適合性試験に合格しています。
  • プロフェッショナルな全工程サービスイノテラは、最初の現場調査や最適な測定ポイントの設計から、システムの設置や試運転、技術トレーニング、その後の継続的なデータ分析や診断サポートまで、エンドツーエンドのプロフェッショナルサービスを提供します。

イノテラを選択することは、全天候型、高度にインテリジェントな絶縁状態の安全ガードをスイッチギア資産に選択することです。

本記事の内容は一般的な技術科学に過ぎず、当社の特定の製品の性能や仕様を示すものではありません。詳細な製品情報、ソリューション、お見積もりについては、必ず弊社までお問い合わせください。］

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