安科瑞劉鴻鵬

摘要

隨著工業用電安全要求的不斷提高，絕緣監測技術在保障低壓配電系統安全運行方面發揮著越來越重要的作用。工業絕緣監測方案為例，分析其在礦井、礦山、船舶、岸電等工業領域的應用優勢，探討了該技術在提高供電連續性、可靠性和安全性方面的突出表現。

關鍵詞：工業絕緣監測；IT系統；故障定位；用電安全；

1.引言

在工業生產環境中，電力系統的安全穩定運行直接關系到生產效率和人員安全。特別是在礦井、船舶、化工等特殊場所，電氣絕緣故障可能導致嚴重的安全事故。傳統的接地保護系統已不能滿足這些特殊場所對供電連續性和安全性的高要求。IT系統（不接地系統）因其在發生單相接地故障時仍能維持供電的特性，被廣泛應用于這些重要場所。而絕緣監測技術作為IT系統的核心保護手段，其應用優勢日益凸顯。

2. 工業場所絕緣監測的難點分析

工業場所絕緣監測是保障電氣系統安全運行的關鍵環節，但在實際應用中面臨著諸多技術挑戰和實施難點。本文將從環境因素、系統特性、監測技術、維護管理等多個維度，詳細剖析工業場所絕緣監測的主要難點。

2.1 環境因素帶來的監測挑戰

極端環境條件影響

溫濕度極端變化：鋼鐵廠高溫（50℃+）、冷庫低溫（30℃）、礦井高濕（RH>95%）等導致絕緣材料性能波動

腐蝕性環境：化工廠酸堿蒸汽、沿海鹽霧加速絕緣劣化，造成監測設備本身腐蝕

機械應力：礦山機械振動、港口設備沖擊導致連接松動、監測裝置位移

復雜電磁環境干擾

大功率設備干擾：軋鋼機、電弧爐等產生強電磁場（EMI強度可達100V/m以上）

變頻器諧波污染：導致監測信號失真（THD常超過15%）

瞬態過電壓：雷擊、操作過電壓（可達5kV/μs）損壞監測設備

2.2 配電系統特性導致的監測困難

系統拓撲復雜性

多級配電結構：從10kV到400V的多級變配電造成絕緣故障傳播路徑復雜

混合接地系統：TNS與IT系統共存時的相互影響

分布式電源接入：光伏、儲能等新能源接入改變故障電流特征

負載特性多樣化

非線性負載占比高：變頻驅動占比超60%的場合

動態負載變化快：軋機、起重機等負載突變率可達200%/s

容性負載影響：長電纜對地電容可達1μF/km以上

2.3 監測技術實施難點

測量技術瓶頸

寬范圍測量需求：需同時檢測100kΩ~10GΩ的絕緣電阻

分布參數影響：500米電纜對地電容可達0.5μF，導致信號衰減20dB+

多參數耦合：電阻、電容、泄漏電流的相互影響

故障診斷準確性

閾值設定困境：不同行業標準差異（礦井要求<50kΩ，一般工業<500kΩ）

漸進性故障識別：絕緣緩慢劣化難以早期預警

間歇性故障捕捉：閃絡性故障持續時間可能僅10ms級

2.4 系統運維管理難點

設備可靠性要求

連續運行挑戰：要求MTBF>50000小時

元器件老化：電解電容等元件在高溫下壽命衰減50%/10℃

測量漂移問題：年漂移量需控制在±2%以內

現場維護困難

可達性差：高空、密閉空間等危險區域占35%以上

專業人才缺乏：復合型運維人員缺口達40%

數據利用不足：85%的監測數據未被深度分析

2.5 特殊應用場景難點

爆炸危險場所

防爆要求嚴格：需滿足ATEX/IECEx標準

本質安全限制：監測電流需<100mA

維護周期短：每3個月需開蓋檢查

移動設備監測

船舶電力系統：搖擺工況導致接觸電阻變化±15%

礦用移動設備：頻繁插拔造成絕緣磨損率提高3倍

岸電系統：潮濕+機械振動復合應力影響

3. 工業絕緣監測技術

工業絕緣監測系統主要由絕緣監測儀、信號發生器、故障定位儀和定位用互感器等設備組成。該系統能夠實時監測IT配電系統對地的絕緣電阻及等效電容值，并在絕緣故障時發出報警信號。安科瑞的解決方案符合GB/T18216.82015和GB/T18216.92015等國家標準，適用于交流1000V和直流1500V以下的低壓配電系統。

3.1 技術方案

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3.2 技術應用場景

為了提高供電的連續性、可靠性和安全性，許多重要生產場所也采用了IT配電系統（不接地供電系統）。

工業絕緣監測及故障定位產品主要應用于工業領域， 如礦井、礦山、玻璃廠、電爐和試驗設備、船舶、海上平臺、 岸電、冶金廠、化工廠、爆炸危險場所、計算機中心以及應急電源等。通常裝設絕緣監測儀用來實時監測系統對地的絕緣狀況  ,當系統出現接地故障時，及時報警，提醒并排查故障。

3.3 工業絕緣方案組成架構

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3.4 主要功能

實時監測IT配電系統對地的絕緣及等效電容值， 并在絕緣故障時發出報警信號；

實時監測儀表與系統和地之間的接線狀態，當接線斷線時發故障斷線報警信號。

絕緣故障時，絕緣故障定位裝置能定位故障所在回路，方便故障排查；

具有RS485通訊功能，通過通訊網絡能將數據上傳至監控系統或云平臺， 實現遠程監測功能。

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4. 應用優勢

4.1 提高供電連續性和可靠性

在IT系統中，當發生單相接地故障時，系統仍可繼續運行，不會立即導致停電。安科瑞的絕緣監測儀能夠實時監測系統絕緣狀況，在絕緣水平降低到危險值前發出預警，使運維人員有足夠時間進行計劃性維修，避免了非計劃性停電帶來的生產損失。例如在云南某金屬礦項目中，盡管礦內環境高溫高濕，絕緣水平較低，但通過絕緣監測系統仍能維持電力系統的穩定運行。

4.2 故障定位縮短維修時間

傳統的絕緣監測只能報警而無法定位故障點，而安科瑞的解決方案集成了故障定位功能。當發生絕緣故障時，系統能夠定位到具體故障回路，顯著縮短了故障排查時間。在福建某電站UPS配電項目中，系統可以定位到具體的故障回路并顯示在絕緣監測儀上，大大提高了維修效率。

4.3 適應多種復雜工業環境

安科瑞的工業絕緣監測方案已成功應用于礦井、礦山、玻璃廠、電爐、船舶、海上平臺、冶金廠、化工廠等多種工業環境。這些環境往往存在高溫、高濕、腐蝕性氣體等惡劣條件，對設備的可靠性和適應性提出了極高要求。例如在船舶配電應用中，系統能夠適應船舶振動、鹽霧等特殊環境，確保穩定運行。

4.4 遠程監控與智能化管理

系統具有RS485通訊功能，可以通過通訊網絡將數據上傳至監控系統或云平臺，實現遠程監測功能。在云南金屬礦項目中，監控值班室設置了遠程絕緣監測系統，可以實時查看各豎井配電系統的絕緣狀態，實現了集中管理和智能預警。

4.5 符合嚴格的安全標準

安科瑞的絕緣監測產品嚴格遵循國家相關標準，如《金屬非金屬礦山安全規程》(GB164232020)、《碼頭船舶岸電設施工程技術標準》(GB/T5130052018)等，確保在各種工業應用場景中都能提供可靠的安全保障。

5.典型應用案例分析

5.1 礦井礦山應用

在云南某金屬礦項目中，系統在1228m、1080m、690m等不同深度設置了低壓絕緣監測故障定位裝置。由于礦井環境高溫高濕，且運行時間較久，絕緣監測系統能夠實時監測絕緣狀態，有效預防了因絕緣降低導致的電氣事故。

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5.2 船舶配電應用

某散貨輪船項目采用柴發供電，具有高壓岸電接入、低壓岸電接入和后備柴油發電機接入。系統在主配電和應急配電板、廚房配電、駕駛室照明配電等位置共配置了6套絕緣監測及故障定位方案，確保了船舶電力系統的安全可靠運行。

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5.3 UPS配電應用

福建某電站項目的UPS出線使用了6套絕緣監測及故障定位系統。當發生絕緣狀況降低時，裝置可以定位到具體的故障回路并顯示在絕緣監測儀上，為UPS系統的穩定運行提供了有力保障。

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結論

工業絕緣監測方案在保障特殊工業場所用電安全方面具有顯著優勢：通過實時監測和預警提高了供電連續性；故障定位縮短了維修時間；強大的環境適應性使其能在各種惡劣條件下可靠工作；遠程監控功能實現了智能化管理；嚴格的標準符合性確保了系統的安全性。隨著工業自動化程度的不斷提高和用電安全要求的日益嚴格，絕緣監測技術將在更多領域發揮重要作用，為工業生產的安全運行保駕護航。