局部放電檢測儀ST4200
高壓繼電器盒SW2001
助力高效、可靠的電機(jī)生產(chǎn)
2025年2月20日，HIOKI日置正式發(fā)售局部放電檢測儀ST4200和高壓繼電器盒SW2001，旨在提高電機(jī)測試的精度與效率。
隨著電動(dòng)汽車(EV)和工業(yè)應(yīng)用的迅速發(fā)展，市場對可靠的變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)需求不斷增長，這兩款產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
ST4200可精準(zhǔn)高效地識(shí)別局部放電(PD)現(xiàn)象。它擁有交流局部放電測試和脈沖局部放電測試雙模式功能，能夠在生產(chǎn)階段檢測出潛在的絕緣不良，并降低出貨后的故障風(fēng)險(xiǎn)。它還配備了高頻電流互感器(CT)，在干擾嚴(yán)重的生產(chǎn)環(huán)境中，也能確保準(zhǔn)確地檢測局部放電。與SW2001的集成簡化了系統(tǒng)布線，降低線纜復(fù)雜度，提高測量精度，使測試流程更加流暢。
SW2001憑借其靈活、可擴(kuò)展的架構(gòu)，且提供多種通道選擇，能夠同時(shí)對多臺(tái)電機(jī)進(jìn)行測試，顯著提高工作效率。其高度可靠的多路復(fù)用設(shè)計(jì)減少了故障停機(jī)時(shí)間，使其成為大批量電機(jī)制造的理想解決方案。
局部放電檢測儀ST4200（左）高壓繼電器盒SW2001（右）
研發(fā)背景
1、全球向碳中和的轉(zhuǎn)變
全球向碳中和的轉(zhuǎn)變加速了電動(dòng)汽車（EV）和節(jié)能型工業(yè)系統(tǒng)的普及。2024年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的全球銷量同比飆升25.6%，僅12月就達(dá)到190萬輛*1。
2、高效電機(jī)需求的不斷增長
在歐洲等地區(qū)，相關(guān)法規(guī)已強(qiáng)制要求使用能效等級(jí)為IE4*2及以上的高效電機(jī)。國際電工委員會(huì)（IEC）將電機(jī)能效等級(jí)劃分為IE1至IE4，其中IE4等級(jí)的電機(jī)能效最高，與較低等級(jí)的電機(jī)相比，能耗更低，運(yùn)營成本也更低。這類電機(jī)通常由變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制，由于這使它們承受更高的浪涌電壓，因此增加了絕緣故障的風(fēng)險(xiǎn)。
3、先進(jìn)功率半導(dǎo)體技術(shù)的崛起
碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高壓開關(guān)，但會(huì)使電機(jī)承受比其額定工作電壓高2到3倍的浪涌電壓，這可能導(dǎo)致潛在缺陷演變?yōu)閲?yán)重故障。據(jù)預(yù)測，SiC 和 GaN 市場規(guī)模將從 2024 年的 14.1 億美元增長到 2034 年的 110.8 億美元，年平均增長率（CAGR）為 22.9%*3。
變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中浪涌電壓與局部放電現(xiàn)象示意圖，重點(diǎn)展示絕緣應(yīng)力及潛在故障風(fēng)險(xiǎn)
4、局部放電（PD）測試的重要性
PD測試對于在電機(jī)發(fā)生故障前檢測出潛在的絕緣不良至關(guān)重要。盡管傳統(tǒng)的50/60 Hz交流高壓測試一直是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但PD測試通過模擬真實(shí)工況能更有效地識(shí)別絕緣薄弱點(diǎn)。
5、干擾嚴(yán)重環(huán)境下的挑戰(zhàn)
盡管 PD 測試具有諸多優(yōu)勢，但在干擾嚴(yán)重的環(huán)境（如生產(chǎn)線）下仍面臨著巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的電磁波檢測方法在這種環(huán)境下難以保證測試結(jié)果的可重復(fù)性。此外，現(xiàn)代的生產(chǎn)線需要在高低壓測量之間頻繁切換，大大增加了系統(tǒng)集成與控制的復(fù)雜度。
產(chǎn)品特點(diǎn)
1、雙模式局部放電檢測
ST4200具備兩種局部放電檢測模式：交流局部放電（AC PD）測試和脈沖局部放電（Surge PD）測試*4，可有效識(shí)別潛在絕緣不良，將諸如火災(zāi)等嚴(yán)重故障的發(fā)生幾率降至最低。其中交流局部放電（AC PD）測試，是評估相間絕緣以及各相和鐵芯間絕緣的首選方法，但在中性點(diǎn)閉合的相間結(jié)構(gòu)中存在局限性，在這種情況下，就需要采用脈沖局部放電（Surge PD）測試。
該圖表展示了電機(jī)定子中三種主要的局部放電測試類型：
匝間（turn-to-turn）、相間（phase-to-phase）與各相和鐵芯間（phase-to-core）著重突出了評估絕緣完整性的關(guān)鍵路徑
2、高頻CT抗干擾局部放電檢測
ST4200采用高頻電流互感器（CT）技術(shù)，可在生產(chǎn)線環(huán)境中有效抑制干擾，解決傳統(tǒng)電磁波檢測法因安裝條件差異導(dǎo)致的測量結(jié)果波動(dòng)問題，同時(shí)支持對成品電機(jī)進(jìn)行可靠的脈沖PD測試。
3、與高壓繼電器盒SW2001高效集成
應(yīng)對復(fù)雜測試環(huán)境中的噪聲問題，ST4200可與SW2001組成多路復(fù)用架構(gòu)，通過整合多路輸入信號(hào)，減少線纜布線與連接節(jié)點(diǎn)，顯著降低電磁干擾（EMI）、接地回路和電容耦合等潛在的干擾源影響，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
4、可根據(jù)測試要求選擇不同通道數(shù)（4/8/16/24通道）
SW2001系列提供可定制的解決方案，有4/8/16/24通道的型號(hào)可供選擇，以滿足不同的測量需求。通過連接多種儀器可進(jìn)行六項(xiàng)不同測試 —— 電阻測試、電感測試、浪涌測試、耐壓測試（Hipot）、絕緣電阻測試以及局部放電測試（交流PD與脈沖PD）。SW2001-24型號(hào)可同時(shí)測試多達(dá)三臺(tái)三相電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)內(nèi)置兩個(gè)熱敏電阻溫度傳感器，無需頻繁重新連接，非常適合并行電機(jī)測試生產(chǎn)線。
高壓繼電器盒SW2001實(shí)現(xiàn)高效電機(jī)測試
可提供多達(dá)24個(gè)通道，實(shí)現(xiàn)無縫的多項(xiàng)測試集成，支持三臺(tái)三相電機(jī)的同時(shí)測試
5、高穩(wěn)定性多路復(fù)用設(shè)計(jì)，延長使用壽命
SW2001采用耐高壓繼電器，可安全切換高達(dá)8kV的高壓信號(hào)，且泄漏電流極小。其強(qiáng)化絕緣的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了繼電器間距并采用優(yōu)質(zhì)絕緣線材，確保測量精度。此外，多路復(fù)用架構(gòu)能夠抑制電機(jī)繞組儲(chǔ)能釋放的風(fēng)險(xiǎn)，有效保護(hù)低壓測試設(shè)備免受損壞。
主要用途
電動(dòng)汽車及工業(yè)電機(jī)生產(chǎn)中的局部放電測試
ST4200 和 SW2001 為電動(dòng)汽車（EV）及工業(yè)應(yīng)用中電機(jī)的絕緣不良檢測提供全面解決方案，確保生產(chǎn)過程中的高可靠性與安全性。
電機(jī)測試系統(tǒng)構(gòu)建（靜態(tài)電氣測試）
該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)電氣測試（電阻、耐壓、絕緣電阻及局部短路等）的無縫集成，可顯著優(yōu)化電機(jī)測試流程并提升生產(chǎn)效率。
*1 2024年全球電動(dòng)汽車銷量增長25%，創(chuàng)下歷史新高
*2 歐盟新規(guī)推動(dòng)電機(jī)能效提升
*3 碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導(dǎo)體市場規(guī)模 - 截至2034年
*4 交流局部放電（ACPD）測試符合 IEC 60270 和 IEC 60034 - 27 - 1 標(biāo)準(zhǔn) | 脈沖局部放電（Surge PD）測試符合 IEC 61934 和 IEC 60034 - 27 - 5 標(biāo)準(zhǔn)
