部分放電(PD)如何檢測？

解析PD原理、PDIV、PDEV、PRPD、TEV與超音波檢測方法，並透過高壓開關設備實際案例，說明部分放電數值、趨勢與設備風險如何判讀。

部分放電檢測：從PD原理、檢測方法到高壓開關設備實際案例解析

高壓設備的絕緣劣化，往往不是在故障發生的那一刻才開始。

在設備仍能正常運轉、尚未出現跳脫或明顯異常之前，絕緣系統內部可能早已出現微小的放電活動。部分放電(Partial Discharge, PD)檢測的目的，就是協助維運人員提早發現這些潛在風險。

從工程實務來看，真正重要的並不只是「有沒有偵測到部分放電」，還包括：

• 部分放電發生在哪裡？
• 屬於哪一類型的放電？
• 嚴重程度如何？
• 是否正在持續惡化？
• 發現 PD 後是否需要立即停機？
• 應該安排進一步診斷，還是持續追蹤？

本文將從部分放電原理、PDIV／PDEV、PRPD、常見檢測方法，到 TEV 與超音波現場應用進行說明，並透過 IPEC 實際高壓開關設備案例，解析如何將部分放電量測結果轉化為設備維護決策。

什麼是部分放電檢測？

在實際的高壓設備維運工作中，部分放電檢測並不是用來尋找「已經壞掉的設備」，而是協助維運人員提早發現那些目前仍可運轉，但絕緣狀況正在逐漸惡化的潛在風險。

所謂部分放電(Partial Discharge, PD)，是指在高電壓環境下，絕緣系統的局部區域發生微小放電現象，但尚未形成完整的擊穿通道。

常見的部分放電可能發生於：

※固態絕緣物內部放電↓

※液態絕緣物內部放電↓

※外部電極放電↓

【上圖：不同的局部放電示意圖】

這類放電單次釋放的能量通常不高，因此現場往往不會立即出現設備跳脫或明顯異常。

真正需要注意的是長期反覆發生的累積效應。

持續性的部分放電可能逐漸加速絕緣材料劣化，最終增加設備絕緣擊穿與故障的風險。

在許多設備故障案例中，重大異常發生後回溯檢查，才發現設備早期已經存在部分放電跡象，只是當時沒有被妥善判讀或持續追蹤。

部分放電的原理是什麼？

要理解部分放電為什麼會反覆發生，可以先從絕緣系統的等效電路來看。

假設一個絕緣材料內部存在微小氣隙(Void)或其他缺陷，可將系統簡化為：

【上圖：絕緣系統等效電路圖】

• Ca（絕緣體主電容）：代表沒有瑕疵的正常絕緣部分。
• Cc（氣隙電容）：代表絕緣材料內部存在的微小氣隙或瑕疵。
• Cb（串聯電容）：代表與瑕疵氣隙串聯的絕緣部分。
• Va：外部施加的高壓。
• Vc：瑕疵氣隙兩端實際承受的分壓。

當外部施加電壓 Va 逐漸增加時，缺陷位置的氣隙電壓 Vc 也會跟著升高。

PDIV：什麼時候開始產生部分放電？

隨著外部電壓 Va 上升，氣隙電壓 Vc 也會逐漸升高。

當 Vc 達到氣隙的局部放電起始電壓 PDIV (Partial Discharge Inception Voltage)時，氣隙內部的電荷開始發生游離崩潰，形成局部放電。

PDEV：部分放電什麼時候停止？

放電發生的瞬間，氣隙內的電荷快速中和，Vc 因此迅速下降。

當電壓降低至局部放電熄滅電壓 PDEV (Partial Discharge Extinction Voltage) 時，這一次的放電停止。

但事情並沒有結束。

由於外部電壓 Va 仍然存在，缺陷位置又會再次累積電荷。

當 Vc 再次達到 PDIV，下一次局部放電便再次發生。

【上圖：放電過程波形分析圖】

因此，部分放電通常是間歇且反覆發生的，而不是一次放電就立即燒毀整個絕緣系統。

這也是在 PD Pulse 圖表中會觀察到一連串放電脈衝的原因。

PRPD 是什麼？為什麼要觀察放電相位？

除了放電訊號大小之外，部分放電發生在交流電壓的哪一個相位，也具有重要的判讀價值。

PRPD (Phase Resolved Partial Discharge，相位解析局部放電) 就是將放電脈衝與交流電壓相位對應，觀察放電訊號的相位分布特徵。

部分放電脈衝通常會在特定相位區域集中，例如電壓上升的斜坡區域。

不同類型的放電，例如：

• 內部放電
• 表面放電
• 尖端／電暈放電
• 外部干擾或雜訊

可能呈現不同的相位分布特徵。

因此，PRPD Pattern 相位分布圖可作為區分真實部分放電與外部干擾訊號的重要判讀依據之一。

也就是說，部分放電檢測不能只看到一個數值，就直接判斷設備是否危險。

較完整的判讀應同時考量：

PD Level 部分放電量測值 + PRPD Pattern 相位分布圖 + 感測器 + 設備類型 + 現場環境 + 歷史趨勢

為什麼微小的部分放電最後可能造成設備故障？

單次部分放電所釋放的能量可能非常小。

但如果每秒發生數十次甚至數百次，長期累積後所產生的熱能、臭氧及化學作用可能持續侵蝕絕緣材料。

隨著絕緣性能逐漸下降，局部缺陷可能持續擴大，最終增加絕緣崩潰（Breakdown）的可能性。

因此：

部分放電本身並不等於設備已經故障，但可能是絕緣系統正在劣化的重要前兆。

部分放電並非故障，但常是故障的前兆

發現部分放電，並不代表設備一定會立即失效。

然而，如果部分放電長期存在，並且量測結果呈現持續惡化的趨勢，設備風險就可能隨時間增加。

常見造成部分放電的原因包括：

• 絕緣材料老化或熱劣化
• 製造或施工過程產生的氣隙
• 電纜接頭或終端處理不良
• 表面污染或潮濕造成局部電場集中

這些問題在初期可能完全不影響設備正常運轉，但隨著絕緣持續劣化，可能成為後續重大故障的重要前兆。

【上圖：局部放電起源與後果】

為什麼維運單位越來越重視部分放電檢測？

從實際設備維運角度來看，導入部分放電檢測主要有以下幾項價值。

1. 提早掌握設備狀況

相較於設備故障後才進行原因分析，部分放電檢測可在設備仍能正常運轉時，提供絕緣狀態的早期異常資訊。

讓維運人員有機會在設備真正失效以前，先發現潛在問題。

2. 協助規劃檢修與停電時程

發現 PD 不一定代表設備需要立即停機。

透過定期檢測與趨勢觀察，可以了解同一設備的部分放電是否：

• 維持穩定
• 緩慢增加
• 突然惡化

維運單位因此能更有依據地安排檢修及停電計畫，降低臨時性停電帶來的影響。

3. 降低誤判與過度維修

並不是所有異常訊號都代表設備即將故障。

透過不同檢測方式、PRPD Pattern 與歷史趨勢進行判讀，有助於區分一般設備老化、外部干擾與真正需要關注的異常劣化。

因此，部分放電檢測除了協助「找出問題」，也能避免因單次數據而進行不必要的設備更換或停機。

現場常用的部分放電檢測方法

部分放電並沒有單一檢測方式適合所有設備。

實務上需要依設備種類、測試目的、是否能停電，以及現場環境選擇適合的方法。

1. 電氣檢測法（IEC 60270）

IEC 60270 為傳統且標準化的部分放電量測方法，可量測放電電荷量（pC）。

常見應用包括：

• 新設備驗收
• 實驗室測試
• 離線部分放電測試
• 需要量化 PD 電荷量的測試

其優點在於量測方式標準化。

然而，在實際場站環境中，IEC 60270 電氣量測較容易受到現場電磁雜訊影響，因此對測試環境、遮蔽條件與操作技術的要求也較高。

2. 超音波／聲學部分放電檢測

部分放電發生時可能產生聲學訊號，因此可以透過 聲學／超音波感測器感測器進行檢測。

其主要優點是：

• 不需停電即可依現場條件進行巡檢
• 操作快速
• 適合現場大量設備初步篩檢
• 可協助定位放電位置

特別適合應用於高壓開關設備與空氣絕緣系統。

超音波／聲學檢測較適合作為異常發現與位置判斷工具，不宜單獨依靠單一數值判斷所有設備的 PD 嚴重程度。

【上圖：超音波檢測】

TEV 暫態地電壓檢測

TEV（Transient Earth Voltage，暫態地電壓）主要應用於金屬封閉式高壓開關設備。

當設備內部發生部分放電時，高頻訊號可能沿著金屬外殼傳播，透過 TEV感測器可以快速判斷設備內部是否存在異常放電活動。

在實際高壓開關設備巡檢中，TEV 經常與 Acoustic／Ultrasonic 檢測搭配使用，以提高判讀可靠度。

【上圖：暫態地電壓(TEV)檢測】

TEV 與超音波部分放電檢測有什麼不同？

兩種方式偵測的是不同的物理訊號，因此並不是「哪一個比較準」的關係。

TEV（暫態地電壓）

較適合透過金屬外殼上的高頻訊號，偵測金屬封閉式設備內部的部分放電活動。

Acoustic／Ultrasonic（聲學／超音波）

較適合偵測部分放電產生的聲學訊號，可應用於表面放電、空氣間隙放電，以及協助定位放電位置。

因此在現場實務上，透過兩種或多種感測器進行交叉比對，通常比單獨依靠一種量測方式更具參考價值。

實務上如何選擇部分放電檢測設備？

實際巡檢作業通常需要在有限時間內，對大量設備做出初步且可信的狀態判斷。

因此，能夠支援多種檢測方式、適合現場操作，並能記錄量測結果的手持式部分放電檢測設備，在日常維運中具有相當高的實用性。

以 IPEC PD Detector Pro 為例，可依設備與檢測需求搭配不同感測器進行部分放電巡檢，包括 TEV、Acoustic、HFCT、VDS 等應用。

在 Switchgear 應用中，例如可利用：

• TEV：協助偵測金屬封閉設備內部的部分放電活動。
• Acoustic／Ultrasonic：協助偵測聲學放電訊號及判斷可能的放電位置。

透過不同量測方式進行交叉比對，可降低單一檢測方式造成誤判的可能性，也能提升現場判讀效率。

從長期設備管理角度來看，具備清楚的操作流程、量測結果記錄與趨勢追蹤能力，比單次量測數值本身更具參考價值。

因此，手持式 PD Detector 更適合被視為例行巡檢與早期異常評估工具，而不是取代後續所有深入 PD 診斷。

哪些情況適合使用手持式部分放電檢測設備？

依實際現場應用，整合 TEV、Acoustic／Ultrasonic 等方式的手持式部分放電檢測設備，特別適合：

※高壓開關設備例行巡檢

在設備正常運轉期間快速檢查是否存在異常部分放電活動。

※不明原因異常或跳脫後的初步檢查

在進行更深入診斷前，先利用手持式設備找出可能需要優先關注的區域。

※設備老化風險評估與趨勢追蹤

針對使用年限較長或重要設備建立定期巡檢紀錄，觀察 PD 是否隨時間發生變化。

※停電窗口有限的場站

對無法頻繁安排離線測試的設備，可先利用線上巡檢方式進行初步設備狀態評估。

IPEC 實際案例：Switchgear 偵測到 18 dB PD，需要立即停機嗎？

部分放電檢測最容易出現的誤解之一，就是看到一個 PD 數值後，立即將它解讀成固定的設備風險。

IPEC 的實際高壓開關設備部分放電檢測 (Switchgear PD Detection) 案例正好說明：PD 數值必須放回設備與現場條件中判讀。

案例背景

2025 年 6 月，IPEC 於卡達一座變電站進行部分放電巡檢。

此次巡檢屬於標準設備狀態檢查程序，針對多面**空氣絕緣開關設備（Air Insulated Switchgear, AIS）進行 PD Survey。

現場使用多種 Sensor，包括：

• Flexible Probe AA
• Internal/ External AA
• TEV
• HFCT
• VDS

目的是透過不同檢測方式，評估設備目前的健康狀態。

檢測結果：發現約 18 dB 部分放電

巡檢過程中，其中一面 Panel 透過 External AA、Flexible Probe AA 與 VDS Sensor 均偵測到部分放電活動，記錄的 PD Level 約為 18 dB。

工程人員進一步使用 VDS感測器對 Panel 的三相：

R Phase / Y Phase / B Phase

分別進行檢查。

結果確認 PD 訊號較接近 R Phase，顯示該區域存在需要進一步關注的放電活動。

發現 18 dB PD，為什麼沒有立即停機？

這是這個案例最值得注意的地方。

雖然現場確認存在部分放電，但依當時的PD量測值與嚴重程度評估，尚不足以立即將設備停電或拆解。

因此，IPEC 建議採取的處理方式是：

增加檢測頻率，並持續追蹤部分放電活動的變化。

若後續測試發現：

• PD量測值持續上升
• 嚴重程度明顯增加
• 設備風險提高

再進一步評估是否需要進行完整的部分放電深入檢測。

同時，是否需要採取停機等進一步措施，也必須考量設備本身的 Asset Criticality（設備重要程度）。

如果現場設備無法安排停機，也可考慮安裝永久式 PD Monitoring System，持續觀察部分放電是否存在及其發展趨勢。

部分放電多少 dB 算嚴重？

從上述案例就可以看到：

部分放電並不存在一個可以直接套用到所有設備的固定 dB 危險值。

18 dB 並不等於「一定要立即停機」。

同樣地，低於某個數值也不能直接代表設備完全沒有風險。

原因是 PD 判讀還會受到許多條件影響，包括：

• 設備種類
• 使用的感測器
• 測量位置
• 背景雜訊
• PRPD Pattern
• 放電類型
• 設備重要程度
• 歷史量測結果
• PD量測值是否持續增加

因此，對同一設備而言，相同測點、相近條件下的長期趨勢變化，往往比單次量測結果更值得關注。

這也是部分放電巡檢需要建立歷史紀錄的原因。

線上與離線部分放電檢測，應該怎麼選？

部分放電檢測可以依設備狀況與目的分為不同方式。

比較項目	線上檢測	離線檢測
是否需要停電	不需要	需要
適用情境	例行巡檢、長期監測	驗收、深入分析
成本	較高	較低
判讀重點	趨勢變化	絕對數值

實務上並不存在單一最佳解。

如果目的是大量設備的日常巡檢，可以利用手持式設備進行現場巡檢。

如果發現疑似或明顯異常，再依實際風險進行更深入的部分放電診斷。

對於關鍵設備、無法頻繁停機，或需要長期掌握設備狀態的場合，則可以進一步評估線上PD監控。

因此，更完整的設備管理思維可以理解為：

現場巡檢 → 發現異常 → 進一步確認 → 趨勢追蹤 → 維護決策

部分放電數值判讀的實務提醒

對初次導入部分放電檢測的單位而言，最常見的誤解之一就是：

「只看數值大小。」

實際判讀時應特別注意：

不同設備類型不宜直接比較數值

不同設備結構、絕緣方式與感測器都可能影響量測結果。

單次量測結果意義有限

一次量測只能代表當下的設備狀態。

如果沒有歷史資料，很難判斷目前數值究竟是穩定狀態，還是正在持續惡化。

背景雜訊與環境因素需要先確認

現場電磁環境、周邊設備與外部干擾都可能影響量測結果，因此需要搭配 PRPD Pattern、不同感測器或其他資訊進行判讀。

趨勢往往比單一數值更重要

如果同一設備、相同測點的PD量測值隨時間持續上升，就比某一次單獨出現的較高數值更值得進一步調查。

【上圖：局部放電訊號趨勢圖】

常見問題 FAQ

Q1：發現部分放電就一定要停機嗎？

不一定。

需要依設備重要性、PD嚴重程度、歷史趨勢與現場條件綜合判斷。

IPEC 的實際高壓開關設備案例中，即使確認偵測到約 18 dB 的部分放電訊號，當時仍未直接停機，而是建議提高檢測頻率並持續追蹤。

Q2：部分放電檢測多久做一次比較合適？

沒有適用所有設備的固定週期。

關鍵設備可將 PD 檢測納入年度檢測或線上監測規劃；若已發現異常 PD，則可依設備風險提高檢測頻率，以掌握後續變化。

Q3：超音波與 TEV 檢測哪一個比較準？

兩者用途不同，不能單純比較哪一個比較準。

TEV 主要應用於金屬封閉式設備的部分放電偵測；Acoustic／Ultrasonic 則利用放電產生的聲學訊號進行偵測與初步定位。

實務上搭配使用，可透過不同訊號進行交叉確認。

Q4：新設備是否需要進行部分放電檢測？

需要。

尤其在設備驗收階段，部分放電測試可以作為確認絕緣系統狀態的重要檢測項目之一。

Q5：部分放電多少 dB 算危險？

沒有一個固定 dB 數值適用所有設備。

PD量測值必須搭配感測、設備種類、測點、背景環境、PRPD Pattern、嚴重與歷史趨勢綜合判讀。

因此，不建議只依單次 dB 數值決定設備是否需要停機。

Q6：現場巡檢是否有適合快速使用的部分放電檢測設備？

有。

整合 TEV、Acoustic／Ultrasonic 等檢測方式的手持式 PD Detector，可在設備運轉狀態下進行快速巡檢，提供初步的異常判斷與定位資訊。

例如 IPEC PD Detector Pro，可依不同設備與檢測需求搭配多種感測器，適合應用於高壓開關設備等設備的日常巡檢與早期異常追蹤。

Q7：手持式部分放電檢測可以取代線上監控嗎？

兩者用途不同。

手持式設備適合現場巡檢、例行巡檢與異常篩檢；線上監控則適合需要長期、持續掌握 PD 發展狀況的關鍵設備。

實務上可先透過現場巡檢找出需要關注的設備，再依風險決定是否需要增加巡檢頻率、進行深入診斷或導入永久式監測。

結論：部分放電檢測真正重要的是趨勢與正確判讀

從工程實務角度來看，部分放電檢測真正的價值，不在於得到某一個單次量測數值，而是透過適合的檢測方法、不同感測器的交叉確認，以及歷史趨勢分析，持續掌握設備絕緣狀態的變化。

發現 PD 之後，也不是只有「停機」或「不停機」兩個選項。

依設備風險與現場條件，後續可能包括：

持續觀察 → 增加巡檢頻率 → 進階 PD 診斷 → 維修 → 線上監控

IPEC 高壓開關設備實際案例也顯示，即使確認偵測到約 18 dB 的部分放電訊號，仍需綜合嚴重程度、變化趨勢與 Asset Criticality，再決定適合的後續處理方式。

透過正確的部分放電檢測與設備狀態管理，可以協助維運單位更早掌握絕緣異常，合理安排檢修與停電時程，降低突發性設備故障風險。

IPEC PD Detector Pro｜手持式部分放電檢測設備

IPEC PD Detector Pro 可依不同設備及應用需求搭配多種部分放電 Sensor，協助進行現場 Spot Testing、異常篩檢與初步定位。

適用應用：

• 高壓開關設備部分放電巡檢
• 設備絕緣狀態初步評估
• 異常 PD 快速篩檢
• 部分放電趨勢追蹤
• 線上監測導入前設備評估

震儀科技提供 IPEC 部分放電檢測與監測相關設備，可依高壓開關設備、變壓器、電纜等不同設備與現場條件，協助評估適合的手持式檢測、感測器選擇、進階檢測與線上監測方案。

如需進一步了解，歡迎與震儀科技聯繫！

---

圖片文章來源：IPEC/震儀版權所有，翻印必究

※欲知更多歡迎電洽02-2286-0188或是 email: sales@pdic.com.tw

※更多產品詳情：局部放電檢測與監測 | IPEC