0 行業(yè)背景
海上石油平臺(tái)低壓電網(wǎng)系統(tǒng)屬于獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)，為了保證平臺(tái)生產(chǎn)，平臺(tái)的低壓用系統(tǒng)不能因某一路負(fù)載的絕緣故障而關(guān)停，因此平臺(tái)0.4kV低壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，故在短時(shí)間內(nèi)可以繼續(xù)運(yùn)行。但是若長(zhǎng)時(shí)間帶故障運(yùn)行，會(huì)造成相間短路，或者單相弧光接地時(shí)，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振而引起過(guò)電壓，給平臺(tái)生產(chǎn)造成很大壓力。
現(xiàn)如今大部分石油平臺(tái)裝設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，原有的絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備只能監(jiān)測(cè)整段母線的絕緣水平，不能監(jiān)測(cè)出具體是哪一路負(fù)載存在絕緣故障。因此，可以使用絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)絕緣故障回路的定位。
本文以海上平臺(tái)為例，介紹絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位的應(yīng)用。
1 系統(tǒng)分析
在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)不接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單點(diǎn)對(duì)地故障時(shí)，熔斷器或空開不動(dòng)作，系統(tǒng)電力供應(yīng)不會(huì)中斷，系統(tǒng)或負(fù)載回路不會(huì)分?jǐn)啵唤^緣監(jiān)視設(shè)備顯示絕阻值下降或輸出報(bào)警信號(hào)。
在海上平臺(tái)低壓400V系統(tǒng)中，在每段母排上設(shè)置絕緣檢測(cè)儀，現(xiàn)有的絕緣監(jiān)視儀表只能顯示整段母線的絕緣阻值，不能反映出哪一回路，如果當(dāng)前母線有多路負(fù)載，則判斷故障回路比較困難。
2 產(chǎn)品介紹
AIM-T500L系列工業(yè)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)可以用于配電回路中性點(diǎn)不接地的場(chǎng)所。該系統(tǒng)功能豐富，包括絕緣電阻監(jiān)測(cè)、絕緣故障預(yù)警、絕緣故障報(bào)警、故障定位、事件記錄、參數(shù)設(shè)置、通訊組網(wǎng)等，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，能及時(shí)報(bào)警，并準(zhǔn)確定位故障發(fā)生的具體回路，以提醒相關(guān)人員及時(shí)排查故障。
3 功能介紹
AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀具有以下功能：
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，電阻越*啟動(dòng)故障預(yù)警或報(bào)警功能；繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)警輸出等多種故障指示方式；事件記錄功能，方便操作人員查看分析故障類型和發(fā)生時(shí)間，判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀況；自檢功能，可一鍵實(shí)現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；斷線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議；一路CAN通訊，自定義協(xié)議，用于和信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀信息交互；應(yīng)用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)。
ASG200測(cè)試信號(hào)發(fā)生器具有以下功能：
指示故障所在相線；支持手動(dòng)啟動(dòng)定位用于測(cè)試通訊線路；采用CAN總線技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
AIL200-12絕緣故障定位儀具有以下功能：
定位并指示故障所在支路；單個(gè)AIL200-12多可定位12個(gè)回路；每個(gè)IT系統(tǒng)多可接90只定位儀，總計(jì)定位1080回路；采用CAN總線技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配合使用AKH-0.66L系列電流互感器作為監(jiān)測(cè)互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑；
4 技術(shù)指標(biāo)
AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <8W | |
電壓等級(jí) | 系統(tǒng)電壓 | AC 0~690V；DC 0~800V | |
頻率范圍 | 40~460Hz | |
絕緣 監(jiān)測(cè) | 絕緣電阻測(cè)量范圍 | 1k~10MΩ |
預(yù)警、報(bào)警值范圍 | 10k~10MΩ |
響應(yīng)時(shí)間(Ce=1uF) | <5s |
允許系統(tǒng)泄漏電容 | <500μF |
內(nèi)部參數(shù) | 測(cè)量電壓 | <50V |
測(cè)量電流 | <270μA |
內(nèi)部直流阻抗 | ≥180kΩ |
輸出 | 繼電器輸出 | 出錯(cuò)、報(bào)警、預(yù)警 |
通訊 | 通訊參數(shù) | RS485，Modbus-RTU；CAN，自定義 |
環(huán)境 | 工作溫度 | -15~+55℃ |
存儲(chǔ)溫度 | -20~+70℃ |
相對(duì)濕度 | <95%，不結(jié)露 |
海拔高度 | ≤2500m |
ASG200信號(hào)發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <7W | |
電壓等級(jí) | 系統(tǒng)電壓 | 單相交流220V，三相交流0~690V，直流0~800V | |
內(nèi)部參數(shù) | 定位電壓 | 1k~10MΩ |
定位電流 | 10k~10MΩ |
響應(yīng)時(shí)間 | <5s |
通訊 | 通訊參數(shù) | CAN，自定義 |
AIL200-12絕緣故障定位儀技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目 | 指標(biāo) |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <5W | |
內(nèi)部參數(shù) | 響應(yīng)時(shí)間 | <12s |
響應(yīng)電流 | 0.5mA |
輸出 | 繼電器輸出 | 報(bào)警 |
通訊 | 通訊參數(shù) | CAN，自定義 |
5 系統(tǒng)原理圖
下圖為AIM-T500L系列絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)的原理圖，當(dāng)末端回路發(fā)生絕緣故障，絕緣監(jiān)測(cè)儀開始報(bào)警，并通知信號(hào)發(fā)生器和絕緣故障定位儀，信號(hào)發(fā)生器向故障回路注入信號(hào)，絕緣監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)故障回路，當(dāng)絕緣故障定位儀檢測(cè)到故障后，絕緣監(jiān)測(cè)儀界面顯示故障相線和故障回路。
6 結(jié)語(yǔ)
IT配電系統(tǒng)在供電距離不是很長(zhǎng)時(shí)，供電的可靠性高，安全性好。
絕緣監(jiān)視儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣阻值，不能具體定位到故障回路。絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)，在監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)絕緣故障后，能夠在數(shù)秒內(nèi)定位出故障回路，不再需要平臺(tái)電氣專業(yè)人員將現(xiàn)場(chǎng)低壓負(fù)載回路逐個(gè)斷電，進(jìn)行故障排查，從功能、安全還是時(shí)效來(lái)看，優(yōu)于傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)手段。
絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)能適應(yīng)包括IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、UPS等供電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、油井電泵絕緣監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，為海上平臺(tái)絕緣故障提供保護(hù)方案。
參考文獻(xiàn)
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2019.11版
[2] 陳鑫, 吳占友, 杜銀昌. 低壓絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)在海上石油平臺(tái)的研究與應(yīng)用[J]. 機(jī)電信息, 2018, 567(33):9-10.
