0 行業(yè)背景
海上石油平臺低壓電網(wǎng)系統(tǒng)屬于獨立電網(wǎng)系統(tǒng)，為了保證平臺生產(chǎn)，平臺的低壓用系統(tǒng)不能因某一路負載的絕緣故障而關停，因此平臺0.4kV低壓電力系統(tǒng)采用中性點絕緣系統(tǒng)。中性點絕緣系統(tǒng)的特點是當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統(tǒng)的平衡沒有遭到破壞，故在短時間內可以繼續(xù)運行。但是若長時間帶故障運行，會造成相間短路，或者單相弧光接地時，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振而引起過電壓，給平臺生產(chǎn)造成很大壓力。
現(xiàn)如今大部分石油平臺裝設絕緣監(jiān)測裝置，原有的絕緣監(jiān)測設備只能監(jiān)測整段母線的絕緣水平，不能監(jiān)測出具體是哪一路負載存在絕緣故障。因此，可以使用絕緣監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，實現(xiàn)絕緣故障回路的定位。
本文以海上平臺為例，介紹絕緣監(jiān)測及故障定位的應用。
1 系統(tǒng)分析
在中性點不接地系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)不接地，當系統(tǒng)發(fā)生單點對地故障時，熔斷器或空開不動作，系統(tǒng)電力供應不會中斷，系統(tǒng)或負載回路不會分斷；絕緣監(jiān)視設備顯示絕阻值下降或輸出報警信號。
在海上平臺低壓400V系統(tǒng)中，在每段母排上設置絕緣檢測儀，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，如果當前母線有多路負載，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)測及故障定位系統(tǒng)可以用于配電回路中性點不接地的場所。該系統(tǒng)功能豐富，包括絕緣電阻監(jiān)測、絕緣故障預警、絕緣故障報警、故障定位、事件記錄、參數(shù)設置、通訊組網(wǎng)等，當系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時，能及時報警，并準確定位故障發(fā)生的具體回路，以提醒相關人員及時排查故障。
3 功能介紹
AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀具有以下功能：
實時監(jiān)測IT系統(tǒng)的對地絕緣電阻，電阻越*啟動故障預警或報警功能；繼電器報警輸出、LED報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)生時間，判斷系統(tǒng)運行狀況；自檢功能，可一鍵實現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；斷線監(jiān)測，實時監(jiān)測PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標準Modbus-RTU協(xié)議；一路CAN通訊，自定義協(xié)議，用于和信號發(fā)生器、故障定位儀信息交互；應用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)。
ASG200測試信號發(fā)生器具有以下功能：
指示故障所在相線；支持手動啟動定位用于測試通訊線路；采用CAN總線技術，方便與系統(tǒng)內其它設備進行數(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AIL200-12多可定位12個回路；每個IT系統(tǒng)多可接90只定位儀，總計定位1080回路；采用CAN總線技術，方便與系統(tǒng)內其它設備進行數(shù)據(jù)交互。配合使用AKH-0.66L系列電流互感器作為監(jiān)測互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑；
4 技術指標
AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀技術指標
項目 | 指標 |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <8W | |
電壓等級 | 系統(tǒng)電壓 | AC 0~690V；DC 0~800V | |
頻率范圍 | 40~460Hz | |
絕緣 監(jiān)測 | 絕緣電阻測量范圍 | 1k~10MΩ |
預警、報警值范圍 | 10k~10MΩ |
響應時間(Ce=1uF) | <5s |
允許系統(tǒng)泄漏電容 | <500μF |
內部參數(shù) | 測量電壓 | <50V |
測量電流 | <270μA |
內部直流阻抗 | ≥180kΩ |
輸出 | 繼電器輸出 | 出錯、報警、預警 |
通訊 | 通訊參數(shù) | RS485，Modbus-RTU；CAN，自定義 |
環(huán)境 | 工作溫度 | -15~+55℃ |
存儲溫度 | -20~+70℃ |
相對濕度 | <95%，不結露 |
海拔高度 | ≤2500m |
ASG200信號發(fā)生器技術指標
項目 | 指標 |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <7W | |
電壓等級 | 系統(tǒng)電壓 | 單相交流220V，三相交流0~690V，直流0~800V | |
內部參數(shù) | 定位電壓 | 1k~10MΩ |
定位電流 | 10k~10MΩ |
響應時間 | <5s |
通訊 | 通訊參數(shù) | CAN，自定義 |
AIL200-12絕緣故障定位儀技術指標
項目 | 指標 |
輔助電源 | 電壓 | AC85~265V；DC100~300V | |
功耗 | <5W | |
內部參數(shù) | 響應時間 | <12s |
響應電流 | 0.5mA |
輸出 | 繼電器輸出 | 報警 |
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)測及故障定位系統(tǒng)的原理圖，當末端回路發(fā)生絕緣故障，絕緣監(jiān)測儀開始報警，并通知信號發(fā)生器和絕緣故障定位儀，信號發(fā)生器向故障回路注入信號，絕緣監(jiān)測儀監(jiān)測故障回路，當絕緣故障定位儀檢測到故障后，絕緣監(jiān)測儀界面顯示故障相線和故障回路。
6 結語
IT配電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高，安全性好。
絕緣監(jiān)視儀監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣阻值，不能具體定位到故障回路。絕緣監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，在監(jiān)測到系統(tǒng)絕緣故障后，能夠在數(shù)秒內定位出故障回路，不再需要平臺電氣專業(yè)人員將現(xiàn)場低壓負載回路逐個斷電，進行故障排查，從功能、安全還是時效來看，優(yōu)于傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測手段。
絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)能適應包括IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測、UPS等供電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測、油井電泵絕緣監(jiān)測等系統(tǒng)，為海上平臺絕緣故障提供保護方案。
參考文獻
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11版
[2] 陳鑫, 吳占友, 杜銀昌. 低壓絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)在海上石油平臺的研究與應用[J]. 機電信息, 2018, 567(33):9-10.
