具有故障定位功能的絕緣監測係統在海上平台配電係統中的應用

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

【摘要】海上平台低壓係統一般采用IT係統，發生單相接地故障時故障電流很小，不足以激勵保護裝置動作，使故障設備自動跳閘，因此可以維持設備的運行狀態不中斷，供電連續性較好。但若故障不能及時排除故障電流和過電壓可導致相間短路，造成斷電停產(chan) 並增大發生火災和人身觸電事故的風險。因此有必要安裝絕緣監測裝置，在發生接地故障時立即報警並定位故障點，從(cong) 而及時排除故障，保證平台的正常生產(chan) 和人員安全。

【關(guan) 鍵詞】海上平台；低壓係統；絕緣監測；故障定位

0 行業(ye) 背景

      海洋平台電力係統為(wei) 孤島係統，常為(wei) 單一電源，一旦發生故障斷電，不僅(jin) 會(hui) 導致平台停產(chan) ，造成經濟效益損失，嚴(yan) 重故障時還可能發生觸電事故甚至引起火災危及平台的安全，所以油氣處理用電設備較多的低壓係統一般采用IT係統IT係統發生單相接地故障時故障電流很小，不足以激勵保護裝置動作，使故障設備自動跳閘，因此可以維持設備的運行狀態不中斷，供電連續性較好。但若故障不能及時排除 故障電流和過電壓可導致相間短路 造成斷電停產(chan) 並增大發生火災和人身觸電事故的風險。長期以來IT係統發生單相接地故障時隻能靠人工逐一斷開數百個(ge) 負載回路來排查，不僅(jin) 耗時費力，還會(hui) 破壞設備供電的連續性，另外頻繁開斷斷路器也可能會(hui) 引起操作過電壓。因此有必要安裝帶故障定位的絕緣監測裝置在發生接地故障時立即報警並定位故障點從(cong) 而及時排除故障，保證平台的正常生產(chan) 和人員安全，並可將監控信息通過工業(ye) 以太網接入全礦的綜合管控平台，實現整個(ge) 低壓配電係統的遠程監控。

1 IT係統優(you) 缺點分析

      IT係統示意圖如圖1所示，即電源變壓器二次側(ce) 中性點不接地，用電設備外殼接地。海上平台低壓配電係統一般不引出N線，也無PE線，用電設備外殼直接經平台鋼結構接地。

1.1主要優(you) 點

      係統發生單相絕緣故障時故障電流為(wei) 係統對地電容泄漏電流，數值很小，不會(hui) 引起繼電保護裝置動作，保證了供電連續性;故障時線電壓保持不變，也就不會(hui) 影響三相用電設備的正常運行，另外較小的故障電流形成的接觸電壓很低，不會(hui) 對人體(ti) 造成傷(shang) 害以230V係統中的某一相為(wei) 例，如圖2所示。

1.2主要缺點

      係統發生單相絕緣故障時，雖然故障電流數值較小，但若該電流長時間侵襲電纜和設備的絕緣，可能引起故障點絕緣燃燒，導致相與(yu) 相之間的故障 ;單相絕緣故障時非故障相的對地電壓會(hui) 由相電壓升高為(wei) 線電壓長時間不排除故障可使非故障相也出現新的故障形成兩(liang) 相接地短路。當配電線路過長時線路分布電容較大IT係統將等效於(yu) TT係統，若發生絕緣故障，故障電流會(hui) 顯著變大 ，產(chan) 生危險的接觸電壓，導致人身觸電事故的發生，以230V係統某一相為(wei) 例如圖3所示。

2 產(chan) 品介紹

      AIM-T500L係列工業(ye) 絕緣監測及故障定位係統是安科瑞電氣專(zhuan) 為(wei) 工業(ye) 場合如礦井、玻璃廠、電爐和試驗設備、船舶、冶金廠、化工廠、爆炸危險場所、計算機中心及應急電源等IT配電係統而研發。

      該係統功能豐(feng) 富，包括絕緣電阻監測、絕緣故障預警、絕緣故障報警、事件記錄、參數設置、通訊組網等，當係統出現接地故障時，能及時報警，並準確定位故障發生的具體(ti) 回路，以提醒相關(guan) 人員及時排查故障。

      絕緣監測即監測係統的絕緣阻抗，基於(yu) 歐姆定律，采用低頻電流注入法係統由絕緣監測儀(yi) 、測試信號發生器、故障定位儀(yi) 和傳(chuan) 感器即電流互感器組成如圖4所示。

      絕緣監測儀(yi) 向低壓係統注入低頻交流信號，絕緣監測儀(yi) 內(nei) 含有對工頻電流而對低頻電流極低的阻抗。當係統沒有發生絕緣故障時，該主機可測量係統和每個(ge) 回路的對地絕緣電阻和泄漏電容，通過設置絕緣阻抗預設值可實現對絕緣故障的預防;當係統發生絕緣故障時，低頻電流信號通過故障點經大地回到絕緣監測儀(yi) ，絕緣監測儀(yi) 通過計算分析後發出故障報警故障定位裝置通過電流互感器定位故障回路。

3 功能介紹

AIM-T500L絕緣監測儀(yi) 具有以下功能：

      實時監測IT係統的對地絕緣電阻，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生時間，判斷係統運行狀況；自檢功能，可一鍵實現儀(yi) 表硬件電路的故障自檢；斷線監測，實時監測PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標準Modbus-RTU協議；一路CAN通訊，自定義(yi) 協議，用於(yu) 和信號發生器、故障定位儀(yi) 信息交互；應用範圍廣，適用於(yu) 交流、直流以及交直流混合IT係統。

ASG200測試信號發生器具有以下功能：

      指示故障所在相線；支持手動啟動定位用於(yu) 測試通訊線路；采用CAN總線技術，方便與(yu) 係統內(nei) 其它設備進行數據交互。

AIL200-12絕緣故障定位儀(yi) 具有以下功能：

      定位並指示故障所在支路；單個(ge) AIL200-12多可定位12個(ge) 回路；每個(ge) IT係統多可接90隻定位儀(yi) ，總計定位1080回路；采用CAN總線技術，方便與(yu) 係統內(nei) 其它設備進行數據交互。配合使用AKH-0.66L係列電流互感器作為(wei) 監測互感器，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絕緣監測儀(yi) 技術指標

ASG200信號發生器技術指標

AIL200-12絕緣故障定位儀(yi) 技術指標

5 平台低壓係統係統配置方式

        海洋石油平台低壓係統包括400V係統和230V係統，400V係統電源側(ce) 一般為(wei) 兩(liang) 台變壓器供電，雙母線帶常開母聯，正常工況下分列運行，應急工況下由應急柴油發電機供電主要為(wei) 油氣處理用電設備供電回路可達數百個(ge) 。230V係統電源側(ce) 為(wei) 單台變壓器供電主要為(wei) 照明小功率和電伴熱係統供電每個(ge) 230V照明或伴熱係統回路數一般為(wei) 一百個(ge) 左右。

400V係統絕緣監測裝置可在每個(ge) 電源進線處配備一台絕緣監測主機，以便滿足不同工況下的絕緣監測。需要注意的是在正常工況和黑啟動等工況下，當一個(ge) 係統內(nei) 有兩(liang) 台及以上絕緣監測主機時須保證隻能有一台主機向係統注入低頻電流否則會(hui) 導致絕緣監測結果不準確。因此 有必要把電源進線開關(guan) 和母聯開關(guan) 的狀態接入各監測主機並設置聯鎖。

考慮到400V係統負載回路較多，若為(wei) 每個(ge) 回路都安裝絕緣故障定位裝置，投資較大，可選擇隻為(wei) 工藝流程或安全所需的重要回路安裝故障定位裝置，其他回路可在故障報警後使用便攜故障定位器人工定位而無需斷開每個(ge) 回路。230V係統與(yu) 單個(ge) 400V係統類似可采用相同的配置方式。

6 結語

      為(wei) 海上石油平台低壓IT係統配置絕緣監測裝置後，不僅(jin) 可在線監測係統的絕緣電阻和泄漏電容還可對部分重要回路的絕緣阻抗進行監測預防絕緣故障的發生。發生絕緣故障後絕緣監測裝置能發出報警並自動或人工定位故障回路，可及時切除故障回路 杜絕二次故障的發生，保證供電連續性提高係統安全性。

作者簡介：簡婷，女，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要研究方向為(wei) 低壓配電安全用電領域。