宋兵兵
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801；
摘要：為了更好的保障海上原油開采的安全性，完善好海上平面低壓配電盤設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在本文中，將具體分析絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)分析絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改造效果。
關(guān)鍵詞：絕緣在線監(jiān)測(cè)；接地故障；改造效果；倒停
引言
一般情況下，400V左右的海上平面低壓配電盤在線監(jiān)測(cè)只針對(duì)整個(gè)母線系統(tǒng)，并不能精確到某一路的絕緣狀況。而且，海上的環(huán)境狀況影響了相關(guān)電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，這導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行時(shí)難以完成倒停的工作，阻礙了海上平臺(tái)電氣人員排查接地故障。同時(shí)，當(dāng)?shù)蛪罕P母線其中有一路出了故障而遲遲得不到解決時(shí)，整個(gè)母線系統(tǒng)的工作壓力也會(huì)變大，給日后帶來(lái)了安全隱患。
在本文中，我使用了一臺(tái)普通的低壓配電盤進(jìn)行試驗(yàn)，該低壓盤由A/B兩段分開運(yùn)行，并且由同一型號(hào)的變壓器分開供電。在經(jīng)過(guò)一系列準(zhǔn)備工作后，我在兩段母線都進(jìn)行了相同條件的母線絕緣監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)工作完成之后，B段的絕緣工作并未受影響，A段則出現(xiàn)了問(wèn)題。以下，我將具體分析針對(duì)A段實(shí)行的改造計(jì)劃。
1改造的原因
由于傳統(tǒng)的絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不完善，我們無(wú)法監(jiān)測(cè)到各個(gè)設(shè)備的絕緣情況，也無(wú)法對(duì)其作出相關(guān)的解決措施。此次的改造計(jì)劃則是針對(duì)以往監(jiān)測(cè)不完善造成的諸多故障。根據(jù)絕緣在線監(jiān)測(cè)的工作原理看，此次的改造需要安裝零序電流互感器，從而更好的收集所有電器設(shè)備的零序電流情況。但是改造的重點(diǎn)在于如何在已有的電氣設(shè)備中安裝零序電流互感器，以及如何明確接入的方法。不同的電氣設(shè)備將采用不同的安裝方法，比如部分無(wú)法進(jìn)行倒停的電氣設(shè)備在安裝時(shí)，只能利用開口式電流互感器進(jìn)行在線安裝。
2絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)
2.1絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的建立
在此次的改造計(jì)劃中，我們?cè)谠械脑诰�監(jiān)測(cè)條件的基礎(chǔ)上增加了一些相關(guān)設(shè)備。主要是絕緣監(jiān)視儀和絕緣故障定位儀。絕緣監(jiān)視儀連接在系統(tǒng)和地之間，用于實(shí)時(shí)觀察并反饋系統(tǒng)和地之間的絕緣阻值。一旦絕緣阻值出現(xiàn)異常，絕緣監(jiān)視儀將會(huì)發(fā)出警報(bào)，并且傳達(dá)電流信號(hào)，同時(shí)對(duì)地進(jìn)行閉合。由絕緣監(jiān)視儀發(fā)出的電流信號(hào)將在測(cè)量電流互感器的監(jiān)測(cè)下傳送到絕緣故障定位儀，之后絕緣故障定位儀將準(zhǔn)確定位絕緣故障的地點(diǎn)。這兩個(gè)新增加的設(shè)備通過(guò)專業(yè)的通訊設(shè)備連接，相互配合工作，從而建立了絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)。
2.2相關(guān)設(shè)備的安裝
首先安裝絕緣監(jiān)視儀。該設(shè)備安裝在開關(guān)盤柜面板，一般用于測(cè)量系統(tǒng)的絕緣阻值，在絕緣阻值出現(xiàn)異常的情況下發(fā)送測(cè)試電流到系統(tǒng)。其次是零序電流互感器的安裝。該設(shè)備工作的關(guān)鍵在于檢測(cè)絕緣監(jiān)視儀發(fā)出的測(cè)試電流，檢測(cè)后將其傳送到絕緣故障定位儀。由于需要進(jìn)行檢測(cè)，因此該設(shè)備一般固定安裝在低壓盤柜的每個(gè)回路三相電纜上。再次是絕緣故障定位儀的安裝。該設(shè)備主要是為了收集所有回路的零序互感電流信息，利用導(dǎo)軌安裝，將其安裝于低壓盤柜后。最后是通訊網(wǎng)關(guān)的安裝。該設(shè)備通常安裝在盤柜中，是為了方便絕緣監(jiān)視儀和絕緣故障定位儀之間的溝通和交流。
3相關(guān)的調(diào)整和修改
為了測(cè)試建立的絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)是否合格，將以A段中一已知絕緣為零的回路為測(cè)試工具。在完成相關(guān)設(shè)備的安裝后，將得到的設(shè)備絕緣數(shù)據(jù)與之前進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)，為了檢測(cè)絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)是否可靠，可以設(shè)定一個(gè)在線監(jiān)測(cè)報(bào)警定值，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^察，從而進(jìn)一步確認(rèn)。
4最終改造效果
4.1整個(gè)絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的改造效果
當(dāng)絕緣監(jiān)視儀以及絕緣故障定位儀安裝使用之后，原來(lái)低壓配電盤A段的絕緣阻值已經(jīng)由0變成371kΩ，雖然系統(tǒng)絕緣較低，但這屬于正�，F(xiàn)象。這時(shí)絕緣監(jiān)視儀也并未低于設(shè)定的30kΩ，因此并未出現(xiàn)報(bào)警情況。如出現(xiàn)故障，絕緣監(jiān)視儀測(cè)試的絕緣阻值低于設(shè)定的絕緣監(jiān)測(cè)報(bào)警定值，此時(shí)將會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)向系統(tǒng)發(fā)送測(cè)試電流。發(fā)送報(bào)警信號(hào)后也會(huì)啟動(dòng)定位功能，定位功能的啟動(dòng)大大縮短了查找故障的時(shí)間，并且提高了查找的準(zhǔn)確性。當(dāng)確定故障的準(zhǔn)確地點(diǎn)時(shí)，也會(huì)發(fā)出定位成功的信號(hào)。定位信息通常是從絕緣監(jiān)測(cè)儀上獲取，獲取信息后還將進(jìn)一步核實(shí)。核實(shí)工作一般需要借助盤柜回路與絕緣監(jiān)測(cè)儀的通道對(duì)應(yīng)表，觀察定位信息與實(shí)際狀況是否吻合。
4.2絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)效益
絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的建立是針對(duì)設(shè)備的全生命周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。首先，絕緣在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)的同時(shí)應(yīng)用成功實(shí)現(xiàn)了絕緣故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不僅降低了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，而且可以了解各個(gè)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)絕緣情況，從而在維修出現(xiàn)故障的電氣設(shè)備，降低了日后產(chǎn)生安全隱患的可能性。其次，該系統(tǒng)的建立可以將出現(xiàn)故障的電氣設(shè)備完全停止電網(wǎng)運(yùn)行，緩解了母線系統(tǒng)的工作壓力，避免低壓母排出現(xiàn)兩相接地故障現(xiàn)象。
5絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品
5.1絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品
AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀
AIM-T系列絕緣監(jiān)測(cè)儀主要應(yīng)用在工業(yè)場(chǎng)所IT配電系統(tǒng)中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chǎn)品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統(tǒng)。
其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統(tǒng)，AIM-T500適用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。
5.2絕緣故障定位產(chǎn)品
工業(yè)用絕緣故障定位產(chǎn)品配合AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀使用，主要包括ASG200測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L系列電流互感器，適用于出線回路較多的IT配電系統(tǒng)。
5.3絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀
絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀配合AIM-T500絕緣監(jiān)測(cè)儀使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用于交流電壓高于690V，直流電壓高于800V的IT配電系統(tǒng)。
6技術(shù)參數(shù)
6.1絕緣監(jiān)測(cè)儀技術(shù)參數(shù)
|
型號(hào) 技術(shù)指標(biāo) |
AIM-T300 |
AIM-T500 |
AIM-T500L |
||||
|
輔助電源 |
電壓 |
AC 85~265V;DC100~300 |
AC 85~265V;DC100~300 |
||||
|
功耗 |
＜8W |
＜8W |
|||||
|
被監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng) |
電壓 |
480V以下的交流、直流以及交直流混合系統(tǒng) |
690V以下的交流及交直流混合系統(tǒng)、800V以下直流系統(tǒng) |
||||
|
頻率 |
40~60Hz |
40~60Hz |
|||||
|
絕緣監(jiān)測(cè) |
測(cè)量范圍 |
1kΩ~5MΩ |
1kΩ~10MΩ |
||||
|
報(bào)警值范圍 |
10kΩ~5MΩ |
10kΩ~10MΩ |
|||||
|
相對(duì)誤差 |
1~10k: 10k；10k~5M: ±10% |
1~10k: 10k；10k~10M: ±10% |
|||||
|
允許系統(tǒng)泄露電容 |
<150μF |
<500μF |
|||||
|
響應(yīng)時(shí)間 |
<6s |
<5s |
|||||
|
通訊 |
RS485，Modbus-RTU |
RS485，Modbus-RTU |
RS485，Modbus-RTU； |
||||
|
內(nèi)部參數(shù) |
測(cè)量電流 |
<170μA |
<270μA |
||||
|
絕緣故障定位 |
無(wú) |
無(wú) |
有 |
||||
|
電磁兼容/電磁輻射 |
IEC61326-2-4 |
IEC61326-2-4 |
|||||
|
額定沖擊電壓/污染等級(jí) |
8kV/Ⅲ |
8kV/Ⅲ |
|||||
|
內(nèi)部直流電阻 |
≥120kΩ |
≥180kΩ |
|||||
|
輸出 |
繼電器輸出 |
預(yù)警、報(bào)警 |
出錯(cuò)、預(yù)警、報(bào)警 |
||||
|
環(huán)境 |
工作溫度 |
-20~+60℃ |
|
||||
|
存儲(chǔ)溫度 |
-20~+70℃ |
|
|||||
|
相對(duì)濕度 |
5%~95%，不結(jié)露 |
|
|||||
|
海拔高度 |
≤2500m |
|
|||||
6.2測(cè)試信號(hào)發(fā)生器技術(shù)參數(shù)
|
輔助電源 |
電壓 |
AC 85~265V DC100~300V |
|
功耗 |
<7W |
|
|
IT系統(tǒng) |
額定電壓 |
單相交流AC 220V 三相交流 AC 0~690V 直流DC 0~800V |
|
絕緣故障定位 |
響應(yīng)時(shí)間 |
<5s |
|
定位電壓 |
20V/5Hz |
|
|
定位電流 |
0~10mA |
|
|
環(huán)境 |
電磁兼容/電磁輻射 |
IEC61326-2-4 |
|
工作溫度 |
-15-+55℃ |
6.3絕緣故障定位儀技術(shù)參數(shù)
|
輔助電源 |
電壓 |
AC 85-265V DC100~300V |
|
功耗 |
<5W |
|
|
絕緣故障定位 |
響應(yīng)時(shí)間 |
<12s |
|
定位電壓 |
無(wú) |
|
|
定位電流 |
無(wú) |
|
|
響應(yīng)靈敏度 |
>0.5mA |
|
|
輸出 |
繼電器輸出 |
報(bào)警Alarm |
|
環(huán)境 |
電磁兼容/電磁輻射 |
IEC61326-2-4 |
|
工作溫度 |
-15-+55℃ |
6.4 AKH-0.66L系列電流互感器技術(shù)參數(shù)
|
型號(hào) |
額定電流 |
變比 |
等級(jí) |
過(guò)載倍數(shù) |
|
L-45 |
16-100A |
5A：5mA |
1 |
10 |
|
L-80 |
100-250A |
|||
|
L-100 |
250-400A |
|||
|
L-150 |
400-800A |
|||
|
L-200 |
800-1500A |
6.5絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀技術(shù)參數(shù)
|
產(chǎn)品型號(hào) |
ACPD100 |
ACPD200 |
|
適用系統(tǒng) |
單相交、直流不接地系統(tǒng) |
三相交流、直流不接地系統(tǒng) |
|
電壓等級(jí) |
交流0~1150V，直流0~1760V |
交流0~1650V，帶直流元件0~1300V |
|
直流阻抗 |
≥160kΩ |
AK1≥225kΩ |
|
工作溫度 |
-10~+55℃ |
|
|
存儲(chǔ)溫度 |
-20~+70℃ |
|
|
防護(hù)等級(jí) |
IP30 |
|
7結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)上述分析可見，傳統(tǒng)的海上平臺(tái)絕緣在線監(jiān)測(cè)設(shè)備無(wú)法滿足絕緣在線定位監(jiān)測(cè)的需要。當(dāng)某一電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不能及時(shí)察覺到故障的發(fā)生，從而導(dǎo)致大量人力物力資源的損失。而絕緣在線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，它可以觀察到整個(gè)系統(tǒng)的絕緣故障情況，并且在準(zhǔn)確及時(shí)定位故障后，還能以最快的速度做出補(bǔ)救措施。這套系統(tǒng)的應(yīng)用很大程度上提高了海上原油開采工作的效率，促進(jìn)了海上原油開采工作的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]史保壯.變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)展望[M].1版.廣東：廣東電力出版社
[2]宗孔德.數(shù)字信號(hào)處理及其應(yīng)用[M].1版.北京：出版社
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.08版
[4]安科瑞 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)故障定位裝置及監(jiān)控系統(tǒng)（中英文）2021.01版
作者簡(jiǎn)介：宋兵兵，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究中低壓綜合保護(hù)及絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， QQ：3007723194 手機(jī)：13482141563（微信同號(hào)）