淺談安科瑞海上平臺低壓配電柜絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)及產(chǎn)品選型
發(fā)布時間：2023-07-17瀏覽次數(shù)：805返回列表
摘要：為了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備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。在本文中，將具體分析絕緣監(jiān)測系統(tǒng)，同時分析絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的改造效果。
關鍵詞：絕緣在線監(jiān)測；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)測只針對整個母線系統(tǒng)，并不能到某一路的絕緣狀況。而且，海上的環(huán)境狀況影響了相關電氣設備的正常運行，這導致設備在運行時難以完成倒停的工作，阻礙了海上平臺電氣人員排查接地故障。同時，當?shù)蛪罕P母線其中有一路出了故障而遲遲得不到解決時，整個母線系統(tǒng)的工作壓力也會變大，給日后帶來了安全隱患。
在本文中，我使用了一臺普通的低壓配電盤進行試驗，該低壓盤由A/B兩段分開運行，并且由同一型號的變壓器分開供電。在經(jīng)過一系列準備工作后，我在兩段母線都進行了相同條件的母線絕緣監(jiān)測工作。監(jiān)測工作完成之后，B段的絕緣工作并未受影響，A段則出現(xiàn)了問題。以下，我將具體分析針對A段實行的改造計劃。
1改造的原因
由于傳統(tǒng)的絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的不完善，我們無法監(jiān)測到各個設備的絕緣情況，也無法對其作出相關的解決措施。此次的改造計劃則是針對以往監(jiān)測不完善造成的諸多故障。根據(jù)絕緣在線監(jiān)測的工作原理看，此次的改造需要安裝零序電流互感器，從而好的收集所有電器設備的零序電流情況。但是改造的重點在于如何在已有的電氣設備中安裝零序電流互感器，以及如何明確接入的方法。不同的電氣設備將采用不同的安裝方法，比如部分無法進行倒停的電氣設備在安裝時，只能利用開口式電流互感器進行在線安裝。
2絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)
2.1絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)的建立
在此次的改造計劃中，我們在原有的在線監(jiān)測條件的基礎上增加了一些相關設備。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，用于實時觀察并反饋系統(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)視儀將會發(fā)出警報，并且傳達電流信號，同時對地進行閉合。由絕緣監(jiān)視儀發(fā)出的電流信號將在測量電流互感器的監(jiān)測下傳送到絕緣故障定位儀，之后絕緣故障定位儀將準確定位絕緣故障的地點。這兩個新增加的設備通過專業(yè)的通訊設備連接，相互配合工作，從而建立了絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)。
2.2相關設備的安裝
首先安裝絕緣監(jiān)視儀。該設備安裝在開關盤柜面板，一般用于測量系統(tǒng)的絕緣阻值，在絕緣阻值出現(xiàn)異常的情況下發(fā)送測試電流到系統(tǒng)。其次是零序電流互感器的安裝。該設備工作的關鍵在于檢測絕緣監(jiān)視儀發(fā)出的測試電流，檢測后將其傳送到絕緣故障定位儀。由于需要進行檢測，因此該設備一般固定安裝在低壓盤柜的每個回路三相電纜上。再次是絕緣故障定位儀的安裝。該設備主要是為了收集所有回路的零序互感電流信息，利用導軌安裝，將其安裝于低壓盤柜后。后是通訊網(wǎng)關的安裝。該設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相關的調整和修改
為了測試建立的絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)是否合格，將以A段中一已知絕緣為零的回路為測試工具。在完成相關設備的安裝后，將得到的設備絕緣數(shù)據(jù)與之前進行對比。同時，為了檢測絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)是否可靠，可以設定一個在線監(jiān)測報警定值，對其進行嚴謹?shù)挠^察，從而進一步確認。
4終改造效果
4.1整個絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)的改造效果
當絕緣監(jiān)視儀以及絕緣故障定位儀安裝使用之后，原來低壓配電盤A段的絕緣阻值已經(jīng)由0變成371kΩ，雖然系統(tǒng)絕緣較低，但這屬于正常現(xiàn)象。這時絕緣監(jiān)視儀也并未低于設定的30kΩ，因此并未出現(xiàn)報警情況。如出現(xiàn)故障，絕緣監(jiān)視儀測試的絕緣阻值低于設定的絕緣監(jiān)測報警定值，此時將會發(fā)出報警信號，同時向系統(tǒng)發(fā)送測試電流。發(fā)送報警信號后也會啟動定位功能，定位功能的啟動大大縮短了查找故障的時間，并且提高了查找的準確性。當確定故障的準確地點時，也會發(fā)出定位成功的信號。定位信息通常是從絕緣監(jiān)測儀上獲取，獲取信息后還將進一步核實。核實工作一般需要借助盤柜回路與絕緣監(jiān)測儀的通道對應表，觀察定位信息與實際狀況是否吻合。
4.2絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)改造經(jīng)濟效益
絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)的建立是針對設備的全生命周期，提高了經(jīng)濟效益。首先，絕緣在線監(jiān)測和定位系統(tǒng)的同時應用成功實現(xiàn)了絕緣故障的及時發(fā)現(xiàn)，不僅降低了工作人員的工作負擔，而且可以了解各個設備的在線監(jiān)測絕緣情況，從而在維修出現(xiàn)故障的電氣設備，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)故障的電氣設備完全停止電網(wǎng)運行，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)測及絕緣故障定位產(chǎn)品
5.1絕緣監(jiān)測及絕緣故障定位產(chǎn)品
AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測儀
AIM-T系列絕緣監(jiān)測儀主要應用在工業(yè)場所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)測儀使用，主要包括ASG200測試信號發(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)測耦合儀
絕緣監(jiān)測耦合儀配合AIM-T500絕緣監(jiān)測儀使用，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技術參數(shù)
6.1絕緣監(jiān)測儀技術參數(shù)
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型號 技術指標 |
AIM-T300 |
AIM-T500 |
AIM-T500L |
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輔助電源 |
電壓 |
AC 85~265V;DC100~300 |
AC 85~265V;DC100~300 |
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功耗 |
＜8W |
＜8W |
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被監(jiān)測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) |
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頻率 |
40~60Hz |
40~60Hz |
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絕緣監(jiān)測 |
測量范圍 |
1kΩ~5MΩ |
1kΩ~10MΩ |
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報警值范圍 |
10kΩ~5MΩ |
10kΩ~10MΩ |
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相對誤差 |
1~10k: 10k；10k~5M: ±10% |
1~10k: 10k；10k~10M: ±10% |
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允許系統(tǒng)泄露電容 |
<150μF |
<500μF |
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響應時間 |
<6s |
<5s |
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通訊 |
RS485，Modbus-RTU |
RS485，Modbus-RTU |
RS485，Modbus-RTU； |
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內部參數(shù) |
測量電流 |
<170μA |
<270μA |
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絕緣故障定位 |
無 |
無 |
有 |
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電磁兼容/電磁輻射 |
IEC61326-2-4 |
IEC61326-2-4 |
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額定沖擊電壓/污染等級 |
8kV/Ⅲ |
8kV/Ⅲ |
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內部直流電阻 |
≥120kΩ |
≥180kΩ |
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輸出 |
繼電器輸出 |
預警、報警 |
出錯、預警、報警 |
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環(huán)境 |
工作溫度 |
-20~+60℃ |
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存儲溫度 |
-20~+70℃ |
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相對濕度 |
5%~95%，不結露 |
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海拔高度 |
≤2500m |
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6.2測試信號發(fā)生器技術參數(shù)
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輔助電源 |
電壓 |
AC 85~265V DC100~300V |
|
功耗 |
<7W |
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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 |
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絕緣故障定位 |
響應時間 |
<5s |
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定位電壓 |
20V/5Hz |
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定位電流 |
0~10mA |
|
|
環(huán)境 |
電磁兼容/電磁輻射 |
IEC61326-2-4 |
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工作溫度 |
-15-+55℃ |
6.3絕緣故障定位儀技術參數(shù)
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輔助電源 |
電壓 |
AC 85-265V DC100~300V |
|
功耗 |
<5W |
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絕緣故障定位 |
響應時間 |
<12s |
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定位電壓 |
無 |
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|
定位電流 |
無 |
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響應靈敏度 |
>0.5mA |
|
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輸出 |
繼電器輸出 |
報警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參數(shù)
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型號 |
額定電流 |
變比 |
等級 |
過載倍數(shù) |
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L-45 |
16-100A |
5A：5mA |
1 |
10 |
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L-80 |
100-250A |
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L-100 |
250-400A |
|||
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L-150 |
400-800A |
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L-200 |
800-1500A |
6.5絕緣監(jiān)測耦合儀技術參數(shù)
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產(chǎn)品型號 |
ACPD100 |
ACPD200 |
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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) |
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電壓等級 |
交流0~1150V，直流0~1760V |
交流0~1650V，帶直流元件0~1300V |
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直流阻抗 |
≥160kΩ |
AK1≥225kΩ |
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工作溫度 |
-10~+55℃ |
|
|
存儲溫度 |
-20~+70℃ |
|
|
防護等級 |
IP30 |
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7結束語
根據(jù)上述分析可見，傳統(tǒng)的海上平臺絕緣在線監(jiān)測設備無法滿足絕緣在線定位監(jiān)測的需要。當某一電氣設備出現(xiàn)故障時，不能及時察覺到故障的發(fā)生，從而導致大量人力物力資源的損失。而絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)則很好地解決了這個問題，它可以觀察到整個系統(tǒng)的絕緣故障情況，并且在準確及時定位故障后，還能以快的速度做出補救措施。這套系統(tǒng)的應用很大程度上提高了海上原油開采工作的效率，促進了海上原油開采工作的長遠發(fā)展。
參考文獻
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[2]宗孔德.數(shù)字信號處理及其應用[M].1版.北京：清華大學出版社
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.08版
[4]安科瑞 IT 系統(tǒng)絕緣監(jiān)測故障定位裝置及監(jiān)控系統(tǒng)（中英文）2021.01版
