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(guān)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(dāng)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(nèi)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(shè)絕緣監(jiān)測裝置，原有的絕緣監(jiān)測設(shè)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(yīng)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(dāng)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(yīng)不會中斷，系統(tǒng)或負載回路不會分斷；絕緣監(jiān)視設(shè)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(shè)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(dāng)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(yù)警、絕緣故障報警、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，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(guān)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，電阻越限時啟動故障預(yù)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(biāo)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(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(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)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(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)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(shù)指標(biāo)
AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀技術(shù)指標(biāo)
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項目
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指標(biāo)
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<8W
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電壓等級
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系統(tǒng)電壓
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AC 0~690V；DC 0~800V
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頻率范圍
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40~460Hz
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絕緣
監(jiān)測
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絕緣電阻測量范圍
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1k~10MΩ
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預(yù)警、報警值范圍
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10k~10MΩ
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響應(yīng)時間(Ce=1uF)
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<5s
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允許系統(tǒng)泄漏電容
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<500μF
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內(nèi)部參數(shù)
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測量電壓
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<50V
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測量電流
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<270μA
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內(nèi)部直流阻抗
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≥180kΩ
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輸出
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繼電器輸出
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出錯、報警、預(yù)警
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通訊
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通訊參數(shù)
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RS485，Modbus-RTU；CAN，自定義
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環(huán)境
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工作溫度
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-15~+55℃
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存儲溫度
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-20~+70℃
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相對濕度
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<95%，不結(jié)露
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海拔高度
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≤2500m
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ASG200信號發(fā)生器技術(shù)指標(biāo)
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項目
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指標(biāo)
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<7W
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電壓等級
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系統(tǒng)電壓
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單相交流220V，三相交流0~690V，直流0~800V
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內(nèi)部參數(shù)
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定位電壓
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1k~10MΩ
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定位電流
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10k~10MΩ
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響應(yīng)時間
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<5s
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通訊
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通訊參數(shù)
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CAN，自定義
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AIL200-12絕緣故障定位儀技術(shù)指標(biāo)
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項目
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指標(biāo)
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<5W
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內(nèi)部參數(shù)
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響應(yīng)時間
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<12s
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響應(yīng)電流
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0.5mA
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輸出
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繼電器輸出
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報警
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通訊
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通訊參數(shù)
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CAN，自定義
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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(dāng)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(dāng)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(jié)語
IT配電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高，**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(nèi)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、**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(yīng)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(shè)計與應(yīng)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(yīng)用[J]. 機電信息, 2018, 567(33):9-10.
