淺談低壓絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)在海上石油平臺(tái)的研究與應(yīng)用

時(shí)間：2021-04-29作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：37

摘要：海上石油平臺(tái)低壓系統(tǒng)與陸地電力系統(tǒng)有很大區(qū)別，其屬于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)允許帶故障正常運(yùn)行2 h，保證海上重要電氣設(shè)備不會(huì)立即關(guān)停?，F(xiàn)以渤海某海上平臺(tái)為例，其原有的絕緣監(jiān)視儀只能發(fā)出故障報(bào)警，并不能監(jiān)測(cè)出到底是系統(tǒng)中哪一路負(fù)載出現(xiàn)了絕緣故障，需要平臺(tái)電氣專業(yè)人員將現(xiàn)場(chǎng)低壓負(fù)載回路逐個(gè)斷電進(jìn)行故障排查，給接地故障查找?guī)?lái)了非常大的困難。當(dāng)?shù)蛪耗概虐l(fā)生單相接地故障時(shí)，為了能時(shí)間鎖定故障點(diǎn)并方便現(xiàn)場(chǎng)電氣人員及時(shí)對(duì)接地故障進(jìn)行排查、解決，提高低壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)增加一套在線絕緣監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了絕緣故障回路的定位?，F(xiàn)就絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)的實(shí)施方案及效果進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：海上平臺(tái)；低壓絕緣監(jiān)測(cè)；定位系統(tǒng)；實(shí)施方案

0 引言

海上石油平臺(tái)低壓電網(wǎng)系統(tǒng)屬于獨(dú)立電網(wǎng)系統(tǒng)，為了保證平臺(tái)生產(chǎn)，平臺(tái)的低壓用系統(tǒng)不能因某一路負(fù)載的絕緣故障而關(guān)停，因此平臺(tái)400V低壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)。中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的特點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，故在短時(shí)間內(nèi)可以繼續(xù)運(yùn)行。但是若長(zhǎng)時(shí)間帶故障運(yùn)行，會(huì)造成相間短路，或者單相弧光接地時(shí)，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振而引起過(guò)電壓，給平臺(tái)生產(chǎn)造成很大壓力。

渤海某石油平臺(tái)原有的絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備只能監(jiān)測(cè)整段母線的絕緣水平，不能監(jiān)測(cè)出具體是哪一路負(fù)載存在絕緣故障。因此，需要增加一套在線絕緣監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)絕緣故障回

路的定位。本文以渤海某海上平臺(tái)為例，就此問(wèn)題進(jìn)行探討分析。

1平臺(tái)電站低壓系統(tǒng)分析及絕緣監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)意義

1.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)分析

在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，由絕緣故障RF引起的對(duì)地漏電流IF只能通過(guò)系統(tǒng)對(duì)地泄漏電容構(gòu)成回路，如圖1所示。（1）熔斷器或空開(kāi)不動(dòng)作；（2）系統(tǒng)發(fā)生單點(diǎn)對(duì)地故障時(shí)，系統(tǒng)電力供應(yīng)不會(huì)中斷；（3）系統(tǒng)或負(fù)載回路不會(huì)分?jǐn)?；?）絕緣監(jiān)視設(shè)備顯示絕阻值下降或輸出報(bào)警信號(hào)。

 

圖1 負(fù)載電流向量分解圖

1.2 現(xiàn)有絕緣監(jiān)視儀表存在的問(wèn)題

在海上平臺(tái)低壓400V系統(tǒng)中，只在每段母排上設(shè)置絕緣檢測(cè)儀，但現(xiàn)有的絕緣監(jiān)視儀表存在以下問(wèn)題：

（1）只能顯示整段母線的絕緣阻值，不能反映出哪一回路，當(dāng)前A段負(fù)載有116路；

（2）只能監(jiān)視工頻交流供電系統(tǒng)，不能監(jiān)視頻率變化的交流供電系統(tǒng)；

（3）只能測(cè)量純交流供電側(cè)的絕緣失效，不能對(duì)含有直流成分的供電側(cè)進(jìn)行測(cè)量；

（4）不能自適應(yīng)系統(tǒng)分布電容（漏電容）的變化，這樣會(huì)導(dǎo)致絕緣監(jiān)視儀表失效或給出錯(cuò)誤的絕緣阻值。

1.3 絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)的意義

IT系統(tǒng)中當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生單個(gè)對(duì)地絕緣故障時(shí)，系統(tǒng)允許帶故障運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生個(gè)故障且故障在不同相時(shí)，系統(tǒng)對(duì)地構(gòu)成相間短路，導(dǎo)致線路熔斷器或空開(kāi)動(dòng)作，線路供電中斷，因此，在發(fā)生次絕緣故障時(shí)，絕緣檢測(cè)儀應(yīng)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并找出故障回路，在個(gè)故障到來(lái)之**除個(gè)故障，為及時(shí)排除故障贏得時(shí)間。

2 絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)的實(shí)施方案及效果

2.1 絕緣故障定位系統(tǒng)原理

因IT系統(tǒng)中的對(duì)地漏電電流為固定值且很微小，約為系統(tǒng)電容電流，因此，普通電流測(cè)量?jī)x器不能測(cè)出具體哪個(gè)負(fù)載出現(xiàn)絕緣故障。本平臺(tái)使用絕緣監(jiān)視儀AIM-T500L，該設(shè)備是在普通絕緣監(jiān)視儀的基礎(chǔ)上引入PGH絕緣故障檢測(cè)等裝置，來(lái)完成故障定位，具體原理如圖2所示。

 

圖2 采用絕緣監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)圖

圖中絕緣監(jiān)視儀AIM-T500L連接在系統(tǒng)和大地之間，不間斷測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的相線和地之間的電阻值。當(dāng)阻值降低至預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值后，絕緣監(jiān)視儀報(bào)警，觸發(fā)PGH絕緣故障測(cè)試裝

置，對(duì)地閉合測(cè)試開(kāi)關(guān)，改變對(duì)地故障電流，以此來(lái)發(fā)送測(cè)試電流信號(hào)。

該測(cè)試電流信號(hào)經(jīng)過(guò)絕緣故障點(diǎn)、大地、PGH和安裝在各回路中的測(cè)量電流互感器構(gòu)成回路。該測(cè)試電流數(shù)值的大小因系統(tǒng)額定電壓和絕緣故障阻值的大小而異，但根據(jù)不同的

系統(tǒng)，可限制在1/2.5/10/25/50 mA以內(nèi)，以保護(hù)單相故障時(shí)各系統(tǒng)的安全性，發(fā)生絕緣故障的回路上的測(cè)量電流互感器檢測(cè)到該測(cè)試電流信號(hào)，輸出報(bào)警信號(hào)，鎖定絕緣故障回路，

實(shí)現(xiàn)絕緣故障回路的定位。

2.2 設(shè)備組成

主要應(yīng)用的設(shè)備包括1臺(tái)絕緣監(jiān)視儀AIM-T500L、負(fù)載回路數(shù)量等同的絕緣故障評(píng)估儀AIL200-12和測(cè)量CT、1臺(tái)RTU網(wǎng)關(guān)。

2.3 絕緣故障定位系統(tǒng)方案實(shí)施及效果

2.3.1 方案實(shí)施步驟

步，安裝絕緣監(jiān)視儀AIM-T500L在平臺(tái)ACB開(kāi)關(guān)柜的面板上。

步，安裝絕緣故障評(píng)估儀AIL200-12在每屏負(fù)載柜端子排上，每臺(tái)絕緣故障評(píng)估儀能監(jiān)測(cè)12個(gè)回路左右，滿足每屏負(fù)載柜的回路數(shù)。

第三步，安裝毫安級(jí)開(kāi)合式零序電流互感器在每個(gè)負(fù)載回路上，測(cè)量CT為開(kāi)合式，*斷電安裝，直接套在開(kāi)關(guān)出線電纜上。

，連接各評(píng)估儀和監(jiān)視儀等設(shè)備之間的通信電纜，方案示意圖如圖3所示。

 

圖3 實(shí)施方案示意圖

2.3.2 系統(tǒng)原理圖

方案實(shí)施后低壓400V系統(tǒng)及絕緣監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

 

圖4 系統(tǒng)原理圖

2.3.3 效果展示

方案實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)400V系統(tǒng)A段負(fù)載中有一個(gè)回路絕緣為零，利用此回路來(lái)驗(yàn)證本系統(tǒng)是否能夠定位。

步驟1：將絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)上電投入使用，此時(shí)系統(tǒng)絕緣阻值為371kΩ，絕緣正常，AIM-T500L無(wú)報(bào)警。

步驟2：將已知的故障回路投入后，絕緣監(jiān)視儀顯示絕緣阻值＜1kΩ，**設(shè)定報(bào)警值30kΩ，報(bào)警指示燈亮，并發(fā)出測(cè)試電流啟動(dòng)定位。

步驟3：經(jīng)過(guò)5s左右的時(shí)間查找，成功定位到故障回路，定位成功指示燈亮起，并在液晶顯示屏上顯示定位信息，故障顯示信息（ADR：12 K10 014 mA），通過(guò)查找盤(pán)柜對(duì)應(yīng)表，故障回路為L(zhǎng)A11盤(pán)柜*8個(gè)回路，與現(xiàn)場(chǎng)完全一致，如圖5所示。

 

圖5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀顯示圖

3 安科瑞工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀介紹

3.1 概述

隨著工業(yè)科技的發(fā)展，漏電流對(duì)工業(yè)生產(chǎn)安全構(gòu)成了很大的威脅。為了提高供電的連續(xù)性和可靠性，許多重要生產(chǎn)場(chǎng)所采用了不接地供電系統(tǒng)。安科瑞AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域如礦井、玻璃廠、電爐和試驗(yàn)設(shè)備、冶金廠、化工廠、爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)中心及應(yīng)急電源等的交流不接地系統(tǒng)中，用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀況，當(dāng)系統(tǒng)p出現(xiàn)接地故障時(shí)，及時(shí)報(bào)警，提醒相關(guān)人員排查故障。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行。

3.2 AIM-T系統(tǒng)工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀介紹

 

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，用來(lái)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)對(duì)地絕緣狀況，在系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，以提醒電氣維護(hù)人員對(duì)故障及時(shí)排查。產(chǎn)品主要包括AIM-T300\AIM-T500兩大系列，其中兩款絕緣監(jiān)測(cè)裝置除去適用電壓等級(jí)不同以外，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統(tǒng)。

3.3 AIM-T系列絕緣監(jiān)測(cè)儀應(yīng)用

AIM-T300絕緣監(jiān)測(cè)儀主要適用于在450V以下交流、直流以及交直流混合的不接地系統(tǒng)中；AIM-T500絕緣監(jiān)測(cè)儀主要適用于800V以下交流、直流以及交直流混合的不接地系統(tǒng)中。用于給礦井、玻璃廠、電爐和試驗(yàn)設(shè)備、冶金廠、化工廠、爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)中心以及應(yīng)急電源等場(chǎng)所的IT系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)對(duì)地的絕緣狀況。同時(shí)AIM-T500支持雙套IT系統(tǒng)母線互聯(lián)功能，即當(dāng)兩套IT系統(tǒng)通過(guò)母聯(lián)合為一套IT系統(tǒng)時(shí)，只有1臺(tái)絕緣監(jiān)測(cè)儀工作，另一臺(tái)在檢測(cè)到母聯(lián)開(kāi)關(guān)閉合后，自動(dòng)停止絕緣監(jiān)測(cè)功能。絕緣監(jiān)測(cè)裝置在主配電系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖如下所示。

 

3.4 安科瑞工業(yè)用絕緣檢測(cè)儀選型



4 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)視儀只能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣阻值，不能具體定位到故障回路，且隨著系統(tǒng)擴(kuò)容等現(xiàn)場(chǎng)條件的影響，系統(tǒng)分布電容會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)視儀測(cè)量不準(zhǔn)確甚至失效。絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)，從測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，在線絕緣監(jiān)視儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量阻值非常準(zhǔn)確，在監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)絕緣故障后，能夠在數(shù)秒內(nèi)準(zhǔn)確地定位出故障回路，不再需要平臺(tái)電氣專業(yè)人員將現(xiàn)場(chǎng)低壓負(fù)載回路逐個(gè)斷電，進(jìn)行故障排查，無(wú)論從功能、安全還是時(shí)效來(lái)看，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)**傳統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)手段。

絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)的AMP測(cè)量法，可自適應(yīng)系統(tǒng)分布電容變化，較加地測(cè)量三相與地之間的絕緣阻值，且能快速定位到故障點(diǎn)，能適應(yīng)包括IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、UPS等供電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)、油井電泵絕緣監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，為海上平臺(tái)絕緣故障提供較高效的保護(hù)方案。


 萬(wàn)佳芬，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電力監(jiān)控與電能管理的推廣.
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