浅谈海上平台低压配电柜绝缘在线监测定位系统及产品选型

浅谈海上平台低压配电柜绝缘在线监测定位系统及产品选型

张颖姣

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

摘要：为了更好的保障海上原油开采的安全性，完善好海上平面低压配电盘设备绝缘在线监测系统。在本文中，将具体分析绝缘监测系统，同时分析绝缘在线监测系统的改造效果。

关键词：绝缘在线监测；接地故障；改造效果；倒停

引言

一般情况下，400V左右的海上平面低压配电盘在线监测只针对整个母线系统，并不能精确到某一路的绝缘状况。而且，海上的环境状况影响了相关电气设备的正常运行，这导致设备在运行时难以完成倒停的工作，阻碍了海上平台电气人员排查接地故障。同时，当低压盘母线其中有一路出了故障而迟迟得不到解决时，整个母线系统的工作压力也会变大，给日后带来了安全隐患。

在本文中，我使用了一台普通的低压配电盘进行试验，该低压盘由A/B两段分开运行，并且由同一型号的变压器分开供电。在经过一系列准备工作后，我在两段母线都进行了相同条件的母线绝缘监测工作。监测工作完成之后，B段的绝缘工作并未受影响，A段则出现了问题。以下，我将具体分析针对A段实行的改造计划。

1改造的原因

由于传统的绝缘在线监测系统的不完善，我们无法监测到各个设备的绝缘情况，也无法对其作出相关的解决措施。此次的改造计划则是针对以往监测不完善造成的诸多故障。根据绝缘在线监测的工作原理看，此次的改造需要安装零序电流互感器，从而更好的收集所有电器设备的零序电流情况。但是改造的重点在于如何在已有的电气设备中安装零序电流互感器，以及如何明确接入的方法。不同的电气设备将采用不同的安装方法，比如部分无法进行倒停的电气设备在安装时，只能利用开口式电流互感器进行在线安装。

2绝缘在线监测定位系统

2.1绝缘在线监测定位系统的建立

在此次的改造计划中，我们在原有的在线监测条件的基础上增加了一些相关设备。主要是绝缘监视仪和绝缘故障定位仪。绝缘监视仪连接在系统和地之间，用于实时观察并反馈系统和地之间的绝缘阻值。一旦绝缘阻值出现异常，绝缘监视仪将会发出警报，并且传达电流信号，同时对地进行闭合。由绝缘监视仪发出的电流信号将在测量电流互感器的监测下传送到绝缘故障定位仪，之后绝缘故障定位仪将准确定位绝缘故障的地点。这两个新增加的设备通过专业的通讯设备连接，相互配合工作，从而建立了绝缘在线监测定位系统。

2.2相关设备的安装

首先安装绝缘监视仪。该设备安装在开关盘柜面板，一般用于测量系统的绝缘阻值，在绝缘阻值出现异常的情况下发送测试电流到系统。其次是零序电流互感器的安装。该设备工作的关键在于检测绝缘监视仪发出的测试电流，检测后将其传送到绝缘故障定位仪。由于需要进行检测，因此该设备一般固定安装在低压盘柜的每个回路三相电缆上。再次是绝缘故障定位仪的安装。该设备主要是为了收集所有回路的零序互感电流信息，利用导轨安装，将其安装于低压盘柜后。最后是通讯网关的安装。该设备通常安装在盘柜中，是为了方便绝缘监视仪和绝缘故障定位仪之间的沟通和交流。

3相关的调整和修改

为了测试建立的绝缘在线监测定位系统是否合格，将以A段中一已知绝缘为零的回路为测试工具。在完成相关设备的安装后，将得到的设备绝缘数据与之前进行对比。同时，为了检测绝缘在线监测定位系统是否可靠，可以设定一个在线监测报警定值，对其进行严谨的观察，从而进一步确认。

4最终改造效果

4.1整个绝缘在线监测定位系统的改造效果

当绝缘监视仪以及绝缘故障定位仪安装使用之后，原来低压配电盘A段的绝缘阻值已经由0变成371kΩ，虽然系统绝缘较低，但这属于正常现象。这时绝缘监视仪也并未低于设定的30kΩ，因此并未出现报警情况。如出现故障，绝缘监视仪测试的绝缘阻值低于设定的绝缘监测报警定值，此时将会发出报警信号，同时向系统发送测试电流。发送报警信号后也会启动定位功能，定位功能的启动大大缩短了查找故障的时间，并且提高了查找的准确性。当确定故障的准确地点时，也会发出定位成功的信号。定位信息通常是从绝缘监测仪上获取，获取信息后还将进一步核实。核实工作一般需要借助盘柜回路与绝缘监测仪的通道对应表，观察定位信息与实际状况是否吻合。

4.2绝缘在线监测定位系统改造经济效益

绝缘在线监测定位系统的建立是针对设备的全生命周期，提高了经济效益。首先，绝缘在线监测和定位系统的同时应用成功实现了绝缘故障的及时发现，不仅降低了工作人员的工作负担，而且可以了解各个设备的在线监测绝缘情况，从而在维修出现故障的电气设备，降低了日后产生安全隐患的可能性。其次，该系统的建立可以将出现故障的电气设备完全停止电网运行，缓解了母线系统的工作压力，避免低压母排出现两相接地故障现象。

5绝缘监测及绝缘故障定位产品

5.1绝缘监测及绝缘故障定位产品

AIM-T系列工业用绝缘监测仪

AIM-T系列绝缘监测仪主要应用在工业场所IT配电系统中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款产品，均适用于纯交流、纯直流以及交直流混合的系统。

其中AIM-T300适用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系统，AIM-T500适用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了绝缘故障定位功能。

5.2绝缘故障定位产品

工业用绝缘故障定位产品配合AIM-T500L绝缘监测仪使用，主要包括ASG200测试信号发生器，AIL200-12绝缘故障定位仪，AKH-0.66L系列电流互感器，适用于出线回路较多的IT配电系统。

5.3绝缘监测耦合仪

绝缘监测耦合仪配合AIM-T500绝缘监测仪使用，主要包括ACPD100，ACPD200，适用于交流电压高于690V，直流电压高于800V的IT配电系统。

6技术参数

6.1绝缘监测仪技术参数

 

型号 技术指标	AIM-T300	AIM-T500	AIM-T500L
辅助电源	电压	AC 85~265V;DC100~300	AC 85~265V;DC100~300
功耗	＜8W	＜8W
被监测IT系统	电压	480V以下的交流、直流以及交直流混合系统	690V以下的交流及交直流混合系统、800V以下直流系统
频率	40~60Hz	40~60Hz
绝缘监测	测量范围	1kΩ~5MΩ	1kΩ~10MΩ
报警值范围	10kΩ~5MΩ	10kΩ~10MΩ
相对误差	1~10k: 10k；10k~5M: ±10%	1~10k: 10k；10k~10M: ±10%
允许系统泄露电容	<150μF	<500μF
响应时间	<6s	<5s
通讯	RS485，Modbus-RTU	RS485，Modbus-RTU	RS485，Modbus-RTU；
内部参数	测量电流	<170μA	<270μA
绝缘故障定位	无	无	有
电磁兼容/电磁辐射	IEC61326-2-4	IEC61326-2-4
额定冲击电压/污染等级	8kV/Ⅲ	8kV/Ⅲ
内部直流电阻	≥120kΩ	≥180kΩ
输出	继电器输出	预警、报警	出错、预警、报警
环境	工作温度	-20~+60℃	-15~+55℃
存储温度	-20~+70℃	-20~+70℃
相对湿度	5%~95%，不结露	5%~90%，不结露
海拔高度	≤2500m	≤2500m

 

6.2测试信号发生器技术参数

 

辅助电源	电压	AC 85~265V DC100~300V
功耗	<7W
IT系统	额定电压	单相交流AC 220V 三相交流 AC 0~690V 直流DC 0~800V
绝缘故障定位	响应时间	<5s
定位电压	20V/5Hz
定位电流	0~10mA
环境	电磁兼容/电磁辐射	IEC61326-2-4
工作温度	-15-+55℃

 

6.3绝缘故障定位仪技术参数

 

辅助电源	电压	AC 85-265V DC100~300V
功耗	<5W
绝缘故障定位	响应时间	<12s
定位电压	无
定位电流	无
响应灵敏度	>0.5mA
输出	继电器输出	报警Alarm
环境	电磁兼容/电磁辐射	IEC61326-2-4
工作温度	-15-+55℃

 

6.4 AKH-0.66L系列电流互感器技术参数

 

型号	额定电流	变比	等级	过载倍数
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绝缘监测耦合仪技术参数

 

产品型号	ACPD100	ACPD200
适用系统	单相交、直流不接地系统	三相交流、直流不接地系统
电压等级	交流0~1150V，直流0~1760V	交流0~1650V，带直流元件0~1300V
直流阻抗	≥160kΩ	AK1≥225kΩ
工作温度	-10~+55℃
存储温度	-20~+70℃
防护等级	IP30

 

7结束语

根据上述分析可见，传统的海上平台绝缘在线监测设备无法满足绝缘在线定位监测的需要。当某一电气设备出现故障时，不能及时察觉到故障的发生，从而导致大量人力物力资源的损失。而绝缘在线监测定位系统则很好地解决了这个问题，它可以观察到整个系统的绝缘故障情况，并且在准确及时定位故障后，还能以最快的速度做出补救措施。这套系统的应用很大程度上提高了海上原油开采工作的效率，促进了海上原油开采工作的长远发展。

参考文献

[1]史保壮.变电站高压设备在线监测与诊断技术展望[M].1版.广东：广东电力出版社

[2]宗孔德.数字信号处理及其应用[M].1版.北京：清华大学出版社

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.08版

[4]安科瑞 IT 系统绝缘监测故障定位装置及监控系统（中英文）2021.01版

审核编辑 黄宇