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淺談海上平臺低壓配電柜絕緣在線監(jiān)測定位系統(tǒng)
更新時間:2023-07-06   點擊次數(shù):360次

     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)備的正常運行,這導致設(shè)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(shè)備的絕緣情況,也無法對其作出相關(guān)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,比如部分無法進行倒停的電氣設(shè)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(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(shè)備通過專業(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(shè)備工作的關(guān)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(shè)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(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(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(shè)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最終改造效果

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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(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(shù)參數(shù)

6.1絕緣監(jiān)測儀技術(shù)參數(shù)

型號

技術(shù)指標

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

測量范圍

1kΩ~5MΩ

1kΩ~10MΩ

報警值范圍

10kΩ~5MΩ

10kΩ~10MΩ

相對誤差

1~10k: 10k;10k~5M: ±10%

1~10k: 10k;10k~10M: ±10%

允許系統(tǒng)泄露電容

<150μF

<500μF

響應時間

<6s

<5s

通訊

RS485,Modbus-RTU

RS485,Modbus-RTU

RS485,Modbus-RTU;

內(nèi)部參數(shù)

測量電流

<170μA

<270μA

絕緣故障定位

電磁兼容/電磁輻射

IEC61326-2-4

IEC61326-2-4

額定沖擊電壓/污染等級

8kV/Ⅲ

8kV/Ⅲ

內(nèi)部直流電阻

≥120kΩ

≥180kΩ

輸出

繼電器輸出

預警、報警

出錯、預警、報警

環(huán)境

工作溫度

-20~+60℃

-15~+55℃

存儲溫度

-20~+70℃

-20~+70℃

相對濕度

5%~95%,不結(jié)露

5%~90%,不結(jié)露

海拔高度

≤2500m

≤2500m

6.2測試信號發(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

響應時間

<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

響應時間

<12s

定位電壓

定位電流

響應靈敏度

>0.5mA

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(shù)參數(shù)

型號

額定電流

變比

等級

過載倍數(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)測耦合儀技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品型號

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

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℃

存儲溫度

-20~+70℃

防護等級

IP30

7結(jié)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(shè)備無法滿足絕緣在線定位監(jiān)測的需要。當某一電氣設(shè)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,還能以最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

[1]史保壯.變電站高壓設(shè)備在線監(jiān)測與診斷技術(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(shè)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


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