目前海上某平臺(tái)400,V低壓配電盤(pán)原有在線絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備只對(duì)整個(gè)母線系統(tǒng)絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并不能反映出到底是哪一路負(fù)載出現(xiàn)的絕緣故障。由于平臺(tái)大部分重要電氣設(shè)備受運(yùn)行環(huán)境工況的影響，倒停非常困難，這也為平臺(tái)電氣人員對(duì)接地故障查找?guī)?lái)了非常大的困難，有時(shí)甚至使低壓盤(pán)母線長(zhǎng)期處于單相接地故障下運(yùn)行，給低壓母線電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)非常大的安全隱患。此外，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行變化及擴(kuò)容等，系統(tǒng)漏電容會(huì)發(fā)生變化，現(xiàn)有的絕緣監(jiān)測(cè)儀不能自適應(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。
為了提升低壓母排電力系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)水平，當(dāng)?shù)蛪耗概虐l(fā)生單相接地故障時(shí)能鎖定故障點(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，需要增加一套在線絕緣監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)某個(gè)負(fù)載發(fā)生接地故障時(shí)，能定位到故障點(diǎn)，為故障排除節(jié)省時(shí)間，無(wú)需對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行倒停、排查。
平臺(tái)400,V低壓盤(pán)分為A/B兩段運(yùn)行，各有一臺(tái)35/0.4,kV變壓器單獨(dú)供電。兩段母線開(kāi)關(guān)編號(hào)分別為ACB1、ACB2，母聯(lián)開(kāi)關(guān)編號(hào)為ACB3，A端共有14面低壓配電盤(pán)柜，依次為L(zhǎng)A1-LA14，共計(jì)133個(gè)抽屜柜，分別對(duì)應(yīng)133個(gè)低壓電氣設(shè)備。
兩段母線各采用一臺(tái)SJY-1交流電網(wǎng)絕緣檢測(cè)儀進(jìn)行總的母線絕緣監(jiān)測(cè)，廠家為青島北洋電氣廠。目前，400低壓配電盤(pán)A段絕緣表顯示絕緣為0，B端絕緣正常。因此此次改造主要針對(duì)400,V正常低壓配電盤(pán)A端進(jìn)行施工。
1改造目的
此次改造的目的，就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)400,V低壓配電盤(pán)所有電氣設(shè)備進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各設(shè)備絕緣情況，并對(duì)出現(xiàn)絕緣故障的電氣設(shè)備進(jìn)行在線定位，便于對(duì)故障進(jìn)行查找及解決。
絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采集各電氣設(shè)備的零序電流情況，需要安裝零序電流互感器，確認(rèn)如何將零序電流互感器安裝到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之中，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定接入的方法。因?yàn)橛行╇姎庠O(shè)備不具備倒停的條件，所以無(wú)法斷電進(jìn)行安裝，只能在線進(jìn)行安裝，那么是選用開(kāi)口式電流互感器進(jìn)行安裝。
2絕緣在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原理
當(dāng)前絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于母線上，因此只是對(duì)母線整體絕緣情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；由于安裝位置、絕緣表功能不同，導(dǎo)致無(wú)法在線監(jiān)測(cè)單個(gè)電氣設(shè)備絕緣情況，無(wú)法對(duì)絕緣故障情況進(jìn)行定位，造成了不便于絕緣故障檢查的情況。而新增加的絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要工作原理為，絕緣監(jiān)視儀IRDH575連接在系統(tǒng)和地之間，連續(xù)不間斷地測(cè)量并顯示不接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng))內(nèi)的相線和地之間的絕緣阻值。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣阻值降至預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，絕緣監(jiān)視儀輸出報(bào)警信號(hào)。絕緣監(jiān)視儀報(bào)警以后，觸發(fā)其內(nèi)部的PGH絕緣故障測(cè)試電流發(fā)生裝置對(duì)地閉合并發(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絕緣故障測(cè)試電流發(fā)生裝置，構(gòu)成一個(gè)完整的回路，安裝在發(fā)生絕緣故障回路中的測(cè)量電流互感器監(jiān)測(cè)到該電流信號(hào)后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監(jiān)視儀IRDH575與絕緣定位儀EDS460之間采用RS485通訊，EDS460定位到故障回路后，傳輸給IRDH575，在面板顯示屏上顯示故障回路等信息。
2.1絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立
絕緣監(jiān)視儀IRDH575連接在系統(tǒng)和地之間，連續(xù)不間斷地測(cè)量并顯示不接地系統(tǒng)(IT系統(tǒng))內(nèi)的相線和地之間的絕緣阻值。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地的絕緣阻值降至預(yù)先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，絕緣監(jiān)視儀輸出報(bào)警信號(hào)。絕緣監(jiān)視儀報(bào)警以后，觸發(fā)其內(nèi)部的PGH絕緣故障測(cè)試電流發(fā)生裝置對(duì)地閉合并發(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絕緣故障測(cè)試電流發(fā)生裝置，構(gòu)成一個(gè)完整的回路，安裝在發(fā)生絕緣故障回路中的測(cè)量電流互感器監(jiān)測(cè)到該電流信號(hào)后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監(jiān)視儀IRDH575與絕緣定位儀EDS460之間采用RS485通訊，EDS460定位到故障回路后，傳輸給IRDH575，在面板顯示屏上顯示故障回路等信息(見(jiàn)圖1、2)。
2.2絕緣監(jiān)測(cè)儀IRDH575安裝
主要作用：測(cè)量系統(tǒng)絕緣阻值，當(dāng)絕緣低于設(shè)定值時(shí)，向系統(tǒng)發(fā)送測(cè)試電流。安裝于ACB1開(kāi)關(guān)盤(pán)柜面板，開(kāi)孔安裝，電源及通訊等電纜通過(guò)盤(pán)柜底部引入，安裝圖如圖3所示。
2.3絕緣故障定位儀EDS460安裝
主要作用：每臺(tái)定位儀采集12回路的零序互感器檢測(cè)電流，將定位到的信息傳輸給絕緣監(jiān)測(cè)儀IRDH575。
安裝于低壓盤(pán)柜后，導(dǎo)軌安裝，共安裝10臺(tái)，電源及通訊等電纜通過(guò)盤(pán)柜底部引入，安裝圖如圖4所示。
2.4零序電流互感器安裝
主要作用：檢測(cè)絕緣監(jiān)測(cè)儀IRDH575發(fā)出的測(cè)試電流，傳送給絕緣定位儀EDS460，用于定位。串入于每面低壓盤(pán)柜的每個(gè)回路三相電纜中，采用扎帶固定在電纜上，共安裝109個(gè)回路，二次端引入絕緣故障定位儀，安裝圖如圖5所示。
2.5通訊網(wǎng)關(guān)安裝
在LA-13盤(pán)柜中安裝一臺(tái)COM460網(wǎng)關(guān)，將絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)485通訊轉(zhuǎn)成以太網(wǎng)輸出至EMS系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在EMS或DMS系統(tǒng)上監(jiān)測(cè)并記錄系統(tǒng)絕緣及報(bào)警情況，安裝如圖6所示。
3調(diào)試和整改
利用低壓盤(pán)A段負(fù)載中一已知絕緣為零回路進(jìn)行測(cè)試本系統(tǒng)是否能夠精確定位。安裝調(diào)試完成后，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)各電氣設(shè)備絕緣數(shù)據(jù)，與原來(lái)絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。設(shè)定絕緣在線監(jiān)測(cè)報(bào)警定值，觀察絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作的可靠性。
4改造效果
4.1將絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)上電投入使用
400,V系統(tǒng)A段絕緣阻值為371,kΩ，系統(tǒng)絕緣偏低，但尚在正常范圍內(nèi)，絕緣監(jiān)測(cè)儀IRDH575設(shè)置報(bào)警值為30,kΩ，此時(shí)絕緣監(jiān)測(cè)儀無(wú)報(bào)警(見(jiàn)圖7)。
4.2將已知的故障回路上電
故障回路投入后，絕緣監(jiān)測(cè)儀顯示絕緣阻值＜1,kΩ，低于設(shè)定報(bào)警值30,kΩ，報(bào)警指示燈亮，啟動(dòng)定位并發(fā)出測(cè)試電流(見(jiàn)圖8)。
4.3定位成功
定位功能啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò)短時(shí)間的查找，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，如圖9所示定位到的故障回路所接的通道為ADR：12,K10。
4.4定位信息與盤(pán)柜回路匹配
通過(guò)從絕緣監(jiān)測(cè)儀上讀取到定位信息，再根據(jù)盤(pán)柜回路與絕緣監(jiān)測(cè)儀EDS460的通道對(duì)應(yīng)表(現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)統(tǒng)計(jì)制作)，可快速查出ADR：12,K10通道對(duì)應(yīng)的負(fù)載回路為L(zhǎng)A11-8，即LA11盤(pán)柜的第8個(gè)回路定位的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符合(見(jiàn)表1)。
4.5絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)效益
對(duì)設(shè)備的全生命周期進(jìn)行絕緣在線監(jiān)測(cè)。
①通過(guò)絕緣在線監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)的應(yīng)用，可以迅速查找到發(fā)生絕緣故障的電氣設(shè)備，提高了人員查找故障的工作效率，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的絕緣情況，及早對(duì)絕緣低下的電氣設(shè)備進(jìn)行檢修，避免設(shè)備故障擴(kuò)大化。
②通過(guò)絕緣在線監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)的應(yīng)用，可以及時(shí)將發(fā)生絕緣故障的電氣設(shè)備退出電網(wǎng)運(yùn)行，避免電網(wǎng)長(zhǎng)期處于單相接地故障模式運(yùn)行，能夠大大降低400,V低壓母排發(fā)生兩相接地故障的風(fēng)險(xiǎn)。
5絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品
5.1絕緣監(jiān)測(cè)及絕緣故障定位產(chǎn)品
AIM-T系列工業(yè)用絕緣監(jiān)測(cè)儀
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，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(cè)儀使用，主要包括ASG200測(cè)試信號(hào)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(cè)耦合儀
絕緣監(jiān)測(cè)耦合儀配合AIM-T500絕緣監(jiān)測(cè)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(cè)儀技術(shù)參數(shù)
型號(hào) 技術(shù)指標(biāo) | 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(cè)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(cè) | 測(cè)量范圍 | 1kΩ~5MΩ | 1kΩ~10MΩ | ||||
報(bào)警值范圍 | 10kΩ~5MΩ | 10kΩ~10MΩ | |||||
相對(duì)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(yīng)時(shí)間 | <6s | <5s | |||||
通訊 | RS485，Modbus-RTU | RS485，Modbus-RTU | RS485，Modbus-RTU； | ||||
內(nèi)部參數(shù) | 測(cè)量電流 | <170μA | <270μA | ||||
絕緣故障定位 | 無(wú) | 無(wú) | 有 | ||||
電磁兼容/電磁輻射 | IEC61326-2-4 | IEC61326-2-4 | |||||
額定沖擊電壓/污染等級(jí) | 8kV/Ⅲ | 8kV/Ⅲ | |||||
內(nèi)部直流電阻 | ≥120kΩ | ≥180kΩ | |||||
輸出 | 繼電器輸出 | 預(yù)警、報(bào)警 | 出錯(cuò)、預(yù)警、報(bào)警 | ||||
環(huán)境 | 工作溫度 | -20~+60℃ | -15~+55℃ | ||||
存儲(chǔ)溫度 | -20~+70℃ | -20~+70℃ | |||||
相對(duì)濕度 | 5%~95%，不結(jié)露 | 5%~90%，不結(jié)露 | |||||
海拔高度 | ≤2500m | ≤2500m | |||||
6.2測(cè)試信號(hào)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(yīng)時(shí)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(yīng)時(shí)間 | <12s |
定位電壓 | 無(wú) | |
定位電流 | 無(wú) | |
響應(yīng)靈敏度 | >0.5mA | |
輸出 | 繼電器輸出 | 報(bào)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(hào) | 額定電流 | 變比 | 等級(jí) | 過(guò)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(cè)耦合儀技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品型號(hào) | 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(jí) | 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(chǔ)溫度 | -20~+70℃ | |
防護(hù)等級(jí) | IP30 | |
7結(jié)語(yǔ)
目前海上平臺(tái)400,V低壓配電盤(pán)原有在線絕緣監(jiān)測(cè)設(shè)備，只能實(shí)現(xiàn)單相絕緣阻值監(jiān)測(cè)，無(wú)法達(dá)到當(dāng)?shù)蛪涸O(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)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、解決的效果。本套絕緣監(jiān)測(cè)及定位系統(tǒng)不僅能更加精確地測(cè)量三相與地之間的絕緣阻值，快速定位到故障點(diǎn)，無(wú)需對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行倒停排查，為故障排除節(jié)省時(shí)間，而且能通過(guò)DMS系統(tǒng)對(duì)絕緣進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)絕緣故障情況的在線查看。
參考文獻(xiàn)
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