海上石油平台低压电网系统属于独立电网系统,为了保证平台生产,平台的低压用系统不能因某一路负载的绝缘故障而关停,因此平台400V低压电力系统采用中性点绝缘系统。中性点绝缘系统的特点是当系统发生单相接地时,各相间的电压大小和相位保持不变,三相系统的平衡没有遭到破坏,故在短时间内可以继续运行。但是若长时间带故障运行,会造成相间短路,或者单相弧光接地时,使系统产生谐振而引起过电压,给平台生产造成很大压力。
渤海某石油平台原有的绝缘监测设备只能监测整段母线的绝缘水平,不能监测出具体是哪一路负载存在绝缘故障。因此,需要增加一套在线绝缘监测与定位系统,实现绝缘故障回
路的定位。本文以渤海某海上平台为例,就此问题进行探讨分析。
1平台电站低压系统分析及绝缘监测定位系统意义
1.1 中性点不接地系统分析
在中性点不接地系统中,由绝缘故障RF引起的对地漏电流IF只能通过系统对地泄漏电容构成回路,如图1所示。(1)熔断器或空开不动作;(2)系统发生单点对地故障时,系统电力供应不会中断;(3)系统或负载回路不会分断;(4)绝缘监视设备显示绝阻值下降或输出报警信号。
1.2 现有绝缘监视仪表存在的问题
在海上平台低压400V系统中,只在每段母排上设置绝缘检测仪,但现有的绝缘监视仪表存在以下问题:
(1)只能显示整段母线的绝缘阻值,不能反映出哪一回路,当前A段负载有116路;
(2)只能监视工频交流供电系统,不能监视频率变化的交流供电系统;
(3)只能测量纯交流供电侧的绝缘失效,不能对含有直流成分的供电侧进行测量;
(4)不能自适应系统分布电容(漏电容)的变化,这样会导致绝缘监视仪表失效或给出错误的绝缘阻值。
1.3 绝缘监测及定位系统的意义
IT系统中当系统内发生单个对地绝缘故障时,系统允许带故障运行,当系统内发生个故障且故障在不同相时,系统对地构成相间短路,导致线路熔断器或空开动作,线路供电中断,因此,在发生次绝缘故障时,绝缘检测仪应立即发出报警信号,并找出故障回路,在个故障到来之前排除个故障,为及时排除故障赢得时间。
2 绝缘监测及定位系统的实施方案及效果
2.1 绝缘故障定位系统原理
因IT系统中的对地漏电电流为固定值且很微小,约为系统电容电流,因此,普通电流测量仪器不能测出具体哪个负载出现绝缘故障。本平台使用绝缘监视仪AIM-T500L,该设备是在普通绝缘监视仪的基础上引入PGH绝缘故障检测等装置,来完成故障定位,具体原理如图2所示。
图2 采用绝缘监测定位系统图
图中绝缘监视仪AIM-T500L连接在系统和大地之间,不间断测量系统内的相线和地之间的电阻值。当阻值降低至预先设定的报警值后,绝缘监视仪报警,触发PGH绝缘故障测试装
置,对地闭合测试开关,改变对地故障电流,以此来发送测试电流信号。
该测试电流信号经过绝缘故障点、大地、PGH和安装在各回路中的测量电流互感器构成回路。该测试电流数值的大小因系统额定电压和绝缘故障阻值的大小而异,但根据不同的
系统,可限制在1/2.5/10/25/50 mA以内,以保护单相故障时各系统的安全性,发生绝缘故障的回路上的测量电流互感器检测到该测试电流信号,输出报警信号,锁定绝缘故障回路,
实现绝缘故障回路的定位。
2.2 设备组成
主要应用的设备包括1台绝缘监视仪AIM-T500L、负载回路数量等同的绝缘故障评估仪AIL200-12和测量CT、1台RTU网关。
2.3 绝缘故障定位系统方案实施及效果
2.3.1 方案实施步骤
步,安装绝缘监视仪AIM-T500L在平台ACB开关柜的面板上。
步,安装绝缘故障评估仪AIL200-12在每屏负载柜端子排上,每台绝缘故障评估仪能监测12个回路左右,满足每屏负载柜的回路数。
第三步,安装毫安级开合式零序电流互感器在每个负载回路上,测量CT为开合式,无需断电安装,直接套在开关出线电缆上。
,连接各评估仪和监视仪等设备之间的通信电缆,方案示意图如图3所示。
图3 实施方案示意图
2.3.2 系统原理图
方案实施后低压400V系统及绝缘监测定位系统原理图如图4所示。
图4 系统原理图
2.3.3 效果展示
方案实施后,现场400V系统A段负载中有一个回路绝缘为零,利用此回路来验证本系统是否能够定位。
步骤1:将绝缘监测及定位系统上电投入使用,此时系统绝缘阻值为371kΩ,绝缘正常,AIM-T500L无报警。
步骤2:将已知的故障回路投入后,绝缘监视仪显示绝缘阻值<1kΩ,低于设定报警值30kΩ,报警指示灯亮,并发出测试电流启动定位。
步骤3:经过5s左右的时间查找,成功定位到故障回路,定位成功指示灯亮起,并在液晶显示屏上显示定位信息,故障显示信息(ADR:12 K10 014 mA),通过查找盘柜对应表,故障回路为LA11盘柜第8个回路,与现场完全一致,如图5所示。
图5 现场测试仪显示图
3 工业用绝缘监测仪
3.1 概述
随着工业科技的发展,漏电流对工业生产安全构成了很大的威胁。为了提高供电的连续性和可靠性,许多重要生产场所采用了不接地供电系统。AIM-T系列工业用绝缘监测仪主要应用于工业领域如矿井、玻璃厂、电炉和试验设备、冶金厂、化工厂、爆炸危险场所、计算机中心及应急电源等的交流不接地系统中,用来实时监测系统对地的绝缘状况,当系统p出现接地故障时,及时报警,提醒相关人员排查故障。产品的设计严格按照国家标准和规范进行。
3.2 AIM-T系统工业用绝缘监测仪介绍
AIM-T系列绝缘监测仪主要应用在工业场所IT配电系统中,用来监测IT系统对地绝缘状况,在系统出现绝缘故障时及时报警,以提醒电气维护人员对故障及时排查。产品主要包括AIM-T300\AIM-T500两大系列,其中两款绝缘监测装置除去适用电压等级不同以外,均适用于纯交流、纯直流以及交直流混合的系统。
3.3 AIM-T系列绝缘监测仪应用
AIM-T300绝缘监测仪主要适用于在450V以下交流、直流以及交直流混合的不接地系统中;AIM-T500绝缘监测仪主要适用于800V以下交流、直流以及交直流混合的不接地系统中。用于给矿井、玻璃厂、电炉和试验设备、冶金厂、化工厂、爆炸危险场所、计算机中心以及应急电源等场所的IT系统中,实时监测IT系统对地的绝缘状况。同时AIM-T500支持双套IT系统母线互联功能,即当两套IT系统通过母联合为一套IT系统时,只有1台绝缘监测仪工作,另一台在检测到母联开关闭合后,自动停止绝缘监测功能。绝缘监测装置在主配电系统中的应用示意图如下所示。
3.4 工业用绝缘检测仪
4 结束语
传统的绝缘监视仪只能监测系统的绝缘阻值,不能具体定位到故障回路,且随着系统扩容等现场条件的影响,系统分布电容会发生变化,从而导致传统的绝缘监视仪测量不准确甚至失效。绝缘监测及定位系统,从测试的结果来看,在线绝缘监视仪监测系统测量阻值非常准确,在监测到系统绝缘故障后,能够在数秒内准确地定位出故障回路,不再需要平台电气人员将现场低压负载回路逐个断电,进行故障排查,无论从功能、安全还是时效来看,都远远优于传统的绝缘监测手段。
绝缘监测及定位系统的AMP测量法,可自适应系统分布电容变化,更加地测量三相与地之间的绝缘阻值,且能快速定位到故障点,能适应包括IT系统绝缘监测、UPS等供电系统绝缘监测、油井电泵绝缘监测等系统,为海上平台绝缘故障提供保护方案。