淺談海上平臺低壓配電盤設備絕緣在線監測定位系統及產品選型

張穎姣

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：海洋石油開采平臺位于大海之上，因受海上潮濕氣候影響，海上電氣設備絕緣性能會降低，為在低壓母排發生絕緣度低或單相接地故障時能鎖定故障點，需要增加一套在線絕緣監測與定位系統，定位到故障點，從而精確地定位盤柜上絕緣低的設備，便于及時檢修，避免安全隱患，確保設備正常使用，保證油田的安全生產。

關鍵詞：絕緣在線監測，接地故障，倒停

0引言

目前海上某平臺400,V低壓配電盤原有在線絕緣監測設備只對整個母線系統絕緣進行監測，并不能反映出到底是哪一路負載出現的絕緣故障。由于平臺大部分重要電氣設備受運行環境工況的影響，倒停非常困難，這也為平臺電氣人員對接地故障查找帶來了非常大的困難，有時甚至使低壓盤母線長期處于單相接地故障下運行，給低壓母線電力系統運行帶來非常大的安全隱患。此外，隨著系統的運行變化及擴容等，系統漏電容會發生變化，現有的絕緣監測儀不能自適應系統分布電容(漏電容)的變化。這樣會導致絕緣監視儀表失效或給出錯誤的絕緣阻值。

為了提升低壓母排電力系統的絕緣監測水平，當低壓母排發生單相接地故障時能鎖定故障點并方便現場電氣人員及時對接地故障進行排查、解決，需要增加一套在線絕緣監測與定位系統。當系統某個負載發生接地故障時，能定位到故障點，為故障排除節省時間，無需對所有設備進行倒停、排查。

平臺400,V低壓盤分為A/B兩段運行，各有一臺35/0.4,kV變壓器單獨供電。兩段母線開關編號分別為ACB1、ACB2，母聯開關編號為ACB3，A端共有14面低壓配電盤柜，依次為LA1-LA14，共計133個抽屜柜，分別對應133個低壓電氣設備。

兩段母線各采用一臺SJY-1交流電網絕緣檢測儀進行總的母線絕緣監測，廠家為青島北洋電氣廠。目前，400低壓配電盤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400,V正常低壓配電盤A端進行施工。

1改造目的

此次改造的目的，就是要實現對400,V低壓配電盤所有電氣設備進行絕緣監測，能夠及時發現各設備絕緣情況，并對出現絕緣故障的電氣設備進行在線定位，便于對故障進行查找及解決。

絕緣在線監測系統主要采集各電氣設備的零序電流情況，需要安裝零序電流互感器，確認如何將零序電流互感器安裝到現場設備之中，并根據現場實際情況確定接入的方法。因為有些電氣設備不具備倒停的條件，所以無法斷電進行安裝，只能在線進行安裝，那么是選用開口式電流互感器進行安裝。

2絕緣在線監測設計原理

當前絕緣在線監測系統安裝于母線上，因此只是對母線整體絕緣情況進行監測；由于安裝位置、絕緣表功能不同，導致無法在線監測單個電氣設備絕緣情況，無法對絕緣故障情況進行定位，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測系統主要工作原理為，絕緣監視儀IRDH575連接在系統和地之間，連續不間斷地測量并顯示不接地系統(IT系統)內的相線和地之間的絕緣阻值。當系統對地的絕緣阻值降至預先設定的報警值時，絕緣監視儀輸出報警信號。絕緣監視儀報警以后，觸發其內部的PGH絕緣故障測試電流發生裝置對地閉合并發送測試電流信號。該測試電流信號經過絕緣故障點、大地、PGH絕緣故障測試電流發生裝置，構成一個完整的回路，安裝在發生絕緣故障回路中的測量電流互感器監測到該電流信號后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監視儀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絕緣在線監測系統建立

絕緣監視儀IRDH575連接在系統和地之間，連續不間斷地測量并顯示不接地系統(IT系統)內的相線和地之間的絕緣阻值。當系統對地的絕緣阻值降至預先設定的報警值時，絕緣監視儀輸出報警信號。絕緣監視儀報警以后，觸發其內部的PGH絕緣故障測試電流發生裝置對地閉合并發送測試電流信號。該測試電流信號經過絕緣故障點、大地、PGH絕緣故障測試電流發生裝置，構成一個完整的回路，安裝在發生絕緣故障回路中的測量電流互感器監測到該電流信號后，反饋給絕緣故障定位儀EDS460，從而定位到該回路。絕緣監視儀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(見圖1、2)。

2.2絕緣監測儀IRDH575安裝

主要作用：測量系統絕緣阻值，當絕緣低于設定值時，向系統發送測試電流。安裝于ACB1開關盤柜面板，開孔安裝，電源及通訊等電纜通過盤柜底部引入，安裝圖如圖3所示。

2.3絕緣故障定位儀EDS460安裝

主要作用：每臺定位儀采集12回路的零序互感器檢測電流，將定位到的信息傳輸給絕緣監測儀IRDH575。

安裝于低壓盤柜后，導軌安裝，共安裝10臺，電源及通訊等電纜通過盤柜底部引入，安裝圖如圖4所示。

2.4零序電流互感器安裝

主要作用：檢測絕緣監測儀IRDH575發出的測試電流，傳送給絕緣定位儀EDS460，用于定位。串入于每面低壓盤柜的每個回路三相電纜中，采用扎帶固定在電纜上，共安裝109個回路，二次端引入絕緣故障定位儀，安裝圖如圖5所示。

2.5通訊網關安裝

在LA-13盤柜中安裝一臺COM460網關，將絕緣監測系統通過485通訊轉成以太網輸出至EMS系統，可實現在EMS或DMS系統上監測并記錄系統絕緣及報警情況，安裝如圖6所示。

3調試和整改

利用低壓盤A段負載中一已知絕緣為零回路進行測試本系統是否能夠精確定位。安裝調試完成后，通過在線監測各電氣設備絕緣數據，與原來絕緣監測設備進行數據對比。設定絕緣在線監測報警定值，觀察絕緣在線監測系統工作的可靠性。

4改造效果

4.1將絕緣監測及定位系統上電投入使用

400,V系統A段絕緣阻值為371,kΩ，系統絕緣偏低，但尚在正常范圍內，絕緣監測儀IRDH575設置報警值為30,kΩ，此時絕緣監測儀無報警(見圖7)。

4.2將已知的故障回路上電

故障回路投入后，絕緣監測儀顯示絕緣阻值＜1,kΩ，低于設定報警值30,kΩ，報警指示燈亮，啟動定位并發出測試電流(見圖8)。

4.3定位成功

定位功能啟動后，經過短時間的查找，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定位信息與盤柜回路匹配

通過從絕緣監測儀上讀取到定位信息，再根據盤柜回路與絕緣監測儀EDS460的通道對應表(現場安裝時統計制作)，可快速查出ADR：12,K10通道對應的負載回路為LA11-8，即LA11盤柜的第8個回路定位的結果與現場實際相符合(見表1)。

4.5絕緣在線監測系統改造經濟效益

對設備的全生命周期進行絕緣在線監測。

①通過絕緣在線監測與定位系統的應用，可以迅速查找到發生絕緣故障的電氣設備，提高了人員查找故障的工作效率，同時能夠實現在線監測設備的絕緣情況，及早對絕緣低下的電氣設備進行檢修，避免設備故障擴大化。

②通過絕緣在線監測和定位系統的應用，可以及時將發生絕緣故障的電氣設備退出電網運行，避免電網長期處于單相接地故障模式運行，能夠大大降低400,V低壓母排發生兩相接地故障的風險。

5絕緣監測及絕緣故障定位產品

5.1絕緣監測及絕緣故障定位產品

AIM-T系列工業用絕緣監測儀

AIM-T系列絕緣監測儀主要應用在工業場所IT配電系統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產品，均適用于純交流、純直流以及交直流混合的系統。

其中AIM-T300適用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系統，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絕緣故障定位產品

工業用絕緣故障定位產品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用，主要包括ASG200測試信號發生器，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。

5.3絕緣監測耦合儀

絕緣監測耦合儀配合AIM-T500絕緣監測儀使用，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。

6技術參數

6.1絕緣監測儀技術參數

6.2測試信號發生器技術參數

6.3絕緣故障定位儀技術參數

6.4 AKH-0.66L系列電流互感器技術參數

6.5絕緣監測耦合儀技術參數

7結語

目前海上平臺400,V低壓配電盤原有在線絕緣監測設備，只能實現單相絕緣阻值監測，無法達到當低壓設備發生單相接地故障時鎖定故障點并方便現場電氣人員及時對接地故障進行排查、解決的效果。本套絕緣監測及定位系統不僅能更加精確地測量三相與地之間的絕緣阻值，快速定位到故障點，無需對所有設備進行倒停排查，為故障排除節省時間，而且能通過DMS系統對絕緣進行監測和定位，實現對整個系統絕緣故障情況的在線查看。

參考文獻

[1]史保壯.變電站高壓設備在線監測與診斷技術展望[M].1版.廣東：廣東電力出版社

[2]宗孔德.數字信號處理及其應用[M].1版.北京：清華大學出版社

［3］安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版；

［4］安科瑞IT系統絕緣監測故障定位裝置及監控系統（中英文）2020.01版

審核編輯 黃宇