绝缘监测系统在海上平台配电系统中怎样应用
作者：安科瑞电子商务（上海）有限公司时间：2024-09-03 我要发布
【摘要】海上平台的低压系统通常采用IT系统，该系统在发生单相接地故障时，由于故障电流较小，不足以触发保护装置动作，因此设备能够继续运行，供电连续性得以保持。然而，若故障未能及时排除，故障电流和过电压可能引发相间短路，导致断电停产，并增加火灾和触电事故的风险。因此，安装绝缘监测装置变得至关重要，它能在故障发生时立即发出警报并定位故障点，以便及时排除故障，确保平台的正常运行和人员安全。
【关键词】海上平台；低压系统；绝缘监测；故障定位
行业背景
海洋平台电力系统是一个孤立的系统，通常只有一个电源。一旦发生故障导致断电，不仅会造成平台停产和经济损失，严重时还可能引发触电事故甚至火灾，威胁平台安全。因此，对于油气处理等用电设备较多的低压系统，通常采用IT系统。IT系统在单相接地故障发生时，由于故障电流较小，不足以激活保护装置，使得设备能够持续运行，供电连续性较好。但是，如果故障未能及时处理，故障电流和过电压可能会导致相间短路，造成断电停产，并增加火灾和触电事故的风险。长期以来，IT系统在单相接地故障发生时，只能依靠人工逐一断开数百个负载回路进行排查，这不仅耗时费力，还可能破坏设备供电的连续性。此外，频繁操作断路器还可能引起操作过电压。因此，安装带有故障定位功能的绝缘监测装置变得尤为重要，它能在故障发生时立即发出警报并定位故障点，以便及时排除故障，保障平台的正常生产与人员安全。同时，监控信息可以通过工业以太网接入全矿的综合管控平台，实现整个低压配电系统的远程监控。
1、 IT系统优缺点分析
IT系统示意图如图1所示，即电源变压器二次侧中性点不接地，用电设备外壳接地。海上平台低压配电系统一般不引出N线，也无PE线，用电设备外壳直接通过平台钢结构接地。
图1
1.1 主要优点
当系统发生单相绝缘故障时，故障电流为系统对地电容泄漏电流，数值较小，不会引起继电保护装置动作，从而保证了供电连续性；故障时线电压保持不变，不会影响三相用电设备的正常运行。此外，较小的故障电流形成的接触电压很低，不会对人体造成伤害。以230V系统中的某一相为例，如图2所示。
图2
1.2 主要缺点
尽管在系统发生单相绝缘故障时，故障电流数值较小，但若该电流长时间侵袭电缆和设备的绝缘，可能会引起故障点绝缘燃烧，导致相间故障；单相绝缘故障时，非故障相的对地电压会由相电压升高为线电压，长时间不处理故障可能会导致非故障相也出现新的故障，形成两相接地短路。当配电线路过长时，线路分布电容较大，IT系统将等效于TT系统，若发生绝缘故障，故障电流会显著增大，产生危险的接触电压，导致人身触电事故的发生。以230V系统某一相为例如图3所示。
图3
2、 产品介绍
AIM-T500L系列工业绝缘监测及故障定位系统是安科瑞电气专为工业场合如矿井、玻璃厂、电炉和试验设备、船舶、冶金厂、化工厂、爆炸危险场所、计算机中心及应急电源等IT配电系统而研发。
该系统功能丰富，包括绝缘电阻监测、绝缘故障预警、绝缘故障报警、事件记录、参数设置、通讯组网等，当系统出现接地故障时，能及时报警，并准确定位故障发生的具体回路，以提醒相关人员及时排查故障。
绝缘监测即监测系统的绝缘阻抗，基于欧姆定律，采用低频电流注入法系统由绝缘监测仪、测试信号发生器、故障定位仪和传感器即电流互感器组成如图4所示。
绝缘监测仪向低压系统注入低频交流信号，绝缘监测仪内含有对工频电流极高而对低频电流极低的阻抗。当系统没有发生绝缘故障时，该主机可测量系统和每个回路的对地绝缘电阻和泄漏电容，通过设置绝缘阻抗预设值可实现对绝缘故障的预防;当系统发生绝缘故障时，低频电流信号通过故障点经大地回到绝缘监测仪，绝缘监测仪通过计算分析后发出故障报警故障定位装置通过电流互感器定位故障回路。
图4
3、 功能介绍
AIM-T500L绝缘监测仪具有以下功能：
实时监测IT系统的对地绝缘电阻，电阻越限时启动故障预警或报警功能；继电器报警输出、LED报警输出等多种故障指示方式；事件记录功能，方便操作人员查看分析故障类型和发生时间，判断系统运行状况；自检功能，可一键实现仪表硬件电路的故障自检；断线监测，实时监测PE/KE功能接地线连线状况；一路RS485接口，标准Modbus-RTU协议；一路CAN通讯，自定义协议，用于和信号发生器、故障定位仪信息交互；应用范围广，适用于交流、直流以及交直流混合IT系统。
ASG200测试信号发生器具有以下功能：
指示故障所在相线；支持手动启动定位用于测试通讯线路；采用CAN总线技术，方便与系统内其它设备进行数据交互。
AIL200-12绝缘故障定位仪具有以下功能：
定位并指示故障所在支路；单个AIL200-12*多可定位12个回路；每个IT系统*多可接90只定位仪，总计定位1080回路；采用CAN总线技术，方便与系统内其它设备进行数据交互。配合使用AKH-0.66L系列电流互感器作为监测互感器，变比1000:1，按照回路额定电流选择合适孔径；
4 、技术指标
AIM-T500L绝缘监测仪技术指标
ASG200信号发生器技术指标
AIL200-12绝缘故障定位仪技术指标
5、海洋石油平台低压系统配置方式
海洋石油平台的低压系统由400V和230V系统组成。400V系统通常由两台变压器提供电源，采用双母线结构，并配备常开母联。在正常运行条件下，两母线分列运行；而在紧急情况下，系统主要由应急柴油发电机供电，以支持油气处理等用电设备，其供电回路数量可达到数百个。230V系统则由单台变压器供电，主要服务于照明和电伴热系统，每个230V照明或伴热系统回路的数量大约为一百个。
在400V系统中，可在每个电源进线处安装一台绝缘监测主机，以适应不同工况下的绝缘监测需求。特别需要注意的是，在正常运行和黑启动等工况下，若系统内存在两台或以上的绝缘监测主机，必须确保仅有一台主机向系统注入低频电流，以避免绝缘监测结果的不准确性。因此，有必要将电源进线开关和母联开关的状态接入各监测主机，并设置联锁保护。
鉴于400V系统负载回路众多，若为每个回路都安装绝缘故障定位装置，将导致较大的投资成本。因此，可选择仅对工艺流程或安全至关重要的回路安装故障定位装置，而其他回路在故障报警后，可使用便携式故障定位器进行人工定位，无需断开每个回路。230V系统的配置方式与单个400V系统类似，可采用相同的配置策略。
6、 结语
为海上石油平台低压IT系统配置绝缘监测装置后，不仅可以在线监测系统的绝缘电阻和泄漏电容，还能对部分关键回路的绝缘阻抗进行监测，从而预防绝缘故障的发生。一旦发生绝缘故障，绝缘监测装置能够发出报警，并能自动或人工定位故障回路，及时切除故障回路，防止二次故障的发生，确保供电的连续性，提高系统的安全性。
海洋石油平台的低压系统由400V和230V系统组成。400V系统通常由两台变压器提供电源，采用双母线结构，并配备常开母联。在正常运行条件下，两母线分列运行；而在紧急情况下，系统主要由应急柴油发电机供电，以支持油气处理等用电设备，其供电回路数量可达到数百个。230V系统则由单台变压器供电，主要服务于照明和电伴热系统，每个230V照明或伴热系统回路的数量大约为一百个。
在400V系统中，可在每个电源进线处安装一台绝缘监测主机，以适应不同工况下的绝缘监测需求。特别需要注意的是，在正常运行和黑启动等工况下，若系统内存在两台或以上的绝缘监测主机，必须确保仅有一台主机向系统注入低频电流，以避免绝缘监测结果的不准确性。因此，有必要将电源进线开关和母联开关的状态接入各监测主机，并设置联锁保护。
鉴于400V系统负载回路众多，若为每个回路都安装绝缘故障定位装置，将导致较大的投资成本。因此，可选择仅对工艺流程或安全至关重要的回路安装故障定位装置，而其他回路在故障报警后，可使用便携式故障定位器进行人工定位，无需断开每个回路。230V系统的配置方式与单个400V系统类似，可采用相同的配置策略。
6、 结语
为海上石油平台低压IT系统配置绝缘监测装置后，不仅可以在线监测系统的绝缘电阻和泄漏电容，还能对部分关键回路的绝缘阻抗进行监测，从而预防绝缘故障的发生。一旦发生绝缘故障，绝缘监测装置能够发出报警，并能自动或人工定位故障回路，及时切除故障回路，防止二次故障的发生，确保供电的连续性，提高系统的安全性。
