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一般情況下，400V左右的海上平面低壓配電盤在線監測只針對整個母線系統，并不能精確到某一路的絕緣狀況。而且，海上的環境狀況影響了相關電氣設備的正常運行，這導致設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，當低壓盤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測工作。監測工作完成之后，B段的絕緣工作并未受影響，A段則出現了問題。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
由于傳統的絕緣在線監測系統的不完善，我們無法監測到各個設備的絕緣情況，也無法對其作出相關的解決措施。此次的改造計劃則是針對以往監測不完善造成的諸多故障。根據絕緣在線監測的工作原理看，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絕緣在線監測定位系統
2.1絕緣在線監測定位系統的建立
在此次的改造計劃中，我們在原有的在線監測條件的基礎上增加了一些相關設備。主要是絕緣監視儀和絕緣故障定位儀。絕緣監視儀連接在系統和地之間，用于實時觀察并反饋系統和地之間的絕緣阻值。一旦絕緣阻值出現異常，絕緣監視儀將會發出警報，并且傳達電流信號，同時對地進行閉合。由絕緣監視儀發出的電流信號將在測量電流互感器的監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。這兩個新增加的設備通過專業的通訊設備連接，相互配合工作，從而建立了絕緣在線監測定位系統。
2.2相關設備的安裝
首先安裝絕緣監視儀。該設備安裝在開關盤柜面板，一般用于測量系統的絕緣阻值，在絕緣阻值出現異常的情況下發送測試電流到系統。其次是零序電流互感器的安裝。該設備工作的關鍵在于檢測絕緣監視儀發出的測試電流，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。最后是通訊網關的安裝。該設備通常安裝在盤柜中，是為了方便絕緣監視儀和絕緣故障定位儀之間的溝通和交流。
3相關的調整和修改
為了測試建立的絕緣在線監測定位系統是否合格，將以A段中一已知絕緣為零的回路為測試工具。在完成相關設備的安裝后，將得到的設備絕緣數據與之前進行對比。同時，為了檢測絕緣在線監測定位系統是否可靠，可以設定一個在線監測報警定值，對其進行嚴謹的觀察，從而進一步確認。
4最終改造效果
4.1整個絕緣在線監測定位系統的改造效果
當絕緣監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段的絕緣阻值已經由0變成371kΩ，雖然系統絕緣較低，但這屬于正常現象。這時絕緣監視儀也并未低于設定的30kΩ，因此并未出現報警情況。如出現故障，絕緣監視儀測試的絕緣阻值低于設定的絕緣監測報警定值，此時將會發出報警信號，同時向系統發送測試電流。發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，也會發出定位成功的信號。定位信息通常是從絕緣監測儀上獲取，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絕緣在線監測定位系統改造經濟效益
絕緣在線監測定位系統的建立是針對設備的全生命周期，提高了經濟效益。首先，絕緣在線監測和定位系統的同時應用成功實現了絕緣故障的及時發現，不僅降低了工作人員的工作負擔，而且可以了解各個設備的在線監測絕緣情況，從而在維修出現故障的電氣設備，降低了日后產生安全隱患的可能性。其次，該系統的建立可以將出現故障的電氣設備停止電網運行，緩解了母線系統的工作壓力，避免低壓母排出現兩相接地故障現象。
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
型號 技術指標 | 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 | |||||
被監測IT系統 | 電壓 | 480V以下的交流、直流以及交直流混合系統 | 690V以下的交流及交直流混合系統、800V以下直流系統 | ||||
頻率 | 40~60Hz | 40~60Hz | |||||
絕緣監測 | 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% | |||||
允許系統泄露電容 | <150μF | <500μF | |||||
響應時間 | <6s | <5s | |||||
通訊 | RS485，Modbus-RTU | RS485，Modbus-RTU | RS485，Modbus-RTU； | ||||
內部參數 | 測量電流 | <170μA | <270μA | ||||
絕緣故障定位 | 無 | 無 | 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 | 8kV/Ⅲ | 8kV/Ⅲ | |||||
內部直流電阻 | ≥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%，不結露 | 5%~90%，不結露 | |||||
海拔高度 | ≤2500m | ≤2500m | |||||
6.2測試信號發生器技術參數
輔助電源 | 電壓 | AC 85~265V DC100~300V |
功耗 | <7W | |
IT系統 | 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參數
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 | 無 | |
定位電流 | 無 | |
響應靈敏度 | >0.5mA | |
輸出 | 繼電器輸出 | 報警Alarm |
環境 | 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參數
型號 | 額定電流 | 變比 | 等級 | 過載倍數 |
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絕緣監測耦合儀技術參數
產品型號 | ACPD100 | ACPD200 |
適用系統 | 單相交、直流不接地系統 | 三相交流、直流不接地系統 |
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結束語
根據上述分析可見，傳統的海上平臺絕緣在線監測設備無法滿足絕緣在線定位監測的需要。當某一電氣設備出現故障時，不能及時察覺到故障的發生，從而導致大量人力物力資源的損失。而絕緣在線監測定位系統則很好地解決了這個問題，它可以觀察到整個系統的絕緣故障情況，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展。
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.2022.08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）2021.01版
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