0 行業背景
海上石油平臺低壓電網系統屬于獨立電網系統，為了保證平臺生產，平臺的低壓用系統不能因某一路負載的絕緣故障而關停，因此平臺0.4kV低壓電力系統采用中性點絕緣系統。中性點絕緣系統的特點是當系統發生單相接地時，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統的平衡沒有遭到破壞，故在短時間內可以繼續運行。但是若長時間帶故障運行，會造成相間短路，或者單相弧光接地時，使系統產生諧振而引起過電壓，給平臺生產造成很大壓力。
現如今大部分石油平臺裝設絕緣監測裝置，原有的絕緣監測設備只能監測整段母線的絕緣水平，不能監測出具體是哪一路負載存在絕緣故障。因此，可以使用絕緣監測及故障定位系統，實現絕緣故障回路的定位。
本文以海上平臺為例，介紹絕緣監測及故障定位的應用。
1 系統分析
在中性點不接地系統中，由于系統不接地，當系統發生單點對地故障時，熔斷器或空開不動作，系統電力供應不會中斷，系統或負載回路不會分斷；絕緣監視設備顯示絕阻值下降或輸出報警信號。
在海上平臺低壓400V系統中，在每段母排上設置絕緣檢測儀，現有的絕緣監視儀表只能顯示整段母線的絕緣阻值，不能反映出哪一回路，如果當前母線有多路負載，則判斷故障回路比較困難。
2 產品介紹
AIM-T500L系列工業絕緣監測及故障定位系統可以用于配電回路中性點不接地的場所。該系統功能豐富，包括絕緣電阻監測、絕緣故障預警、絕緣故障報警、故障定位、事件記錄、參數設置、通訊組網等，當系統出現接地故障時，能及時報警，并準確定位故障發生的具體回路，以提醒相關人員及時排查故障。
3 功能介紹
AIM-T500L絕緣監測儀具有以下功能：
實時監測IT系統的對地絕緣電阻，電阻越限時啟動故障預警或報警功能；繼電器報警輸出、LED報警輸出等多種故障指示方式；事件記錄功能，方便操作人員查看分析故障類型和發生時間，判斷系統運行狀況；自檢功能，可一鍵實現儀表硬件電路的故障自檢；斷線監測，實時監測PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標準Modbus-RTU協議；一路CAN通訊，自定義協議，用于和信號發生器、故障定位儀信息交互；應用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統。
ASG200測試信號發生器具有以下功能：
指示故障所在相線；支持手動啟動定位用于測試通訊線路；采用CAN總線技術，方便與系統內其它設備進行數據交互。
AIL200-12絕緣故障定位儀具有以下功能：
定位并指示故障所在支路；單個AIL200-12多可定位12個回路；每個IT系統多可接90只定位儀，總計定位1080回路；采用CAN總線技術，方便與系統內其它設備進行數據交互。配合使用AKH-0.66L系列電流互感器作為監測互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑；
4 技術指標
AIM-T500L絕緣監測儀技術指標
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項目
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指標
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<8W
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電壓等級
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系統電壓
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AC 0~690V；DC 0~800V
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頻率范圍
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40~460Hz
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絕緣
監測
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絕緣電阻測量范圍
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1k~10MΩ
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預警、報警值范圍
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10k~10MΩ
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響應時間(Ce=1uF)
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<5s
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允許系統泄漏電容
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<500μF
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內部參數
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測量電壓
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<50V
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測量電流
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<270μA
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內部直流阻抗
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≥180kΩ
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輸出
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繼電器輸出
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出錯、報警、預警
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通訊
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通訊參數
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RS485，Modbus-RTU；CAN，自定義
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環境
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工作溫度
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-15~+55℃
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存儲溫度
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-20~+70℃
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相對濕度
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<95%，不結露
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海拔高度
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≤2500m
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ASG200信號發生器技術指標
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項目
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指標
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<7W
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電壓等級
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系統電壓
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單相交流220V，三相交流0~690V，直流0~800V
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內部參數
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定位電壓
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1k~10MΩ
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定位電流
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10k~10MΩ
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響應時間
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<5s
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通訊
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通訊參數
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CAN，自定義
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AIL200-12絕緣故障定位儀技術指標
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項目
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指標
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輔助電源
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電壓
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AC85~265V；DC100~300V
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功耗
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<5W
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內部參數
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響應時間
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<12s
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響應電流
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0.5mA
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輸出
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繼電器輸出
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報警
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通訊
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通訊參數
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CAN，自定義
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5 系統原理圖
下圖為AIM-T500L系列絕緣監測及故障定位系統的原理圖，當末端回路發生絕緣故障，絕緣監測儀開始報警，并通知信號發生器和絕緣故障定位儀，信號發生器向故障回路注入信號，絕緣監測儀監測故障回路，當絕緣故障定位儀檢測到故障后，絕緣監測儀界面顯示故障相線和故障回路。
6 結語
IT配電系統在供電距離不是很長時，供電的可靠性高，**性好。
絕緣監視儀監測系統的絕緣阻值，不能具體定位到故障回路。絕緣監測及故障定位系統，在監測到系統絕緣故障后，能夠在數秒內定位出故障回路，不再需要平臺電氣專業人員將現場低壓負載回路逐個斷電，進行故障排查，從功能、**還是時效來看，優于傳統的絕緣監測手段。
絕緣監測及定位系統能適應包括IT系統絕緣監測、UPS等供電系統絕緣監測、油井電泵絕緣監測等系統，為海上平臺絕緣故障提供保護方案。
參考文獻
[1] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11版
[2] 陳鑫, 吳占友, 杜銀昌. 低壓絕緣監測及定位系統在海上石油平臺的研究與應用[J]. 機電信息, 2018, 567(33):9-10.
