安科瑞 劉秋霞
1、 概述
岸電系統(tǒng)是船舶停靠碼頭時的供電系統(tǒng)，船舶靠岸后，除了日常生活用電外，船舶上許多電氣設(shè)備仍然需要工作，這些設(shè)備主要同碼頭的岸電箱來供電。考慮到船舶供電系統(tǒng)為IT系統(tǒng)，為了保護供電系統(tǒng)的安全，岸電系統(tǒng)也多為IT系統(tǒng)（或ITn系統(tǒng)，即引出中性線的IT系統(tǒng)），系統(tǒng)配置絕緣監(jiān)測裝置來監(jiān)測IT系統(tǒng)的接地故障，防止兩相同時出現(xiàn)接地故障時，引起岸電保護裝置動作。國家行業(yè)標準JTS155-2019《碼頭岸電設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》中也提到碼頭岸電設(shè)施的低壓配電系統(tǒng)宜采用IT方式，若采用TN方式的配電系統(tǒng)應通過隔離變壓器向船舶供電。
安科瑞AIM-T系統(tǒng)絕緣監(jiān)測產(chǎn)品及絕緣故障定位產(chǎn)品適用于交流額定電壓690V和直流800V及以下的不接地系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測系統(tǒng)對地的絕緣狀況，當系統(tǒng)出現(xiàn)絕緣故障時，能發(fā)出報警信號，絕緣故障定位產(chǎn)品可以定位出故障回路，方便工作人員進行故障排查。可以應用在岸電的IT（或ITn）系統(tǒng)中，實時監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀況。
2、 應用場所
港口碼頭變電所低壓配電系統(tǒng)、岸電箱。
3、 應用方案
下面以某工程為例介紹絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)的應用方案。
該工程為新建碼頭一座，長為480m，寬20m；引橋二座，其中東引橋長194m，寬8m，西引橋長100m，寬8m。工程設(shè)計了陸域變電所和碼頭變電所，其中碼頭變電所與碼頭相連，從陸域變電所引來一路10kV電源，內(nèi)設(shè)10kV中壓開關(guān)柜，2臺1000kVA 10/0.4kV干式變壓器。 碼頭變電所內(nèi)10kV側(cè)采用單母線形式運行，0.4kV采用單母線分段運行方式，正常運行時，0.4kV母線分段斷路器打開，兩臺配電變壓器分列運行，各帶一段母線，當一臺變壓器退出運行時，母線分段斷路器閉合，由另一臺配電變壓器供本所內(nèi)的全部一、二級負荷。當退出運行的變壓器恢復供電時，系統(tǒng)自動復位為正常運行方式。碼頭變電所主要負荷為岸電箱，共設(shè)置了7臺岸電箱，每個岸電箱功率為250kW，提供一艘靠泊船的供電。
碼頭變電所低壓配電系統(tǒng)接地保護為ITn系統(tǒng)，低壓部分設(shè)絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)。碼頭變電所低壓主接線圖及其絕緣監(jiān)測和絕緣故障定位方案分別如圖1和圖2所示。
在主接線圖上，變壓器出線采用中性點引出的IT系統(tǒng)，絕緣監(jiān)測和測試信號發(fā)生器安裝在進線柜內(nèi)，絕緣故障定位儀安裝在各配電柜內(nèi)。絕緣監(jiān)測儀接在母線與地線之間，用于監(jiān)測變壓器二次側(cè)0.4kV低壓系統(tǒng)對地的絕緣狀態(tài)，若低壓母線或某支路出現(xiàn)接地故障，絕緣監(jiān)測儀將發(fā)出故障報警信號，提醒工作人員進行故障排查。信號發(fā)生器也接在系統(tǒng)和地之間，在故障時向系統(tǒng)和地之間注入定位信號，由分布于各配電柜內(nèi)的絕緣故障定位儀定位絕緣故障所在回路。
圖1 碼頭變電所低壓主結(jié)線圖一
圖2 碼頭變電所低壓主接線圖二
岸電箱為岸側(cè)電力系統(tǒng)向?？看a頭的船舶提供電能的重要設(shè)備，本系統(tǒng)共設(shè)置了7臺岸電箱，其輸入電源分別引自不同的低壓出線柜。圖3為岸電箱接線圖，配置了絕緣故障定位儀，用于配合變壓器出線側(cè)的絕緣監(jiān)測儀和測試信號發(fā)生器，實現(xiàn)本岸電箱內(nèi)各支路絕緣故障定位功能。
圖3 岸電箱接線圖
為了方便系統(tǒng)的監(jiān)測和管理，提高管理效率，本方案在變電所值班室內(nèi)還配置了Acrel-2000A/L絕緣監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過RS484總線（圖中綠色通訊線）將絕緣監(jiān)測儀與后臺主機連接，用于實時監(jiān)測各ITn系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)及故障回路。絕緣監(jiān)測儀和測試信號發(fā)生器、各絕緣故障定位儀之間通過CAN總線（圖中紅色通訊線）連接，用于同一ITn系統(tǒng)內(nèi)，各監(jiān)測儀表之間的數(shù)據(jù)交互。后臺監(jiān)護主機采用了1臺10.2寸的觸摸屏，安裝在壁掛式箱內(nèi)，并配置相應的報警指示裝置。該工程絕緣監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)圖如圖4所示。
圖4 絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)圖
該工程中絕緣監(jiān)測及定位系統(tǒng)設(shè)備選型如下表所示。
表1：
序號 | 設(shè)備名稱 | 設(shè)備型號 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 絕緣監(jiān)測及定位監(jiān)控器 | Acrel-2000L/A | 套 | 1 |
2 | 絕緣監(jiān)測儀 | AIM-T500L | 臺 | 2 |
3 | 測試信號發(fā)生器 | ASG200 | 臺 | 2 |
4 | 絕緣故障定位儀 | AIL200-12 | 臺 | 14 |
5 | 剩余電流互感器 | AKH-0.66/L-45 | 只 | 14 |
6 | 剩余電流互感器 | AKH-0.66/L-100 | 只 | 35 |
7 | 剩余電流互感器 | AKH-0.66/L-150 | 只 | 7 |
4、 Acrel-2000A/L絕緣監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)功能介紹
Acrel-2000L/A絕緣監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備采用壁掛式安裝的方式，可安裝于墻壁上，通過通訊總線采集現(xiàn)場的絕緣監(jiān)測儀的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程故障報警等功能。具體功能如下：
Acrel-2000L/A絕緣監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備上電進入工作狀態(tài)后，默認為“回路監(jiān)測"界面，在此界面可觀察到現(xiàn)場的一次系統(tǒng)圖以及具體的數(shù)據(jù)顯示。
參數(shù)設(shè)置需要用戶點擊“用戶登錄"，默認用戶為admin，默認登錄密碼為 0001，可通過登錄界面修改密碼。
此界面可以設(shè)置更改系統(tǒng)時間，如果主界面時間顯示不對，可以登錄后進行時間更改，完成后點擊保存修改。
登錄后，當前用戶顯示用戶名稱，此時點擊“參數(shù)設(shè)置"按鈕進入?yún)?shù)設(shè)置界面，可以單個回路的絕緣監(jiān)測儀的預警值和告警值。當測得絕緣阻值超出設(shè)定值時，觸摸屏顯示告警并且蜂鳴器鳴叫。設(shè)置好參數(shù)之后，點擊“設(shè)置"按鈕，更改絕緣監(jiān)測儀設(shè)定值。
點擊報警記錄，進入報警記錄界面，顯示告警發(fā)生情況。當儀表發(fā)生報警時，主界面顯示報警，并且蜂鳴器鳴叫，此界面顯示出報警提示。接觸報警后，蜂鳴器關(guān)閉。
點擊曲線查詢按鈕，進入“曲線查看"界面，每一個頁面存有4條曲線，根據(jù)現(xiàn)場實際情況顯示。每1小時記錄一次溫度，可以存儲30天。具體曲線要求可在屏上自行調(diào)節(jié)。
5、 產(chǎn)品選型
型號及名稱 | 型號 | 功能 |
AIM-T500L 絕緣監(jiān)測儀 |
| l 可監(jiān)測690V以下交流及交流混合的不接地系統(tǒng)對地電阻和電容，具有故障預警和報警功能； l 1路RS485通訊，1路CAN通訊，2路繼電器輸出； l 自檢功能；20條事件記錄； l 支持絕緣故障定位功能。 |
ASG200 測試信號發(fā)生器 |
| l 1路CAN接口，可與其它設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。 l 當系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時，可產(chǎn)生故障定位信號注入系統(tǒng)中，配合絕緣故障定位儀定位故障回路。 l 具有絕緣故障所在相線指示功能?！?/span> |
AIL200-12 絕緣故障定位儀 |
| l 1路CAN接口，可與其它設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互。 l 當系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時，配合測試信號發(fā)生器實現(xiàn)絕緣故障回路定位功能，可定位12個回路。 |
6、 技術(shù)指標
AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀
輔助 電源 | 電壓 | AC85~265V DC120~370V | 適用電壓等級 | 系統(tǒng)電壓 | AC0~690V DC 0~800V |
功耗 | <8W | 頻率范圍 | 40~460Hz | ||
絕緣 監(jiān)測 | 絕緣電阻測量范圍 | 1k~10MΩ | 環(huán)境 | 工作溫度 | -15~+55℃ |
預警、報警值范圍 | 10k~10MΩ | 存儲溫度 | -20~+70℃ | ||
響應時間(Ce=1uF) | <5s | 相對濕度 | <95%，不結(jié)露 | ||
允許系統(tǒng)泄漏電容 | <500μF | 海拔高度 | ≤2500m | ||
內(nèi)部參數(shù) | 測量電壓 | <50V | 輸出 | 繼電器輸出 | 出錯、預警、報警 |
測量電流 | <270μA | 通訊 | RS485，Modbus-RTU CAN，自定義 | ||
內(nèi)部直流阻抗 | ≥180kΩ | 額定沖擊電壓/污染等級 | 8kV/Ⅲ | ||
ASG200測試信號發(fā)生器
輔助電源 | 電壓 | AC 85~265V |
功耗 | <7W | |
IT系統(tǒng) | 電壓 | 單相交流220V 三相交流0~690V 直流0~800V |
故障定位 | 響應時間 | <5s |
定位電壓 | 20V/5Hz | |
定位電流 | 0~20mA | |
響應靈敏度 | 無 | |
內(nèi)部參數(shù) | 電磁兼容/電磁輻射 | IEC61326-2-4 |
輸出 | 繼電器輸出 | 無 |
工作環(huán)境 | 工作溫度 | -15~+55℃ |
AIL200-12絕緣故障定位儀
輔助電源 | 電壓 | AC 85~265V |
功耗 | <5W | |
IT系統(tǒng) | 電壓 | 無 |
定位 | 響應時間 | <20s |
定位電壓 | 無 | |
定位電流 | 無 | |
響應靈敏度 | >0.5mA | |
內(nèi)部參數(shù) | 電磁兼容/電磁輻射 | IEC61326-2-4 |
輸出 | 繼電器輸出 | 報警 |
工作環(huán)境 | 工作溫度 | -15~+55℃ |
7、定位互感器選型
互感器外形 | 型號 | 額定電流 | 額定電流比 | 準確度 | 內(nèi)孔尺寸（mm） |
| L-35 | 16~100A | 5A/5mA | 0.5 | 35 |
L-70 | 100~250A | 5A/5mA | 0.5 | 70 | |
L-105 | 250~400A | 5A/5mA | 0.5 | 105 | |
| L-45 | 16~100A | 5A/5mA | 1 | 45 |
L-80 | 100~250A | 5A/5mA | 1 | 80 | |
L-100 | 250~400A | 5A/5mA | 1 | 100 | |
L-150 | 400~800A | 5A/5mA | 1 | 150 | |
L-200 | 800~1500A | 5A/5mA | 1 | 200 | |
| L-80X50II | 16~100A | 5A/5mA | 0.5 | 82X52 |
L-100X50II | 16~100A | 5A/5mA | 0.5 | 103X55 | |
L-130X50II | 100~200A | 5A/5mA | 0.5 | 135X55 | |
L-150X130II | 100~300A | 5A/5mA | 0.5 | 150X133 | |
L-180II | 100~200A | 5A/5mA | 0.5 | 182X35 | |
L-200X50II | 250~400A | 5A/5mA | 0.5 | 202X61 | |
L-260X100II | 450~800A | 5A/5mA | 0.5 | 265X104 | |
| L-17030 | 100~200A | 5A/5mA | 1 | 172X34 |
L-210 X160 | 450~800A | 5A/5mA | 0.5 | 210 X160 |
