絕緣監(jiān)測及故障定位在碼頭岸電配電系統(tǒng)的應(yīng)用

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(hù)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)的初次接地故障，防止兩相同時出現(xiàn)接地故障時，引起岸電保護(hù)裝置動作。國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)對地的絕緣狀況，當(dāng)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(jìn)行故障排查。可以應(yīng)用在岸電的IT（或ITn）系統(tǒng)中，實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

2、 應(yīng)用場所

港口碼頭變電所低壓配電系統(tǒng)、岸電箱。

3、 應(yīng)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(yīng)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(yùn)行，0.4kV采用單母線分段運(yùn)行方式，正常運(yùn)行時，0.4kV母線分段斷路器打開，兩臺配電變壓器分列運(yùn)行，各帶一段母線，當(dāng)一臺變壓器退出運(yùn)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(fù)荷。當(dāng)退出運(yùn)行的變壓器恢復(fù)供電時，系統(tǒng)自動復(fù)位為正常運(yùn)行方式。碼頭變電所主要負(fù)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(hù)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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)向停靠碼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(shí)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(jī)連接，用于實(shí)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(hù)主機(jī)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(yīng)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：

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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報警等功能。具體功能如下：

回路監(jiān)測

Acrel-2000L/A絕緣監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備上電進(jìn)入工作狀態(tài)后，默認(rèn)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

參數(shù)設(shè)置需要用戶點(diǎn)擊“用戶登錄"，默認(rèn)用戶為admin，默認(rèn)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(jìn)行時間更改，完成后點(diǎn)擊保存修改。

登錄后，當(dāng)前用戶顯示用戶名稱，此時點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置"按鈕進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，可以單個回路的絕緣監(jiān)測儀的預(yù)警值和告警值。當(dāng)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(diǎn)擊“設(shè)置"按鈕，更改絕緣監(jiān)測儀設(shè)定值。

報警信息

點(diǎn)擊報警記錄，進(jìn)入報警記錄界面，顯示告警發(fā)生情況。當(dāng)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。

曲線查看

點(diǎn)擊曲線查詢按鈕，進(jìn)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(shí)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

AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀

ASG200測試信號發(fā)生器

AIL200-12絕緣故障定位儀

7、定位互感器選型

8、結(jié)束語

隨著航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，船舶停靠碼頭時使用岸電系統(tǒng)具有節(jié)能、減排、降噪等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的可操作性，前景廣闊。安科瑞AIM-T系統(tǒng)絕緣監(jiān)測產(chǎn)品運(yùn)用在該系統(tǒng)中可以保障該系統(tǒng)的安全性、連續(xù)性及可靠性，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 安科瑞IT系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及監(jiān)控系統(tǒng)（中英文） 2020.1

[2] 李學(xué)文，孫可平.船舶接用岸電技術(shù)[J]. 上海海事大學(xué)，2006，（9）