具有故障定位功能的绝缘监测系统在特种船只配电系统中的应用
2024-09-05 13:39:30 来源：acrel2024
摘要：为提高对绝缘故障设备的排查效率、保障船电网的安全运行，以某半潜打捞船为例，对低压绝缘监测及故障定位系统在低压配电系统中的应用情况进行介绍。研究表明:低压绝缘监测及故障定位系统能快速准确地查找并定位绝缘故障设备所在的支路，可显著节省排查时间、提高工作效率。
关键词：低压配电;绝缘监测;故障定位;效率
0应用背景
随着现代船舶自动化程度的提高，以及船员生活环境的改善，船舶电气设备的数量逐渐增加，船舶配电网络愈发复杂。此外，船舶电气设备的运行环境较为恶劣，往往会导致船舶电气设备出现绝缘故障。当船舶电气设备绝缘电阻降低或损坏时，可能造成短路，严重时将引发火灾，威胁电网系统和船舶的安全。
1项目分析
本船采用三相三线绝缘(IsolatedTerra，IT)配电系统，该系统的电源中性点不接地，且所有电气设备的外露可导电部分设置保护接地(ProtectiveEarthing，PE)。IT配电系统示意图见图1。IT配电系统的供电连续性较好、安全性较高，对电路和电气设备绝缘性能的要求也较高。
图1
IT配电系统具有特殊的供电特性，当系统第 一次出现故障时，不会切断供电。当系统发生第二次故障且故障在不同相时，系统对地构成相间短路，线路熔断器或空气开关作出响应，线路供电中断。
综合考虑IT配电系统的供电特点以及船级社的相关要求，本船在400V主配电板、230V主配电板、应急配电板的汇流排上均设有绝缘监测仪(InsulationMonitoringDevice，IMD)，用于持续监测本船低压电网的绝缘状态。IMD能在绝缘电阳异常时发出报警信号，IMD的循环电流不超过30mA123]，同一个配电板中只能配备一套IMD本船配备了综合电力推进系统，推进、作业船舶日用负载均由船舶主电站供电。
本船配电系统由2套6600V配电板、2套400V配电板、2套230V配电板、1套应急配电板组成。在DP2动力定位工况下，本船需要运行6台主发电机，分A、B两组进行供电，6台主发电机的负荷率超过90%。与主配电板和应急配电板不同，本船的低压配电板不宜按相同方式设置IMD。这是由于当IMD监测到某个支路出现绝缘故障时，将立即发出报警信号，相关操作人员需要查找并隔离绝缘故障支路以保证电网的安全运行。然而，IMD并不能检测出哪个支路出现了绝缘故障，往往需要操作人员逐个排查。本船每套配电板上有150个开关，逐个排查不仅需要花费大量的排查时间，还会影响各支路负载的正常运行.
为提升本船低压配电系统的绝缘监测水平，在不中断系统运行的情况下能快速准确地查找并定位故障支路，本船低压配电系统采用了绝缘监测及故障定位系统，不仅方便操作人员对绝缘故障进行排查，还能确保电力系统工作的连续性与可靠性。
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结语
本文以特种船只为例，对低压绝缘监测及故障定位系统在低压配电系统中的应用情况进行介绍，可得到如下结论:
1)相对于传统的断电排查绝缘故障的方法，绝缘监测及故障定位系统更适用于船舶电网较为复杂的工况。
2)当某支路出现绝缘故障时，绝缘监测及故障定位系统可在短时间内自动定位故障支路，大大提高了现场人员的检修时间，改善了电网系统的运行情况，增强了船舶的运行安全性。
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图1IT配电系统具有特殊的供电特性，当系统第 一次出现故障时，不会切断供电。当系统发生第二次故障且故障在不同相时，系统对地构成相间短路，线路熔断器或空气开关作出响应，线路供电中断。
图43功能介绍
AIL200-12绝缘故障定位仪技术指标
5结语
