安科瑞工業絕緣監測及故障定位在碼頭岸電配電系統的應用

　　1、 概述

　　岸電系統是船舶停靠碼頭時的供電系統，船舶靠岸后，除了日常生活用電外，船舶上許多電氣設備仍然需要工作，這些設備主要同碼頭的岸電箱來供電。考慮到船舶供電系統為IT系統，為了保護供電系統的安全，岸電系統也多為IT系統(或ITn系統，即引出中性線的IT系統)，系統配置絕緣監測裝置來監測IT系統的初次接地故障，防止兩相同時出現接地故障時，引起岸電保護裝置動作。國家行業標準JTS155-2019《碼頭岸電設施建設技術規范》中也提到碼頭岸電設施的低壓配電系統宜采用IT方式，若采用TN方式的配電系統應通過隔離變壓器向船舶供電。

　　安科瑞AIM-T系統絕緣監測產品及絕緣故障定位產品適用于交流額定電壓690V和直流800V及以下的不接地系統，用于實時監測系統對地的絕緣狀況，當系統出現絕緣故障時，能發出報警信號，絕緣故障定位產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)系統中，實時監測系統的運行狀況。

　　2、 應用場所

　　港口碼頭變電所低壓配電系統、岸電箱。

　　3、 應用方案

　　下面以某工程為例介紹絕緣監測及定位系統的應用方案。

　　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，內設10kV中壓開關柜，2臺1000kVA 10/0.4kV干式變壓器。 碼頭變電所內10kV側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的全部一、二級負荷。當退出運行的變壓器恢復供電時，系統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接地保護為ITn系統，低壓部分設絕緣監測及定位系統。碼頭變電所低壓主接線圖及其絕緣監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，絕緣監測和測試信號發生器安裝在進線柜內，絕緣故障定位儀安裝在各配電柜內。絕緣監測儀接在母線與地線之間，用于監測變壓器二次側0.4kV低壓系統對地的絕緣狀態，若低壓母線或某支路出現接地故障，絕緣監測儀將發出故障報警信號，提醒工作人員進行故障排查。信號發生器也接在系統和地之間，在故障時向系統和地之間注入定位信號，由分布于各配電柜內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線圖一

　　圖2?碼頭變電所低壓主接線圖二

　　岸電箱為岸側電力系統向停靠碼頭的船舶提供電能的重要設備，本系統共設置了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的絕緣監測儀和測試信號發生器，實現本岸電箱內各支路絕緣故障定位功能。

　　圖3?岸電箱接線圖

　　為了方便系統的監測和管理，提高管理效率，本方案在變電所值班室內還配置了Acrel-2000A/L絕緣監測及故障定位系統，該系統通過RS484總線(圖中綠色通訊線)將絕緣監測儀與后臺主機連接，用于實時監測各ITn系統的絕緣狀態及故障回路。絕緣監測儀和測試信號發生器、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系統內，各監測儀表之間的數據交互。后臺監護主機采用了1臺10.2寸的觸摸屏，安裝在壁掛式箱內，并配置相應的報警指示裝置。該工程絕緣監測及故障定位系統圖如圖4所示。

　　圖4?絕緣監測及定位系統圖

　　該工程中絕緣監測及定位系統設備選型如下表所示。

　　隨著工業科技的發展，漏電流對工業生產安全構成了很大的威脅。為了提高供電的連續性和可靠性，許多重要生產場所采用了 IT 配電系統(不接地供電系統)。

　　AIM-T500L 系列工業絕緣監測及故障定位系統是安科瑞電氣專為工業場合如礦井、玻璃廠、電爐和試驗設備、船舶、冶金廠、化工廠、爆炸危險場所、計算機中心及應急電源等 IT配電系統而研發。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、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。

　　表1：

　　3.1功能特點

　　1)實時監測 IT 系統的對地絕緣電阻，電阻越*啟動故障預警或報警功能;

　　2)繼電器報警輸出、LED 報警輸出等多種故障指示方式;

　　3)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;

　　4)自檢功能，可一鍵實現儀表硬件電路的故障自檢;

　　5)斷線監測，實時監測 PE/KE 功能接地線連線狀況;

　　6)一路 RS485 接口，標準 Modbus-RTU 協議;

　　7)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;

　　8)支持手動/自動兩種復位模式;

　　9)應用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合 IT 系統。

　　4、 Acrel-2000A/L絕緣監測及故障定位系統功能介紹

　　Acrel-2000L/A絕緣監測系統設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場的絕緣監測儀的監測數據，實現遠程故障報警等功能。具體功能如下：

　　※ 回路監測

　　Acrel-2000L/A絕緣監測系統設備上電進入工作狀態后，默認為“回路監測"界面，在此界面可觀察到現場的一次系統圖以及具體的數據顯示。

　　※ 參數設置

　　參數設置需要用戶點擊“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。

　　此界面可以設置更改系統時間，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“參數設置"按鈕進入參數設置界面，可以單個回路的絕緣監測儀的預警值和告警值。當測得絕緣阻值超出設定值時，觸摸屏顯示告警并且蜂鳴器鳴叫。設置好參數之后，點擊“設置"按鈕，更改絕緣監測儀設定值。

　　※ 報警信息

　　點擊報警記錄，進入報警記錄界面，顯示告警發生情況。當儀表發生報警時，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，蜂鳴器關閉。

　　※ 曲線查看

　　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，根據現場實際情況顯示。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節。

　　5、 產品選型

　　6、 技術指標

　　※ AIM-T500L絕緣監測儀

　　※ ASG200測試信號發生器

　　※ AIL200-12絕緣故障定位儀

　　7、 定位互感器選型

　　注意事項

　　1) 安裝接線時應按接線圖進行接線，接線用針式套接頭壓接后，再插入儀表相應端子并將螺釘擰緊，避免因接觸不良而導致儀表工作不正常。

　　2) AIM-T500L 有兩路通訊接口，一路為 RS485 通訊接口，采用 Modbus-RTU 協議，接入系統時一條總線理論上可以同時連接128 個儀表，每個儀表均可通過菜單設定其通訊地址以及波特率;二路為 CAN 通訊接口，采用自定義的協議，用于絕緣故障定位系統各個元件之間的數據交互。AIM-T500L 的 CAN 地址默認為 1，ASG200 和 AIL200-12 只有一路 CAN 通訊接口，ASG200 的 CAN 地址默認為 1，AIL200-12 的 CAN 地址默認為 1，1~90可設。

　　3) AIM-T500L 與上位機系統通訊連接時建議使用屏蔽雙絞線，每芯截面均不應小于1.0mm2，分別接 A、B，布線時應使通訊線遠離強電電纜或其他強電場環境。建議末端絕緣監測儀的 A、B 端子之間并聯匹配電阻，推薦阻值為 120Ω;絕緣故障定位系統 CAN 通訊接口連接時，注意 H 和 L 的連接，距離較長時建議在首端和尾端并聯匹配電阻，推薦阻值為 120Ω。

　　3) AIM-T500L 繼電器輸出不攜帶電源，外接報警器(或警示燈)需額外配置獨立供電。

　　8、結束語

　　隨著航運事業的發展，船舶停靠碼頭時使用岸電系統具有節能、減排、降噪等優點，具有很強的可操作性，前景廣闊。安科瑞AIM-T系統絕緣監測產品運用在該系統中可以保障該系統的安全性、連續性及可靠性，值得推廣。

作者介紹：黃飛蓉，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事光儲充等研發與應用；

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