碼頭岸電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測及故障定位解決方案

安科瑞 陳聰 周潔

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(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《碼頭岸電設施建設技術規(guī)范》中也提到碼頭岸電設施的低壓配電系統(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(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(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，絕緣故障定位儀安裝在各配電柜內。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(tǒng)向停靠碼頭的船舶提供電能的重要設備，本系統(tǒng)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(jiān)測儀和測試信號發(fā)生器，實現(xiàn)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(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，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，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：

 回路監(jiān)測

Acrel-2000L/A絕緣監(jiān)測系統(tǒng)設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)設置

參數(shù)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(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)設置"按鈕進入?yún)?shù)設置界面，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定值時，觸摸屏顯示告警并且蜂鳴器鳴叫。設置好參數(shù)之后，點擊“設置"按鈕，更改絕緣監(jiān)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(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(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節(jié)。

5、 產品選型

6、 技術指標

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