絕緣監測及故障定位在碼頭岸電配電系統的應用

更新時間：2022-02-28

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安科瑞陳聰周潔陳正

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。