絕緣監測及故障定位系統在碼頭岸電的應用案例

摘 要：傳統船舶使用柴油發電機供電，船舶靠岸時，為了節省能源和減少環境污染，應由碼頭岸電供電。隨著船舶大型化，電力系統容量變大，對碼頭岸電的供電容量要求也越來越高。絕緣在線監測對碼頭岸電的供電可靠性提供了有效支持。船舶停泊時對船舶電網絕緣狀態進行在線監測也可以依靠岸電絕緣監測實現。絕緣監測及故障定位既可以避免一些事故的發生，也減少了碼頭工作人員和船員檢查配電網絡是否絕緣良好的工作量。
關鍵詞：碼頭岸電；絕緣監測；故障定位，絕緣監測系統
0 行業背景
        碼頭岸電系統是建設綠色，智慧港口的重要組成部分。近20年來，我國碼頭岸電的應用和發展比較迅速，岸電系統的組成和配置方案比較靈活。相關國家標準和行業標準的實施，對碼頭岸電系統的發展奠定了良好的理論和實踐基礎。
        隨著船舶大型化，電力系統容量變大，對碼頭岸電的供電容量要求也越來越高，絕緣在線監測對碼頭岸電的供電可靠性提供了有效支持，船舶停泊時對船舶電網絕緣狀態進行在線監測也可以依靠岸電絕緣監測實現。絕緣監測及故障定位既可以避免一些事故的發生，也減少了碼頭工作人員和船員檢查配電網絡是否絕緣良好的工作量。
        典型的岸電系統主要分高壓岸電系統和低壓岸電系統2 種。 全球常用的的碼頭船舶岸電系統輸出的電壓和頻率主要為6kV/50Hz和400V/50Hz。低壓岸電的受電系統如下圖所示。

 
        其中，變電所為兩路10kV進線，經過10/0.4kV變壓器到低壓系統，低壓母線輸出多路饋線，分別接入到多個岸電箱，當船舶靠岸時，接入岸電箱，停止柴油發電機組，由低壓岸電供電。
1 系統分析
        當岸電電網是TN-S系統]時，船體未接專用接地線且船舶電網未與岸電零線接通，船舶電網發生單相接地故障時，人站在岸上觸及船體會有觸電危險，零線上可能出現高電壓，單相接地電流大。當船體接專用接地線且船舶電網接入岸電零線，船舶電網發生單相接地故障時，保護裝置跳閘，保障了人身安全，但是供電連續性無法保證。
        當岸電電網是IT系統時，船舶電網發生單相接地故障時，單相對地短路電流取決于船舶電網對地絕緣和對地分布電容大小，短路電流較小，人站在岸上觸及船體不會有觸電危險。一旦船舶電網或者岸電另一相再出現對地短路故障，將會導致兩相短路，引起岸電保護裝置動作，有可能造成危害。所以進行絕緣監測，及時發現單相接地故障時非常必要的。
        為了保證人身安全，避免火災事故，船舶金屬船體應與岸電裝置中接地裝置連接。岸電宜采用中性點不接地系統供電，即IT系統供電。
2 產品介紹
        絕緣監測及故障定位產品可以監測碼頭岸電系統中低壓不接地系統。該產品功能豐富，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，當系統出現絕緣降低或者接地故障時，能及時報警，以提醒相關人員及時排查故障。


        AIM-T500L絕緣監測儀可以實時監測IT系統的對地絕緣電阻，電阻越限時啟動故障預警或報警功能；具有繼電器報警輸出、LED報警輸出等多種故障指示方式；具有事件記錄功能，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；具有自檢功能，可一鍵實現儀表硬件電路的故障自檢；具有斷線監測功能，實時監測PE/KE功能接地線連線狀況；具有一路RS485接口，標準Modbus-RTU協議；
        ASG200測試信號發生器可以產生定位信號并注入不接地系統，指示故障所在相線，
        AIL200-12絕緣故障定位儀可以定位并指示故障所在支路，單個AIL200-12多可定位12個回路，每個IT系統多可接90只定位儀，總計定位1080回路；
        AKH-0.66 L-xx系列電流互感器與AIL200-12絕緣故障定位儀配合使用實現故障定位。該系列有多種不同規格，可以按照回路額定電流選擇合適孔徑，可以選擇圓形或者矩形互感器。如果現場不具備斷電施工的條件，也可以選擇開口式AKH-0.66 L-xxKN系列電流互感器。
3 系統介紹
        絕緣監測及故障定位系統是專門為了監測IT系統不接地場景應用開發，擁有獨立的報警顯示功能，同時提供曲線和報表查詢功能，方便用戶通過歷史數據和實時數據進行預測和判斷，主要界面如下：
系統首頁包含地理位置顯示，項目簡介，安全運行天數等信息。

系統結構包含項目所有絕緣監測設備的拓撲關系，可以清晰顯示現場所有設備連接關系和通訊狀態。

 
系統接線可以顯示現場配電回路和絕緣監測具體裝設位置，同時具備參數和報警看板，可以直觀查看現場具體的配電情況。

 
曲線報表可以直觀顯示當天絕緣阻值的變化，可以查看一年時間內的日報表，月報表及年報表，同時可以選擇時間進行查詢。

4 技術指標
AIM-T500L絕緣監測儀的技術指標如下

5 結語
        碼頭岸電的供電系統具有一定的特殊性，對電網要求較高。接岸電時，一方面要采用安全可靠的接地型式的電網供電，另一方面對船舶電網絕緣在線監測問題不能忽視，應注重岸電及船舶的絕緣在線監測。絕緣監測儀的使用，為岸電和船舶的安全可靠運行提供有力的支持。
參考文獻
[1] 劉純, 唐葦葦, 姚建新. 國內外碼頭岸電系統技術應用及發展綜述[J]. 水運工程, 2020(5):5. 
[2] GB 50054-2011 低壓配電設計規范
[3] GB/T 51305-2018 碼頭船舶岸電設施工程技術標準
[4] JTS 155-2019 碼頭岸電設施建設技術規范