海洋石油平臺電氣設備漏電保護策略

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維護人員往往需要花費大量的時間和精力查找故障回路，甚至需要停止部分正常運行的設備以方便檢查，對海洋石油平臺的正常生產和安全都造成了一定的影響。本文以儲油輪“南海勝利”號為例，著重對一種針對中性點不接地系統的能準確定位故障回路的絕緣監測裝置予以分析，此種絕緣監測裝置適用于所有中性點不接地系統的儲油輪或平臺等石油設施。“南海勝利”號位于南海東部海域，屬于中海油深圳分公司流花油田的一部分，船上的電力系統采用中性點不接地的方式，主要電源規格為440VAC、220VAC、120VAC、24VDC，交流電源的頻率為60Hz；按電源的重要性分類可分為主電源、應急電源、不間斷電源（UPS電源）。整套絕緣監測裝置為德國“BENDER”（本德爾）品牌。整個系統的工作情況綜述如下：

440VAC系統絕緣監測系統的配置為“主-從”結構，由一套主EDS1000和兩套從EDS1000組成，可以一起工作也可以分開單獨工作。這些系統對所有440V的輸出回路分別予以監測，如果發生單相故障，將使相應的回路跳閘。主EDS1000(E-7091)監測“PSG配電盤”（PSGswitchboard），兩個從EDS1000分別監測“SS配電盤”（ShipServiceswitchboard）和“應急配電盤“（Emergencyswitchboard）。當配電盤的母聯斷路器都閉合時，主EDS1000將控制兩套從EDS1000系統；相應的母聯斷路器打開時，各系統將獨立運行。對于PSG配電盤本身來說，如果母聯斷路器21打開，主EDS1000無法進行監測，此種情況下兩個IRDH365將分別負責E-7021和E-7022的總體絕緣監測，如果E-7021或E-7022發生單相接地故障時，系統只給出公共報警，而不斷開相應的回路。

220VAC，120VAC系統對于PSG配電盤（PSGswitchboard）和SS配電盤（ShipServiceswitchboard）一般性的220VAC和120VAC負載及控制電源，由IRDH-365進行絕緣監控，若有一個回路或更多的回路發生接地故障時則給出報警信號。對于應急配電盤（Emergencyswitchboard）和UPS的220VAC負載，由一套EDS-470裝置進行絕緣監控，若有一個回路或更多的回路發生接地故障時，系統將給出報警信號并顯示相應的故障回路。UPS的120VAC配電盤由一套RCM1000進行絕緣監控，對所有的輸出回路都分別進行監測，一旦有單相接地故障發生時，相應的回路將會跳閘。

24VDC系統所有的24VDC充電器配電盤都由IRDH-365進行絕緣監控，若有一個回路或更多的回路發生接地故障時則給出報警信號。系統主要包括：2塊電源供應卡AN10021個絕緣監測儀IRDH1025MYX-11個測試單元PGAH10005個評價單元MUAH10012個可編程控制器AD106027塊繼電器卡AK1010根據以上配置，可對162個回路進行絕緣監測。系統檢測絕緣故障的主要原理為“第二次接地故障”檢測法：在中性點不接地系統中，發生第一次接地故障時接地電流通常較小，因此，定位故障點的方法是閉合故障電流回路，具體方法是：測試單元PGAH1000啟動后，其周期性地產生一個可檢測的絕緣故障脈波（實際是模擬高阻第二次接地），最大為30mA,此脈波經測試單元、真正接地故障點、PE（接地導線），導線、再回到測試單元，形成一個閉合回路，而此回路將會通過零序電流互感器，其輸出接到評價單元MUAH1001，評價單元做出分析后若為接地故障則給出相應的報警信號。具體運行情況如下：當負責總體絕緣監測的IRDH1025MYX-1檢測到系統的絕緣電阻低于設定值時（5-50kOhm可調），將啟動兩塊可編程控制器AD1060，再由可編程控制器AD1060啟動測試單元PGAH1000和繼電器卡AK1010，進入逐個回路掃描的模式，每個回路的零序電流互感器的輸出通過繼電器卡AK1010分別接到評價單元，當有接地故障發生且故障接地電流>10mA時，評價單元即能檢測到；此種情況下，評價單元顯示“earthfault”（接地故障），并將報警信號轉到相應回路的繼電器卡AK1010-1，此AK1010-1的紅色報警燈“earthfault”（接地故障）將會亮起；然后，按照同樣的方法，系統將繼續檢測其余的回路，直到所有回路的檢測完成。根據以上介紹可知，按照BENDER系統的工作方式，此套絕緣監測系統可以非常及時地發現單相接地故障，并且可以自動顯示故障回路或讓故障回路跳閘，極大地提高了維護的便利性，對儲油輪或石油平臺等海洋石油設施的電氣設備的安全運行乃至整個設施的安全都發揮了非常重要的作用。

預防海洋石油平臺上電氣設備漏電的一些建議

除了配置合適的絕緣監測裝置外，還需要注意其它相關的預防措施，如：確定好主干電纜的走向及通道,使之遠離熱源及油管線；電纜也不可以與熱管線交叉,實在不可避免時,兩者要保持一定的安全距離并采取一定的防護措施。設計時要考慮將電力、自控及通信電纜的分層敷設,高壓電力電纜與低壓電力電纜分層敷設,因此要考慮對電纜橋架的分層布置。電纜束穿艙壁視情況選用電纜筒或電纜框，在電纜經過處有防水、防爆要求時，要選用電纜筒保護電纜穿過艙壁，其他情況可用電纜框保護電纜穿過艙壁；在計算電纜筒、電纜框的規格時,要考慮窗口利用系數。對單根電纜，則選用電纜管或填料函。配電室及主控室內電氣設備布置是設計的重點，配電盤柜及配電箱的布置一定要合理，既要符合施工標準規范，又要方便操作及維修。在其上方和后面不可有油管、水管及蒸氣管線等可能泄漏的管線或容器。

結語

海洋石油平臺電氣設備工作環境惡劣，合適的中性點接地方式及相應的漏電保護措施十分必要。在越來越倡導人性化設計以及對安全有更高要求的今天，在進行平臺電氣設計時考慮類似本文所述的自動化程度更高并可以識別故障回路的絕緣監測裝置有著非常重要的現實意義。

作者：李文年單位：中海石油有限公司深圳分公司