海洋石油平臺(tái)電氣設(shè)備漏電保護(hù)策略

時(shí)間:2022-06-16 02:50:50

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海洋石油平臺(tái)電氣設(shè)備漏電保護(hù)策略

維護(hù)人員往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力查找故障回路,甚至需要停止部分正常運(yùn)行的設(shè)備以方便檢查,對(duì)海洋石油平臺(tái)的正常生產(chǎn)和安全都造成了一定的影響。本文以儲(chǔ)油輪“南海勝利”號(hào)為例,著重對(duì)一種針對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的能準(zhǔn)確定位故障回路的絕緣監(jiān)測(cè)裝置予以分析,此種絕緣監(jiān)測(cè)裝置適用于所有中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的儲(chǔ)油輪或平臺(tái)等石油設(shè)施?!澳虾倮碧?hào)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(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地的方式,主要電源規(guī)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(yīng)急電源、不間斷電源(UPS電源)。整套絕緣監(jiān)測(cè)裝置為德國(guó)“BENDER”(本德爾)品牌。整個(gè)系統(tǒng)的工作情況綜述如下:

440VAC系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配置為“主-從”結(jié)構(gòu),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(dú)工作。這些系統(tǒng)對(duì)所有440V的輸出回路分別予以監(jiān)測(cè),如果發(fā)生單相故障,將使相應(yīng)的回路跳閘。主EDS1000(E-7091)監(jiān)測(cè)“PSG配電盤”(PSGswitchboard),兩個(gè)從EDS1000分別監(jiān)測(cè)“SS配電盤”(ShipServiceswitchboard)和“應(yīng)急配電盤“(Emergencyswitchboard)。當(dāng)配電盤的母聯(lián)斷路器都閉合時(shí),主EDS1000將控制兩套從EDS1000系統(tǒng);相應(yīng)的母聯(lián)斷路器打開時(shí),各系統(tǒng)將獨(dú)立運(yùn)行。對(duì)于PSG配電盤本身來(lái)說(shuō),如果母聯(lián)斷路器21打開,主EDS1000無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè),此種情況下兩個(gè)IRDH365將分別負(fù)責(zé)E-7021和E-7022的總體絕緣監(jiān)測(cè),如果E-7021或E-7022發(fā)生單相接地故障時(shí),系統(tǒng)只給出公共報(bào)警,而不斷開相應(yīng)的回路。

220VAC,120VAC系統(tǒng)對(duì)于PSG配電盤(PSGswitchboard)和SS配電盤(ShipServiceswitchboard)一般性的220VAC和120VAC負(fù)載及控制電源,由IRDH-365進(jìn)行絕緣監(jiān)控,若有一個(gè)回路或更多的回路發(fā)生接地故障時(shí)則給出報(bào)警信號(hào)。對(duì)于應(yīng)急配電盤(Emergencyswitchboard)和UPS的220VAC負(fù)載,由一套EDS-470裝置進(jìn)行絕緣監(jiān)控,若有一個(gè)回路或更多的回路發(fā)生接地故障時(shí),系統(tǒng)將給出報(bào)警信號(hào)并顯示相應(yīng)的故障回路。UPS的120VAC配電盤由一套R(shí)CM1000進(jìn)行絕緣監(jiān)控,對(duì)所有的輸出回路都分別進(jìn)行監(jiān)測(cè),一旦有單相接地故障發(fā)生時(shí),相應(yīng)的回路將會(huì)跳閘。

24VDC系統(tǒng)所有的24VDC充電器配電盤都由IRDH-365進(jìn)行絕緣監(jiān)控,若有一個(gè)回路或更多的回路發(fā)生接地故障時(shí)則給出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)主要包括:2塊電源供應(yīng)卡AN10021個(gè)絕緣監(jiān)測(cè)儀IRDH1025MYX-11個(gè)測(cè)試單元PGAH10005個(gè)評(píng)價(jià)單元MUAH10012個(gè)可編程控制器AD106027塊繼電器卡AK1010根據(jù)以上配置,可對(duì)162個(gè)回路進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)檢測(cè)絕緣故障的主要原理為“第二次接地故障”檢測(cè)法:在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,發(fā)生第一次接地故障時(shí)接地電流通常較小,因此,定位故障點(diǎn)的方法是閉合故障電流回路,具體方法是:測(cè)試單元PGAH1000啟動(dòng)后,其周期性地產(chǎn)生一個(gè)可檢測(cè)的絕緣故障脈波(實(shí)際是模擬高阻第二次接地),最大為30mA,此脈波經(jīng)測(cè)試單元、真正接地故障點(diǎn)、PE(接地導(dǎo)線),導(dǎo)線、再回到測(cè)試單元,形成一個(gè)閉合回路,而此回路將會(huì)通過(guò)零序電流互感器,其輸出接到評(píng)價(jià)單元MUAH1001,評(píng)價(jià)單元做出分析后若為接地故障則給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。具體運(yùn)行情況如下:當(dāng)負(fù)責(zé)總體絕緣監(jiān)測(cè)的IRDH1025MYX-1檢測(cè)到系統(tǒng)的絕緣電阻低于設(shè)定值時(shí)(5-50kOhm可調(diào)),將啟動(dòng)兩塊可編程控制器AD1060,再由可編程控制器AD1060啟動(dòng)測(cè)試單元PGAH1000和繼電器卡AK1010,進(jìn)入逐個(gè)回路掃描的模式,每個(gè)回路的零序電流互感器的輸出通過(guò)繼電器卡AK1010分別接到評(píng)價(jià)單元,當(dāng)有接地故障發(fā)生且故障接地電流>10mA時(shí),評(píng)價(jià)單元即能檢測(cè)到;此種情況下,評(píng)價(jià)單元顯示“earthfault”(接地故障),并將報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)到相應(yīng)回路的繼電器卡AK1010-1,此AK1010-1的紅色報(bào)警燈“earthfault”(接地故障)將會(huì)亮起;然后,按照同樣的方法,系統(tǒng)將繼續(xù)檢測(cè)其余的回路,直到所有回路的檢測(cè)完成。根據(jù)以上介紹可知,按照BENDER系統(tǒng)的工作方式,此套絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以非常及時(shí)地發(fā)現(xiàn)單相接地故障,并且可以自動(dòng)顯示故障回路或讓故障回路跳閘,極大地提高了維護(hù)的便利性,對(duì)儲(chǔ)油輪或石油平臺(tái)等海洋石油設(shè)施的電氣設(shè)備的安全運(yùn)行乃至整個(gè)設(shè)施的安全都發(fā)揮了非常重要的作用。

預(yù)防海洋石油平臺(tái)上電氣設(shè)備漏電的一些建議

除了配置合適的絕緣監(jiān)測(cè)裝置外,還需要注意其它相關(guān)的預(yù)防措施,如:確定好主干電纜的走向及通道,使之遠(yuǎn)離熱源及油管線;電纜也不可以與熱管線交叉,實(shí)在不可避免時(shí),兩者要保持一定的安全距離并采取一定的防護(hù)措施。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮將電力、自控及通信電纜的分層敷設(shè),高壓電力電纜與低壓電力電纜分層敷設(shè),因此要考慮對(duì)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(jīng)過(guò)處有防水、防爆要求時(shí),要選用電纜筒保護(hù)電纜穿過(guò)艙壁,其他情況可用電纜框保護(hù)電纜穿過(guò)艙壁;在計(jì)算電纜筒、電纜框的規(guī)格時(shí),要考慮窗口利用系數(shù)。對(duì)單根電纜,則選用電纜管或填料函。配電室及主控室內(nèi)電氣設(shè)備布置是設(shè)計(jì)的重點(diǎn),配電盤柜及配電箱的布置一定要合理,既要符合施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(jié)語(yǔ)

海洋石油平臺(tái)電氣設(shè)備工作環(huán)境惡劣,合適的中性點(diǎn)接地方式及相應(yīng)的漏電保護(hù)措施十分必要。在越來(lái)越倡導(dǎo)人性化設(shè)計(jì)以及對(duì)安全有更高要求的今天,在進(jìn)行平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)時(shí)考慮類似本文所述的自動(dòng)化程度更高并可以識(shí)別故障回路的絕緣監(jiān)測(cè)裝置有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

作者:李文年單位:中海石油有限公司深圳分公司