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淺談船舶岸電系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位需求及應(yīng)用

更新時(shí)間：2022-12-06點(diǎn)擊次數(shù)：1130次

摘要：隨著現(xiàn)代船舶發(fā)展，船舶電氣化程度越來(lái)越高，船舶電站的的容量也越來(lái)越大，隨之而來(lái)的是電網(wǎng)的絕緣問題更加復(fù)雜化。船舶電力系統(tǒng)一般采用IT系統(tǒng)，即不接地系統(tǒng)。由于電網(wǎng)是不接地系統(tǒng)，單相接地產(chǎn)生的接地故障電流較小，不足以觸發(fā)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作。如果故障狀態(tài)保持不去排查和處理，將導(dǎo)致局部發(fā)熱，使得絕緣損壞加劇，嚴(yán)重可能引起火災(zāi)。船舶電力供配電系統(tǒng)需要可以實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位的方案，絕緣監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣情況，故障定位可以在發(fā)生故障時(shí)查找定位出故障回路，幫助船員快速判斷故障點(diǎn)，及時(shí)切除故障回路及排查故障。從效益層面來(lái)講，絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位方案可以為用戶提供絕緣狀態(tài)報(bào)警，提醒設(shè)備維護(hù)，快速定位節(jié)約維護(hù)、維修和保養(yǎng)成本。

關(guān)鍵詞：船舶電氣；IT系統(tǒng)；不接地系統(tǒng)；絕緣監(jiān)測(cè)；故障定位；接地故障；

0 項(xiàng)目背景

??隨著現(xiàn)代船舶發(fā)展，船舶電氣化程度越來(lái)越高，船舶電站的的容量也越來(lái)越大，隨之而來(lái)的是電網(wǎng)的絕緣問題更加復(fù)雜化。船舶電力系統(tǒng)一般采用IT系統(tǒng)，即不接地系統(tǒng)。IT系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)生單相接地時(shí)不會(huì)出現(xiàn)TN-S系統(tǒng)直接短路跳閘而導(dǎo)致供電中斷，可以短時(shí)間帶故障運(yùn)行，直到工作人員排除故障后再次恢復(fù)到正常絕緣狀態(tài)，從而保證了船舶供配電系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。

??由于船體之間存在分布電容等因素，電網(wǎng)并非是理想的對(duì)“地"絕緣系統(tǒng)。若電網(wǎng)絕緣情況較差，可能會(huì)引發(fā)絕緣故障，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生單相接地故障。由于電網(wǎng)是不接地系統(tǒng)，單相接地產(chǎn)生的接地故障電流較小，不足以觸發(fā)保護(hù)設(shè)備動(dòng)作。但是如果故障狀態(tài)保持不去排查和處理，將導(dǎo)致局部發(fā)熱，使得絕緣損壞加劇，嚴(yán)重可能引起火災(zāi)。也可能會(huì)將事故進(jìn)一步擴(kuò)大，當(dāng)兩根相線接地時(shí)，會(huì)發(fā)生短路故障，造成斷路器跳閘，對(duì)船舶航行和人身安全帶來(lái)不同程度的危害。

??船舶主配電板及分配電箱一般會(huì)配置絕緣監(jiān)測(cè)儀，當(dāng)發(fā)生絕緣故障時(shí)，快速反應(yīng)，及時(shí)報(bào)警。但是對(duì)絕緣故障點(diǎn)的定位（查找）只能依靠人工對(duì)數(shù)百條負(fù)載支路逐條斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)，耗費(fèi)人工和時(shí)間，而且需要短暫停電實(shí)現(xiàn)判斷，無(wú)法持續(xù)供電。

??因此，船舶電力供配電系統(tǒng)需要可以實(shí)現(xiàn)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位的方案，絕緣監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣情況，故障定位可以在發(fā)生故障時(shí)查找定位出故障回路，幫助船員快速判斷故障點(diǎn)，及時(shí)切除故障回路及排查故障。從效益層面來(lái)講，絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位方案可以為用戶提供絕緣狀態(tài)報(bào)警，提醒設(shè)備維護(hù)，快速定位節(jié)約維護(hù)、維修和保養(yǎng)成本。

1 方案介紹

??船舶供配電系統(tǒng)一般采用主配電板（main Switch board）和應(yīng)急配電板（emergency Switch board）配合的方式，其中，正常情況下，主配電板由多組柴油發(fā)電機(jī)供電，多個(gè)設(shè)備正常運(yùn)行，當(dāng)主配電板失電或者檢修時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，由應(yīng)急配電板供電。當(dāng)船舶在碼頭時(shí)，由高壓岸電給船舶供電。

船舶供配電系統(tǒng)簡(jiǎn)化如下圖所示。

在主配電板和應(yīng)急配電板分別設(shè)置絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位方案，絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位方案主要由絕緣監(jiān)測(cè)儀（IMD：Insulation monitor device）、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器（TSG：test signal Generator）、絕緣故障定位儀（IFL：insulation fault locator），監(jiān)測(cè)互感器（ZCT：zero current transformer）組成，如下表所示：

2 0L絕緣監(jiān)測(cè)儀具有以下功能：

??實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，電阻啟動(dòng)故障預(yù)警或報(bào)警功能；繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)警輸出等多種故障指示方式；事件記錄功能，方便操作人員查看分析故障類型和發(fā)生時(shí)間，判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀況；自檢功能，可一鍵實(shí)現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；斷線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議；一路CAN通訊，自定義協(xié)議，用于和信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀信息交互；應(yīng)用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)。

ASG200測(cè)試信號(hào)發(fā)生器具有以下功能：

指示故障所在相線；支持手動(dòng)啟動(dòng)定位用于測(cè)試通訊線路；采用CAN總線技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

AIL200-12絕緣故障定位儀具有以下功能：

??定位并指示故障所在支路；單個(gè)AIL200-12多可定位12個(gè)回路；每個(gè)IT系統(tǒng)多可接90只定位儀，總計(jì)定位1080回路；采用CAN總線技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。配合使用AKH-0.66L系列電流互感器作為監(jiān)測(cè)互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑。

3 技術(shù)指標(biāo)

AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié)論

??船舶供配電系統(tǒng)的絕緣及接地故障對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行很重要，為了避免接地故障及短路故障的發(fā)生，應(yīng)提高安全意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)電氣系統(tǒng)絕緣電阻的測(cè)量和監(jiān)視。及早發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患，并采取科學(xué)合理的方法迅速排除，確保船舶和人員的安全。對(duì)船舶供配電系統(tǒng)進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位，對(duì)保障船舶電力系統(tǒng)的安全及航行安全具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]孫張慧.船舶電氣接地故障的查找及解決方法[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師,2021,第54卷(6): 59-62

[2]邱偉偉.船舶電氣接地故障的查找及防治探討[J].科技風(fēng),2020,(1): 129-130

[3]呂錦釗，馮凱，李俊瑋，劉峰.艦船交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位研究[J].廣東造船,2021,第40卷(3): 95-98

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