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浅谈船舶岸电系统绝缘监测及故障定位需求及应用

2023-03-15 [377]

安科瑞 鲍静君

   要:随着现代船舶发展,船舶电气化程度越来越高,船舶电站的的容量也越来越大,随之而来的是电网的绝缘问题更加复杂化。船舶电力系统一般采用IT系统,即不接地系统。由于电网是不接地系统,单相接地产生的接地电流较小,不足以触发保护设备动作。如果状态保持不去排查和处理,将导致局部发热,使得绝缘损坏加剧,严重可能引起火灾。船舶电力供配电系统需要可以实现绝缘监测及定位的方案,绝缘监测可以实时监测系统的绝缘情况,定位可以在发生时查找定位出回路,帮助船员快速判断点,及时切除回路及排查。从效益层面来讲,绝缘监测及定位方案可以为用户提供绝缘状态报警,提醒设备维护,快速定位节约维护、维修和保养成本。

  关键词:船舶电气;IT系统;不接地系统;绝缘监测;定位;接地;

  0 项目背景

  随着现代船舶发展,船舶电气化程度越来越高,船舶电站的的容量也越来越大,随之而来的是电网的绝缘问题更加复杂化。船舶电力系统一般采用IT系统,即不接地系统。IT系统的优点是发生单相接地时不会出现TN-S系统直接短路跳闸而导致供电中断,可以短时间带运行,直到工作人员排除后再次恢复到正常绝缘状态,从而保证了船舶供配电系统的连续性和可靠性。

  由于船体之间存在分布电容等因素,电网并非是理想的对"绝缘系统。若电网绝缘情况较差,可能会引发绝缘,严重时发生单相接地。由于电网是不接地系统,单相接地产生的接地电流较小,不足以触发保护设备动作。但是如果状态保持不去排查和处理,将导致局部发热,使得绝缘损坏加剧,严重可能引起火灾。也可能会将事故进一步扩大,当两根相线接地时,会发生短路,造成断路器跳闸,对船舶航行和人身安全带来不同程度的危害。

  船舶主配电板及分配电箱一般会配置绝缘监测仪,当发生绝缘时,快速反应,及时报警。但是对绝缘点的定位(查找)只能依靠人工对数百条负载支路逐条断电来实现,耗费人工和时间,而且需要短暂停电实现判断,无法持续供电。

  因此,船舶电力供配电系统需要可以实现绝缘监测及定位的方案,绝缘监测可以实时监测系统的绝缘情况,定位可以在发生时查找定位出回路,帮助船员快速判断点,及时切除回路及排查。从效益层面来讲,绝缘监测及定位方案可以为用户提供绝缘状态报警,提醒设备维护,快速定位节约维护、维修和保养成本。

  1 方案介绍

  船舶供配电系统一般采用主配电板(main Switch board)和应急配电板(emergency Switch board)配合的方式,其中,正常情况下,主配电板由多组柴油发电机供电,多个设备正常运行,当主配电板失电或者检修时,应急柴油发电机启动,由应急配电板供电。当船舶在码头时,由高压岸电给船舶供电。

  船舶供配电系统简化如下图所示。

 

  在主配电板和应急配电板分别设置绝缘监测及定位方案,绝缘监测及定位方案主要由绝缘监测仪(IMDInsulation monitor device)、测试信号发生器(TSGtest signal Generator)、绝缘定位仪(IFLinsulation fault locator),监测互感器(ZCTzero current transformer)组成,如下表所示:

 

  2 0L绝缘监测仪具有以下功能:

  实时监测IT系统的对地绝缘电阻,电阻越启动预警或报警功能;继电器报警输出、LED报警输出等多种指示方式;事件记录功能,方便操作人员查看分析类型和发生时间,判断系统运行状况;自检功能,可一键实现仪表硬件电路的自检;断线监测,实时监测PE/KE功能接地线连线状况;一路RS485接口,标准Modbus-RTU协议;一路CAN通讯,自定义协议,用于和信号发生器、定位仪信息交互;应用范围广,适用于交流、直流以及交直流混合IT系统。

  ASG200测试信号发生器具有以下功能:

  指示所在相线;支持手动启动定位用于测试通讯线路;采用CAN总线技术,方便与系统内其它设备进行数据交互。

  AIL200-12绝缘定位仪具有以下功能:

  定位并指示所在支路;单个AIL200-12多可定位12个回路;每个IT系统多可接90只定位仪,总计定位1080回路;采用CAN总线技术,方便与系统内其它设备进行数据交互。配合使用AKH-0.66L系列电流互感器作为监测互感器,变比1000:1,按照回路额定电流选择合适孔径。

  3 技术指标

               AIM-T500L绝缘监测仪技术指标

 

 

  4 结论

  船舶供配电系统的绝缘及接地对电网的安全可靠运行很重要,为了避免接地及短路的发生,应提高安全意识,加强对电气系统绝缘电阻的测量和监视。及早发现潜在的隐患,并采取科学合理的方法迅速排除,确保船舶和人员的安全。对船舶供配电系统进行绝缘监测及定位,对保障船舶电力系统的安全及航行安全具有重要意义。

  参考文献

  [1]孙张慧.船舶电气接地的查找及解决方法[J].船舶标准化工程师,2021,54(6): 59-62

  [2]邱伟伟.船舶电气接地的查找及防治探讨[J].科技风,2020,(1): 129-130

  [3]吕锦钊,冯凯,李俊玮,刘峰.舰船交流电网绝缘监测及定位研究[J].广东造船,2021,40(3): 95-98