摘 要：隨著現(xiàn)代船舶發(fā)展，船舶電氣化程度越來越高，船舶電站的的容量也越來越大，隨之而來的是電網的絕緣問題更加復雜化。船舶電力系統(tǒng)一般采用IT系統(tǒng)，即不接地系統(tǒng)。由于電網是不接地系統(tǒng)，單相接地產生的接地故障電流較小，不足以觸發(fā)保護設備動作。如果故障狀態(tài)保持不去排查和處理，將導致局部發(fā)熱，使得絕緣損壞加劇，嚴重可能引起火災。船舶電力供配電系統(tǒng)需要可以實現(xiàn)絕緣監(jiān)測及故障定位的方案，絕緣監(jiān)測可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況，故障定位可以在發(fā)生故障時查找定位出故障回路，幫助船員快速判斷故障點，及時切除故障回路及排查故障。從效益層面來講，絕緣監(jiān)測及故障定位方案可以為用戶提供絕緣狀態(tài)報警，提醒設備維護，快速定位節(jié)約維護、維修和保養(yǎng)成本。
 

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

　　項目背景
 

　　隨著現(xiàn)代船舶發(fā)展，船舶電氣化程度越來越高，船舶電站的的容量也越來越大，隨之而來的是電網的絕緣問題更加復雜化。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)點是發(fā)生單相接地時不會出現(xiàn)TN-S系統(tǒng)直接短路跳閘而導致供電中斷，可以短時間帶故障運行，直到工作人員排除故障后再次恢復到正常絕緣狀態(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，電網并非是理想的對“地”絕緣系統(tǒng)。若電網絕緣情況較差，可能會引發(fā)絕緣故障，嚴重時發(fā)生單相接地故障。由于電網是不接地系統(tǒng)，單相接地產生的接地故障電流較小，不足以觸發(fā)保護設備動作。但是如果故障狀態(tài)保持不去排查和處理，將導致局部發(fā)熱，使得絕緣損壞加劇，嚴重可能引起火災。也可能會將事故進一步擴大，當兩根相線接地時，會發(fā)生短路故障，造成斷路器跳閘，對船舶航行和人身安全帶來不同程度的危害。
 

　　船舶主配電板及分配電箱一般會配置絕緣監(jiān)測儀，當發(fā)生絕緣故障時，快速反應，及時報警。但是對絕緣故障點的定位(查找)只能依靠人工對數(shù)百條負載支路逐條斷電來實現(xiàn)，耗費人工和時間，而且需要短暫停電實現(xiàn)判斷，無法持續(xù)供電。
 

　　因此，船舶電力供配電系統(tǒng)需要可以實現(xiàn)絕緣監(jiān)測及故障定位的方案，絕緣監(jiān)測可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的絕緣情況，故障定位可以在發(fā)生故障時查找定位出故障回路，幫助船員快速判斷故障點，及時切除故障回路及排查故障。從效益層面來講，絕緣監(jiān)測及故障定位方案可以為用戶提供絕緣狀態(tài)報警，提醒設備維護，快速定位節(jié)約維護、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)電機供電，多個設備正常運行，當主配電板失電或者檢修時，應急柴油發(fā)電機啟動，由應急配電板供電。當船舶在碼頭時，由高壓岸電給船舶供電。
 

　　船舶供配電系統(tǒng)簡化如下圖所示。
 

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

 

　　實時監(jiān)測IT系統(tǒng)的對地絕緣電阻，電阻越限定時間啟動故障預警或報警功能；繼電器報警輸出、LED報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)生時間，判斷系統(tǒng)運行狀況；自檢功能，可一鍵實現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；斷線監(jiān)測，實時監(jiān)測PE/KE功能接地線連線狀況；一路RS485接口，標準Modbus-RTU協(xié)議；一路CAN通訊，自定義協(xié)議，用于和信號發(fā)生器、故障定位儀信息交互；應用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)。
 

　　ASG200測試信號發(fā)生器具有以下功能：
 

　　指示故障所在相線；支持手動啟動定位用于測試通訊線路；采用CAN總線技術，方便與系統(tǒng)內其它設備進行數(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AIL200-12多可定位12個回路；每個IT系統(tǒng)多可接90只定位儀，總計定位1080回路；采用CAN總線技術，方便與系統(tǒng)內其它設備進行數(shù)據(jù)交互。配合使用AKH-0.66L系列電流互感器作為監(jiān)測互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑。
 

　　3 技術指標
 

　　AIM-T500L絕緣監(jiān)測儀技術指標
 

 

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

　　參考文獻
 

　　[1]孫張慧.船舶電氣接地故障的查找及解決方法[J].船舶標準化工程師,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,2020,(1): 129-130
 

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