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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

发表时间:2022-12-14  |  点击率:161

摘 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故障电流较小,不足以触发保护设备动作。如果故障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故障定位的方案,绝缘监测可以实时监测系统的绝缘情况,故障定位可以在发生故障时查找定位出故障回路,帮助船员快速判断故障点,及时切除故障回路及排查故障。从效益层面来讲,绝缘监测及故障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;接地故障;故障定位;
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,可以短时间带故障运行,直到工作人员排除故障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“地"绝缘系统。若电网绝缘情况较差,可能会引发绝缘故障,严重时发生单相接地故障。由于电网是不接地系统,单相接地产生的接地故障电流较小,不足以触发保护设备动作。但是如果故障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,会发生短路故障,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,当发生绝缘故障时,快速反应,及时报警。但是对绝缘故障点的定位(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故障定位的方案,绝缘监测可以实时监测系统的绝缘情况,故障定位可以在发生故障时查找定位出故障回路,帮助船员快速判断故障点,及时切除故障回路及排查故障。从效益层面来讲,绝缘监测及故障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故障定位方案,绝缘监测及故障定位方案主要由绝缘监测仪(IMD:Insulation monitor device)、测试信号发生器(TSG:test signal Generator)、绝缘故障定位仪(IFL:insulation fault locator),监测互感器(ZCT:zero 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,电阻启动故障预警或报警功能;继电器报警输出、LED报警输出等多种故障指示方式;事件记录功能,方便操作人员查看分析故障类型和发生时间,判断系统运行状况;自检功能,可一键实现仪表硬件电路的故障自检;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、故障定位仪信息交互;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:
指示故障所在相线;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绝缘故障定位仪具有以下功能:
  定位并指示故障所在支路;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故障对电网的安全可靠运行很重要,为了避免接地故障及短路故障的发生,应提高安全意识,加强对电气系统绝缘电阻的测量和监视。及早发现潜在的故障隐患,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故障定位,对保障船舶电力系统的安全及航行安全具有重要意义。



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