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浅谈舰船交流电网绝缘监测及故障定位的研究及产品选型

2023-04-26
摘要:交流电网和电气设备的绝缘直接影响船舶电力系统的安全,其绝缘电阻的降低是一个不可避免的过程,成为电网安全的严重隐患。电气设备绝缘材料的劣化过程是不可逆的。在线监测船舶交流电网,快速定位绝缘故障支路,对保证船舶电力系统的安全和航行安全具有重要意义。

关键字:交流网络;绝缘电阻;在线监控;定位;
一引言
船舶交流电网是船舶的大动脉,直接影响船舶的生命力和执行力。船舶环境条件恶劣,电网绝缘容易受损,给船舶电气设备的正常运行带来隐患。如果船舶电网绝缘缺乏有效的监测手段,绝缘条件将继续恶化,导致供电系统故障或控制功能障碍,特别是在进出港口或危险航道时,造成安全事故。因此,建立有效的船舶交流电网绝缘监测系统,及时消除安全隐患,对于保证船舶安全尤为重要。
二影响交流电网绝缘性能的因素
船舶交流电网的绝缘缺陷可以分为两种:一种是分布缺陷;另一种是集中缺陷。一般来说,分布缺陷的产生基本上是由于过热、潮湿、动力负荷和长时间过电压的工作环境,导致机电设备整体绝缘性能下降。这种缺陷产生过程缓慢,但具有普遍性;集中缺陷主要是指绝缘缺陷集中在一个或几个部位或区域,如区域局部受潮、设备局部机械损坏等。这种缺陷发展迅速,因此具有很大的危险性。
1环境因素
船舶及其设备运行环境恶劣,长期在高盐、高温、高湿、油雾的海洋环境中运行。在这种环境下,霉菌容易大量繁殖,导致绝缘材料性能差,甚至绝缘故障。绝缘材料表面吸附潮湿的气体,导致绝缘材料表面积聚粉尘和水蒸气,在水和电场的作用下产生放电,破坏绝缘材料表面;空气中的水、氧、化学灰尘和阳光辐射会加速电气设备绝缘材料表面的老化。
2设备因素
电气设备主要由绝缘材料和各种导电和导磁材料组成,其中绝缘材料多为有机材料,由氧化聚合、分解、挥发等一系列化学反应制成。在这个过程中,绝缘材料变脆,介质损耗增加,吸湿性增加,导电增加,导致绝缘材料的电气性能不可逆转。电气设备的绝缘性能受自身条件和外部因素的影响,总体呈下降和劣化的趋势。
电气设备的绝缘性能在电气设备制造、长途运输、装卸和运行过程中不可避免地会产生各种缺陷。在正常工作中,电气设备的绝缘材料受到电磁场的影响。
三交流电网绝缘监测与定位
船舶电网的安全运行是船舶安全航行的基础。船舶设备在船舶航行过程中工作时间较长,由于温度、湿度、电压和频率的变化而产生的加热、损耗、机械振动等因素直接影响绝缘电阻的高低,绝缘电阻随着温度和湿度的升高而降低。随着绝缘性能的不断下降,严重威胁着船舶的航行安全,因此绝缘监测设备已经成为船舶必备的设备。
1绝缘电阻测量原理?
测量交流电网绝缘电阻的基本原理如下图1所示。一般情况下,在交流电网的某个相和地之间加入稳定的DC电压,测量DC电压产生的DC电流值,然后根据下面的公式计算交流电网对地的绝缘电阻值:
根据图1所示绝缘电阻测量的基本原理,可以制定相应的在线绝缘监测技术方案,进而制造绝缘监测仪。绝缘监测仪通过整流、滤波、稳压从电网获得交流电源,获得稳定的DC电压,然后将电压添加到相和地之间,从而测量交流电网的对地绝缘电阻。如果测得的绝缘电阻达到预设值,监测仪会立即向报警装置发出报警信号,驱动报警电路进行声光报警,从而实现电网绝缘监测报警的功能。
绝缘监测装置是根据绝缘电阻测量的基本原理制造的,成本低,简单实用,同时满足船级社关于船舶电网绝缘监测的相关要求,因此得到了广泛的应用。然而,这种类型的绝缘监测器只监测整个电网的绝缘状态。当整个船舶电网的绝缘值低于设定值时,绝缘监测可以实时发出绝缘报警,但绝缘故障的具体位置无法准确判断,会严重影响船舶的正常航行。
2传统的绝缘故障查找和定位方法
绝缘监测器发出声光报警后,为了保证船舶的安全航行,必须找出故障位置并排除故障。当电网的某个支路因绝缘低而发生绝缘报警时,绝缘报警会自行消除。因此,目前广泛使用的绝缘故障搜索和定位方法是支路断电法。
支路断电法是从配电板开始,依次断开主配电板的所有开关。首先检查主配电板引出的所有支路,确认无误后,依次断开各分电箱的电源,定位具体故障的分电箱,然后从故障分电箱定位具体故障线路和设备。由于支路断电法工作繁琐,甚至影响主辅机在检查过程中的正常运行,因此有必要研究更高效的故障支路搜索和定位方法。
3绝缘故障自动定位方法
随着现代船舶的大规模发展,船舶电网越来越复杂,支路越来越多。当绝缘故障发生在航行过程中时,主要设备不允许停电检查。因此,研究绝缘故障支路的自动定位方法尤为重要。
绝缘分支的定位方法;单相绝缘故障的定位方法;多相绝缘故障的定位方法;绝缘监测装置
四绝缘监测和绝缘故障定位产品
1绝缘监测及绝缘故障定位产品
AIM-T系列工业绝缘监测仪器
AIM-AIM-T300主要应用于工业场所的IT配电系统,主要包括AIM-T300。、AIM-三款产品,T500和AIMT500L,均适用于纯交流、纯DC和交流DC混合系统。
AIM-T300适用于450V以下的交流、DC和交流DC混合系统,AIM-T500适用于800V以下的交流、DC和交流与DC混合系统。AIM-与AIM-T500相比,T500L增加了绝缘故障定位功能。
2绝缘故障定位产品
AIM-T500L绝缘监测仪采用工业绝缘故障定位产品,主要包括ASG200测试信号发生器、AIL200-12绝缘故障定位仪,AKH-0.66L系列电流互感器,适用于IT配电系统,出线回路较多。
3绝缘监测耦合仪
AIM-T500绝缘监测仪采用绝缘监测耦合仪,主要包括ACPD100、ACPD200,适用于交流电压高于690V、DC电压高于800V的IT配电系统。
五技术参数
1绝缘监测仪技术参数

2测试信号发生器技术参数
3绝缘故障定位仪技术参数
4电流互感器技术参数4AKH-0.66L系列
5绝缘检测耦合仪技术参数
六结语
定位故障支路,提高船员排除电网绝缘故障的效率,可以有效保证船舶电力系统的供电安全。通常,通过一段时间的数据积累,船员可以通过分析获得各支路绝缘状态的变化趋势,加强对绝缘性能在正常维护中快速下降的设备的维护,延缓其下降趋势,排除故障或在其故障发生前更换,避免在船舶航行中发生故障,确保航行安全。


参考文献
[1]薛宇.船舶电气接地故障的查找及防治[J].中国水运,2012(4);
[2]万炳康.船舶电网绝缘性能对船舶安全航行的影响[J].江苏船舶,2002(1);
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.6版;
[4]安科瑞IT系统绝缘监测故障定位装置及监控系统(中英文)2020.01版



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