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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
更新时间：2022-12-06
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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
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；故障定位；接地故障；
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。
参考文献
[1]孙张慧.船舶电气接地故障的查找及解决方法[J].船舶标准化工程师,2021,第54卷(6): 59-62
[2]邱伟伟.船舶电气接地故障的查找及防治探讨[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故障定位研究[J].广东造船,2021,第40卷(3): 95-98
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