【摘要】為提高對(duì)絕緣故障設(shè)備的排查效率、保障船電網(wǎng)的**運(yùn)行，以某半潛打撈船為例，對(duì)低壓絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。研究表明: 低壓絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確地查找并定位絕緣故障設(shè)備所在的支路，可顯著節(jié)省排查時(shí)間、提高工作效率。
【關(guān)鍵詞】低壓配電;絕緣監(jiān)測(cè);故障定位;效率
隨著現(xiàn)代船舶自動(dòng)化程度的提高，以及船員生活環(huán)境的改善，船舶電氣設(shè)備的數(shù)量逐漸增加，船舶配電網(wǎng)絡(luò)愈發(fā)復(fù)雜。此外，船舶電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，往往會(huì)導(dǎo)致船舶電氣設(shè)備出現(xiàn)絕緣故障。當(dāng)船舶電氣設(shè)備絕緣電阻降低或損壞時(shí)，可能造成短路，嚴(yán)重時(shí)將引發(fā)火災(zāi)，威脅電網(wǎng)系統(tǒng)和船舶的**。
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項(xiàng)目分析
本船采用三相三線(xiàn)絕緣(Isolated Terra，IT)配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的電源中性點(diǎn)不接地，且所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分設(shè)置保護(hù)接地 (Protective
Earthing，PE)。IT 配電系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。IT 配電系統(tǒng)的供電連續(xù)性較好、**性較高，對(duì)電路和電氣設(shè)備絕緣性能的要求也較高。
IT 配電系統(tǒng)具有特殊的供電特性，當(dāng)系統(tǒng)**次出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)切斷供電。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生**次故障且故障在不同相時(shí)，系統(tǒng)對(duì)地構(gòu)成相間短路，線(xiàn)路熔斷器或空氣開(kāi)關(guān)作出響應(yīng)，線(xiàn)路供電中斷。
綜合考慮 IT配電系統(tǒng)的供電特點(diǎn)以及船級(jí)社的相關(guān)要求，本船在400V主配電板、230V主配電板、應(yīng)急配電板的匯流排上均設(shè)有絕緣監(jiān)測(cè)儀(Insulation Monitoring Device，IMD)，用于持續(xù)監(jiān)測(cè)本船低壓電網(wǎng)的絕緣狀態(tài)。IMD 能在絕緣電陽(yáng)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，IMD的循環(huán)電流不超過(guò)30mA123]，同一個(gè)配電板中只能配備一套IMD本船配備了綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)，推進(jìn)、作業(yè)船舶日用負(fù)載均由船舶主電站供電。
本船配電系統(tǒng)由2套6600V配電板、2套400V配電板、2套230V配電板、1套應(yīng)急配電板組成。在 DP2動(dòng)力定位工況下，本船需要運(yùn)行6臺(tái)主發(fā)電機(jī)，分A、B兩組進(jìn)行供電，6臺(tái)主發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率超過(guò) 90%。與主配電板和應(yīng)急配電板不同，本船的低壓配電板不宜按相同方式設(shè)置IMD。這是由于當(dāng)IMD監(jiān)測(cè)到某個(gè)支路出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，將立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，相關(guān)操作人員需要查找并隔離絕緣故障支路以保證電網(wǎng)的**運(yùn)行。然而，IMD 并不能檢測(cè)出哪個(gè)支路出現(xiàn)了絕緣故障，往往需要操作人員逐個(gè)排查。本船每套配電板上有 150個(gè)開(kāi)關(guān)，逐個(gè)排查不僅需要花費(fèi)大量的排查時(shí)間，還會(huì)影響各支路負(fù)載的正常運(yùn)行.
為提升本船低壓配電系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測(cè)水平，在不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下能快速準(zhǔn)確地查找并定位故障支路，本船低壓配電系統(tǒng)采用了絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)，不僅方便操作人員對(duì)絕緣故障進(jìn)行排查，還能確保電力系統(tǒng)工作的連續(xù)性與可靠性。
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產(chǎn)品介紹
AIM-T500L系列工業(yè)絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)是安科瑞電氣專(zhuān)為工業(yè)場(chǎng)合如礦井、玻璃廠、電爐和試驗(yàn)設(shè)備、船舶、冶金廠、化工廠、爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所、計(jì)算機(jī)中心及應(yīng)急電源等IT配電系統(tǒng)而研發(fā)。
該系統(tǒng)功能豐富，包括絕緣電阻監(jiān)測(cè)、絕緣故障預(yù)警、絕緣故障報(bào)警、事件記錄、參數(shù)設(shè)置、通訊組網(wǎng)等，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，能及時(shí)報(bào)警，并準(zhǔn)確定位故障發(fā)生的具體回路，以提醒相關(guān)人員及時(shí)排查故障。
絕緣監(jiān)測(cè)即監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的絕緣阻抗，基于歐姆定律，采用低頻電流注入法系統(tǒng)由絕緣監(jiān)測(cè)儀、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀和傳感器即電流互感器組成如圖4所示。
絕緣監(jiān)測(cè)儀向低壓系統(tǒng)注入低頻交流信號(hào)，絕緣監(jiān)測(cè)儀內(nèi)含有對(duì)工頻電流極高而對(duì)低頻電流極低的阻抗。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生絕緣故障時(shí)，該主機(jī)可測(cè)量系統(tǒng)和每個(gè)回路的對(duì)地絕緣電阻和泄漏電容，通過(guò)設(shè)置絕緣阻抗預(yù)設(shè)值可實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣故障的預(yù)防;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時(shí)，低頻電流信號(hào)通過(guò)故障點(diǎn)經(jīng)大地回到絕緣監(jiān)測(cè)儀，絕緣監(jiān)測(cè)儀通過(guò)計(jì)算分析后發(fā)出故障報(bào)警故障定位裝置通過(guò)電流互感器定位故障回路。
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AIM-T500L絕緣監(jiān)測(cè)儀功能介紹
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)的對(duì)地絕緣電阻，電阻越限時(shí)啟動(dòng)故障預(yù)警或報(bào)警功能；繼電器報(bào)警輸出、LED報(bào)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(lèi)型和發(fā)生時(shí)間，判斷系統(tǒng)運(yùn)行狀況；自檢功能，可一鍵實(shí)現(xiàn)儀表硬件電路的故障自檢；斷線(xiàn)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PE/KE功能接地線(xiàn)連線(xiàn)狀況；一路RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU協(xié)議；一路CAN通訊，自定義協(xié)議，用于和信號(hào)發(fā)生器、故障定位儀信息交互；應(yīng)用范圍廣，適用于交流、直流以及交直流混合IT系統(tǒng)。
ASG200測(cè)試信號(hào)發(fā)生器具有以下功能：
指示故障所在相線(xiàn)；支持手動(dòng)啟動(dòng)定位用于測(cè)試通訊線(xiàn)路；采用CAN總線(xiàn)技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)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(gè)AIL200-12*多可定位12個(gè)回路；每個(gè)IT系統(tǒng)*多可接90只定位儀，總計(jì)定位1080回路；采用CAN總線(xiàn)技術(shù)，方便與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)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(cè)互感器，變比1000:1，按照回路額定電流選擇合適孔徑；
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技術(shù)指標(biāo)
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結(jié)束語(yǔ)
本文以特種船只為例，對(duì)低壓絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，可得到如下結(jié)論:
1)相對(duì)于傳統(tǒng)的斷電排查絕緣故障的方法，絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)更適用于船舶電網(wǎng)較為復(fù)雜的工況。
2)當(dāng)某支路出現(xiàn)絕緣故障時(shí)，絕緣監(jiān)測(cè)及故障定位系統(tǒng)可在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)定位故障支路，極大提高了現(xiàn)場(chǎng)人員的檢修時(shí)間，改善了電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，增強(qiáng)了船舶的運(yùn)行**性。
