淺談船舶電氣接地故障的查找及解決方法

簡婷

开云体育手机下载教程 上海嘉定 201801

摘要：隨著現代船舶電氣自動化水平的日益提高，對船舶電力係統供電的安全性和可靠性提出了更加嚴(yan) 格的要求。作為(wei) 影響供電可靠性因素之一的電氣絕緣性能逐漸成為(wei) 各方關(guan) 注的。文章對電力係統接地故障進行分析，並提出查找及解決(jue) 方法，以期為(wei) 相關(guan) 工程案例提供參考。

關(guan) 鍵詞：船舶電氣；接地故障；查找及解決(jue) 方法

0引言

    隨著現代船舶電氣自動化程度的不斷提高，船舶電站容量已由千瓦級發展到兆瓦級，隨之而來的是電網的絕緣問題更加突出。由於(yu) 船體(ti) 之間存在分布電容等因素，電網並非是理想的對“地”絕緣係統。若電網絕緣較差，可能發生單相接地故障，將產(chan) 生較大的漏電流或接地故障電流。雖然其電流數值不足以觸發保護，但此故障如長期存在，將導致如下後果：1）引起局部發熱，使絕緣損壞加劇，特別是中壓電係統易產(chan) 生電弧，甚至引起火災；2）在接地裝置緊固不牢靠或接地電阻＞10mΩ時，人員誤觸設備帶電金屬外殼會(hui) 引發觸電危險；3）故障進一步擴大，當2根相線接地時，會(hui) 發生短路故障，造成開關(guan) 跳閘斷電，對船舶航行和人身安全帶來不同程度的危害。為(wei) 保障電力係統的安全可靠，對電氣係統接地故障類型進行分析和快速查找，就顯得尤為(wei) 重要。

1電氣絕緣電阻對接地故障的影響和解決(jue) 方法

1.1電纜絕緣性能影響主要因素

1）船舶電氣設備工作環境特殊，其長期處於(yu) 高溫、高濕、高鹽及振動環境。直流電機碳刷產(chan) 生的“碳粉”往往會(hui) 造成電氣設備和電纜的絕緣體(ti) 老化、破損、絕緣電阻下降，導致接地故障的發生。

2）艦船建造時，照明燈具接線“碰殼”問題往往會(hui) 導致電氣接地故障；使用“自攻螺釘”來固定安裝在內(nei) 裝板上的設備時，經常由於(yu) 刺穿電纜絕緣等問題導致電氣接地故障。在船舶建造、修理及日常管理過程中，需要對電氣設和電網的絕緣性能進行定期測量，並將測量數據進行對比。必要時可繪製相應的曲線圖，以此來判斷絕緣電阻的變化趨勢，進而製訂對電氣設備和電纜的檢修、更換及保養(yang) 計劃。本文將以電力係統中常見的電動機和電纜為(wei) 例，分析其絕緣電阻的變化情況。

1.2電動機絕緣性能分析

1）當電動機絕緣電阻在1MΩ以上時，電機處於(yu) 正常工作狀態，可隨時投入運行。需注意其工作環境的變化並避免長期在過載臨(lin) 界值處運行電機。

2）當電動機的絕緣電阻在0.1MΩ～1MΩ範圍內(nei) 時，在電機停止工作後，可利用其自帶的加熱器或燈泡進行烘潮操作以提升其絕緣性能。在電動機重新投入工作前測量其絕緣電阻，若仍未恢複，則嚴(yan) 禁工作並應及時進行維修保養(yang) 。

3）當電動機的絕緣電阻在0.05MΩ～0.1MΩ範圍內(nei) 時，應將電動機進行解體(ti) 清潔、烘烤、浸漆操作，使其絕緣電阻穩定在1MΩ以上。在緊急情況，將電動機投入使用時，若電動機絕緣性能降低為(wei) 受潮所致，可采取“點動”方法以提高其絕緣性能。

4）當電動機遭海水浸漬，絕緣電阻嚴(yan) 重降低時，為(wei) 了避免更換全部繞組，可將海水浸透的電動機放在溫度為(wei) 80℃左右的蒸餾水中，浸15h以上，使電動機內(nei) 的鹽分溶解於(yu) 蒸餾水。然後，采用真空烤爐加熱幹燥繞組，並測量繞組的絕緣值，若絕緣情況改*，則電動機可繼續采用。

1.3船用電纜絕緣性能分析

    艦船用電纜由於(yu) 長期運行在濕熱、高溫、振動、鹽霧和油霧等不良環境中，其絕緣材料會(hui) 逐漸老化，進而導致電纜的絕緣性能降低，嚴(yan) 重時甚至引起火災，危及艦船的航行安全。

1.3.1電纜絕緣電阻測試方法

1）測試設備：經檢定合格的兆歐表。

2）測試電壓選擇：額定電壓為(wei) 36V～500V的電纜采用500V兆歐表進行測量；額定電壓500V～3300V的電纜，采用1000V的兆歐表測量。

3）將電纜與(yu) 設備的接線端脫開，令電纜的屏蔽層接地，測量導體(ti) 和屏蔽層之間的絕緣電阻及芯線與(yu) 芯線之間的電阻值。

1.3.2檢測依據

電纜芯線與(yu) 芯線之間、芯線與(yu) 地（屏蔽層）之間的冷態絕緣電阻應大於(yu) 5MΩ。

1.3.3電纜絕緣檢測數據應用

    一般情況下，電纜絕緣數據檢測隻適用於(yu) 船東(dong) 計劃延長艦船使用周期的改裝工程，目的是為(wei) 了控製改裝成本及避免更換電纜帶來的牽連工程。而對於(yu) 其他情況，則應按相關(guan) 標準和規範要求對電纜進行定期更換。

1.4電氣接地故障查找方式

     電氣接地故障可通過絕緣狀態和性能進行判斷。當電網斷電或設備未供電前，可根據便攜式兆歐表測量的靜態絕緣電阻進行判斷；當電網帶電時，根據配電板式兆歐表或交流絕緣監測裝置測量得到的動態電阻進行判斷。動態電阻能較好地反映環境、介質損耗、極化以及機械振動等因素對電阻的影響，從(cong) 而更為(wei) 真實地反映電網的絕緣狀況。

1.4.1絕緣儀(yi) 表法查找故障

1）配電盤式絕緣儀(yi) 表工作原理

    配電盤式絕緣儀(yi) 表電路圖見圖1。當船舶電力係統為(wei) 理想絕緣狀態時，電網與(yu) 船體(ti) 之間無漏電，儀(yi) 表指針停在∞標記處。當發生任意一相接地時，便有電流通過測量電路，電流由整流電源正極到儀(yi) 表指針正端並通過兆歐表的接地端和電網的接地點構成閉合回路。開關(guan) K用於(yu) 380V和220V網絡測量轉換。配電板式絕緣儀(yi) 表可指示電網的絕緣電阻數值，可通過附加聲光報警器增強報警的效果。

2)確定故障區域

    在出現接地故障後，首先要確定故障區域，分析在絕緣儀(yi) 表發出報警時，船舶中分別有哪些電氣設備正在運行、哪些設備處於(yu) 惡劣的工作環境，並對其采用切斷電源的方法進行查找。若在切斷相應的配電開關(guan) 後，報警消*，則可確定故障發生點。

    通常以線路中每個(ge) 開關(guan) 作為(wei) “結點”進行分段排查[3]，排查順序一般為(wei) 主配電板→區域配電板→分配電箱→具體(ti) 用電負荷。對於(yu) 照明係統，為(wei) 減少查找的工作量，可使用分割法進行排除，將配電開關(guan) 後的照明負載分為(wei) 2路，利用兆歐表分別測量，然後集中排查電阻較低的一路。

1.4.2交流絕緣測量裝置法查找故障

   配電盤絕緣測量儀(yi) 表隻能起到監視絕緣狀態的作用，對於(yu) 具體(ti) 故障點還需要人工排查。新型交流絕緣測量裝置不僅(jin) 能監測接地故障，還能快速指出故障位置，進而提高了故障排查效率、減輕了艦員的勞動強度。

1)交流絕緣測量裝置的組成

    如圖2所示，交流絕緣測量裝置通常包括主機、液晶顯示器、轉換器和傳(chuan) 感器。主機由CPU板、信號源板、繼電器板、電源、電連接器和接線端子等組成。主機內(nei) 所有電氣信號通過總線通信方式相互聯係，主機通過機箱上的電連接器及接線端子和外部信號相連。轉換器由CPU板、信號放大板及電源板組成，主要完成380V和220V各支路傳(chuan) 感器的輸出信號采集，並與(yu) 主機通訊聯係傳(chuan) 送故障支路號及故障支路阻值。液晶顯示器分別顯示絕緣電阻值、故障支路編號和係統運行狀態等信息，具備實時記錄和曆史查詢功能，並配置有操作按鈕。傳(chuan) 感器用於(yu) 感應電網支路的泄漏電流，其輸出信號通過相應的轉換器處理後，向主機提供故障定位信息。

2)接地故障的查找

    當三相負載平衡或無相線接地時，三相電流的瞬時值之和恒為(wei) 零，因此，導線周圍的磁通恒為(wei) 零。當發生單相接地時，三相電流的平衡被破壞，從(cong) 而引起磁場的變化。傳(chuan) 感器采集磁場變化信息，經轉換器進行相應的數據轉化後提供給主機，進而判斷出故障點。

2電氣接地故障的預防措施

2.1加強管理，提高思想意識

    船舶電力係統，通常為(wei) 三相三線絕緣供電係統。當線路中發生一相接地時，隻會(hui) 引起非接地相的電壓升高，電氣設備仍可正常運行。但若不及時排除，當再有一相接地時，則會(hui) 引起短路故障、開關(guan) 跳閘，進而對電網供電的可靠性造成不利影響。因此，機電設備管理人員應加強對接地故障的風險意識，嚴(yan) 格遵守規章製度，切實避免接地故障的發生。

2.2定期測量絕緣電阻並做好記錄

1)根據係統和設備的電壓等級，選用相應的兆歐表。

2)通常情況下，動力網絡絕緣電阻應≥1MΩ,照明網絡絕緣電阻應≥0.5MΩ。

3)建立數據庫管理係統，並將數據作為(wei) 維護保養(yang) 的基礎。

2.3加強設備的管理

1)保持電氣設備密封的完整性。對於(yu) 安裝在露天環境與(yu) 潮濕處所的電氣設備，應定期觀察密封膠圈的老化程度並及時進行更換。對於(yu) 帶有填料函的設備，在電纜引入密封後可用熱縮膠管進行密封，這樣可提高密封性能並避免密封膠圈的老化。

2)避免電氣設備長時間過載運行，防止絕緣部分由於(yu) 過熱而老化。應合理選擇熱繼電器和空氣斷路器並按相關(guan) 標準對過載數值進行整定。

3)設備接線應符合相關(guan) 工藝要求，盡量采用冷壓銅頭，避免電纜芯線刺穿絕緣。

4)內(nei) 裝艙室安裝固定相關(guan) 設備時應注意電纜分布情況，避免安裝螺釘刺穿電纜絕緣層。

2.4強化技術保障，防微杜漸

1)采用變壓器進行2次隔離

   由於(yu) 影響電氣設備絕緣性能的主要因素是潮濕環境，因此，對於(yu) 安裝在廚房和浴室等潮濕處所的電氣設備，采用隔離變壓器進行2次隔離，進而避免由於(yu) 上述電氣設備絕緣性能的降低對電網其他設備造成影響。

2)采用新*交流電網絕緣監測裝置

   隨著現代科學技術的發展，新型交流電網絕緣監測裝置不僅(jin) 能對電網的絕緣性能進行監測，還能快速指出接地故障點位置，進而為(wei) 船員快速排除故障提供了技術保障。

4 絕緣監測及絕緣故障定位產(chan) 品

4.1絕緣監測及絕緣故障定位產(chan) 品

AIM-T係列工業(ye) 用絕緣監測儀(yi)

    AIM-T係列絕緣監測儀(yi) 主要應用在工業(ye) 場所IT配電係統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產(chan) 品，均適用於(yu) 純交流、純直流以及交直流混合的係統。

    其中AIM-T300適用於(yu) 450V以下的交流、直流以及交直流混合係統，AIM-T500適用於(yu) 800V以下的交流、直流以及交直流混合係。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。

4.2絕緣故障定位產(chan) 品

    工業(ye) 用絕緣故障定位產(chan) 品配合AIM-T500L絕緣監測儀(yi) 使用，主要包括ASG200測試信號發生器，AIL200-12絕緣故障定位儀(yi) ，AKH-0.66L係列電流互感器，適用於(yu) 出線回路較多的IT配電係統。

4.3絕緣監測耦合儀(yi)

  絕緣監測耦合儀(yi) 配合AIM-T500絕緣監測儀(yi) 使用，主要包括ACPD100，ACPD200，適用於(yu) 交流電壓高於(yu) 690V，直流電壓高於(yu) 800V的IT配電係統。

4 技術參數

4.1絕緣監測儀(yi) 技術參數

4.2測試信號發生器技術參數

4.3絕緣故障定位儀(yi) 技術參數

4.4 AKH-0.66L係列電流互感器技術參數

4.5絕緣監測耦合儀(yi) 技術參數

5結論

   船舶電氣接地故障對電網的安全可靠運行重要，為(wei) 了避免接地故障的發生，應從(cong) 提高安全意識入手，加強對電氣係統絕緣電阻的測量和監視。及早發現潛在的故障隱患，並采取科學合理的方法迅速排除，確保船舶和人員的安全。

參考文獻：

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[3]安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.8版

[4]安科瑞IT係統絕緣監測故障定位裝置及監控係統（中英文）2022.8版

作者介紹

簡婷，开云体育手机下载教程，主要研究方向為(wei) 絕緣監測故障定位係統。