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

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bi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

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［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；

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