更新(xīn)時間：2022-10-31 點(diǎn)擊次(cì)數： 1080次(cì)
摘(zhāi)要(yào)：船舶(bó)中壓配電板弧(hú)光(guāng)故障導致的設(shè)備損壞和停(tíng)電事故，不僅會造成較大的(dí)經濟損(sǔn)失，而(ér)且嚴重影(yǐng)響(xiǎng)船舶(bó)電站的安全(quán)穩定運(yùn)行，威脅(xié)船舶(bó)電站操(cāo)作(zuò)人員(yuán)的安(ān)全。弧光保(bǎo)護是基(jī)於(yú)電(diàn)力係統開關櫃發(fā)生弧光(guāng)故障時(shí)而設計的(dí)一(yī)套母綫(xiàn)保(bǎo)護係(xì)統(tǒng)，能夠快速切除(chú)開關櫃體內(nèi)的(dí)故障(zhàng)及縮小故(gù)障範圍。在(zài)船舶中壓配電板應用(yòng)弧光保(bǎo)護，可解決母排(pái)故(gù)障(zhàng)短(duǎn)路問題(tí)，對於(yú)提高船(chuán)舶電站(zhàn)的安全性，穩(wěn)定性(xìng)，降低(dī)經濟損失具有重要意(yì)義。
關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：船(chuán)舶；中壓(yā)配電(diàn)板；弧(hú)光(guāng)保護；母排(pái)故zhang
0引(yǐn)言
艦船的(dí)電氣化水平在(zài)逐(zhú)步提高(gāo)，艦(jiàn)船(chuán)電站容(róng)量(liáng)在不(bù)斷(duàn)增加(jiā)，艦船(chuán)電(diàn)網有向(xiàng)中(zhōng)壓發展(zhǎn)的趨勢。中壓成套設備由於(yú)其本(běn)身(shēn)的缺陷(xiàn)，異(yì)常(cháng)的(dí)工作(zuò)條件(jiàn)，諧振過電壓，絕(jué)緣(yuán)故(gù)障，載(zǎi)流(liú)回(huí)路(lù)不良，外(wài)來物體的進入以(yǐ)及人(rén)為操作錯誤(wù)等(děng)原因，都可能引起(qǐ)弧(hú)光(guāng)短路(lù)故(gù)障(zhàng)，造(zào)成(chéng)氣(qì)體間(jiān)隙擊穿而(ér)引燃(rán)電(diàn)弧。 艦(jiàn)船(chuán)供電(diàn)係統由於空間有限(xiàn)，設備較(jiào)多(duō)，發(fā)生(shēng)弧(hú)光(guāng)故障的可(kě)能性(xìng)大。
1弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)事故的危害性(xìng)
弧(hú)光產生(shēng)時溫度可(kě)達到4500℃，內(nèi)部溫(wēn)度(dù)可達(dá)到10000～20000℃。弧光產(chǎn)生時瞬(shùn)時(shí)功率可(kě)達到40MW，弧(hú)光光強可超過(guò)正常(cháng)照明光(guāng)強2000多倍。因此中低(dī)壓(yā)開關櫃(guì)內因故障而產(chǎn)生(shēng)電弧(hú)時若(ruò)不(bù)能(néng)及(jí)時(shí)采取(qǔ)有效措(cuò)施，則(zé)會產生(shēng)諸多(duō)危害。
（1）對(duì)設備的危害(hài)：電弧(hú)發生時產(chǎn)生(shēng)大量(liáng)高溫高壓氣體，氣(qì)體瞬時衝擊(jī)波(bō)可造成開關(guān)櫃(guì)體(tǐ)變形，破(pò)碎；衝(chōng)擊(jī)波(bō)爆(bào)破震動可(kě)造成(chéng)開關(guān)櫃劇烈震動，使各連(lián)接處(chǔ)緊固件鬆(sōng)脫(tuō)；產(chǎn)生的高溫可引(yǐn)起(qǐ)電纜(lǎn)燃燒，銅排融化，鋁(lǚ)排氣(qì)化，甚至將開(kāi)關(guān)櫃(guì)外殼金屬(shǔ)融(róng)化，元(yuán)器件(jiàn)嚴(yán)重損(sǔn)壞並引起火災。
（2）對人的危害(hài)：高(gāo)溫(wēn)灼(zhuó)傷(shāng)皮(pí)膚；熔化(huà)的(dí)金屬(shǔ)蒸發並滲(shèn)入人(rén)的(dí)皮膚(fū)表層造成皮膚金屬化；高強度弧光傷害(hài)眼(yǎn)睛(jīng)，甚(shèn)至造成角(jiǎo)膜(mó)脫落；高溫(wēn)燃(rán)燒產生的粉塵(chén)和有毒有害(hài)氣體(tǐ)損傷(shāng)呼吸(xī)係(xì)統；弧(hú)光電(diàn)流作(zuò)用於(yú)人體(tǐ)可使肌(jī)肉產生非(fēi)自(zì)主劇烈(liè)收(shōu)縮，也可(kě)損傷(shāng)肌腱(jiàn)，皮膚，血(xiě)管，神經組(zǔ)織等。
電(diàn)弧產生的(dí)能量與(yǔ)I ²t成指數(shù)規律(lǜ)快速上(shàng)升(shēng)，其不(bù)僅與(yǔ)故障(zhàng)電(diàn)流(liú)的大(dà)小有關(guān)，還與(yǔ)燃(rán)弧時(shí)間(jiān)有(yǒu)關(guān)。根據故障點的不同(tóng)，通常(cháng)情況下故障短(duǎn)路電(diàn)流會在幾(jī)千(qiān)安至幾十(shí)安，故(gù)障若不能及(jí)時切除以熄滅電(diàn)弧，則(zé)會產生巨大能(néng)量。總之，開(kāi)關櫃發生內部(bù)電(diàn)弧(hú)故(gù)障，不(bù)論(lùn)是對開發(fā)設備(bèi)還(huán)是對(duì)附近(jìn)的(dí)工(gōng)作人(rén)員，其(qí)危(wēi)險性都很大。
圖(tú)1 電弧(hú)能量(liáng)-時間曲(qū)綫
將(jiāng)弧(hú)光(guāng)保護應用至(zhì)艦船(chuán)電力係統，對(duì)艦(jiàn)船(chuán)電網(wǎng)中(zhōng)的(dí)中壓(yā)電(diàn)氣開(kāi)關(guān)設備(bèi)進(jìn)行快速保護，在短路故障電弧發生初始就切除故障，降低故障電弧(hú)所(suǒ)造成(chéng)的危害，避免人(rén)員傷(shāng)亡，減(jiǎn)少設備(bèi)維(wéi)護費用，提(tí)高(gāo)艦船電力係(xì)統的安(ān)全(quán)性(xìng)及經濟效(xiào)益。
2弧光(guāng)保(bǎo)護技術的現(xiàn)狀和原理
從20 世紀(jì)60 年(nián)代(dài)起(qǐ)，國際(jì)上(shàng)的一(yī)些(xiē)發(fā)達(dá)國家(jiā)已經開始(shǐ)了對(duì)弧(hú)光短(duǎn)路(lù)故障(zhàng)保(bǎo)護的研(yán)究(jiū)，到80 ～ 90 年(nián)代已經對這種(zhǒng)故障(zhàng)特性有(yǒu)了(liǎo)深入的了解，並且(qiě)提(tí)出(chū)各(gè)種(zhǒng)弧光(guāng)短路(lù)的(dí)防(fáng)護(hù)措施。20世紀90年代，我國引進了弧(hú)光保護(hù)裝置(zhì)。隨(suí)著微(wēi)電子技術和(hé)光傳感(gǎn)器技術的不(bù)斷發(fā)展，弧光保護技術不斷成熟(shú)，國(guó)內(nèi)對弧(hú)光(guāng)保(bǎo)護的認(rèn)識不(bù)斷提(tí)高(gāo)，弧光(guāng)保護的市(shì)場需求(qiú)不(bù)斷(duàn)擴大(dà)。國(guó)內很(hěn)多(duō)單位都(dū)進行了(liǎo)弧光保護(hù)技(jì)術的(dí)研(yán)發，如安科瑞的(dí)ARB5係(xì)列弧光(guāng)保護。
弧(hú)光(guāng)保護(hù)的(dí)動作判(pàn)據(jù)為電弧故障時(shí)產(chǎn)生的(dí)兩個條件: 弧(hú)光(guāng)和電(diàn)流增(zēng)量(liáng)。當(dāng)同時檢測到弧光和電流增(zēng)量時發(fā)出跳閘指令(líng)，當僅(jǐn)檢(jiǎn)測到(dào)弧(hú)光時(shí)亦(yì)可(kě)隻(zhī)發出(chū)報(bào)警信(xìn)號(hào)。
圖2 弧光保護邏輯原理(lǐ)圖
3安(ān)科瑞ARB5係(xì)列(liè)弧光保護(hù)
安科(kē)瑞ARB5係列(liè)弧(hú)光保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)主要由ARB5-M主(zhǔ)控(kòng)單(dān)元，ARB5-S弧(hú)光(guāng)探頭及弧(hú)光光(guāng)纖（雙股）組(zǔ)成。
（1）ARB5-M主控(kòng)單元
1）啟(qǐ)動(dòng)條件(jiàn)可選弧光+電(diàn)流雙判據或弧光(guāng)單判(pàn)據。其中電流突變量(liáng)啟(qǐ)動係(xì)數可(kě)整定範(fàn)圍(wéi)為0.05~10In，電流常(cháng)量(liáng)啟(qǐ)動係數可整(zhěng)定範圍為0.05~10In。
2）11路(lù)可(kě)編(biān)程(chéng)跳(tiào)閘出(chū)口。
3）4組3相(xiāng)電流(liú)采集及CT監測功(gōng)能。
4）支持20路弧(hú)光(guāng)探頭(tóu)信號(hào)采(cǎi)集。
5）弧光(guāng)故障(zhàng)點定位。
6）弧光光纖(xiān)鏈路(lù)自檢(jiǎn)及裝(zhuāng)置異常自檢(jiǎn)。
7）4組失(shī)靈保護。
8）支持(chí)IEC61850，便(biàn)於組(zǔ)建(jiàn)數(shù)字化(huà)智能(néng)變電站。
（2）ARB5-S弧(hú)光(guāng)探頭
1）自帶(dài)濾光功(gōng)能(néng)。
2）無(wú)源型弧光傳感(gǎn)器。
3）探測(cè)角(jiǎo)度(dù)≥180°。
圖(tú)3 ARB5-S弧(hú)光探(tàn)頭探(tàn)測(cè)角(jiǎo)度
4 ARB5弧光(guāng)保護在某船舶中壓(yā)配(pèi)電(diàn)板的應用
某(mǒu)船務(wù)1600T海(hǎi)上(shàng)風電(diàn)安裝(zhuāng)平(píng)台，共(gòng)有3組中壓(yā)配電板。其中A段母綫(xiàn)有(yǒu)兩台發(fā)電(diàn)機進(jìn)綫和一個(gè)聯(lián)絡櫃(guì)，B段母綫(xiàn)有兩(liǎng)台發電機(jī)進(jìn)綫和兩(liǎng)個聯絡(luò)櫃，C段(duàn)母(mǔ)綫有(yǒu)兩(liǎng)台發(fā)電(diàn)機(jī)進(jìn)綫(xiàn)和一個聯絡(luò)櫃(guì)。
不難看出，與(yǔ)陸(lù)上配電係統不(bù)同，船舶(bó)電力推進係統有(yǒu)以下(xià)特點：能(néng)量(liáng)來源眾(zhòng)多（多組發電機進綫），電(diàn)纜(lǎn)聯結多采(cǎi)用環狀(zhuàng)結(jié)構(gòu)（母聯開關(guān)，跨接(jiē)開(kāi)關等橫向(xiàng)結構(gòu)較多），能(néng)量(liáng)流(liú)向不定（根據需(xū)要(yào)通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，跨(kuà)接(jiē)開關變(biàn)更船舶電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)的能(néng)量流(liú)向，以保證供(gōng)電(diàn)係(xì)統(tǒng)的連續(xù)性(xìng)）。
為(wéi)保障(zhàng)船舶電(diàn)站安全(quán)穩定可靠運(yùn)行(háng)，該項(xiàng)目要(yào)求(qiú)裝設弧(hú)光保護，監(jiān)控(kòng)母(mǔ)綫弧光(guāng)故(gù)障(zhàng)。
圖(tú)4 某1600T海上(shàng)風電(diàn)安裝平(píng)台(tái)電(diàn)力推進係(xì)統(tǒng)中(zhōng)壓配電板係(xì)統圖(tú)
圖(tú)5 某(mǒu)1600T海上風電(diàn)安裝(zhuāng)平(píng)台(tái)電(diàn)力推進係統中壓(yā)配電(diàn)板(bǎn)平麵布局和外(wài)形(xíng)圖(tú)
依據弧(hú)光保(bǎo)護原理(lǐ)可(kě)知(zhī)，需(xū)要監(jiān)測每櫃的(dí)母(mǔ)綫(xiàn)室弧(hú)光(guāng)信號，還(huán)需采集(jí)A段母綫(xiàn)的(dí)兩台發電機(jī)進綫(xiàn)電流和一(yī)組聯絡(luò)電(diàn)流(liú)，B段(duàn)母(mǔ)綫(xiàn)的(dí)兩台(tái)發電(diàn)機(jī)進(jìn)綫(xiàn)電(diàn)流(liú)和(hé)兩(liǎng)組聯絡電流(liú)，C段母綫的兩台發(fā)電機進(jìn)綫電流(liú)和一組(zǔ)聯絡(luò)電流(liú)，又由(yóu)於(yú)ARB5-M弧光主控(kòng)單元(yuán)支持采集(jí)4組(zǔ)3相電流，支持20路(lù)弧光(guāng)信(xìn)號監測(cè)，即(jí)每(měi)段(duàn)母綫(xiàn)的發(fā)電(diàn)機進(jìn)綫(xiàn)電流，聯(lián)絡電(diàn)流和(hé)弧光(guāng)信號可(kě)由一台ARB5-M采(cǎi)集，故(gù)該(gāi)項目弧光(guāng)保護配置方案(àn)為(wéi)：每段(duàn)母綫配置一台ARB5-M弧光(guāng)主控單(dān)元(yuán)，在(zài)每櫃的母(mǔ)綫室(shì)放(fàng)置(zhì)一(yī)個ARB5-S弧光(guāng)探(tàn)頭(tóu)。
弧光(guāng)保(bǎo)護邏(luó)輯為：ARB5-M弧光(guāng)主(zhǔ)控單元接收到弧光(guāng)光(guāng)纖傳輸(shū)的弧(hú)光(guāng)信號(hào)（由ARB5-S弧光探(tàn)頭采集）後(hòu)，再(zài)結合進綫(xiàn)或聯(lián)絡電(diàn)流增量，動(dòng)作於跳閘(zhá)該段母綫的(dí)進(jìn)綫(xiàn)櫃(guì)和(hé)聯(lián)絡(luò)櫃(guì)開(kāi)關(guān)。
5結(jié)語
本文(wén)簡析(xī)了(liǎo)船舶電(diàn)力推進(jìn)係(xì)統(tǒng)相(xiāng)較(jiào)於(yú)陸(lù)上(shàng)配(pèi)電(diàn)係統(tǒng)的特點，介紹了安科瑞ARB5係列(liè)弧(hú)光保護在(zài)船舶中(zhōng)壓配電(diàn)板(bǎn)的應(yīng)用(yòng)，並對弧(hú)光保(bǎo)護(hù)邏輯進行(háng)了(liǎo)說(shuō)明(míng)，對弧(hú)光(guāng)保護(hù)係統在船舶電力(lì)係(xì)統上的應(yīng)用提供(gōng)了(liǎo)一(yī)定(dìng)的參(cān)考(kǎo)作用(yòng)。
參考文(wén)獻
[1].董蕾，宋(sòng)喜慶.船舶(bó)中壓(yā)配(pèi)電板(bǎn)弧光(guāng)保護裝(zhuāng)置(zhì)設計淺析(xī)
[2].王林(lín)，王(wáng)浩.艦船(chuán)電(diàn)力係(xì)統中(zhōng)電弧(hú)光(guāng)保護的應用分(fēn)析(xī)
[3].李鷹洲(zhōu).電弧(hú)光(guāng)保護係(xì)統(tǒng)在中(zhōng)低壓開(kāi)關櫃(guì)中(zhōng)的(dí)應用
[4].安(ān)科(kē)瑞企業(yè)微(wēi)電網(wǎng)設計(jì)與(yǔ)應用手(shǒu)冊(cè)2022.05版(bǎn)
[5].AFBR-S10PS01XZ-DS100–April3,2017
您的位置(zhì)：網(wǎng)站首(shǒu)頁(yè) > 技(jì)術(shù)文(wén)章 > 弧光保護在船(chuán)舶中(zhōng)壓配電板(bǎn)的(dí)應用(yòng) 
電話
傳真(zhēn) 
郵箱weijianhui@email.acrel.cn 
公司(sī)地址上海市嘉(jiā)定區育(yù)綠路253號
在(zài)綫(xiàn)交流(liú)