摘(zhāi)要：船舶(bó)中壓(yā)配電(diàn)板弧(hú)光(guāng)故障(zhàng)導(dǎo)致的(dí)電(diàn)站(zhàn)設備損壞(huài)和停電(diàn)事故
，不僅(jǐn)會(huì)造(zào)成較大的經濟損失(shī)
，而且(qiě)嚴重影響(xiǎng)船舶電站的(dí)穩定(dìng)運(yùn)行
，威脅(xié)船(chuán)舶(bó)電站操作人(rén)員(yuán)的
，通過(guò)研(yán)究應(yīng)用中(zhōng)壓配電板弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝置
，采取有(yǒu)效的保護措(cuò)施
，解(jiě)決(jué)母排(pái)故障短(duǎn)路問題(tí)
，對於提高船舶(bó)電(diàn)站的(dí)性，穩定性
，降(jiàng)低經(jīng)濟損失(shī)具有重要(yào)意(yì)義
。

關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：船舶(bó)；中(zhōng)壓(yā)配電(diàn)板(bǎn)；弧(hú)光保(bǎo)護

1裝設電(diàn)弧(hú)光保(bǎo)護的(dí)必要性

1.1適(shì)用範(fàn)圍(wéi)

弧(hú)光保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置適用(yòng)於(yú)船舶(bó)中壓配(pèi)電係統(tǒng)
，可(kě)供各型船舶中，低(dī)壓配電(diàn)板的弧光(guāng)保護使(shǐ)用
。

1.2設計(jì)原(yuán)則(zé)

（1）組成盡(jìn)量簡(jiǎn)單(dān)，可靠
，力求(qiú)操作維修(xiū)方(fāng)便
。充分(fēn)利(lì)用(yòng)國內(nèi)外成(chéng)熟的技(jì)術(shù)
，對(duì)弧光(guāng)保護(hù)裝(zhuāng)置性能參(cān)數，結構及維(wéi)護進(jìn)行(háng)適(shì)應性設計(jì)
。

（2）在設(shè)計中(zhōng)突(tū)出(chū)功能性(xìng)能和生存能力(lì)
，同時考(kǎo)慮(lǜ)可用(yòng)性(xìng)，機動(dòng)性，穩定性(xìng)，電(diàn)磁兼容性(xìng)和性(xìng)
，充(chōng)分利用現有(yǒu)成熟(shú)技術和(hé)研(yán)究成(chéng)果
。

（3）弧(hú)光(guāng)保護裝置的(dí)設(shè)計(jì)滿足船舶(bó)總體(tǐ)設(shè)計(jì)要求
，其接(jiē)口與船舶總體(tǐ)要(yào)求匹配
。

2，組(zǔ)成(chéng)及(jí)主要功(gōng)能

2.1組成(chéng)

弧(hú)光(guāng)保護裝置由(yóu)2mm鋼板折彎焊接(jiē)而(ér)成(chéng)
，全(quán)封閉設(shè)計
，通過麵(miàn)板(bǎn)屏蔽玻(bō)璃(lí)窗時刻(kè)關注內(nèi)部信息(xī)
。設(shè)有(yǒu)主(zhǔ)單元，傳感器I/O單元，電流I/O單(dān)元(yuán)，CXCH-01係(xì)列的電連接器(qì)，走綫(xiàn)槽等(děng)（弧(hú)光傳感(gǎn)器(qì)安裝在(zài)中壓配電板中(zhōng)電(diàn)纜(lǎn)室，斷路器室(shì)，母綫室(shì)的合適(shì)位(wèi)置）
。

2.2主要功能

弧光保護(hù)裝置(zhì)主要(yào)接(jiē)收中壓配電板中電纜(lǎn)室(shì)，斷(duàn)路(lù)器(qì)室，母(mǔ)綫室(shì)的(dí)弧(hú)光(guāng)故障信號，過(guò)電流(liú)故障信號
。故障信號(hào)經過傳感(gǎn)器I/O單元(yuán)，電(diàn)流(liú)I/O單元(yuán)，主單元邏(luó)輯處(chǔ)理後(hòu)
，向故障屏(píng)的斷路(lù)器(qì)或接觸器發出分閘(zhá)指令
。

（1）主單元

主(zhǔ)單元(yuán)是(shì)弧(hú)光(guāng)保護裝置(zhì)的核心部(bù)件與管(guǎn)理單(dān)元(yuán)
，接(jiē)收I/O單元傳(chuán)送過(guò)來的弧光故障信號(hào)和過電(diàn)流(liú)信號
，根據弧(hú)光(guāng)傳感器輸(shū)送信(xìn)號(hào)
，24h不(bù)間(jiān)斷檢(jiǎn)測(cè)各(gè)擴展單元(yuán)的(dí)運行(háng)狀況
，準確判(pàn)斷故(gù)障(zhàng)點(diǎn)位(wèi)置
，經(jīng)過邏輯(jí)判斷(duàn)後(hòu)
，發出跳(tiào)閘指令
。

（2）傳感(gǎn)器I/O單元(yuán)

傳感器I/O單元(yuán)作(zuò)為主(zhǔ)單元的擴(kuò)展(zhǎn)部分
，一(yī)個傳(chuán)感(gǎn)器I/O單元能(néng)夠(gòu)接(jiē)入10組(zǔ)弧光傳感器
。其中
，3個通(tōng)道點對點(diǎn)對(duì)故(gù)障(zhàng)屏切(qiē)除；其餘7個(gè)通(tōng)道通過標(biāo)準(zhǔn)電(diàn)纜將(jiāng)故(gù)障信號傳(chuán)送至(zhì)主單元(yuán)
，再(zài)由主單元(yuán)根據檢測過(guò)電(diàn)流故(gù)障(zhàng)信號結果
，經過(guò)邏(luó)輯(jí)判斷確定(dìng)是(shì)否(fǒu)向(xiàng)其它控製屏發出(chū)跳(tiào)閘(zhá)信(xìn)號
。

（3）電流(liú)I/O單元

電流(liú)I/O單元(yuán)是弧光保護(hù)裝(zhuāng)置的電流(liú)采集擴(kuò)展單元
，檢(jiǎn)測(cè)過(guò)電(diàn)流(liú)故(gù)障信號
，並將檢測到的過(guò)電流故(gù)障信(xìn)號傳(chuán)輸(shū)到主單(dān)元(yuán)
，由(yóu)主單元(yuán)依據設定的邏輯
，判斷(duàn)是否(fǒu)發出(chū)跳(tiào)閘指令
。

（4）弧光傳(chuán)感器(qì)

弧(hú)光傳(chuán)感(gǎn)器(qì)采(cǎi)用特(tè)殊光敏電(diàn)阻材料(liào)
。弧光傳感(gǎn)器安裝在中(zhōng)壓(yā)配(pèi)電板(bǎn)的母綫(xiàn)室(shì)，斷(duàn)路器(qì)室，電纜室內
。當被監控(kòng)的一次設(shè)備(bèi)發(fā)生弧光故障時
，弧(hú)光(guāng)傳(chuán)感器將(jiāng)弧光(guāng)故(gù)障信(xìn)號(hào)轉換成電(diàn)流信號
，傳輸給傳(chuán)感器I/O單元
。

3，總(zǒng)體(tǐ)方案設計(jì)

弧(hú)光(guāng)保護(hù)裝置的整體外(wài)形尺(chǐ)寸(cùn)為470×440×350mm（不(bù)包(bāo)括電連接器(qì)）
，內部由(yóu)一個(gè)主單元，兩個傳(chuán)感(gǎn)器I/O單(dān)元，兩(liǎng)個(gè)電流(liú)I/O單(dān)元(yuán)，9個(gè)電連(lián)接器，走(zǒu)綫(xiàn)槽(cáo)等組成(chéng)；外部(bù)由20個(gè)弧(hú)光傳(chuán)感器組成(chéng)
，外形(xíng)如圖1
。

內部(bù)安(ān)裝(zhuāng)板左(zuǒ)側布置一個傳(chuán)感器I/O單(dān)元，一個電流I/O單元；右(yòu)側(cè)布置(zhì)一個傳感(gǎn)器(qì)I/O單元，一個電流I/O單(dān)元(yuán)；各(gè)單元之間布置(zhì)走(zǒu)綫槽(cáo)；安裝(zhuāng)板(bǎn)前側布(bù)置帶(dài)活動門(mén)的主(zhǔ)單元（主(zhǔ)單元(yuán)嵌裝在(zài)活(huó)動門中）；通(tōng)過麵板(bǎn)屏蔽觀察窗(chuāng)監(jiān)視弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)的(dí)工(gōng)作狀態
，調(tiáo)試(shì)或(huò)檢修(xiū)時
，先打開麵(miàn)板(bǎn)
，再(zài)打開活動(dòng)門
。弧光(guāng)保(bǎo)護(hù)裝置的各(gè)單元采用導軌(guǐ)式或(huò)者嵌(qiàn)入(rù)式方法(fǎ)安裝於(yú)裝(zhuāng)置內(nèi)
。

3.1主(zhǔ)單(dān)元

主單(dān)元整(zhěng)體(tǐ)硬(yìng)件(jiàn)結構(gòu)采(cǎi)用目前(qián)主流微(wēi)機保護裝置(zhì)結(jié)構形(xíng)式(shì)
，滿足(zú)通用化(huà)和模塊化要求(qiú)
。

硬(yìng)件主(zhǔ)要包括保護(hù)模塊，監(jiān)控模(mó)塊(kuài)，輸(shū)入輸(shū)出(chū)模塊，模擬(nǐ)量輸(shū)入(rù)模塊(kuài)和(hé)電源模(mó)塊5大部(bù)分(fēn)
。各模塊(kuài)之間(jiān)通(tōng)過光電隔(gé)離或串行通(tōng)信(xìn)綫(xiàn)連(lián)接(jiē)
，互相之間盡(jìn)可能(néng)減(jiǎn)少直接(jiē)的(dí)電(diàn)氣(qì)聯(lián)係
，提(tí)高係統的(dí)可(kě)靠(kào)性(xìng)和(hé)抗幹擾能力(lì)
。流(liú)程(chéng)圖如圖2
。

3.2電流(liú)I/O單(dān)元(yuán)

電(diàn)流I/O單(dān)元(yuán)硬件部分包(bāo)括保(bǎo)護模(mó)塊，監控(kòng)模塊，輸入輸(shū)出(chū)模(mó)塊，模(mó)擬量輸(shū)入模(mó)塊(kuài)和電(diàn)源模塊5大部分(fēn)
。各(gè)模(mó)塊(kuài)之(zhī)間通過串行(háng)通信(xìn)綫(xiàn)連(lián)接
，提高(gāo)了係統的(dí)可靠(kào)性(xìng)和(hé)抗幹(gān)擾(rǎo)能力(lì)
。軟件保(bǎo)護部(bù)分程序包(bāo)括保護模塊的(dí)硬件(jiàn)初(chū)始化與(yǔ)驅動(dòng)程序(xù)，軟件初始(shǐ)化，各種保護(hù)算法(fǎ)與(yǔ)保護邏輯功能(néng)的實現以(yǐ)及(jí)各種通(tōng)信(xìn)接口(kǒu)的驅動與協(xié)議(yì)
。監(jiān)控部(bù)分程序包括(kuò)監控模塊(kuài)的硬(yìng)件初(chū)始(shǐ)化與(yǔ)驅動，軟件(jiàn)初(chū)始化，各種通信接口(kǒu)的(dí)驅動(dòng)與協(xié)議針(zhēn)對不(bù)同保護顯(xiǎn)示程序
。

3.3傳感(gǎn)器I/O單(dān)元

傳(chuán)感(gǎn)器(qì)I/O單元硬件主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括保(bǎo)護(hù)模塊(kuài)，監(jiān)控模塊(kuài)，輸(shū)入輸出模(mó)塊和電源模(mó)塊(kuài)4大(dà)部分
。各模塊之(zhī)間(jiān)通(tōng)過(guò)串(chuàn)行通信綫連接(jiē)
，提高係統的可靠(kào)性(xìng)和(hé)抗幹擾能(néng)力(lì)
。軟件保護(hù)程(chéng)序主要(yào)包(bāo)括(kuò)保護模塊(kuài)的硬(yìng)件(jiàn)初(chū)始化與驅動(dòng)程序，軟件初(chū)始(shǐ)化，各(gè)種保護(hù)邏輯(jí)功能(néng)的實現以(yǐ)及各(gè)通(tōng)信接口(kǒu)的驅動(dòng)與協議(yì)
。

監控程序(xù)主(zhǔ)要包括監控(kòng)模(mó)塊(kuài)的硬件(jiàn)初始(shǐ)化與(yǔ)驅(qū)動(dòng)，軟件初始化(huà)，各種(zhǒng)通信接(jiē)口(kǒu)的(dí)驅動與(yǔ)協議及(jí)針(zhēn)對不(bù)同保護的顯示(shì)程序(xù)
。

3.4弧(hú)光傳感器

當中壓配電板內發生絕緣損壞放(fàng)電(diàn)故(gù)障(zhàng)
，光照(zhào)度達到8000勒克(kè)斯(sī)（Lux）時
，弧光傳(chuán)感(gǎn)器將(jiāng)光(guāng)信(xìn)號(hào)轉(zhuǎn)換(huàn)成(chéng)電信(xìn)號(hào)輸出(chū)
。

4關(guān)鍵技(jì)術(shù)

4.1電(diàn)磁(cí)兼容技(jì)術

為了(liǎo)滿足電磁(cí)兼(jiān)容(róng)要求(qiú)
，外部(bù)所有(yǒu)的電(diàn)纜均通(tōng)過屏蔽(bì)的電(diàn)連(lián)接器(qì)進(jìn)入(rù)到(dào)弧光(guāng)保護裝置箱體內(nèi)；箱體門(mén)框(kuàng)邊緣采用不鏽(xiù)鋼(gāng)翻邊焊接(jiē)
，門內(nèi)側(cè)對應箱(xiāng)體翻(fān)邊的(dí)四(sì)周(zhōu)焊(hàn)1mm不鏽(xiù)鋼條(tiáo)
，在(zài)不(bù)鏽鋼(gāng)條(tiáo)上粘(nián)屏蔽(bì)條(tiáo)
，使得箱體和(hé)門具有(yǒu)良(liáng)好(hǎo)的接連(lián)；箱(xiāng)體麵(miàn)板(bǎn)設(shè)有(yǒu)觀察窗
，觀察窗玻(bō)璃采用導電玻(bō)璃
，在(zài)導電(diàn)玻(bō)璃內側焊有1mm不(bù)鏽(xiù)鋼條(tiáo)
，在不鏽鋼條與導電(diàn)玻(bō)璃(lí)間設有(yǒu)屏蔽條(tiáo)
，在(zài)導(dǎo)電玻(bō)璃的外(wài)側(cè)設有裝飾框
。裝置(zhì)采(cǎi)取可(kě)靠的接(jiē)地措施
。

4.2弧(hú)光判據的(dí)確定

弧(hú)光保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)的弧光(guāng)故障動(dòng)作判(pàn)據將直(zhí)接(jiē)影(yǐng)響到其功能(néng)能否正常實(shí)現(xiàn)；光照度選(xuǎn)小
，將會(huì)引(yǐn)起中壓配電板在(zài)正常的情況(kuàng)下誤動作；光照度(dù)選大(dà)
，當中(zhōng)壓配電板真正發(fā)生短(duǎn)路故障(zhàng)時(shí)
，又無法(fǎ)實(shí)現切(qiē)除任務
，釀成重大事故
。因此選擇(zé)合適(shì)的光(guāng)照(zhào)度
，是(shì)弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置的關鍵點
。根(gēn)據調研(yán)情(qíng)況的分析
，國(guó)外(wài)弧(hú)光保(bǎo)護裝(zhuāng)置的弧(hú)光傳(chuán)感器的(dí)照度動作值(zhí)設(shè)定為(wéi)8,000勒(lè)克斯(sī)（Lux）
，而一般數碼(mǎ)相機(jī)閃(shǎn)光(guāng)燈的光(guāng)照度(dù)已(yǐ)達(dá)到(dào)8,000勒克(kè)斯(sī)（Lux）
。經過模(mó)擬試(shì)驗(yàn)
，用數碼相(xiāng)機拍攝(shè)時(shí)的光(guāng)照度能將弧光(guāng)傳感(gǎn)器的(dí)光信(xìn)號轉換(huàn)成電信號
。經(jīng)過(guò)實際(jì)燃弧(hú)爆炸試驗(yàn)證(zhèng)明(míng)：在(zài)燃弧(hú)爆炸(zhà)時
，能在規定(dìng)的(dí)時(shí)間內將(jiāng)弧(hú)光傳感器(qì)的光(guāng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成(chéng)電信號輸(shū)出
，故將8,000勒克斯（Lux）確定(dìng)為弧(hú)光保護裝置(zhì)的光(guāng)照度判據
。

5安(ān)科(kē)瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選(xuǎn)型(xíng)說(shuō)明(míng)

ARB5-弧光(guāng)主控(kòng)單(dān)元

（1）＊表示(shì)可選附(fù)件
，需要(yào)另(lìng)外增加費用1500元
。

（2）主控板和(hé)采(cǎi)集(jí)板(bǎn)數量之(zhī)和(hé)不能大於(yú)4
。

（3）弧(hú)光探頭(tóu)到(dào)采集(jí)板(bǎn)的長(cháng)度不能超過(guò)20米(mǐ)
。

（4）如有特(tè)殊要求
，請特(tè)別(bié)注明
。

6安科瑞ARB5-M弧光保護產(chǎn)品(pǐn)功能和(hé)技(jì)術參(cān)數

7安(ān)科瑞(ruì)ARB5-M弧光保護產品(pǐn)現(xiàn)場(cháng)安裝(zhuāng)

弧光(guāng)保(bǎo)護主控單(dān)元，探(tàn)頭安裝圖(tú)如下(xià)
。

8結(jié)論(lùn)

弧(hú)光保(bǎo)護(hù)裝置總(zǒng)體功能設(shè)計(jì)的(dí)結果(guǒ)將(jiāng)直接(jiē)影響(xiǎng)中(zhōng)壓配(pèi)電板保護功能的(dí)實現
，弧光保(bǎo)護裝(zhuāng)置的(dí)功(gōng)能(néng)設(shè)計借(jiè)鑒(jiàn)施耐(nài)德的弧光保護裝(zhuāng)置成(chéng)功經驗
，立足國內現有(yǒu)成熟技術展(zhǎn)開(kāi)
，充(chōng)分(fēn)考慮弧光(guāng)保護(hù)裝(zhuāng)置布置(zhì)的科(kē)學(xué)性，合理性(xìng)，性，可靠性(xìng)
，采取有效(xiào)的(dí)電磁(cí)兼(jiān)容(róng)屏蔽(bì)措(cuò)施(shī)
，充(chōng)分化解質量，技術風(fēng)險(xiǎn)
，通(tōng)過(guò)研究應用中(zhōng)壓配(pèi)電(diàn)板(bǎn)弧光(guāng)保護(hù)裝置
，對船(chuán)舶中壓(yā)配(pèi)電板可(kě)靠(kào)穩(wěn)定運行
，起到積作(zuò)用(yòng)
，具(jù)有(yǒu)重(zhòng)要(yào)的現(xiàn)實(shí)意義(yì)
。

參(cān)考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)：

1. 董蕾
   ，宋喜慶.船(chuán)舶(bó)中壓配(pèi)電(diàn)板弧光保(bǎo)護裝置設計(jì)淺(qiǎn)析[J].

2. 陳西(xī)庚.廠用(yòng)成(chéng)套開關櫃的弧光(guāng)接地保護[J].繼電器(qì)
   ， 1995
   ，23（2）：50-51.

[3] 韓東
，王振嶽(yuè)
，孫金國.開(kāi)關(guān)設(shè)備電弧故(gù)障檢(jiǎn)測(cè)及定(dìng)位(wèi)裝 置(zhì)[J].華電技術
，2011
，33（04）：39-43.

[4]安(ān)科瑞(ruì)企業微電網設(shè)計(jì)與應(yīng)用(yòng)手冊2022.5（版(bǎn)）.

作者(zhě)簡(jiǎn)介：

何(hé)花(huā)
，安科(kē)瑞電氣股(gǔ)份(fèn)有限(xiàn)公(gōng)司