一、引言
隨著船舶行業(yè)的不斷發(fā)展,船舶電氣系統(tǒng)的安全性與可靠性問(wèn)題日益受到重視。中壓配電板作為船舶電氣系統(tǒng)的重要組成部分,其運(yùn)行安全性與可靠性直接影響到船舶的正常運(yùn)行?;」獗Wo(hù)是一種新型的電氣保護(hù)技術(shù),能夠在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到電路中的故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施,對(duì)于保障船舶中壓配電板的安全運(yùn)行具有重要意義。
二、相關(guān)原理
弧光保護(hù)的基本原理是利用等離子體弧光或直流弧光對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)。等離子體弧光保護(hù)是通過(guò)在電路中引發(fā)等離子體弧光來(lái)切斷電路,以避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。直流弧光保護(hù)則是通過(guò)檢測(cè)電路中的直流分量來(lái)發(fā)現(xiàn)電路中的故障,并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。在船舶中壓配電板中,弧光保護(hù)的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面:
等離子體弧光保護(hù):在船舶中壓配電板中,等離子體弧光保護(hù)主要應(yīng)用于交流電路中。當(dāng)電路中出現(xiàn)故障時(shí),利用等離子體弧光產(chǎn)生的高溫、高能粒子,可以迅速切斷電路,避免故障擴(kuò)大,同時(shí)避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。
直流弧光保護(hù):直流弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用主要集中在直流電路中。通過(guò)檢測(cè)電路中的直流分量,直流弧光保護(hù)能夠迅速發(fā)現(xiàn)電路中的故障,并采取相應(yīng)的保護(hù)措施,避免故障擴(kuò)大,保障電路的安全運(yùn)行。
三、具體應(yīng)用
在船舶中壓配電板中,弧光保護(hù)的具體應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面:
選擇保護(hù)方式:根據(jù)中壓配電板的實(shí)際運(yùn)行情況,選擇適合的保護(hù)方式。一般情況下,對(duì)于交流電路,選用等離子體弧光保護(hù);對(duì)于直流電路,選用直流弧光保護(hù)。
布局保護(hù)區(qū)域:根據(jù)中壓配電板的實(shí)際情況,合理布局保護(hù)區(qū)域。應(yīng)將保護(hù)區(qū)域劃分為不同的防護(hù)單元,并針對(duì)每個(gè)防護(hù)單元設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置,以確保整個(gè)配電板的安全運(yùn)行。
測(cè)量保護(hù)效果:為驗(yàn)證弧光保護(hù)的效果,需要對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)量和調(diào)試。通過(guò)在模擬電路中引發(fā)故障,觀察保護(hù)裝置的動(dòng)作情況和故障的切除時(shí)間,以驗(yàn)證保護(hù)裝置的有效性和可靠性。
四、工程實(shí)踐案例
某型船舶的中壓配電板采用了弧光保護(hù)技術(shù)。該配電板主要分為交流和直流兩個(gè)部分,其中交流部分采用了等離子體弧光保護(hù),直流部分采用了直流弧光保護(hù)。在配電板的布局上,將整個(gè)配電板劃分為多個(gè)防護(hù)單元,每個(gè)防護(hù)單元均設(shè)置有相應(yīng)的弧光保護(hù)裝置。在工程實(shí)踐中,對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)量和調(diào)試,確保其動(dòng)作可靠、準(zhǔn)確。
評(píng)估效果
為評(píng)估弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用效果,采用了以下幾種方法:
數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):統(tǒng)計(jì)應(yīng)用弧光保護(hù)技術(shù)后中壓配電板的故障發(fā)生率、故障處理時(shí)間等數(shù)據(jù),以量化指標(biāo)評(píng)估保護(hù)效果。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè):在船舶運(yùn)行過(guò)程中,定期對(duì)中壓配電板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),觀察弧光保護(hù)裝置的動(dòng)作情況和配電板的運(yùn)行狀態(tài),以判斷保護(hù)效果。
專家評(píng)估:邀請(qǐng)電氣保護(hù)領(lǐng)域的專家對(duì)弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估,以獲取專業(yè)的意見和建議。
經(jīng)過(guò)評(píng)估發(fā)現(xiàn),弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用具有良好的效果。故障發(fā)生率明顯降低,故障處理時(shí)間也大幅縮短。同時(shí),弧光保護(hù)裝置的動(dòng)作準(zhǔn)確可靠,有效避免了故障的擴(kuò)大和電氣火災(zāi)的發(fā)生,提高了船舶電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性。
五、安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)
安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭及弧光光纖(雙股)組成。
(1)ARB5-M主控單元
1)啟動(dòng)條件可選弧光+電流雙判據(jù)或弧光單判據(jù)。其中電流突變量啟動(dòng)系數(shù)可整定范圍為0.05~10In,電流常量啟動(dòng)系數(shù)可整定范圍為0.05~10In。
2)11路可編程跳閘出口。
3)4組3相電流采集及CT監(jiān)測(cè)功能。
4)支持20路弧光探頭信號(hào)采集。
5)弧光故障點(diǎn)定位。
6)弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。
7)4組失靈保護(hù)。
8)支持IEC61850,便于組建數(shù)字化智能變電站。
(2)ARB5-S弧光探頭
1)自帶濾光功能。
2)無(wú)源型弧光傳感器。
3)探測(cè)角度≥180°。
圖3 ARB5-S弧光探頭探測(cè)角度
六、ARB5弧光保護(hù)在某船舶中壓配電板的應(yīng)用
某船務(wù)1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái),共有3組中壓配電板。其中A段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個(gè)聯(lián)絡(luò)柜,B段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和兩個(gè)聯(lián)絡(luò)柜,C段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個(gè)聯(lián)絡(luò)柜。
不難看出,與陸上配電系統(tǒng)不同,船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)有以下特點(diǎn):能量來(lái)源眾多(多組發(fā)電機(jī)進(jìn)線)、電纜聯(lián)結(jié)多采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)(母聯(lián)開關(guān)、跨接開關(guān)等橫向結(jié)構(gòu)較多)、能量流向不定(根據(jù)需要通過(guò)母聯(lián)開關(guān)、跨接開關(guān)變更船舶電力系統(tǒng)的能量流向,以保證供電系統(tǒng)的連續(xù)性)。
為保障船舶電站安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行,該項(xiàng)目要求裝設(shè)弧光保護(hù),監(jiān)控母線弧光故障。
圖4 某1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái)電力推進(jìn)系統(tǒng)中壓配電板系統(tǒng)圖
圖5 某1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái)電力推進(jìn)系統(tǒng)中壓配電板平面布局和外形圖
依據(jù)弧光保護(hù)原理可知,需要監(jiān)測(cè)每柜的母線室弧光信號(hào),還需采集A段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和一組聯(lián)絡(luò)電流、B段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和兩組聯(lián)絡(luò)電流、C段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和一組聯(lián)絡(luò)電流,又由于ARB5-M弧光主控單元支持采集4組3相電流、支持20路弧光信號(hào)監(jiān)測(cè),即每段母線的發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流、聯(lián)絡(luò)電流和弧光信號(hào)可由一臺(tái)ARB5-M采集,故該項(xiàng)目弧光保護(hù)配置方案為:每段母線配置一臺(tái)ARB5-M弧光主控單元,在每柜的母線室放置一個(gè)ARB5-S弧光探頭。
弧光保護(hù)邏輯為:ARB5-M弧光主控單元接收到弧光光纖傳輸?shù)幕」庑盘?hào)(由ARB5-S弧光探頭采集)后,再結(jié)合進(jìn)線或聯(lián)絡(luò)電流增量,動(dòng)作于跳閘該段母線的進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜開關(guān)。
七、結(jié)論
本文介紹了弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用。通過(guò)等離子體弧光保護(hù)和直流弧光保護(hù)等原理的闡述,結(jié)合具體應(yīng)用和工程實(shí)踐案例的分析,評(píng)估了弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的效果。結(jié)果表明,弧光保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用顯著提高了中壓配電板的安全性和可靠性,降低了故障發(fā)生率和故障處理時(shí)間,具有廣泛的應(yīng)用前景和價(jià)值。
展望未來(lái),隨著船舶行業(yè)的不斷發(fā)展以及電氣系統(tǒng)技術(shù)的不斷創(chuàng)新,弧光保護(hù)技術(shù)將不斷完善和進(jìn)步。同時(shí),新型的電氣保護(hù)技術(shù)也將不斷涌現(xiàn),為船舶電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性提供更加完善的保障。因此,未來(lái)弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用將具有更大的發(fā)展空間和潛力。