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状况直接影响舰船电力系统安全，其绝缘电阻的下降是一个不可避免的过程，成为了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，对舰船交流电网进行绝缘在线监测及快速定位绝缘故障支路，对保障舰船电力系统的安全及航行安全具有重要意义。

   关键词：交流电网；绝缘电阻；在线监测；定位 

   假设三相网络对称，其幅值相等且均为Uφ，三相之间的相位相差120°且各相对地总电容相同，则：

   根据节点电压法：

   设电流传感器变流比为K，则k条支路电流传感器所输出的电流为：

   假设供电网络各支路绝缘限值为R，若k条支路A相绝缘故障，即、、，供电网络其它各支路绝缘值均为正常数值时，经过计算可得：

   考虑到此时有，并且一般情况下对于较大型舰艇电力网络而言c>>ck，则有：

   从公式(6)可知：当rka=0时，即可判断发生单相接地故障，故有Ik>>K3jwcUj。在假设其它各负载支路绝缘正常的情况下，该支路漏电流的异常主要由该支路对地电容变化引起。考虑m(1≤m≤n,m≠k)条支路，该支路对应传感器输出电流为：

   综上可知，故障支路与正常运行支路两者之间的漏电流幅值，存在如下关系：

   在交流电力系统中，一般c>>cm，由此判断故障支路漏电流与正常支路漏电流值明显不一致；再结合前文计算，可知二者的相位相差180°，即二者漏电流方向相反，因此采用幅相比较法能够准确地定位单相故障支路。

3.3.3多相绝缘故障的定位方法

   当电力系统负载支路发生两相或三相绝缘同时降低时，幅相比较法就无法准确定位故障支路，这时可考虑采用双频法进行故障支路定位，其工作原理如图3所示。

   根据图3所示原理图，在舰船交流电网中分别加入交流信号f1、f2，两个交流信号的频率不相同。设该支路等效绝缘电阻为R，等效分布电容为C，所加两个交流信号的电压为us1、us2，所加两个交流信号产生的支路漏电流为i1、i2。

   该支路的绝缘电阻，可用下式表示；

   分布电容值，可用下式表示：

   运用傅立叶方法，即可计算出注入信号的电压及流经电力系统各负载支路的电流，从而准确地计算出电力系统中各负载支路的对地绝缘电阻值，通过电阻值即能快速判断故障支路，从而实现故障支路的定位。

3.3.4绝缘监测装置

   绝缘监测及其故障定位的功能主要取决于其数据采集、计算、逻辑判断的能力，再运行事先确定的程序即可快速、准确地定位电网故障支路。目前，幅相比较法与双频法理论较为成熟，技术可靠，因此可采用这两种技术设计一种绝缘监测装置，其硬件架构如图4所示。

4绝缘监测及绝缘故障定位产品

4.1绝缘监测及绝缘故障定位产品

AIM-T系列工业用绝缘监测仪

           AIM-T系列绝缘监测仪主要应用在工业场所IT配电系统中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款产品，均适用于纯交流、纯直流以及交直流混合的系统。

   其中AIM-T300适用于450V以下的交流、直流以及交直流混合系统，AIM-T500适用于800V以下的交流、直流以及交直流混合系。AIM-T500L相比AIM-T500增加了绝缘故障定位功能。

4.2绝缘故障定位产品

   工业用绝缘故障定位产品配合AIM-T500L绝缘监测仪使用，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，适用于出线回路较多的IT配电系统。

4.3绝缘监测耦合仪

   绝缘监测耦合仪配合AIM-T500绝缘监测仪使用，主要包括ACPD100，ACPD200，适用于交流电压690V，直流电压800V的IT配电系统。

5技术参数

5.1绝缘监测仪技术参数

5.2测试信号发生器技术参数

5.3绝缘故障定位仪技术参数

5.4 AKH-0.66L系列电流互感器技术参数

5.5绝缘监测耦合仪技术参数

6结语

   定位故障支路、提高船员排除电网绝缘故障效率，能够有效地保障舰船电力系统供电安全。在平时将存储每条支路的绝缘电阻测量值，经过一段时间的数据积累，船员可通过分析得到各支路绝缘状态的变化趋势，并在平常维护保养中对绝缘性能下降较快的设备作为对象加强维护保养，延缓其下降趋势，在其发生故障之前排除故障或进行修换，避免在舰船航行中发生故障，航行安全。

参考文献

［1］薛宇.船舶电气接地故障的查找及防治[J]．中国水运，2012(4)；

［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；

［4］安科瑞IT系统绝缘监测故障定位装置及监控系统（中英文）2020.01版