江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

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。弧光保護(hù)是一種新型的電氣保護(hù)技術(shù)，能夠在短時間內(nèi)檢測到電路中的故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，對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電路進(jìn)行保護(hù)。等離子體弧光保護(hù)是通過在電路中引發(fā)等離子體弧光來切斷電路，以避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。直流弧光保護(hù)則是通過檢測電路中的直流分量來發(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方面：

1. 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，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，同時避免電氣火災(zāi)的發(fā)生。

2. 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。通過檢測電路中的直流分量，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方面：

1. 選擇保護(hù)方式：根據(jù)中壓配電板的實際運(yùn)行情況，選擇適合的保護(hù)方式。一般情況下，對于交流電路，選用等離子體弧光保護(hù)；對于直流電路，選用直流弧光保護(hù)。

2. 布局保護(hù)區(qū)域：根據(jù)中壓配電板的實際情況，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，并針對每個防護(hù)單元設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，以確保整個配電板的安全運(yùn)行。

3. 測量保護(hù)效果：為驗證弧光保護(hù)的效果，需要對保護(hù)裝置進(jìn)行測量和調(diào)試。通過在模擬電路中引發(fā)故障，觀察保護(hù)裝置的動作情況和故障的切除時間，以驗證保護(hù)裝置的有效性和可靠性。

四、工程實踐案例

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，將整個配電板劃分為多個防護(hù)單元，每個防護(hù)單元均設(shè)置有相應(yīng)的弧光保護(hù)裝置。在工程實踐中，對保護(hù)裝置進(jìn)行了嚴(yán)格的測量和調(diào)試，確保其動作可靠、準(zhǔn)確。

評估效果

為評估弧光保護(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：

1. 數(shù)據(jù)統(tǒng)計：統(tǒng)計應(yīng)用弧光保護(hù)技術(shù)后中壓配電板的故障發(fā)生率、故障處理時間等數(shù)據(jù)，以量化指標(biāo)評估保護(hù)效果。

2. 現(xiàn)場檢測：在船舶運(yùn)行過程中，定期對中壓配電板進(jìn)行現(xiàn)場檢測，觀察弧光保護(hù)裝置的動作情況和配電板的運(yùn)行狀態(tài)，以判斷保護(hù)效果。

3. 專家評估：邀請電氣保護(hù)領(lǐng)域的專家對弧光保護(hù)在船舶中壓配電板中的應(yīng)用進(jìn)行評估，以獲取專業(yè)的意見和建議。

經(jīng)過評估發(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，故障處理時間也大幅縮短。同時，弧光保護(hù)裝置的動作準(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系數(shù)可整定范圍為0.05~10In，電流常量啟動系數(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)測功能。

4）支持20路弧光探頭信號采集。

5）弧光故障點定位。

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）無源型弧光傳感器。

3）探測角度≥180°。

圖3 ARB5-S弧光探頭探測角度

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，共有3組中壓配電板。其中A段母線有兩臺發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個聯(lián)絡(luò)柜，B段母線有兩臺發(fā)電機(jī)進(jìn)線和兩個聯(lián)絡(luò)柜，C段母線有兩臺發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個聯(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：能量來源眾多（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)測每柜的母線室弧光信號，還需采集A段母線的兩臺發(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路弧光信號監(jiān)測，即每段母線的發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流、聯(lián)絡(luò)電流和弧光信號可由一臺ARB5-M采集，故該項目弧光保護(hù)配置方案為：每段母線配置一臺ARB5-M弧光主控單元，在每柜的母線室放置一個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」庑盘枺ㄓ葾RB5-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)用和工程實踐案例的分析，評估了弧光保護(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)生率和故障處理時間，具有廣泛的應(yīng)用前景和價值。

展望未來，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，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。