安科瑞弧光保護(hù)在船舶中的應(yīng)用

摘要：隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，船舶電網(wǎng)中中低壓成套設(shè)備越來越多。中低壓成套設(shè)備由于其本身的缺陷、異常的工作條件、諧振過電壓、絕緣故障、載流回路不良、外來物體的進(jìn)入以及人為操作錯誤等原因，都可能引起弧光短路故障，造成氣體間隙擊穿而引燃電弧，船舶供電系統(tǒng)由于空間有限，設(shè)備較多，發(fā)生故障的概率可能增加?；」舛搪丰尫啪薮蟮?，產(chǎn)生各種電弧效應(yīng)，使設(shè)備中的壓力和溫度迅速增加，電弧光溫度約7000-8000℃，超過太陽表面的溫度，伴隨著巨大的光能和釋放，如不能及時切除，電弧可將成套設(shè)備內(nèi)的器件點(diǎn)燃，引起火災(zāi)，大面積燒毀配電設(shè)備，造成嚴(yán)重的損失和重大人身傷亡事故。

將電弧光保護(hù)應(yīng)用至船舶電力系統(tǒng)，對船用電網(wǎng)中的開關(guān)柜進(jìn)行快速保護(hù)，即在弧光短路故障發(fā)生后立即采取保護(hù)動作，在電弧燃燒之前切除故障，可提高故處理速度，解決弧光短路故障所造成的危害，減少設(shè)備維護(hù)及人員傷亡，提高電力系統(tǒng)的安全及經(jīng)濟(jì)效益。如何在設(shè)備產(chǎn)生電弧故障時，快速切除故障，將事故的危害降到是一個值得研究的內(nèi)容。

1.電弧光保護(hù)的原理

電弧光保護(hù)的動作判據(jù)為電弧故障時產(chǎn)生的兩個條件：弧光和電流增量。當(dāng)同時檢測到弧光和電流增量時系統(tǒng)發(fā)出跳閘指令，當(dāng)僅檢測到弧光或者電流增量時發(fā)出報警信號，而不會發(fā)出跳閘指令。

2.弧光保護(hù)裝置簡介

針對船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了弧光保護(hù)裝置，裝置由主控單元、弧光單元、電流單元和弧光傳感器等組成，采用光纖星型連接方式，主控單元和電流單元、主控單元和弧光單元之間采用單模通信光纜連接，主控單元和弧光傳感器、弧光單元和弧光傳感器之間采用光纜連接。

船用弧光保護(hù)裝置采用模塊化設(shè)計，由于配置模塊化，裝置適合于各種不同場合的電弧光保護(hù)應(yīng)用，可組成從只有一個主控單元的簡單系統(tǒng)，到包含多個單元能用于選擇性電弧光保護(hù)的復(fù)雜系統(tǒng)。裝置采用弧光檢測和過電流檢測雙判據(jù)原理，保護(hù)動作速度快、可靠性高，裝置綜合弧光保護(hù)和高速通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，吸收弧光保護(hù)、電流保護(hù)的特點(diǎn)，是一種基于選擇性的快速保護(hù)裝置系統(tǒng)。

1）主控單元

主控單元是系統(tǒng)的主控部分，負(fù)責(zé)輸入量的采集、測量、計算及邏輯判斷，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項保護(hù)邏輯、與上位機(jī)通訊、自檢及其他輔助功能，主控單元可檢測6路弧光信息，具有2路跳閘接點(diǎn)輸出，具備基本保護(hù)功能，可實現(xiàn)簡單區(qū)域的保護(hù)。

2）電流單元

電流單元用于電流采集，可以就近安裝在開關(guān)柜電流互感器旁，就地采集3路來自電流互感器的電流信息，省去大量電纜，避免電流回路來回轉(zhuǎn)接，電流單元具備2路跳閘接點(diǎn)輸出，可實現(xiàn)本地跳閘，電流單元通過光纖與主控單元連接。

3）弧光單元

弧光單元用于弧光傳感器擴(kuò)展，具備24個弧光檢測點(diǎn)，2個級聯(lián)接口，弧光單元可通過光纖級聯(lián)擴(kuò)展。

4）弧光傳感器

弧光傳感器為光感應(yīng)元件，可采集母線室、斷路器室和電纜室的弧光信息，在發(fā)生弧光故障時檢測突然增加的光強(qiáng)，并通過光纖將光信號傳送給主控單元或弧光單元。

3.船舶電力系統(tǒng)弧光保護(hù)系統(tǒng)配置策略

從總體上來說，船舶電力系統(tǒng)弧光保護(hù)系統(tǒng)一般有兩種配置方法：集中式配置和分布式配置。集中式配置方法是指系統(tǒng)設(shè)置一臺主機(jī)，其他配套單元都是從屬該主機(jī)，整個系統(tǒng)的所有保護(hù)動作都是由主機(jī)集中控制。集中式的優(yōu)點(diǎn)是：

主機(jī)掌握整個被保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成及邏輯關(guān)系，能夠根據(jù)故障發(fā)生的部位從整個系統(tǒng)角度有選擇的切除故障，適用于復(fù)雜的多層樹狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；只有主機(jī)具有邏輯判斷、操作顯示、通訊等功能，其他配套單元只作擴(kuò)展出口用，硬件使用率較高。集中式的缺點(diǎn)是：主機(jī)功能強(qiáng)大，但當(dāng)系統(tǒng)輸入輸出接口較多時，主機(jī)的體積較大；當(dāng)主機(jī)故障時，整個保護(hù)系統(tǒng)失去功能，系統(tǒng)安全冗余度小。分布式配置方法是指系統(tǒng)在不同的保護(hù)部位設(shè)置多臺主機(jī)，每臺主機(jī)只分管自己負(fù)責(zé)的部分，各主機(jī)在功能上是平等關(guān)系。分布式的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)安全冗余度高，單臺主機(jī)故障不會導(dǎo)致整個保護(hù)系統(tǒng)失效；每臺主機(jī)只負(fù)責(zé)局部的保護(hù)功能，功能有限，尺寸較小。分布式的缺點(diǎn)是：每個主機(jī)都具有邏輯判斷、操作顯示、通訊等功能，硬件資源有些浪費(fèi)；每臺主機(jī)只有局部的保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)較復(fù)雜時，不能從整個系統(tǒng)角度實現(xiàn)的選擇性保護(hù)。就船舶電力系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的縱向?qū)哟屋^淺，即發(fā)電機(jī)、母線、負(fù)載等，而橫向結(jié)構(gòu)較多，與陸用電力系統(tǒng)不同，船舶電力系統(tǒng)流動方向不確定，入口也較多，如果采用集中式配置方法主機(jī)的輸入輸出接口將較多，造成體積較大；同時船舶電力系統(tǒng)各配電板、舷側(cè)跨接控制板位于船的不同部位，采用集中式配置將導(dǎo)致到主機(jī)接線困難；主要保護(hù)功能由單臺主機(jī)實現(xiàn)，主機(jī)故障將導(dǎo)致整個系統(tǒng)保護(hù)功能喪失。因此船舶電力系統(tǒng)采用分布式配置方法較為合適。

4.安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說明

5.現(xiàn)場安裝

審核編輯 黃宇