淺談艦船交流電網絕緣監測及故障定位的研究及產品選型

文章更新時間：2025-10-22　點擊量：1289

摘要：交流電網和電氣設備的絕緣直接影響船舶電力系統的安全，其絕緣電阻的降低是一個不可避免的過程，成為電網安全的嚴重隱患。電氣設備絕緣材料的劣化過程是不可逆的。在線監測船舶交流電網，快速定位絕緣故障支路，對保證船舶電力系統的安全和航行安全具有重要意義。

關鍵字：交流網絡；絕緣電阻；在線監控；定位；

一引言

船舶交流電網是船舶的大動脈，直接影響船舶的生命力和執行力。船舶環境條件惡劣，電網絕緣容易受損，給船舶電氣設備的正常運行帶來隱患。如果船舶電網絕緣缺乏有效的監測手段，絕緣條件將繼續惡化，導致供電系統故障或控制功能障礙，特別是在進出港口或危險航道時，造成安全事故。因此，建立有效的船舶交流電網絕緣監測系統，及時消除安全隱患，對于保證船舶安全尤為重要。

二影響交流電網絕緣性能的因素

船舶交流電網的絕緣缺陷可以分為兩種:一種是分布缺陷；另一種是集中缺陷。一般來說，分布缺陷的產生基本上是由于過熱、潮濕、動力負荷和長時間過電壓的工作環境，導致機電設備整體絕緣性能下降。這種缺陷產生過程緩慢，但具有普遍性；集中缺陷主要是指絕緣缺陷集中在一個或幾個部位或區域，如區域局部受潮、設備局部機械損壞等。這種缺陷發展迅速，因此具有很大的危險性。

1環境因素

船舶及其設備運行環境惡劣，長期在高鹽、高溫、高濕、油霧的海洋環境中運行。在這種環境下，霉菌容易大量繁殖，導致絕緣材料性能差，甚至絕緣故障。絕緣材料表面吸附潮濕的氣體，導致絕緣材料表面積聚粉塵和水蒸氣，在水和電場的作用下產生放電，破壞絕緣材料表面；空氣中的水、氧、化學灰塵和陽光輻射會加速電氣設備絕緣材料表面的老化。

2設備因素

電氣設備主要由絕緣材料和各種導電和導磁材料組成，其中絕緣材料多為有機材料，由氧化聚合、分解、揮發等一系列化學反應制成。在這個過程中，絕緣材料變脆，介質損耗增加，吸濕性增加，導電增加，導致絕緣材料的電氣性能不可逆轉。電氣設備的絕緣性能受自身條件和外部因素的影響，總體呈下降和劣化的趨勢。

電氣設備的絕緣性能在電氣設備制造、長途運輸、裝卸和運行過程中不可避免地會產生各種缺陷。在正常工作中，電氣設備的絕緣材料受到電磁場的影響。

三交流電網絕緣監測與定位

船舶電網的安全運行是船舶安全航行的基礎。船舶設備在船舶航行過程中工作時間較長，由于溫度、濕度、電壓和頻率的變化而產生的加熱、損耗、機械振動等因素直接影響絕緣電阻的高低，絕緣電阻隨著溫度和濕度的升高而降低。隨著絕緣性能的不斷下降，嚴重威脅著船舶的航行安全，因此絕緣監測設備已經成為船舶bi備的設備。

1絕緣電阻測量原理？

測量交流電網絕緣電阻的基本原理如下圖1所示。一般情況下，在交流電網的某個相和地之間加入穩定的DC電壓，測量DC電壓產生的DC電流值，然后根據下面的公式計算交流電網對地的絕緣電阻值:

圖1.jpg

根據圖1所示絕緣電阻測量的基本原理，可以制定相應的在線絕緣監測技術方案，進而制造絕緣監測儀。絕緣監測儀通過整流、濾波、穩壓從電網獲得交流電源，獲得穩定的DC電壓，然后將電壓添加到相和地之間，從而測量交流電網的對地絕緣電阻。如果測得的絕緣電阻達到預設值，監測儀會立即向報警裝置發出報警信號，驅動報警電路進行聲光報警，從而實現電網絕緣監測報警的功能。

絕緣監測裝置是根據絕緣電阻測量的基本原理制造的，成本低，簡單實用，同時滿足船級社關于船舶電網絕緣監測的相關要求，因此得到了廣泛的應用。然而，這種類型的絕緣監測器只監測整個電網的絕緣狀態。當整個船舶電網的絕緣值低于設定值時，絕緣監測可以實時發出絕緣報警，但絕緣故障的具體位置無法準確判斷，會嚴重影響船舶的正常航行。

2傳統的絕緣故障查找和定位方法

絕緣監測器發出聲光報警后，為了保證船舶的安全航行，必須找出故障位置并排除故障。當電網的某個支路因絕緣低而發生絕緣報警時，絕緣報警會自行消除。因此，目前廣泛使用的絕緣故障搜索和定位方法是支路斷電法。

支路斷電法是從配電板開始，依次斷開主配電板的所有開關。首先檢查主配電板引出的所有支路，確認無誤后，依次斷開各分電箱的電源，定位具體故障的分電箱，然后從故障分電箱定位具體故障線路和設備。由于支路斷電法工作繁瑣，甚至影響主輔機在檢查過程中的正常運行，因此有必要研究更高效的故障支路搜索和定位方法。

3絕緣故障自動定位方法

隨著現代船舶的大規模發展，船舶電網越來越復雜，支路越來越多。當絕緣故障發生在航行過程中時，主要設備不允許停電檢查。因此，研究絕緣故障支路的自動定位方法尤為重要。

絕緣分支的定位方法；單相絕緣故障的定位方法；多相絕緣故障的定位方法；絕緣監測裝置

四絕緣監測和絕緣故障定位產品

1絕緣監測及絕緣故障定位產品

AIM-T系列工業絕緣監測儀器

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