船舶电气绝缘检查及缺陷处理方法优化研究

船舶电气绝缘检查及缺陷处理方法优化研究

孙华威

舟山中远海运重工有限公司 浙江舟山 316131

摘要：经济在快速发展，社会在不断进步，船舶行业在我国发展十分迅速，受到船舶工作环境与使用环境的影响，船舶电气设备上的供电线路长期暴露在高温、高湿、高盐度、高风化场景中，电气自身的绝缘系数直线降低。为了保证船舶的正常运行与船舶人员与产才安全，船舶维护人员需要不断对船舶电气设备的绝缘参数进行检查。随着网络技术与通信技术的发展，船舶上已配备船载电气绝缘参数监测系统，可实现对船舶电气设备绝缘数据的实时监测，极大程度减轻了人工检查的劳动强度。经过长期的实践发现，现用的检查方法存在一定缺陷，需要对其方法进行优化修正。本文针对问题提出解决方案，并对提出设计进行详细描述。

关键词：船舶电气；绝缘；检查；缺陷

引言

船舶电站和电网对船舶来说就像心脏和血管在人体上的布置，关系着船舶所有设备的安全运转，因此船舶配电系统的绝缘问题对船舶的安全航行至关重要。近几年来因船舶电气的绝缘值低而发生的船舶火灾、爆炸事件时有发生。由于油船、液化气船和老龄船舶特殊化，对这些船舶配电系统的绝缘性能要求就更高。因此，安检工作中船舶安全检查人员应对这几种船舶的配电系统的绝缘更应严格检查。对全船的电气配电系统来说，一般分为动力配电系统、照明配电系统和船用蓄电池配电系统，对其绝缘性能检查总的来说包括电气设备本身的绝缘和电缆线的绝缘是否良好。由于船舶电气系统经常受海水和海洋潮湿空气的侵蚀和船舶装卸货物时对电气设备、电缆线的磕碰，所以电器设备、电缆线的绝缘层很容易老化、破损，这就要求检查人员对船舶的配电系统进行详细的检查。

1船舶电气设备的一般要求

防爆：安装在可能出现爆炸性气体、蒸气的处所的电气设备，应为合格的防爆电气设备。安装在有爆炸性粉尘沉积的处所中的电气设备，其外壳防护等级至少为IP55。蓄电池室及油漆间的电缆应为铠装型的或敷设在金属管道中。在有爆炸危险的处所中一般不应安装插座。油船危险区域中的测量、监视、控制和船内通信(包括可携式无线电设备)等设备及电路均应为本质安全型。油船货油泵舱仅限在其入口处路经敷设电缆，且应敷设在接头为气密的厚壁钢管内。接地：通常情况下，电气设备的带电部件以外的所有可接近的金属部分均应接地。当电气设备直接紧固在船体的金属结构上或紧固在与船体金属结构有可靠电气连接的底座或支架上时，可不另设专用导体接地。凡用作易燃液体和能挥发出可燃气体或产生易燃粉尘固体的货舱(柜)、处理装置和管系，如与船体非固定连接，则应加专门的接地搭接片，接地搭接片应用铜或导电良好的耐腐蚀材料制成，且其截面积应不小于10mm2。油船危险区域中所有电气设备，不管其工作电压如何，其金属外壳均应可靠接地。绝缘：用于电力、电热和照明的绝缘配电系统，不论是一次系统还是二次系统，均应设有绝缘电阻监测报警器。电气设备最低热态绝缘电阻值应符合如下：旋转电机，1.0MΩ；配电板，1.0MΩ；变压器，1.0MΩ；变压器，5.0MΩ；电热器具，0.5MΩ；电力拖动控制设备，1.0MΩ；号灯（额定电压＞60V），10.0MΩ；号灯（额定电压＜60V），1.0MΩ。电缆：油船的电缆或电缆管穿越分隔危险与非危险区域或处所的气密舱壁和甲板时，其布置不应破坏舱壁或甲板的气密完整性。电缆贯穿有某种防火要求的舱壁和甲板时，应保证不会削弱甲板和舱壁的防火完整性。照明灯具：所有照明、应急照明工况良好、防护罩应完好、清洁，应特别注意防爆灯的完整及地线。各种应急照明灯均应在灯具上有明显的标志，或在结构上与一般照明灯不同。应急报警装置的控制器，应涂上红色和设有标明其用途的耐久铭牌。安装在露天甲板上照明设备外壳防护等级至少应为IP55，其他电气设备外壳防护等级至少应为IP56。

2船舶电气绝缘检查及缺陷处理方法优化

2.1检测策略参量的设定与缺陷参量的获取

集体的策略量设定与缺陷参量的获取步骤如下：[AC680,45Hz][AC680,66Hz]1）根据船舶上所要检测电气设备的电路电压量，完成对待检测电气设备的电路检测策略电压范围量的设定，将优化的电压范围域设定为～，将设定的电压参量附加给检测中的任意一条采集A/D，使其能够同时对多条电气电路进行绝缘数据的回收采集。为了避免同步回收数据的拥堵，减轻数据的处理压力，策略中将同步采集数值的初始量设定为10，最大初始量设定为20。同时，在策略中增加了对绝缘故障点定位参量自动执行量与手动执行量的设定，以及相关检测执行时间量对应超时处理参量的优化设定，其中包括对通信地址配置量的优化，将传统的对接地址配置量由1～8优化提升至1～32，最大限度保证回收采集的通信能力。2）在检测温度的策略上，对温度支持量进行了硬件匹配性优化调整，根据硬件规格的极值量，将采集温度策略量设定为–4℃～+60℃，可记忆温度量设定为–20℃～+75℃；湿度标准量限定条件设定为在≤75%时，无可见的凝结水。3）在故障缺陷定位策略上，设计对故障的阀值进行了优化，增加对电气之路的探测深度，减小故障敏感系数，提升故障敏感度，为故障定位参量的识别，提供响应时间。策略参量直接针对检测主线，策略中除对CAN类型主线的支持外，还增加了对PIC协议主控的支持，进一步增强了对故障缺陷点识别检测的兼容性与稳定性。4）在响应时间参量方面，策略在常规基础数值量的基础上，将响应时间的温度关联量由传统的2℃～50℃优化调整为0℃～55℃。将每一条检测信道单位时间下的电路总功值调整为小于10V/A，以此保证电路的响应时间不大于25s。2.2绝缘电阻过低时对船舶安全的影响在直流电制船舶电网中,正极或负极接地或绝缘低,在一般情况下是不会引起火花的,也不易引起触电。但船员应定时监测电网绝缘,及时发现故障所在线路,并进行维修。在船舶交流三相三线绝缘系统中,由于电网除对船体有绝缘电阻外,还存在着较大的电容,包括分布电容和防电磁干扰电容。因而,三根相线分别对船体(对地)存在着较高的电压。该电压的存在,若在电气设备外壳没有良好接地的情况下,因绝缘性能降低引起漏电时,将会发生触电事故,威胁船员和旅客的生命安全。另外,由于该电压的存在,当发生某相对船体短路时,短路点会发出较大的电火花,引起电火灾。所以,电力系统必须具备火花完全条件,即要求在短时(几个周波)电火花的作用下,其周围空气中易燃气体或蒸汽的浓度,应控制在离界限较低的范围内。此要求对油船特别重要,对其它用途船舶的一些舱室,如机舱中也同样重要。

2.3对连续监视绝缘电阻和绝缘电阻监测报警器的检查

认真查看船舶配电板上的连续监视绝缘电阻和绝缘电阻监测报警器，没有这种装置的，除了要求船舶配置连续监视绝缘电阻和绝缘电阻监测报警器以外，还可以通过用船上的摇表对电器设备的绝缘进行测试;如果有连续监视绝缘电阻，这样可以方便地检查动力和照明系统的绝缘了，一般来说动力的绝缘应大于1兆欧、照明的绝缘大于0.3兆欧是正常的。对于检查中发现动力绝缘小于1兆欧或照明绝缘小于0.3兆欧而不会发出声响或视觉报警的，检查人员就要看是否设置了声响或视觉报警信号的绝缘电阻监测报警器、绝缘电阻监测报警器的报警值调整的是否合理。对于用接地指示器代替绝缘电阻监测报警器的船舶，首先要查看该船的总吨以及船舶的种类，其使用接地指示器代替绝缘电阻监测报警器是否能符合规范的要求(好多老龄的油船和液化气舶都在使用这种装置)!如果是符合规范要求的，就要查看其三相的接地指示灯的亮度，这样就很容易地看出其全船的电气绝缘是否正常了。

2.4缺陷参量的优化计算

得到缺陷参量后对其缺陷参量进行优化，提出设计中采用基于隐马尔科夫模型的缺陷优化算法，算法中在保留隐马尔科夫模型关于时间点特征分析原则的同时，还引入了神经网络的学习功能。将不同时间点下所对应的电气绝缘参量进行汇总，集合成一个神经检测比对库，通过库中参量与电气绝缘参量的单侧极集中侵限绝缘系数替换更新，实现对检测方法中缺陷参量的优化。

2.5蓄电池房检查项目

在整个放电期间，蓄电池组的电压变化应能保持在其额定电压的±12%范围内；临时应急照明至少应能供电0.5h。蓄电池应在托盘内固定，表面清洁，接线柱涂牛油；检查蓄电池的电压及电解液的比重；测试蓄电池带负荷的情况；蓄电池室应有橡胶手套、护镜、围裙防护用品；蓄电池室的门的外面应有禁止烟火的标志。蓄电池室进风口应有防止水和火焰进入的措施。蓄电池室的机械通风装置，应有防止通风叶片偶然与机壳发生摩擦产生火花的措施，非金属的通风叶片应用抗静电材料制成。蓄电池室内应避免安装电气设备，照明灯应为防爆灯。

2.6电介质的击穿

当绝缘材料完全丧失绝缘性能,而转变为导体,这种物理现象称为电介质的击穿。一般绝缘材料有两种基本击穿形式,即热击穿和纯电击穿。热击穿是绝缘材料因在所加的电压和材料因发热而性能变劣的影响下,放出的热量所引起的。纯电击穿是在电场力作用下,造成材料结构直接破坏所引起的。固体绝缘材料的击穿现象与承受温度是密切相关的,击穿往往可以认为是受热的直接后果。

2.7预防性维修保养

要保持全船电力系统绝缘处于良好的技术状态,根本问题是要加强预防性维修保养。预防性维修保养主要应从三方面着手。(1)要经常地和定期地测量并记录全船重要的电气设备,尤其是电机的绝缘电阻。发现问题,及时有效地处理,形成良性循环。(2)根据各设备绝缘电阻数据,分析各绝缘电阻变化趋势,制定预防性维修保养级别,以便按轻重缓急有计划地检修.(3)注意对应急设备和备用设备的维修保养.应急设备,如应急发电机、应急消防泵马达等,其特点是,在正常情况下不用,在应急状态下才开动。应急情况毕竟不是经常发生的,管理者常常对这些设备不重视维修保养,久而久之,就变成一些“死”设备。一旦出现某种紧急状况或验船师登船检查时,它们可能失灵,甚至由于绝缘不良而烧坏设备,给船舶正常营运带来损失,乃至危及船舶和人身安全。所以对应急设备也要列入预防性保养计划中,经常地和定期地测量和记录绝缘电阻,使它们的绝缘处于良好状态.备用设备在船上占有相当数量,例如为主机服务的泵均为双套,互为备用.从保证绝缘不恶化的角度讲,这双套设备应经常轮换运行。但有些船在管理上只用一套,另一套长期搁置不用,也不维修保养,绝缘强度会大大下降,这样就不能起到真正的备用作用。

结语

针对传统船舶电气绝缘检查方法存在的问题，提出了船舶电气绝缘检查及缺陷处理方法优化研究。通过对方法结构与策略上的优化设计与缺陷参量更新优化计算过程的描述，完成了对缺陷参量的优化计算，并通过实验证明了设计的可行性。提出设计为船舶电气绝缘检查方法，提供了新的优化方案。

参考文献

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