船舶电网绝缘电阻降低的原因分析及预防

黄朝静 傅振宇 赵天翔 张震

摘 要：指出了船舶电网绝缘监测在整个船舶安全系统中的重要性，分析了导致船舶电网绝缘电阻过低的原因，并提出了相应的预防措施，以期扼杀船舶电网的电气事故，以免其降低电网的绝缘性能。

关键词：船舶电网;绝缘监测;故障查找

0    引言

随着现代船舶电气设备和系统的发展，船舶供电网络越来越复杂;同时，船舶电气设备的实际使用环境也比较恶劣，使得船舶电力系统的绝缘不断受到影响。当船舶电网和电气设备绝缘电阻降低或损坏时，可能导致漏电，这也是造成电气火灾和电气设备损坏烧毁的重要因素。因此，船舶电网的绝缘性与船舶航行的安全性直接相关。那么，在降低船舶电网绝缘电阻的同时，快速有效地找出原因并消除故障，是提高船舶电网安全性和可靠性的重要手段，具有十分重要的意义。

本文分析研究了导致船舶电力系统网络绝缘电阻降低的原因，并提出了相应的预防措施，其可以及早发现并及时处理绝缘问题，规避风险，以保护船东财产和船员的生命安全免受电力危害。

1    船舶电网绝缘的重要性

目前，科学技术正高速发展，船舶电气化、自动化程度也随之提高。船舶上最为重要的一个装置就是船舶电站，远洋船舶上一般都拥有大量复杂的电气设备，且铺设了累计长达数公里甚至数十公里的电缆，这些电缆的规格、型号不尽相同，在船舶中承担着为各类机电设备进行电力传输以及自动控制的任务。但是，由于船舶航行工况复杂，船舶的电气设备常年工作在高温、高振动、高油雾、高盐雾的潮湿恶劣环境中，电缆也面临同样的问题，严重影响着船舶绝缘质量，也严重威胁着船舶航行安全。

船舶的绝缘电阻可分为两类：

（1）静态绝缘电阻，是在船舶电网未工作的情况下，使用相关仪器检测到的船舶电网绝缘电阻。它具有一定的局限性，在一定程度上还无法真实地反映船舶电网的绝缘电阻值。

（2）动态绝缘电阻，在船舶机电设备运行时，受电网电压、频率、介电损耗、温度、湿度等外界环境因素的影响，电网的绝缘电阻也会相应地发生变化，由此测得动态绝缘电阻，能够比较真实地反映船舶电网绝缘情况。

根据《钢质内河船舶建造规范》（以下简称规范），表1列出了船上电气设备的最小热阻的允许值。

2    绝缘电阻过低的影响

船舶电网的绝缘质量直接影响船舶航行的安全性，电气设备绝缘层破损可能导致漏电，从而引起电击伤人、电气火灾甚至全船失电等重大事故。

在船舶处于大风浪区、狭水道、浅滩或危险的运输区域时，绝对禁止主配电板跳闸和转向装置故障。在航运史上，有些船舶因绝缘损坏而造成重大事故，如碰撞、撞击岩石和沉没的海床等;有些由于转向装置故障而搁浅，船体严重受损;有些由于主配电板跳闸，撞入坞内;还有些由于漏电导致火灾，整艘船报废，船员的生命财产安全受到了严重侵害。

值得一提的是，在油輪上必须要严格进行船舶电网绝缘监测，因为油轮起火的后果最为惨重。因此，运输部门规定，在油轮运输汽油之前，必须严格测量整船的绝缘电阻，并在签署危险货物前将检验记录提交给船长审核。此外，在基于直流电的船舶电网中，正极或负极接地或绝缘性能降低，在正常情况下，不会产生火花，也不会轻易造成触电。但是，船员仍应定期监测电网绝缘情况，找出故障所在，并及时进行维护。

在船用交流三相三线绝缘系统中，电网除外壳接地外还具有绝缘电阻，且存在较大的电容，包括分布电容和抗电磁干扰电容。因此，三相线在船体（地面）上具有较高的电压，如果电气设备外壳接地不良，将导致触电事故的发生，危及机组人员和乘客的生命财产安全。

多年来的资料证明，在使用交流电源线船舶发生的电气火灾事故中，船舶电网单相短路造成船舶电气设备故障的情况在所有的电气类故障中占比80%，是最应该防范的故障。

环境空气中的可燃气体或蒸汽的浓度应该被控制在较低范围内，这一要求对于油轮以及其他用途的一些舱室尤其重要。

以上分析表明，为了保证船舶电网的安全，必须保持船舶电网的良好绝缘。但是绝缘失效情况往往不可避免，因此，有必要不断监测船舶电网的绝缘情况。

3    绝缘电阻过低的原因分析

3.1    老化

船舶上的绝缘材料在运行过程中，会发生氧化聚合、分解和挥发等化学反应，导致其产生弹性损失、脆性增加、吸湿增加、介电损耗增加、导电性增加等一系列不可逆的性能劣化。另外，高温也是缩短材料寿命的“杀手”。

3.2    电介质击穿

当绝缘材料的绝缘性能不断下降以至于完全失去成为导电体时，称此现象为电介质击穿。其大致可以分为两种类型：

（1）热击穿，是由施加的电压和热量引起的材料劣化以及绝缘材料释放的热量引起。

（2）纯电击穿，是由电场力直接破坏绝缘材料的内部结构而引起。

温度是固体材料发生击穿的重要因素，故而通常认为击穿是热的直接后果。

3.3    发霉

长期不使用的电气设备会产生附着的白色斑点，为白色绒毛状霉菌提供滋生的“土壤”，这种问题在3月—6月的长江中下游地区尤为严重。此时，如果不经任何处理就随意将此设备投入使用，极易造成电击穿。

4    预防措施

4.1    电气设备制造时加强绝缘措施

绝缘板应采用层压板，层压板应采用玻璃纤维层压板。采用无溶剂绝缘漆和多层浸渍工艺对绝缘材料进行浸漆，而后采用二次绝缘安装工艺，不得对浸漆后的层压板进行钻孔或机械加工作业。另外，电缆敷设应符合规范要求，满足设备防潮性能，电缆的存放应避免露天、长期浸泡。

4.2    电网绝缘的监视措施

目前，监测船舶电网绝缘的常用方法有两种：

（1）绝缘指示灯（煤气灯），当电力系统的一相绝缘下降或接地时，相应的绝缘指示灯变暗或熄灭，而另一相绝缘指示灯比平时亮。缺点是当三相绝缘同时降低时，不能测量。

（2）配电盘兆瓦时表，其能在线监测船舶电网对地绝缘值，有的在绝缘值低于报警整定值时也能报警。

4.3    电网绝缘故障的查找措施

分段牵引法（分支切断法）：船上所有负荷均由主配电盘直接或间接通过配电盘供电，使整个供电网络由多个供电支路组成，各支路通过配电开关控制。当配电盘兆瓦时表指向零或煤气灯熄灭时（其他两个灯比平时亮），这意味着电网中某个设备的某个点接地。传统的方法是分区牵引。该方法的本质是将大系统划分为小系统，将故障源与小系统分开。一般来说，先拉不重要负荷（如装载机、空调、厨房电源等），再拉重要负荷。当配电开关断开时，指示灯或负荷表恢复正常，表明该区域处于分支电路绝缘故障状态，这样逐步缩小故障范围，确定故障区域，最终找到故障位置。

经验法能否快速准确找到故障点，与电力管理者的经验，对供电系统的熟悉程度以及故障分析和判断能力有很大关系。总体经验来自间接经验和直接经验两方面，间接经验来自书本或其他，如师傅教授等;直接经验是解决绝缘故障的实践经验，可以获得快速解决设备故障隐患的各种信息、摘要。

在大型远洋船舶中，较易发生绝缘故障的主要设备有：户外电气设备，如起重机、起锚机、绞车、吊具、舷梯、救生艇、救助艇、航行灯、信号灯、甲板照明、接线盒、防水开关、防水插座等。

5    结语

船舶电网的绝缘质量直接影响船舶航行的安全性，但绝缘失效情况往往不可避免。失效的原因可能是绝缘层的磨损、水密性损坏以及不正确的操作和管理等。在复杂的船舶电力系统中，想要快速准确地找到绝缘故障的位置，需要管理人员不断学习和总结经验，提升其分析问题和解决问题的能力，且平时需加强设备维护保养，及时发现隐患和排除故障。本文分析和处理了船舶电网绝缘电阻降低的情况，并结合自身经验，希望能为船舶电网绝缘电阻降低的故障查找提供一定的参考和帮助。

[参考文献]

[1] 许明华.基于CAN总线的船舶电网绝缘监控系统的设计[J].成都工业学院学报，2015，18（4）：8-10.

[2] 高超.船舶电气事故的故障树分析研究[D].大连：大连海事大学，2014.

[3] 王勇.船舶交流电力系统绝缘监测系统的研究[D].武汉：华中科技大学，2007.

[4] 卢嘉航.船舶电气的故障排除及维护保养[J].天津航海，2015（4）：16-18.

[5] 林樺，王兴伟，李溪闻，等.交流浮地电网对地绝缘故障相判别方法[J].电力自动化设备，2004（1）：78-81.

收稿日期：2020-12-23

作者简介：黄朝静（1988—），男，湖北襄阳人，维修电工高级，主要从事船舶机电设备维护管理与故障分析排查工作。