船舶电力系统保护电器的选择及保护电器间选择性分析

钟明鹤

摘  要：近年来，我国的储波行业建设的发展迅速，自动化技术的应用，应当追溯到20世纪80年代。在当时，自动化技术已经在机械制造、船舶生产等领域开展了相关的应用。自动化控制是一类全面操作的过程，主要是基于某一特定的环境，而操作的对象是不同种类的电子元件。针对船舶电气自动化来说，既蕴含无线电控制系统、信息传输系统，也包括一些导航系统、电站管理系统、机舱设备监测控制系统。

关键词：船舶电力系统;保护电器;选择及保护电器间选择性

中图分类号：TP391.9                                            文献标识码：A                                             DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.263

一、船舶电力系统稳定性

1.船舶电力系统界定

船舶电力系统由船舶供电及船舶用电两个部分所组成，前者的作用是发电、配电，后者则是船舶上所有需要用电的设备总称。船舶电力系统就是船舶的血管与血液，保证整个船舶的正常运行。随着船舶工业的迅猛发展，船舶电力系统也体现出自动化、大型化的特点，不但能保障船舶的正常航行，还能减轻船员的工作负荷，提高他们的工作、生活条件。保证船舶电力系统的稳定是船舶建造与航行的基础工作及重要工作之一。船舶电力系统的特点主要体现在这样几个方面：特点一：船舶电力系统的容量普遍偏小。船舶发电机单机容量通常都在一千千瓦以下，总容量也不过几十万到一百万千瓦，而且船舶电网都是独立运作的，船舶与船舶之间无法形成联网运行。这与陆上发电机组单机容易就达十几万千瓦，总容量动辄超千万千瓦，各电厂之间大多实现了联网运行进而构造了一个庞大的系统有着天壤之别。一旦船舶中的大型负载突加突卸时，船舶电网都会受到巨大的冲击;如果电力系统发生短路或操作失误时，不但会影响发电机组停止工作，还有可能造成全船停电，威胁到整条船舶上人与物的安全。所以，在设计船舶电力系统时，对电力系统的稳定性有着特别高的要求。特点二：船舶电力系统的输电网络相对较短。船舶的面积是相当有限的，这就使得船舶整体的输电距离不会太长，也不需要特别大的输电容量，所以船舶上通常不会配备高压输电，以减少电能损耗。与此同时，船舶电力系统的发电机组及所有用电设备的电压都较低，很少配备变压器。而且，因为船舶整体空间紧凑，用电设备大多集中在一起，输电线路基本都控制在两百米以内，这使得船舶电力系统的保护装置很少，所以要求整个电力系统具有更好的协调配合度。特点三：船舶电力系统的整体寿命较短。

2.船舶电力系统的稳定性

当船舶电力系统受到内外部因素的扰动后仍然能够保持正常工作的能力就是船舶电力系统的稳定性强度，船舶电力系统的稳定性是保证船舶正常安全航行的必要前提。船舶电力系统稳定性包括两个方面的内容：静态稳定和暂态稳定。前者指的是受到小干扰的电力系统能否保持稳定性，能保持稳定就说明系统具有静态的稳定;后者指的是受到某一特定大干扰后的电力系统能否保持稳定性，能保持稳定就说明系统具有暂态的稳定。突加突卸负载、电力系统的意外短路、大型用电设备工作等都属于特定大干擾。因为船舶电力系统的稳定性更多的是体现在船舶航行过程中大干扰，因此针对船舶电力系统稳定性的研究主要是针对暂态稳定进行的。

二、船舶电力系统保护电器的选择及保护电器间选择性分析

1.大力推进智能化进程

在新时代、新科技、新理念的大背景之下，未来的船舶发展，一定会不断朝着智能化的方向迈进。鉴于此，相关企业应当大力推广应用各类新技术，比如CPS技术（物理信息系统）的推广及应用，其对船舶智能化的发展有着较大的促进作用。由于船舶项目复杂性的日益提升，自动化程度不断增加，船上人员的数量配置就会越来越少，这就需要智能化操作具备较强的、持续的稳定性。CPS技术功能的发挥，可以综合运用预防、检测、防御性修复、系统复原等方式，为船舶操作系统的安全性提升提供较大的助力。比如，当该技术检测到一些安全隐患时，会让船舶及时躲避。当系统出现问题的时候，一些智能化的手段也会发挥出其该有的作用，从而对这些故障进行高效化的处理。此外，CPS系统亦具备强大的容错功能，即在错误出现的时候，系统的正常运行也可以得到全面的保障，从而维护好系统的安全性和可靠性。再有就是，通过CPS系统的各个节点，可以全面感应各类型的信息，将输送到中枢的信息进行条分缕析，高效实现反馈控制。通过建立GPS系统科学的模型，该系统可以对船舶航行过程中的各种情况进行自动化的分析，针对不同的问题采取合理的措施予以应对，待分析和处理完成以后，将其发送到相关人员，这样就会使得解决问题的效率大大提升。相关人员可以全方位、无死角地监控各类操作，船舶行驶的安全性就会得到很大程度的提高。

2.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。

三、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。

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.

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