摘要：交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)和(he)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)的(de)絕(jue)緣(yuan)狀(zhuang)況(kuang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)艦(jian)船(chuan)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)安(an)全(quan)，其(qi)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)的(de)下(xia)降(jiang)是(shi)一(yi)個(ge)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)過(guo)程(cheng)，成(cheng)為(wei)了(le)電(dian)網(wang)安(an)全(quan)的(de)嚴(yan)重(zhong)隱(yin)患(huan)。電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)劣(lie)化(hua)過(guo)程(cheng)是(shi)不(bu)可(ke)逆(ni)的(de)，對(dui)艦(jian)船(chuan)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)進(jin)行(xing)絕(jue)緣(yuan)在(zai)線(xian)監(jian)測(ce)及(ji)快(kuai)速(su)定(ding)位(wei)絕(jue)緣(yuan)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)
，對(dui)保(bao)障(zhang)艦(jian)船(chuan)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)及(ji)航(hang)行(xing)安(an)全(quan)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。

   關鍵詞：交流電網；絕緣電阻；在線監測；定位

1引言

   艦(jian)船(chuan)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)是(shi)船(chuan)舶(bo)的(de)大(da)動(dong)脈(mai)，直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)艦(jian)船(chuan)的(de)生(sheng)命(ming)力(li)及(ji)執(zhi)行(xing)力(li)。艦(jian)船(chuan)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)較(jiao)為(wei)惡(e)劣(lie)
，電(dian)網(wang)的(de)絕(jue)緣(yuan)易(yi)受(shou)損(sun)害(hai)
，給(gei)艦(jian)船(chuan)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)帶(dai)來(lai)隱(yin)患(huan)。如(ru)果(guo)艦(jian)船(chuan)電(dian)網(wang)絕(jue)緣(yuan)缺(que)乏(fa)有(you)效(xiao)的(de)監(jian)測(ce)手(shou)段(duan)，絕(jue)緣(yuan)狀(zhuang)況(kuang)將(jiang)會(hui)持(chi)續(xu)惡(e)化(hua)
，造(zao)成(cheng)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)故(gu)障(zhang)或(huo)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)紊(wen)亂(luan)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)進(jin)出(chu)港(gang)或(huo)航(hang)行(xing)於(yu)危(wei)險(xian)航(hang)道(dao)時(shi)
，釀(niang)成(cheng)安(an)全(quan)事(shi)故(gu)。因(yin)此(ci)，建(jian)立(li)有(you)效(xiao)的(de)艦(jian)船(chuan)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)絕(jue)緣(yuan)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)
，及(ji)時(shi)消(xiao)除(chu)安(an)全(quan)隱(yin)患(huan)
，對(dui)保(bao)障(zhang)艦(jian)船(chuan)安(an)全(quan)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。

2影響交流電網絕緣性能的因素

   艦船交流電網絕緣缺陷可分為兩種：一種是分布性缺陷；另一種是集中性缺陷。一般而言
，分布性缺陷的產生基本是因為過熱、受潮、動力負荷以及長時間過電壓的工作環境而造成機電設備整體絕緣性能下降。這種缺陷產生過程緩慢，但卻具有普遍性；集中性缺陷主要是指絕緣缺陷集中於某一個或某幾個部分或區域
，如區域局部受潮、設備局部機械損傷等，這種缺陷發展快，因而危險性大。

2.1環境因素

   艦船及其設備運行環境惡劣，長期運行於高鹽、高溫、高濕和油霧的海洋環境中，在這樣的環境條件下黴菌容易大量繁殖，造成絕緣材料性能變差，甚至會使絕緣失效；絕緣材料表麵對潮氣的吸附，引起絕緣材料表麵積聚粉塵

、水蒸汽，在水和電場的作用下產生放電，破壞絕緣材料表麵；而空氣中的水分、氧氣、化學塵埃和陽光輻射，會加速電氣設備絕緣材料表麵老化。

   艦船電氣設備所處的工作環境普遍較差，機艙安裝設備眾多
，正常航行時機艙溫度高達45℃~50℃甚至更高，加上內部工作艙室通風不暢
，在這樣的環境下電氣設備絕緣性能下降尤為嚴重；另一方麵
，艦船在大風浪中航行時
，船體持續地搖擺
、傾斜，甚至遭受海浪的猛烈衝擊，船內設備也隨之遭遇不同程度的震動。艦船內的主機、輔機和其他各種機械設備在正常運行中也不可避免地會產生不同程度的震動，從而導致機電設備及船上各種電纜都受到持續的衝擊、震動，因而產生各種彎曲、拉伸

、扭轉、摩擦等物理形變，使絕緣材料遭到不斷磨損和破壞。

2.2設備因素

   電氣設備主要由絕緣材料以及各種導電、導磁材料構成，其中絕緣材料大部分為有機材料
，通過氧化聚合、分解
、揮發等一係列的化學反應而製成。在這個過程中，絕緣材料變脆、介質損耗增加

、吸潮性增大
、電導增大，從而引起絕緣材料電氣性能產生不可逆的轉化。電氣設備的絕緣性能受自身條件和外界因素影響，總體呈現不斷下降、劣化的趨勢。

   在電氣設備製造、長途運輸及裝卸、運行等過程中，電氣設備的絕緣性能不可避免地會產生各種缺陷。在正常工作中，電氣設備絕緣材料受電磁場作用
，絕緣性能下降：材料的電荷分布不均勻，電容率變大

，絕緣性能變差
；絕緣材料在直流電場下產生漏電流，電導率增大；電荷在電場中產生運動
，不論是前後、zuoyoudeyidonghaishizhuanxiang
，junxucongdianchangzhongxishounengliang，shizishenderezhendongjiaju，yinqifareerjiasujueyuanlaohua。yinci
，dianqishebeidezhengchanggongzuoguochengyeshiyigezishenjueyuanxingnengbuduanxiajiangdeguocheng，dangjueyuanxingnengxiajiangdaomouyilinjiedianshi，ruguojueyuancailiaodejubudiandaojijuzengjia，jiuyoukenengzaiboruodeyidianhuojidianfashengjichuan，zhishidianqishebeishiqujueyuantexing。

3交流電網絕緣監測與定位

   艦船電網的安全運行是艦船安全航行的基礎。在艦船航行過程中，船舶設備處於長期工作狀態，由於溫度
、濕度、電壓和頻率不斷變化而引起的發熱
、損耗
，以及機械振動等因素都直接影響著絕緣電阻的高低，絕緣電阻隨溫度
、濕度的升高而下降。絕緣性能的不斷降低
，嚴重威脅著艦船的航行安全，因此絕緣監測設備已成為艦船必備的設備。

3.1絕緣電阻測量的原理

   測量交流電網絕緣電阻的基本原理，如下圖1所suo示shi。正zheng常chang情qing況kuang下xia，將jiang一yi個ge穩wen定ding的de直zhi流liu電dian壓ya加jia入ru交jiao流liu電dian網wang某mou相xiang與yu地di之zhi間jian
，測ce量liang直zhi流liu電dian壓ya產chan生sheng的de直zhi流liu電dian流liu值zhi
，再zai根gen據ju下xia式shi即ji可ke以yi計ji算suan出chu交jiao流liu電dian網wang對dui地di的de絕jue緣yuan電dian阻zu值zhi：

   根據圖1suoshidejueyuandianzuceliangjibenyuanli
，kexiangyingdizuochuyigezaixianjinxingjueyuanjiancedejishufangan
，jinerzhizaochujueyuanjianceyi。jueyuanjianceyicongdianwangqudejiaoliudianyuan，jingguozhengliu、濾波、穩壓得到一個穩定的直流電壓，再將此電壓加入到相、地之間，即可實現測量該交流電網的對地絕緣電阻；ruguocededejueyuandianzudadaoyuxianshedingdemougeshuzhishi
，jianceyimashangfachubaojingxinhaozhibaojingzhuangzhi，qudongbaojingdianlujinxingshengguangbaojing，congershixiandianwangjueyuanjiancebaojingdegongneng。

   根據絕緣電阻測量基本原理製造的絕緣監測裝置，成本低、簡jian單dan實shi用yong，同tong時shi還hai滿man足zu了le船chuan級ji社she關guan於yu艦jian船chuan電dian網wang絕jue緣yuan監jian測ce方fang麵mian的de相xiang關guan要yao求qiu，因yin此ci得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。但dan該gai型xing絕jue緣yuan監jian測ce儀yi隻zhi是shi監jian測ce了le整zheng個ge電dian網wang的de絕jue緣yuan狀zhuang態tai
，當dang整zheng船chuan電dian力li網wang絡luo出chu現xian絕jue緣yuan值zhi低di於yu設she定ding值zhi時shi，絕jue緣yuan監jian測ce即ji可ke實shi時shi發fa出chu絕jue緣yuan報bao警jing，但dan卻que無wu法fa準zhun確que判pan斷duan絕jue緣yuan故gu障zhang的de具ju體ti位wei置zhi，這zhe將jiang會hui嚴yan重zhong影ying響xiang艦jian船chuan的de正zheng常chang航hang行xing。

3.2傳統的絕緣故障查找與定位方法

   jueyuanjianceyizaifachushengguangbaojinghou，weilebaozhangjianchuandeanquanhangxing，bixuzhazhaochuguzhangweizhibingpaichuguzhang。dangdianwangmouyizhiluyinchuxianjueyuandieryinfajueyuanbaojingshi，qieduanzhiludianyuan

，jueyuanbaojingjiuhuizixingxiaochu。yincimuqianyingyongjiaoweiguangfandejueyuanguzhangzhazhaoyudingweifangfashizhiluduandianfa。

   支zhi路lu斷duan電dian法fa是shi從cong配pei電dian板ban開kai始shi，依yi次ci斷duan開kai主zhu配pei電dian板ban的de各ge個ge開kai關guan，首shou先xian排pai查zha從cong主zhu配pei電dian板ban引yin出chu的de各ge支zhi路lu，確que認ren無wu誤wu後hou再zai循xun著zhe該gai支zhi路lu依yi次ci斷duan開kai各ge個ge分fen電dian箱xiang的de電dian源yuan

，定ding位wei具ju體ti故gu障zhang的de分fen電dian箱xiang，再zai從cong故gu障zhang分fen電dian箱xiang定ding位wei具ju體ti的de故gu障zhang線xian路lu及ji設she備bei。由you於yu支zhi路lu斷duan電dian法fa工gong作zuo繁fan瑣suo，而er且qie在zai檢jian查zha過guo程cheng中zhong甚shen至zhi會hui影ying響xiang到dao主zhu輔fu機ji的de正zheng常chang運yun行xing

，因yin此ci研yan究jiu一yi種zhong更geng為wei高gao效xiao的de故gu障zhang支zhi路lu查zha找zhao及ji定ding位wei方fang法fa勢shi在zai必bi行xing。

3.3絕緣故障自動定位方法

   現代船舶向著大型化發展，艦船電網越來越複雜、支路越來越多
，在航行過程中出現絕緣故障時主要設備又不允許停電檢查，因此研究絕緣故障支路自動定位方法尤為重要。

3.3.1絕緣故障支路的定位方法

  定位絕緣故障支路時
，綜合使用雙頻法與漏電流幅相比較法的混合測量方法較為有效：在檢測到電力網絡絕緣低於預設置值時，啟動定位程序
，優先啟用漏電流幅相比較法
，檢查是否存在支路單相絕緣降低的故障
；當(dang)使(shi)用(yong)漏(lou)電(dian)流(liu)幅(fu)相(xiang)比(bi)較(jiao)法(fa)沒(mei)有(you)檢(jian)測(ce)到(dao)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)時(shi)，則(ze)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)兩(liang)相(xiang)或(huo)三(san)相(xiang)絕(jue)緣(yuan)同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)的(de)故(gu)障(zhang)，在(zai)此(ci)情(qing)況(kuang)下(xia)采(cai)用(yong)雙(shuang)頻(pin)法(fa)進(jin)行(xing)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)檢(jian)測(ce)。因(yin)此(ci)
，采(cai)用(yong)混(hun)合(he)測(ce)量(liang)法(fa)可(ke)實(shi)現(xian)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)的(de)準(zhun)確(que)定(ding)位(wei)。

3.3.2單相絕緣故障的定位方法

   xiandaijianchuansanxiangjiaoliudianlixitongjibencaiyongzhongxingdianbujiedidefangshi
，dianliwangluozaishijiyunxingguochengzhong
，dianqishebeidanxiangduidijueyuanguzhangshizuiweichangjiandedianliwangluoguzhang。suizhejianchuandianzhanrongliangdebuduanzengdaheyongdianshebeidezengduo，shebeijiedidianronghewangluofenbudianrongsuizhizengda，yincidangmougefuzaizhilufashengdanxiangduidijueyuanguzhangshi，tongchuyigegongdianquyudeqitagefuzaizhiludouhuichanshengyidingdeduidixieloudianliu，liyongfuzaizhilufashengdanxiangduidijueyuanguzhangshigezhiluloudianliudefuxiangtexing，jikejinxingguzhangzhiludedingwei。

   三相浮地係統各負載支路對地參數等效模型
，如圖2所示。圖中供電網絡由n條支路構成
，圖中rka、rkb
、rkc分別表示各負載支路A
、B
、C各相對地絕緣電阻值；cka、ckb、ckc分別表示各負載支路A、B
、C各相對地分布電容和設備接地電容的總和。

   假設三相網絡對稱，其幅值相等且均為Uφ
，三相之間的相位相差120°且各相對地總電容相同，則：

   根據節點電壓法：

   設電流傳感器變流比為K，則第k條支路電流傳感器所輸出的電流為：

   假設供電網絡各支路絕緣限值為R，若第k條支路A相絕緣故障

，即
、、，供電網絡其它各支路絕緣值均為正常數值時
，經過計算可得：

   考慮到此時有
，並且一般情況下對於較大型艦艇電力網絡而言c>>ck，則有：

   從公式(6)可知：當rka=0時，即可判斷發生單相接地故障，故有Ik>>K3jwcUj。在假設其它各負載支路絕緣正常的情況下

，該支路漏電流的異常主要由該支路對地電容變化引起。考慮第m(1≤m≤n,m≠k)條支路，該支路對應傳感器輸出電流為：

   綜上可知，故障支路與正常運行支路兩者之間的漏電流幅值
，存在如下關係：

   在交流電力係統中，一般c>>cm，由此判斷故障支路漏電流與正常支路漏電流值明顯不一致

；再結合前文計算，可知二者的相位相差180°
，即二者漏電流方向相反，因此采用幅相比較法能夠準確地定位單相故障支路。

3.3.3多相絕緣故障的定位方法

   dangdianlixitongfuzaizhilufashengliangxianghuosanxiangjueyuantongshijiangdishi

，fuxiangbijiaofajiuwufazhunquedingweiguzhangzhilu，zheshikekaolvcaiyongshuangpinfajinxingguzhangzhiludingwei，qigongzuoyuanlirutu3所示。

   根據圖3所示原理圖
，在艦船交流電網中分別加入交流信號f1、f2

，兩個交流信號的頻率不相同。設該支路等效絕緣電阻為R，等效分布電容為C，所加兩個交流信號的電壓為us1
、us2
，所加兩個交流信號產生的支路漏電流為i1、i2。

   該支路的絕緣電阻，可用下式表示
；

   分布電容值，可用下式表示：

   運(yun)用(yong)傅(fu)立(li)葉(ye)方(fang)法(fa)，即(ji)可(ke)計(ji)算(suan)出(chu)注(zhu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)壓(ya)及(ji)流(liu)經(jing)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)各(ge)負(fu)載(zai)支(zhi)路(lu)的(de)電(dian)流(liu)，從(cong)而(er)準(zhun)確(que)地(di)計(ji)算(suan)出(chu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)各(ge)負(fu)載(zai)支(zhi)路(lu)的(de)對(dui)地(di)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)值(zhi)
，通(tong)過(guo)電(dian)阻(zu)值(zhi)即(ji)能(neng)快(kuai)速(su)判(pan)斷(duan)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)的(de)定(ding)位(wei)。

3.3.4絕緣監測裝置

   絕緣監測及其故障定位的功能主要取決於其數據采集、計算
、邏輯判斷的能力，再運行事先確定的程序即可快速、zhunquedidingweidianwangguzhangzhilu。muqian

，fuxiangbijiaofayushuangpinfalilunjiaoweichengshu，jishukekao，yincikecaiyongzheliangzhongjishushejiyizhongjueyuanjiancezhuangzhi，qiyingjianjiagourutu4所示。

   絕緣監測裝置硬件組成複雜，主要由CPU板
、信號源板、顯示板以及各支路傳感器等組成。其中：傳感器是能檢測到微弱電流的敏感器件
，置於被檢測負載支路的前端；傳感器信號處理器，采用具有高精度、低漂移儀器放大器件組成，通過放大
、變換傳感器輸出的信號，計算後即可得到該支路漏電流的實時值。

   根據艦船實際使用情況，設定絕緣報警值
，監測裝置在正常運行過程中按照一定的采樣周期對各支路進行信號采樣；CPU板根據設定的程序，自動計算各供電支路對地絕緣電阻值；當(dang)計(ji)算(suan)得(de)到(dao)的(de)電(dian)網(wang)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)低(di)於(yu)預(yu)設(she)值(zhi)時(shi)，裝(zhuang)置(zhi)驅(qu)動(dong)聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)電(dian)路(lu)發(fa)出(chu)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)，啟(qi)動(dong)故(gu)障(zhang)定(ding)位(wei)程(cheng)序(xu)，根(gen)據(ju)幅(fu)相(xiang)比(bi)較(jiao)法(fa)或(huo)雙(shuang)頻(pin)法(fa)對(dui)各(ge)支(zhi)路(lu)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)定(ding)位(wei)，然(ran)後(hou)將(jiang)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)的(de)相(xiang)關(guan)信(xin)息(xi)發(fa)送(song)至(zhi)顯(xian)示(shi)板(ban)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)的(de)絕(jue)緣(yuan)監(jian)測(ce)與(yu)故(gu)障(zhang)支(zhi)路(lu)定(ding)位(wei)功(gong)能(neng)。

4絕緣監測及絕緣故障定位產品

4.1絕緣監測及絕緣故障定位產品

AIM-T係列工業用絕緣監測儀

           AIM-T係列絕緣監測儀主要應用在工業場所IT配電係統中，主要包括AIM-T300、AIM-T500和AIMT500L三款產品
，均適用於純交流
、純直流以及交直流混合的係統。

   其中AIM-T300適用於450V以下的交流、直流以及交直流混合係統，AIM-T500適用於800V以下的交流、直流以及交直流混合係。AIM-T500L相比AIM-T500增加了絕緣故障定位功能。

4.2絕緣故障定位產品

   工業用絕緣故障定位產品配合AIM-T500L絕緣監測儀使用
，主要包括ASG200測試信號發生器，AIL200-12絕緣故障定位儀，AKH-0.66L係列電流互感器
，適用於出線回路較多的IT配電係統。

4.3絕緣監測耦合儀

   絕緣監測耦合儀配合AIM-T500絕緣監測儀使用，主要包括ACPD100
，ACPD200，適用於交流電壓高於690V
，直流電壓高於800V的IT配電係統。

5技術參數

5.1絕緣監測儀技術參數

5.2測試信號發生器技術參數

5.3絕緣故障定位儀技術參數

5.4 AKH-0.66L係列電流互感器技術參數

5.5絕緣監測耦合儀技術參數

6結語

   定位故障支路、提(ti)高(gao)船(chuan)員(yuan)排(pai)除(chu)電(dian)網(wang)絕(jue)緣(yuan)故(gu)障(zhang)效(xiao)率(lv)
，能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)保(bao)障(zhang)艦(jian)船(chuan)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)供(gong)電(dian)安(an)全(quan)。在(zai)平(ping)時(shi)將(jiang)存(cun)儲(chu)每(mei)條(tiao)支(zhi)路(lu)的(de)絕(jue)緣(yuan)電(dian)阻(zu)測(ce)量(liang)值(zhi)
，經(jing)過(guo)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)積(ji)累(lei)，船(chuan)員(yuan)可(ke)通(tong)過(guo)分(fen)析(xi)得(de)到(dao)各(ge)支(zhi)路(lu)絕(jue)緣(yuan)狀(zhuang)態(tai)的(de)變(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)
，並(bing)在(zai)平(ping)常(chang)維(wei)護(hu)保(bao)養(yang)中(zhong)對(dui)絕(jue)緣(yuan)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)較(jiao)快(kuai)的(de)設(she)備(bei)作(zuo)為(wei)重(zhong)點(dian)對(dui)象(xiang)加(jia)強(qiang)維(wei)護(hu)保(bao)養(yang)，延(yan)緩(huan)其(qi)下(xia)降(jiang)趨(qu)勢(shi)，在(zai)其(qi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)之(zhi)前(qian)排(pai)除(chu)故(gu)障(zhang)或(huo)進(jin)行(xing)修(xiu)換(huan)，避(bi)免(mian)在(zai)艦(jian)船(chuan)航(hang)行(xing)中(zhong)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，保(bao)證(zheng)航(hang)行(xing)安(an)全(quan)。

參考文獻

［1］薛宇.船舶電氣接地故障的查找及防治[J]．中國水運，2012(4)
；

［2］萬炳康.船舶電網絕緣性能對船舶安全航行的影響[J].江蘇船舶，2002(1)；

［3］安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6版；

［4］安科瑞IT係統絕緣監測故障定位裝置及監控係統（中英文）2020.01版