摘要：船舶中壓配電板電弧故障造成的電站設(shè)備損壞和停電事故，不僅會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重影響船舶電站的穩(wěn)定運(yùn)行，威脅船舶電站操作人員，通過中壓配電板電弧保護(hù)裝置的研究和應(yīng)用，采取有效的保護(hù)措施，解決母線故障短路問題，對(duì)提船舶電站的性能和穩(wěn)定性，減少經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

關(guān)鍵詞：船舶；中壓配電板；弧光保護(hù)

1安裝電弧光保護(hù)的必要性

1.1適用范圍

弧光保護(hù)裝置適用于船舶中壓配電系統(tǒng)，可用于各種船舶中低壓配電板的弧光保護(hù)。

1.2設(shè)計(jì)原則

（1）組成應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單可靠，并努力方便操作和維護(hù)。充分利用國(guó)內(nèi)外成熟的技術(shù)，設(shè)計(jì)弧光保護(hù)裝置的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)和維護(hù)。

(2)在設(shè)計(jì)中突出功能性能和生存能力，充分利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)和研究成果，考慮可用性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、電磁兼容性和性。

(3)弧光保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)符合船舶的總體設(shè)計(jì)要求，其接口與船舶的總體要求相匹配。

2、組成和主要功能

2.1組成

弧光保護(hù)裝置采用2mm鋼板彎曲焊接而成，全封閉設(shè)計(jì)，通過面板屏蔽玻璃窗始終關(guān)注內(nèi)部信息。主單元、傳感器I/O單元、電流I/O單元、CXCH-01系列電連接器、接線槽等。(弧光傳感器安裝在電纜室、斷路器室、中壓配電板母線室的合適位置)。

2.2主要功能

弧光保護(hù)裝置主要接收電纜室、斷路器室、中壓配電板母線室的弧光故障信號(hào)和過電流故障信號(hào)。故障信號(hào)經(jīng)傳感器I/O單元、電流I/O單元、主單元邏輯處理后，向故障屏幕的斷路器或接觸器發(fā)出分閘指令。

（1）主單元

主單元是弧光保護(hù)裝置的核心部件和管理單元。接收I/O單元傳輸?shù)幕」夤收闲盘?hào)和過電流信號(hào)。根據(jù)弧光傳感器傳輸信號(hào)，每個(gè)擴(kuò)展單元的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)不間斷檢測(cè)，故障點(diǎn)位置應(yīng)準(zhǔn)確判斷。邏輯判斷后，應(yīng)發(fā)出跳閘指令。

(2)傳感器I/O單元

傳感器I/O單元作為主單元的擴(kuò)展部分，一個(gè)傳感器I/O單元可以連接到10組弧光傳感器。其中，三個(gè)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)切除故障屏幕；其余7個(gè)通道通過標(biāo)準(zhǔn)電纜將故障信號(hào)傳輸?shù)街鲉卧缓蟾鶕?jù)檢測(cè)過電流故障信號(hào)結(jié)果，通過邏輯判斷是否向其他控制屏幕發(fā)出跳閘信號(hào)。

(3)電流I/O單元

電流I/O單元是弧光保護(hù)裝置的電流采集和擴(kuò)展單元，檢測(cè)過電流故障信號(hào)，并將檢測(cè)到的過電流故障信號(hào)傳輸?shù)街鲉卧?，主單元根?jù)設(shè)定的邏輯判斷是否發(fā)出跳閘指令。

(4)弧光傳感器

弧光傳感器采用特殊的光敏電阻材料?；」鈧鞲衅靼惭b在中壓配電板的母線室、斷路器室和電纜室。當(dāng)一次監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)生弧光故障時(shí)，弧光傳感器將弧光故障信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并傳輸給傳感器I/O單元。

3、總體方案設(shè)計(jì)

弧光保護(hù)裝置的整體形狀尺寸為470×440×350mm(不包括電連接器)由一個(gè)主單元、兩個(gè)傳感器I/O單元、兩個(gè)電流I/O單元、9個(gè)電連接器、布線槽等組成。外部由20個(gè)弧光傳感器組成，形狀如圖1所示。

內(nèi)部安裝板左側(cè)布置傳感器I/O單元和電流I/O單元；右側(cè)布置傳感器I/O單元和電流I/O單元；每個(gè)單元之間布置一個(gè)接線槽；安裝板前側(cè)布置帶活動(dòng)門的主單元（主單元嵌入活動(dòng)門）；弧光保護(hù)裝置的工作狀態(tài)通過面板屏蔽觀察窗進(jìn)行監(jiān)控。調(diào)試或維護(hù)時(shí)，先打開面板，再打開活動(dòng)門?；」獗Ｗo(hù)裝置的各單元采用導(dǎo)軌或嵌入式方法安裝在裝置內(nèi)。

3.1主單元

主單元的整體硬件結(jié)構(gòu)采用主流微機(jī)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)形式，滿足通用化和模塊化的要求。

硬件主要包括五個(gè)部分：保護(hù)模塊、監(jiān)控模塊、輸入輸出模塊、模擬輸入模塊和電源模塊。通過光電隔離或串行通信線連接，盡可能減少直接電氣連接，提系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。流程圖如圖2所示。

3.2電流I/O單元

電流I/O單元硬件包括五個(gè)部分：保護(hù)模塊、監(jiān)控模塊、輸入輸出模塊、模擬輸入模塊和電源模塊。通過串行通信線連接，提了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。軟件保護(hù)程序包括硬件初始化和驅(qū)動(dòng)程序、軟件初始化、實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)算法和保護(hù)邏輯功能以及各種通信接口的驅(qū)動(dòng)和協(xié)議。對(duì)于不同的保護(hù)顯示程序，監(jiān)控程序包括監(jiān)控模塊的硬件初始化和驅(qū)動(dòng)、軟件初始化、各種通信接口的驅(qū)動(dòng)和協(xié)議。

3.3傳感器I/O單元

傳感器I/O硬件主要包括四個(gè)部分：保護(hù)模塊、監(jiān)控模塊、輸入輸出模塊和電源模塊。通過串行通信線連接，提系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。軟件保護(hù)程序主要包括保護(hù)模塊的硬件初始化和驅(qū)動(dòng)程序、軟件初始化、各種保護(hù)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)以及各通信接口的驅(qū)動(dòng)和協(xié)議。

監(jiān)控程序主要包括不同保護(hù)的硬件初始化和驅(qū)動(dòng)、軟件初始化、各種通信接口的驅(qū)動(dòng)和協(xié)議以及顯示程序。

3.4弧光傳感器

絕緣損壞和放電故障發(fā)生在中壓配電板中，光照達(dá)到8000勒克斯（Lux）弧光傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。

4關(guān)鍵技術(shù)

4.1電磁兼容技術(shù)

為滿足電磁兼容性要求，所有外部電纜通過屏蔽電連接器進(jìn)入弧光保護(hù)裝置箱；箱門框邊緣采用不銹鋼翻轉(zhuǎn)焊接，門內(nèi)側(cè)焊接1mm不銹鋼條，使箱門連接良好；箱面板設(shè)有觀察窗，觀察窗玻璃采用導(dǎo)電玻璃，導(dǎo)電玻璃內(nèi)焊接1mm不銹鋼條，不銹鋼條與導(dǎo)電玻璃之間設(shè)有屏蔽條，導(dǎo)電玻璃外側(cè)設(shè)有裝飾框。該裝置采取可靠的接地措施。

確定4.2弧光判斷

弧光保護(hù)裝置的弧光故障動(dòng)作判斷將直接影響其功能是否正常實(shí)現(xiàn)；光照選擇小，正常會(huì)導(dǎo)致中壓配電板誤動(dòng)作；光照選擇大，當(dāng)中壓配電板真正短路故障時(shí)，切除任務(wù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，造成重大事故。因此，選擇合適的光照是弧光保護(hù)裝置的關(guān)鍵。根據(jù)調(diào)查分析，國(guó)外弧光保護(hù)裝置弧光傳感器的照度動(dòng)作值設(shè)定為8000勒克斯（Lux），一般數(shù)碼相機(jī)閃光燈的光照度已達(dá)到8000勒克斯（Lux）。通過模擬試驗(yàn)，用數(shù)碼相機(jī)拍攝的光照度可以將弧光傳感器的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。實(shí)際燃弧爆炸試驗(yàn)證明，在燃弧爆炸時(shí)，弧光傳感器的光信號(hào)可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，因此8000勒克斯（Lux）確定為弧光保護(hù)裝置的光照度判斷。

安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說明

（1）＊表示可選附件，需要另外增加費(fèi)用1500元。

（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。

（3）弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不能超過20米。

（4）如有特殊要求，請(qǐng)?zhí)貏e注明。

6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)

7安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝

弧光保護(hù)主控單元、探頭安裝圖如下。

8結(jié)論

弧光保護(hù)裝置總體功能設(shè)計(jì)的結(jié)果將直接影響中壓配電板保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，弧光保護(hù)裝置的功能設(shè)計(jì)借鑒施耐德的弧光保護(hù)裝置成功經(jīng)驗(yàn)，立足國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成熟技術(shù)展開，充分考慮弧光保護(hù)裝置布置的科學(xué)性、合理性、性、可靠性，采取有效的電磁兼容屏蔽措施，充分化解質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，通過研究應(yīng)用中壓配電板弧光保護(hù)裝置，對(duì)船舶中壓配電板可靠穩(wěn)定運(yùn)行，起到積作用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

1. 董蕾，宋喜慶.船舶中壓配電板弧光保護(hù)裝置設(shè)計(jì)淺析[J].

2. 陳西庚.廠用成套開關(guān)柜的弧光接地保護(hù)[J].繼電器， 1995，23（2）：50-51.

[3] 韓東，王振岳，孫金國(guó).開關(guān)設(shè)備電弧故障檢測(cè)及定位裝 置[J].華電技術(shù)，2011，33（04）：39-43.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5（版）.