江蘇安科瑞電器制造有限公司 顧城

一、引言

隨著船舶行業的不斷發展，船舶電氣系統的安全性與可靠性問題日益受到重視。中壓配電板作為船舶電氣系統的重要組成部分，其運行安全性與可靠性直接影響到船舶的正常運行。弧光保護是一種新型的電氣保護技術，能夠在短時間內檢測到電路中的故障并采取相應的保護措施，對于保障船舶中壓配電板的安全運行具有重要意義。

二、相關原理

弧光保護的基本原理是利用等離子體弧光或直流弧光對電路進行保護。等離子體弧光保護是通過在電路中引發等離子體弧光來切斷電路，以避免電氣火災的發生。直流弧光保護則是通過檢測電路中的直流分量來發現電路中的故障，并采取相應的保護措施。在船舶中壓配電板中，弧光保護的應用主要包括以下兩個方面：

1. 等離子體弧光保護：在船舶中壓配電板中，等離子體弧光保護主要應用于交流電路中。當電路中出現故障時，利用等離子體弧光產生的高溫、高能粒子，可以迅速切斷電路，避免故障擴大，同時避免電氣火災的發生。

2. 直流弧光保護：直流弧光保護在船舶中壓配電板中的應用主要集中在直流電路中。通過檢測電路中的直流分量，直流弧光保護能夠迅速發現電路中的故障，并采取相應的保護措施，避免故障擴大，保障電路的安全運行。

三、具體應用

在船舶中壓配電板中，弧光保護的具體應用主要包括以下幾個方面：

1. 選擇保護方式：根據中壓配電板的實際運行情況，選擇適合的保護方式。一般情況下，對于交流電路，選用等離子體弧光保護；對于直流電路，選用直流弧光保護。

2. 布局保護區域：根據中壓配電板的實際情況，合理布局保護區域。應將保護區域劃分為不同的防護單元，并針對每個防護單元設置相應的保護裝置，以確保整個配電板的安全運行。

3. 測量保護效果：為驗證弧光保護的效果，需要對保護裝置進行測量和調試。通過在模擬電路中引發故障，觀察保護裝置的動作情況和故障的切除時間，以驗證保護裝置的有效性和可靠性。

四、工程實踐案例

某型船舶的中壓配電板采用了弧光保護技術。該配電板主要分為交流和直流兩個部分，其中交流部分采用了等離子體弧光保護，直流部分采用了直流弧光保護。在配電板的布局上，將整個配電板劃分為多個防護單元，每個防護單元均設置有相應的弧光保護裝置。在工程實踐中，對保護裝置進行了嚴格的測量和調試，確保其動作可靠、準確。

評估效果

為評估弧光保護在船舶中壓配電板中的應用效果，采用了以下幾種方法：

1. 數據統計：統計應用弧光保護技術后中壓配電板的故障發生率、故障處理時間等數據，以量化指標評估保護效果。

2. 現場檢測：在船舶運行過程中，定期對中壓配電板進行現場檢測，觀察弧光保護裝置的動作情況和配電板的運行狀態，以判斷保護效果。

3. 專家評估：邀請電氣保護領域的專家對弧光保護在船舶中壓配電板中的應用進行評估，以獲取專業的意見和建議。

經過評估發現，弧光保護在船舶中壓配電板中的應用具有良好的效果。故障發生率明顯降低，故障處理時間也大幅縮短。同時，弧光保護裝置的動作準確可靠，有效避免了故障的擴大和電氣火災的發生，提高了船舶電氣系統的安全性和可靠性。

五、安科瑞ARB5系列弧光保護

安科瑞ARB5系列弧光保護裝置主要由ARB5-M主控單元、ARB5-S弧光探頭及弧光光纖（雙股）組成。

（1）ARB5-M主控單元

1）啟動條件可選弧光+電流雙判據或弧光單判據。其中電流突變量啟動系數可整定范圍為0.05~10In，電流常量啟動系數可整定范圍為0.05~10In。

2）11路可編程跳閘出口。

3）4組3相電流采集及CT監測功能。

4）支持20路弧光探頭信號采集。

5）弧光故障點定位。

6）弧光光纖鏈路自檢及裝置異常自檢。

7）4組失靈保護。

8）支持IEC61850，便于組建數字化智能變電站。

（2）ARB5-S弧光探頭

1）自帶濾光功能。

2）無源型弧光傳感器。

3）探測角度≥180°。

圖3 ARB5-S弧光探頭探測角度

六、ARB5弧光保護在某船舶中壓配電板的應用

某船務1600T海上風電安裝平臺，共有3組中壓配電板。其中A段母線有兩臺發電機進線和一個聯絡柜，B段母線有兩臺發電機進線和兩個聯絡柜，C段母線有兩臺發電機進線和一個聯絡柜。

不難看出，與陸上配電系統不同，船舶電力推進系統有以下特點：能量來源眾多（多組發電機進線）、電纜聯結多采用環狀結構（母聯開關、跨接開關等橫向結構較多）、能量流向不定（根據需要通過母聯開關、跨接開關變更船舶電力系統的能量流向，以保證供電系統的連續性）。

為保障船舶電站安全穩定可靠運行，該項目要求裝設弧光保護，監控母線弧光故障。

圖4 某1600T海上風電安裝平臺電力推進系統中壓配電板系統圖

圖5 某1600T海上風電安裝平臺電力推進系統中壓配電板平面布局和外形圖

依據弧光保護原理可知，需要監測每柜的母線室弧光信號，還需采集A段母線的兩臺發電機進線電流和一組聯絡電流、B段母線的兩臺發電機進線電流和兩組聯絡電流、C段母線的兩臺發電機進線電流和一組聯絡電流，又由于ARB5-M弧光主控單元支持采集4組3相電流、支持20路弧光信號監測，即每段母線的發電機進線電流、聯絡電流和弧光信號可由一臺ARB5-M采集，故該項目弧光保護配置方案為：每段母線配置一臺ARB5-M弧光主控單元，在每柜的母線室放置一個ARB5-S弧光探頭。

弧光保護邏輯為：ARB5-M弧光主控單元接收到弧光光纖傳輸的弧光信號（由ARB5-S弧光探頭采集）后，再結合進線或聯絡電流增量，動作于跳閘該段母線的進線柜和聯絡柜開關。

七、結論

本文介紹了弧光保護在船舶中壓配電板中的應用。通過等離子體弧光保護和直流弧光保護等原理的闡述，結合具體應用和工程實踐案例的分析，評估了弧光保護在船舶中壓配電板中的效果。結果表明，弧光保護技術的應用顯著提高了中壓配電板的安全性和可靠性，降低了故障發生率和故障處理時間，具有廣泛的應用前景和價值。

展望未來，隨著船舶行業的不斷發展以及電氣系統技術的不斷創新，弧光保護技術將不斷完善和進步。同時，新型的電氣保護技術也將不斷涌現，為船舶電氣系統的安全性和可靠性提供更加完善的保障。因此，未來弧光保護在船舶中壓配電板中的應用將具有更大的發展空間和潛力。