弧光保护在船舶中压配电板的应用-德赢Vwin官网网

摘要：船舶中压配电板弧光故障导致的设备损坏和停电事故，不仅会造成较大的经济损失，而且严重影响船舶电站的安全稳定运行，威胁船舶电站操作人员的安全。弧光保护是基于电力系统开关柜发生弧光故障时而设计的一套母线保护系统，能够快速切除开关柜体内的故障及缩小故障范围。在船舶中压配电板应用弧光保护，可解决母排故障短路问题，对于提高船舶电站的安全性、稳定性，降低经济损失具有重要意义。

关键词：船舶；中压配电板；弧光保护；母排故障

0引言

舰船的电气化水平在逐步提高，舰船电站容量在不断增加，舰船电网有向中压发展的趋势。中压成套设备由于其本身的缺陷、异常的工作条件、谐振过电压、绝缘故障、载流回路不良、外来物体的进入以及人为操作错误等原因，都可能引起弧光短路故障，造成气体间隙击穿而引燃电弧。舰船供电系统由于空间有限，设备较多，发生弧光故障的可能性大。

1弧光故障事故的危害性

弧光产生时温度可达到4500℃，内部温度可达到10000～20000℃。弧光产生时较大瞬时功率可达到40MW，弧光光强可超过正常照明光强2000多倍。因此中低压开关柜内因故障而产生电弧时若不能及时采取合理措施，则会产生诸多危害。

（1）对设备的危害：电弧发生时产生大量高温高压气体，气体瞬时冲击波可造成开关柜体变形、破碎；冲击波爆破震动可造成开关柜剧烈震动，使各连接处紧固件松脱；产生的高温可引起电缆燃烧、铜排融化、铝排气化，甚至将开关柜外壳金属融化、元器件严重损坏并引起火灾。

（2）对人的危害：高温灼伤皮肤；熔化的金属蒸发并渗入人的皮肤表层造成皮肤金属化；高强度弧光伤害眼睛，甚至造成角膜脱落；高温燃烧产生的粉尘和有毒有害气体损伤呼吸系统；弧光电流作用于人体可使肌肉产生非自主剧烈收缩，也可损伤肌腱、皮肤、血管、神经组织等。

电弧产生的能量与I ²t成指数规律快速上升，其不仅与故障电流的大小有关，还与燃弧时间有关。根据故障点的不同，通常情况下故障短路电流会在几千安至几十安，故障若不能及时切除以熄灭电弧，则会产生巨大能量。总之，开关柜发生内部电弧故障，不论是对开发设备还是对附近的工作人员，其危险性都很大。

图1电弧能量-时间曲线

将弧光保护应用至舰船电力系统，对舰船电网中的中压电气开关设备进行快速保护，在短路故障电弧发生初始就切除故障，降低故障电弧所造成的危害，避免人员伤亡，减少设备维护费用，提高舰船电力系统的安全性及经济效益。

2弧光保护技术的现状和原理

从20 世纪60 年代起，国际上的一些发达国家已经开始了对弧光短路故障保护的研究，到80 ～90 年代已经对这种故障特性有了深入的了解，并且提出各种弧光短路的防护措施。20世纪90年代，我国引进了弧光保护装置。随着微电子技术和光传感器技术的不断发展，弧光保护技术不断成熟，国内对弧光保护的认识不断提高，弧光保护的市场需求不断扩大。国内很多单位都进行了弧光保护技术的研发，如安科瑞的ARB5系列弧光保护。

弧光保护的动作判据为电弧故障时产生的两个条件: 弧光和电流增量。当同时检测到弧光和电流增量时发出跳闸指令，当仅检测到弧光时亦可只发出报警信号。

图2 弧光保护逻辑原理图

3安科瑞ARB5系列弧光保护

安科瑞ARB5系列弧光保护装置主要由ARB5-M主控单元、ARB5-S弧光探头及弧光光纤（双股）组成。

（1）ARB5-M主控单元

1）启动条件可选弧光+电流双判据或弧光单判据。其中电流突变量启动系数可整定范围为0.05~10In，电流常量启动系数可整定范围为0.05~10In。

2）11路可编程跳闸出口。

3）4组3相电流采集及CT监测功能。

4）支持20路弧光探头信号采集。

5）弧光故障点定位。

6）弧光光纤链路自检及装置异常自检。

7）4组失灵保护。

8）支持IEC61850，便于组建数字化智能变电站。

（2）ARB5-S弧光探头

1）自带滤光功能。

2）无源型弧光传感器。

3）探测角度≥180°。

图3 ARB5-S弧光探头探测角度

4ARB5弧光保护在某船舶中压配电板的应用

某船务1600T海上风电安装平台，共有3组中压配电板。其中A段母线有两台发电机进线和一个联络柜，B段母线有两台发电机进线和两个联络柜，C段母线有两台发电机进线和一个联络柜。

不难看出，与陆上配电系统不同，船舶电力推进系统有以下特点：能量来源众多（多组发电机进线）、电缆联结多采用环状结构（母联开关、跨接开关等横向结构较多）、能量流向不定（根据需要通过母联开关、跨接开关变更船舶电力系统的能量流向，以保证供电系统的连续性）。

为保障船舶电站安全稳定可靠运行，该项目要求装设弧光保护，监控母线弧光故障。

图4 某1600T海上风电安装平台电力推进系统中压配电板系统图

图5 某1600T海上风电安装平台电力推进系统中压配电板平面布局和外形图

依据弧光保护原理可知，需要监测每柜的母线室弧光信号，还需采集A段母线的两台发电机进线电流和一组联络电流、B段母线的两台发电机进线电流和两组联络电流、C段母线的两台发电机进线电流和一组联络电流，又由于ARB5-M弧光主控单元支持采集4组3相电流、支持20路弧光信号监测，即每段母线的发电机进线电流、联络电流和弧光信号可由一台ARB5-M采集，故该项目弧光保护配置方案为：每段母线配置一台ARB5-M弧光主控单元，在每柜的母线室放置一个ARB5-S弧光探头。

弧光保护逻辑为：ARB5-M弧光主控单元接收到弧光光纤传输的弧光信号（由ARB5-S弧光探头采集）后，再结合进线或联络电流增量，动作于跳闸该段母线的进线柜和联络柜开关。

5结语

本文简析了船舶电力推进系统相较于陆上配电系统的特点，介绍了安科瑞ARB5系列弧光保护在船舶中压配电板的应用，并对弧光保护逻辑进行了说明，对弧光保护系统在船舶电力系统上的应用提供了一定的参考作用。

参考文献

[1].董蕾，宋喜庆.船舶中压配电板弧光保护装置设计浅析

[2].王林，王浩.舰船电力系统中电弧光保护的应用分析

[3].李鹰洲.电弧光保护系统在中低压开关柜中的应用

[4].安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版

[5].AFBR-S10PS01XZ-DS100–April3,2017

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

浅析6kV厂用电系统中电弧光保护的应用方案

摘要：阐述弧光短路在配电网中的危害性，介绍弧光短路的发生机理及主要影响因素，指出电弧光保护系

发表于 11-14 10:53 •215次阅读

浅析6kV厂用电系统<b class='flag-5'>中</b>电<b class='flag-5'>弧光</b><b class='flag-5'>保护</b>的应用方案

导电滑环在船舶推进器中的作用

在船舶工业蓬勃发展的今天，船舶推进器的性能对于整个船舶的航行至关重要，而其中一个关键的组件 —— 滑环，直接关系到船舶的航行效率与安全。船舶

发表于 11-07 15:40 •183次阅读

现代配电系统中电弧光保护装置的应用

随着配电系统复杂度的提升，电弧故障可能带来的高温与巨大电磁冲击对系统及人员的安全构成了威胁。弧光保护装置因其快速识别和切断故障的能力，成为现代配电系统

发表于 10-31 16:41 •428次阅读

现代<b class='flag-5'>配电</b>系统<b class='flag-5'>中</b>电<b class='flag-5'>弧光</b><b class='flag-5'>保护</b>装置的应用

安科瑞弧光保护在船舶中压配电板的应用

1、需求分析舰船的电气化水平在逐步提高，舰船电站容量在不断增加，舰船电网有向中压发展的趋势。中压成套设备由于其本身的缺陷、异常的工作条件、谐振过电压、绝缘故障、载流回路不良、外来物体

发表于 10-30 15:42 •129次阅读

安科瑞<b class='flag-5'>弧光</b><b class='flag-5'>保护</b><b class='flag-5'>在船舶</b><b class='flag-5'>中</b><b class='flag-5'>压</b><b class='flag-5'>配电板</b>的应用

安科瑞弧光保护在船舶中的应用

摘要：随着船舶工业的发展，船舶电网中中低压成套设备越来越多。中低压成套设备由于其本身的缺陷、异常的工作条件、谐振过电压、绝缘故障、载流回路不良、外来物体的进入以及人为操作错误等原因，都可能引起

发表于 10-29 09:44 •131次阅读

浅谈弧光保护装置在船舶中压配电板的设计与应用

母线保护系统，能够快速切除开关柜体内的故障及缩小故障范围。在船舶中压配电板应用弧光

发表于 10-14 10:57 •180次阅读

配电弧光保护装置应用

摘要：根据继电保护快速性的要求，提出了通过光纤探头采集配网开关柜故障时产生的弧光放电，再通过保护单元来实现快速的切除开关柜内部故障这一切入点，研究快速切除开关柜柜内短路故障的新型配电弧光

发表于 10-11 16:27 •444次阅读

新型配电弧光保护装置的研究和探讨

开关柜柜内短路故障的新型配电弧光保护装置，可以保护配网运维人员人身和开关柜及柜内设备的安全，当现场柜体中因短路故障产生弧光时，能够做到快速判

发表于 10-11 09:13 •200次阅读

【⌈嵌入式机电一体化系统设计与实现⌋阅读体验】+《智能化技术在船舶维护中的应用探索》

智能化技术在船舶维护中的应用探索本文深入分析了海洋工业中污损生物对船舶性能的负面影响，并探讨了智能化技术，尤其是基于树莓派的嵌入式系统设计，如何成为解决这一问题的新途径。污损生物的

发表于 08-26 22:22

新型配电弧光保护装置的研究和应用探讨

入点，研究快速切除开关柜柜内短路故障的新型配电弧光保护装置，可以保护配网运维人员人身和开关柜及柜内设备的安全，当现场柜体中因短路故障产生弧光

发表于 07-16 09:38 •703次阅读

Profibus协议转Modbus协议网关模块在船舶中的应用

本文主要介绍了Profibus协议转Modbus协议网关模块（XD-MDPB100）在船舶中的应用。 Profibus转Modbus网关能实现Profibus总线和Modbus协议之间的数据转换与对接，为船舶系统之间的信息交换提

发表于 06-27 17:25 •493次阅读

兼容MB85RS2MT，SF25C20在船舶导航数据记录器中的应用

兼容MB85RS2MT，SF25C20在船舶导航数据记录器中的应用

发表于 05-22 10:05 •374次阅读

安科瑞ARB6弧光保护装置

ARB系列弧光保护装置集保护、测量、监视、控制、通讯、故障录波、事件记录等多种功能于一体，能实时监测弧光信号、保护电流和电压增量，可快速切除

发表于 03-21 15:05 •403次阅读

母线弧光保护在中低压电力系统中的应用

母线弧光保护在中低压电力系统中的应用中低压电力系统是指电压在1000V以下的配电系统，广泛应用于工业、商业、住宅等领域。由于电流的高速流动，其中存在着电弧的风险。电弧是电流在非绝缘环

发表于 01-18 16:31 •542次阅读

浅析弧光保护装置的应用

程瑜18702112087 安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801 摘要：在我国的电网结构中，电弧光保护系统装置可以用在任何中低压线路当中，帮助短路问题，并能快速免除故障，电弧光

发表于 12-27 15:50 •728次阅读