在船上有一种设备,我们常常称作“充放电板”.英文缩写有“CHP和BCP”大概解释BATTERY CHARGE &DISCHARGE PANEL。船舶充放电板是船舶电力系统中的重要配电设备,主要用于管理蓄电池组的充电和放电过程以及直流电源的分配。确保船舶应急电源、通信导航设备、主辅机以及应急发电机控制、主机遥控和集中监视报警系统等关键系统的稳定供电。一般由主电板提供AC440V,经过整流为蓄电池组充电。主要组成有蓄电池充放电管理装置、DC电源分配装置、逆流抑制器(单向二极管,防止电流反向流入充电回路损坏蓄电池)系统保护与监视。其中重要的是DC24V电网绝缘监视。
船上的CHP一般布置在生活区驾驶台层或者驾驶台下层,有的船舶海单独有机舱专用的充放电板。
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船舶CHP低绝缘的危害
船舶直流电网低绝缘除了常规的易引发火灾之外,对重要设备的稳定运行会造成严重后果,会造成电压低或者不稳定,致使控制系统停止运行或者运行程序紊乱,特别是目前有的电站管理系统PLC使用的是输入共地系统,虽然有DC-DC隔了,但是在极端情况下的影响也是不言而喻的。如果存在双点接地或者双极接会造成保护装置跳闸,系统供电停止。
此处讲一个未经最终证实的、但是实际发生的事例。某轮澳洲进港前出现两台电罗经控制箱内部线路板烧毁,检查与直流电源部分有关,进一步检查发现CHP的绝缘监测仪表被切除,恢复仪表线路,检查绝缘低接地点,同时安排轮机人员协助检查。(期间电机员自杀身亡)在后续检查中,不同时间、前后三次大管轮等人在24V应急灯线路测量到200多伏的交流电压,并每次都录有视频为证。反复确认测量位置均为DC24V应急灯回路。同步进行的的是公司紧急安排锚地进行罗经修理。进一步检船首DC24V绝缘低,有接地。处理后正常。在后面多次检查中未再测量到直流线路中有交流高电压,在间隔不到一个月后、驾控台的舵机警报板内部的松下PLC CPU和扩张输入输出模块全部严重烧毁,该报警控制PLC由CHP提供DC24V电源。对于该问题最初考虑是220V照明绝缘低或者动力系统绝缘低,同时DC系统绝缘低造成在直流电网中测得较高的AC220V电压。但是该猜测始终没有得到过证实。所以,此事例无意用于说明直流电网绝缘低的危害性。可供大家对其中原因进行猜测、猜想。
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船舶CHP绝缘监测线路
上图是某轮典型的CHP绝缘监测电路图,这里首先简单介绍一下地气灯部分的原理,同样功率的灯泡通过保险分别接到电网的正负极上,然后经过按钮常开触点接地,绝缘正常情况下,假设对地电阻都是无穷大,此时按下按钮两个灯灯泡对DC24均匀分压、亮度一致。假设正极(或者负极)对地绝缘变差的时候正极对地就会出现电压,该电压小于12V,如果完全接地,则对地电压为零,此时负极对地电压升高(相对性)如果正极完全接地,负极对地电压-24V,这种情况下,按下测试按钮,正极指示灯变暗,负极指示灯变亮。
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惠斯通电桥的简要介绍:
惠斯通电桥是有19世 纪英国科学家查尔斯·惠特斯通爵士(Charles Wheatstone)发明的一种能够精确测量电阻的电桥,因此这种电桥也叫做惠斯通电桥。惠斯通电桥在测量领域发挥着至关重要的作用!
在上图所示的直流电阻电桥中,各桥臂的电阻分别标记为R1、R2、R3和R4,同时U代表电桥所连接的直流电源电压。根据不同的情况,电桥可以呈现几种不同的形式:
当R1=R3=R且R2=R4=R′时,这种电桥被称为电源对称电桥;
若R1=R2=R且R3=R4=R′,则该电桥被称为输出对称电桥;
若所有桥臂的电阻都相等,即R1=R2=R3=R4=R,此时电桥被称为等臂电桥。
惠斯通电桥的公式:

按照上图所示,惠斯通电桥平衡时,输出端的两端电势差为零,满足条件是R1/R3=R2/R4.,R1和R3为已知电阻,R2为可调电阻,R4为未知电阻。要使电桥平衡,则需要R1/R3=R2/R4,此时输出电压数为0。调节R2的阻值,使得电压表示数为0,即可根据电桥平衡条件R1/R2=R3/R4,求出R4的阻值。
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直流电网绝缘监测表的应用原理
直流绝缘监测最常使用的是惠斯通电桥进行绝缘电阻检测的,不同于常用的交流电网的低频电流注入法。
下面贴上两张自己手绘的电路图,画的潦草啊,不堪入目!请忍耐。
这是直流电网利用平衡电桥的原理进行绝缘检测的示意图,R1和R2是固定阻值电阻,R3和R4分别是正极和负极的对地绝缘电阻,当绝缘电阻无穷大时,电桥是平衡的,单绝缘低时平衡被破坏电流表A会有电流流过,这个电流表可以刻度成对应的绝缘阻值来显示。有电桥中有两个未知的R3和R4,计算时是无法同时求得数值的,这个电路的缺点是当正极和负极的绝缘电阻均匀下降时,就检测不到绝缘低,R3和R4数值越是接近误差越大!
上图是利用不平衡电桥进行绝缘电阻测量的原理图,右侧是原理图的等效电阻,从图中可以看出比较平衡电桥多了一个电阻RJ,与R1和R2组成星形解法。UJ电压与R+//R-的并联电阻之和有关,这样就避免了正负极绝缘均匀下降的误差。
实际的绝缘表往往会做成电子式或者单片机的监视单元,上面的图纸仅仅用于原理的说明。
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CHP绝缘测试按钮
按照上述原理看,绝缘表和地气灯切换的按钮按下时,绝缘表的指正会不会偏转呢,还请自行研究分析和进行实际测试,欢迎探讨分享您的看法。遇到检查时留下的测试按钮无效的缺陷,阁下又该如何应对呢?
END