电气设备是船舶运行的重要组成部分,其安全性和可靠性直接关系到船舶的整体安全。船舶电网绝缘低是船舶电气最常见的故障表现,也是很多轮机员非常头疼的事情,反反复复、神出鬼没。在船舶安检等海事的检查中,船舶动力绝缘和照明绝缘低是比较多发的缺陷。今天我们一起来了解下船舶电网绝缘监测的相关知识点。
一、船舶绝缘监测系统常规组成
船舶电网一次系统、二次系统和各部分独立的电网均配备绝缘检测装置,绝缘检测装置分为三相绝缘监测指示灯和在线绝缘监测表,他们互相锁定绝缘表(绝缘检测仪)用于在线连续检测,一旦发现某相绝缘低于预设报警值,便会自动触发声光报警。绝缘指示灯(地气灯)配合检测按钮用于短时手动检测,绝缘指示灯检测一般作为辅助手段,主要作用是判断电网的三相中的哪一相绝缘低,该检测指示灯俗称为地气灯,地气灯的特点是仅用于判断单相接地检测,地气灯应与绝缘表进行相互配合使用。因为绝缘表并不能判断是哪一项绝缘低。当三相均绝缘低发生,使用地气灯不容易辨别电网的绝缘状况。当面板上的绝缘灯测试按钮被按下时,通过其常闭和常开触头的联动,绝缘监测电路会被断开,同时连接至监测指示灯电路,从而显示各相绝缘的变化情况。
二、相关法规要求

(一)2004和2011国内航行海船法定检验技术规则/第4篇/第2-1章3.9.11

用于电力、电热和照明的绝缘配电系统,不论是一次系统还是二次系统,均应设有连续监测绝缘电阻,且能在绝缘电阻异常低时发出报警信号的绝缘电阻监测报警器。但除液货船等载运危险货物的船舶外,小于1600总吨的船舶可以用接地指示器代替绝缘电阻监测报警器。

(二)2020国内航行海船法定检验技术规则/第4篇/第2-1章3.9.11

当动力、加热或照明使用不接地的配电系统时,不论是一次系统还是二次系统,均应设有连续监测绝缘电阻,且能在绝缘电阻异常低时发出报警信号的绝缘电阻监测报警器。但除液货船等载运危险货物的船舶外,小于1600总吨的船舶可以用接地指示器代替绝缘电阻监测报警器。

(三)船舶安全检查缺陷处理指导原则

附件2—缺陷处理建议表(国内航行海船)缺陷代码0830中将“照明电网绝缘低于0.3兆欧”和“动力电网绝缘低于0.5兆欧”列为缺陷,处理意见为“17”。


三、工作原理
(一)绝缘表的工作原理
绝缘监测表包括两个部分:测量机构(表头)和附加装置(整流电源)。表头是磁电仪表,当有直流电通过线圈时,此电流与永久磁铁在气隙中所产生的恒定磁场相互作用,使仪表可动部分发生偏转。当这个作用力矩与由此产生的反作用力矩平衡时,指针就稳定下来,显示当前系统绝缘值。
                                                          图2
流过表头的电流仅与电源电压U及被测的绝缘电阻RX有关(见图2)。由于通过发电机的定子绕组可形成通路,故测得的RX是三相分别对地绝缘电阻的并联电阻值。绝缘监测表的附加装置提供直流电源(见图3),电源一端4接表头,另一端3经开关接入电网,再经电网的绝缘电阻到地与表头构成直流回路。电网绝缘下降时,即绝缘电阻下降,漏电流增大,漏电流由整流电源正端流出来,经过接线柱 3、开关K到电网,再经绝缘电阻到地,进入测量机构正端,经测量机构流回4端到整流电源负端。漏电流越大,测量机构表头指针偏转越大,说明绝缘电阻越小。表上刻度直接用绝缘电阻值标注,因此绝缘电阻值可以由表头上直接获得。电压U是由附加装置中的直流稳压电源产生的。
                                                              图3
(二)地气灯的工作原理:
地气灯的接线方法如下图,它的工作原理是,当电网工作正常时,ABC相的三个灯构成一个星形的对称三相负载,O点为人工中性点这个中性点通过测试按钮的常开出点接地,正常情况下三个指示灯所承受的电压均为相电压,因此三灯亮度相同。

当某一相(这里假设A)接地时,则A灯被接地线短接,人工中性点O将漂移至A点,O点电位与A点电位一致,而BC两灯的电压将上升为线电压,因此A灯将暗或熄灭,当然这要取决于接地电阻的大小,而BC灯所承受的电压从相电压上升为线电压,这时将会变亮。若是A相线路漏电,虽然A灯还能发光,但三灯之间亮度且有着明显的区别,从而可指示出线路的绝缘情况。提示给测试人员电力系统中A线有接地或者绝缘低的情况,应立即采取措施检查排除。但是三相线路绝缘均下降时,情况就不易辨别了,所以这种方法叫单相接地检测。


四、电网绝缘低的常见原因

船舶配电系统绝缘低的主要原因包括环境因素、设备因素和施工因素。

(一)环境因素是导致船舶绝缘低的重要原因之一。

船舶电网绝缘监测的相关知识点

船舶电气设备长期处于高温、高湿、高盐及振动环境中,这些恶劣条件会导致绝缘材料性能下降,甚至失效。例如,高温会加速绝缘材料的老化,湿度会增加电导率,盐分和霉菌会侵蚀绝缘材料,导致绝缘电阻降低。

(二)设备因素也是影响船舶绝缘性能的关键。

船舶上的电气设备在长期使用过程中可能会出现过热、受潮、机械损伤等问题,这些问题会导致绝缘性能下降。此外,电缆和设备的安装过程中可能会使用不当的固定方式,如使用自攻螺钉,可能导致电缆绝缘体被刺破,进而引发接地故障。

(三)施工因素也不容忽视。

在船舶建造、修理及日常管理过程中,如果电气设备和电网的绝缘性能没有得到定期测量和检查,可能会导致隐患积累,最终导致绝缘性能下降。此外,施工过程中的疏忽,如接线不当或使用不合格的材料,也会影响绝缘性能。


五、电网绝缘低常见的排除方法

电网是由的设备有发配电设备、输变电设备、控制设备、用电设备组成的。绝缘表所测量的数值是所有设备的对地绝缘电流的总和。绝缘低查找工作,技术要求强度较低,工作较大,比较繁琐。

(1)发现绝缘低或者绝缘报警,应及时处理,防止设备损坏或者存在火灾风险,电网中一旦出现两相同时绝缘低的情况会引发保护装置动作或者出现火灾。

(2)查处绝缘低的故障,一般采用逐个断开线路开关的方法找到绝缘低的一路,也就是我们说的“拉闸法”;当出现两路或者两路以上绝缘低的情况下,在采用逐个分断查找时会比较困难的,一般采用将开关全部分断后逐个合闸的办法;在合闸的同时观察绝缘表数值,对与没有引起绝缘低的支路合闸后保持合闸状态,对于合闸后引起绝缘低的支路应再次给予断开,然后检查下一路,直至找出所有绝缘低的支路。绝缘低的支路中如果有下一级的分断开关,可以继续查找下一级确认,直至查找到最小绝缘低的支路单元位置。

(3)在实际的工作中,出现绝缘低几率最多的是照明电路,尤其是室外照明电路,这也是查找起来最耗费时间和精力的。低绝缘主要发生在灯具内部、灯具插头插座、线路磨损接地等位置,如对整个支路元件逐个查找,工程量大、费事费力。实际操作中可以采用逐步黄金分割法,把整个支路按照黄金分割原则,一分为二,确认两段电路中存在问题的那一部分,然后进一步进行黄金分割,直至找到存在问题点位,这种办法实际操作中有时会起到事倍功半的效果。


六、应付检查的手段
电网绝缘的检查是海事及相关部门检查的重点,也是非常容易留缺陷的项目,在日常的管理和迎检很多船有许多的作弊小手段,我只是帮大家搬过来,没有不良引导哈。

1、 在绝缘表和地气灯接地回路中串联一个恒定阻值的兆欧级别电阻,并予以隐藏,这样情况下,即使是存在绝缘低情况,但是绝缘电阻加上串联在电路中的电阻,绝缘表现显示的数值也是满足要求的。

2、 拆除或者剪断检测电路中的接地线,这样任何时候检测装置就会显示绝缘电阻无穷大,其原理一上一条相同。

3、 短接检测装置的警报输出点,这样即使电网绝缘低报警,机舱AMS系统不会被触发,另外是在机舱AMS系统中对绝缘低警报通道进行抑制,一旦电网给出绝缘低报警,机舱AMS同样不会触发声光报警。

4、 在电路中,把测试按钮的常开出点和“常闭”出点进行位置调换,这样使“地气灯”长期在线,在电网绝缘低的情况下,把灯泡功率进行调换,并在灯罩中遮盖不同厚度白纸,人为使三个指示亮度尽可能一致,这种作弊具有一定的技术含量,隐蔽性较强,并且绝缘低的时候不会给出报警。这样在安下测试按钮时候,在电网绝缘低的情况下会给出报警。所以这种作弊在表面上看似乎很正常,使用中也不会给出警报。

5、按钮作弊方法:查船发现某轮绝缘表无穷大显示,松开测试按钮绝缘表指针没有回弹,地气灯亮度不变,连续快速按动结果相同,按钮手感异常。拆解发现,按钮一侧顶端被精细粘贴橡胶块,另外一侧被剪短,这样平时会顶开绝缘表的接地常闭触点,按下时由于被剪短也不会接通地气灯的常开触点。
当然了,以上的方法知识投机取巧为了应付检查的小心思,我们作为船上的轮机管理人员,应该静下心来好好研究设备工作原理,琢磨管理方法,正确科学的解决问题。