安科瑞 徐浩竣

江苏安科瑞电器制造有限公司

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一、引言

随着船舶行业的不断发展，船舶电气系统的安全性与可靠性问题日益受到重视。中压配电板作为船舶电气系统的重要组成部分，其运行安全性与可靠性直接影响到船舶的正常运行。弧光保护是一种新型的电气保护技术，能够在短时间内检测到电路中的故障并采取相应的保护措施，对于保障船舶中压配电板的安全运行具有重要意义。

二、相关原理

弧光保护的基本原理是利用等离子体弧光或直流弧光对电路进行保护。等离子体弧光保护是通过在电路中引发等离子体弧光来切断电路，以避免电气火灾的发生。直流弧光保护则是通过检测电路中的直流分量来发现电路中的故障，并采取相应的保护措施。在船舶中压配电板中，弧光保护的应用主要包括以下两个方面：

1. 等离子体弧光保护：在船舶中压配电板中，等离子体弧光保护主要应用于交流电路中。当电路中出现故障时，利用等离子体弧光产生的高温、高能粒子，可以迅速切断电路，避免故障扩大，同时避免电气火灾的发生。

2. 直流弧光保护：直流弧光保护在船舶中压配电板中的应用主要集中在直流电路中。通过检测电路中的直流分量，直流弧光保护能够迅速发现电路中的故障，并采取相应的保护措施，避免故障扩大，保障电路的安全运行。

三、具体应用

在船舶中压配电板中，弧光保护的具体应用主要包括以下几个方面：

1. 选择保护方式：根据中压配电板的实际运行情况，选择适合的保护方式。一般情况下，对于交流电路，选用等离子体弧光保护；对于直流电路，选用直流弧光保护。

2. 布局保护区域：根据中压配电板的实际情况，合理布局保护区域。应将保护区域划分为不同的防护单元，并针对每个防护单元设置相应的保护装置，以确保整个配电板的安全运行。

3. 测量保护效果：为验证弧光保护的效果，需要对保护装置进行测量和调试。通过在模拟电路中引发故障，观察保护装置的动作情况和故障的切除时间，以验证保护装置的有效性和可靠性。

四、工程实践案例

某型船舶的中压配电板采用了弧光保护技术。该配电板主要分为交流和直流两个部分，其中交流部分采用了等离子体弧光保护，直流部分采用了直流弧光保护。在配电板的布局上，将整个配电板划分为多个防护单元，每个防护单元均设置有相应的弧光保护装置。在工程实践中，对保护装置进行了严格的测量和调试，确保其动作可靠、准确。

评估效果

为评估弧光保护在船舶中压配电板中的应用效果，采用了以下几种方法：

1. 数据统计：统计应用弧光保护技术后中压配电板的故障发生率、故障处理时间等数据，以量化指标评估保护效果。

2. 现场检测：在船舶运行过程中，定期对中压配电板进行现场检测，观察弧光保护装置的动作情况和配电板的运行状态，以判断保护效果。

3. 专家评估：邀请电气保护领域的专家对弧光保护在船舶中压配电板中的应用进行评估，以获取专业的意见和建议。

经过评估发现，弧光保护在船舶中压配电板中的应用具有良好的效果。故障发生率明显降低，故障处理时间也大幅缩短。同时，弧光保护装置的动作准确可靠，有效避免了故障的扩大和电气火灾的发生，提高了船舶电气系统的安全性和可靠性。

五、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

六、ARB5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。

七、结论

本文介绍了弧光保护在船舶中压配电板中的应用。通过等离子体弧光保护和直流弧光保护等原理的阐述，结合具体应用和工程实践案例的分析，评估了弧光保护在船舶中压配电板中的效果。结果表明，弧光保护技术的应用显著提高了中压配电板的安全性和可靠性，降低了故障发生率和故障处理时间，具有广泛的应用前景和价值。

展望未来，随着船舶行业的不断发展以及电气系统技术的不断创新，弧光保护技术将不断完善和进步。同时，新型的电气保护技术也将不断涌现，为船舶电气系统的安全性和可靠性提供更加完善的保障。因此，未来弧光保护在船舶中压配电板中的应用将具有更大的发展空间和潜力。

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