刍议船舶电网绝缘与监测

本文着重提出船舶电网绝缘与监测在整个船舶安全体系中的重要性，并列举种种绝缘检测的方法，比较优缺点，提出一种较为全面而实用的手段。

序 言

研究船舶电网绝缘与监测，是一项对船舶用电安全，防止电火灾事故，确保船舶电网供电可靠性，实现船舶机舱自动化，减轻劳动强度的重要课题，对船舶航行安全，以及船舶相关人员免受电气危害具有重要意义。

随着造船工业的发展，船舶电气化、自动化程度的提高，电气设备的增加，船舶电站容量随之增大并占据越来越重要的地位。担任船舶电站与用电设备之间电力传输的船舶电网也日趋复杂，全船各种电压等级、各种型号规格的长达几十公里的电缆担负着电力的传输和对各种电气设备的控制，是船舶航行安全的重要保障，在船舶安全体系中占据举足轻重的地位。

而这些电气设备与电缆常年工作在湿热、高温、振动、冲击以及盐雾、油雾等的恶劣环境中，严重导致船舶电网绝缘性能的降低和损坏，而绝缘性能的降低会产生漏电，是造成触电、电火灾以及电气设备烧毁的重要因素，当这些事故发生在航行过程中时，将产生不可设想的后果。

因此我们需要有一个对船舶电力系统网的绝缘性能进行测量与监控的系统，做到绝缘隐患早发现，早解决，将因电网绝缘性能降低而引起的电气事故扼杀在摇篮之中，做到防患于未然，从而保护船东财产与船员生命安全免受电气事故的危害。

电绝缘与安全

船舶电网和电气设备绝缘的降低或损坏，会产生漏电，是造成触电、电火灾以及电气设备烧毁的重要因素。因此，船舶电网绝缘的好坏，直接关系到船舶的航行安全。

广大船舶相关人员，根据长期的实践经验，对营运中的船舶电网和电气设备的绝缘总是十分重视和关注的，因为绝缘不良造成漏电、击穿会引起舵机失灵，总配电板跳闸，发电机烧坏，直至引起火灾。特别是船舶在大风浪中，在狭窄水道、浅滩、危险航区时，是绝对不允许总配电板跳闸和舵机失灵的。在航运史上，有些船舶就因为绝缘损坏而使舵机失灵，发生碰撞、触礁、沉没海底的重大事故。有的因舵机失灵而搁浅，使船体严重受损，有的因总配电板跳闸而撞坏码头，也有的因漏电而造成火灾，使整条船舶报废。这些事故的发生，给人民生命财产造成了巨大的损失。

尤其是在油轮上，对电气绝缘更需严格监视。因为油轮失火，其后果更是不堪设想。所以航运部门规定，在油轮装运汽油前，对全船绝缘电阻都要进行严格的测量，并把测量记录交船长审核签字后，才能装运该类危险品。

多年来，从国外资料可证明，采用交流电制的船舶电缆线路，发生电火灾事故是不少的。一般说来，还不能完全可靠地确定直接起火的原因，但应当认为单相对船体短路是电缆最可能的燃烧原因之一。从船舶电气设备故障记录中可知，电缆线路单相造成船体的短路故障，约占全部电气故障的80％。

总之，从以上的分析可以充分说明，船舶电绝缘与安全是息息相关的，要确保船舶电网的安全性和防火安全性，必须保持船舶电网有良好的绝缘。但是在恶劣的船舶使用条件下，绝缘的故障又常常是不可避免的。因此，完全有必要对船舶电网绝缘进行连续的监视，并且当电网绝缘发生异常时，能及时发出报警信号，以便采取措施，予以解决。

船舶电网绝缘的指示与测量

为了确保船舶的安全，要求船舶电站供电有高度的连续性、可靠性、安全性。要达到这样的要求，除了发电设备和配电设备的高度可靠安全外，很大程度上取决于船舶电网和用电设备绝缘状况的好坏。

前面已讲到，船舶环境条件是比较恶劣的，如舵机系统环境温度较高，相对湿度较大，且含有较多盐雾和油雾的腐蚀，加上鼠咬虫害以及机械损坏等等，使整个电网的绝缘容易损坏，电网的绝缘电阻极易降低。绝缘状况的恶化，必然会导致漏电电流的增加。特别是由于目前国产船舶电网存在着较大的对船体(即对地)电容(包括电缆、电气设备的分布电容和防电磁干扰电容)，即使是仅一相绝缘降低，另两相绝缘保持良好状态，亦会产生较大的漏电电流。此电流若分布范围较广是不会有危险的。但如果它集中在某一点上通过，在一定条件下，便会成为失火的原因。在最恶劣的情况下，船舶三相电网中有一相碰船壳，此时，会产生较大的火花和流过数安培的电流，若对这种故障不能及时报警，进行必要的检修，则对电气的防火安全和人身安全都是不小的威胁。因此，对中性点不接地的船舶三相电网进行绝缘电阻的监视是十分必要的。

在实践中，人们为了保持船舶电网绝缘处于良好的状态，采用了一些简单易行的办法，来指示船舶电网绝缘。一般指示电网绝缘的设备是用绝缘指示灯、电压表、电流表、兆欧表等，安装在一个配电屏上，或安装于发电机控制屏上。常见的监视电网绝缘电阻的方法有以下几种：

(1)用绝缘指示灯指示电网绝缘。

实际操作按下检测按扭，就可以根据三个指示灯的亮度是否相等来判断电网绝缘的好坏。若电网没有发生磁地(碰船体)和每相对地绝缘电阻为较大的数值，则各指示灯以相同的亮度发光。当三相中某一相完全碰地时，船体和碰地相同电位，因此碰地相与船体之间没有电压，于是船体与其余两相之间的电压为380伏，即一相指示灯不亮，另两相指示灯特别亮。若某相的绝缘电阻略有降低，则指示灯显示的亮度亦略有不同；若三相绝缘电阻虽然很低，但三相绝缘电阻相等，这些都会对指示的结果产生较大的误差。故这种线路，一般仅作为中性点不接地的船舶电网的碰地指不。

(2)用电压表指示电压绝缘。

通过转换开关和电压表分别测量A、B、C三相的对地电压，对三者大小进行比较，可以判断绝缘的好坏。其原理是：根据三相线的绝缘电阻与船体之间形成星形的绝缘电阻联接，按照绝缘电阻RAG、RBG、RCG和漏电流的大小，可以决定对船体的电压。因此在三相电压相等的前提下，各相线与船体之间的电压UAG、UBG、UCG的不同，直接反映了各相对地绝缘电阻值的差异。实际上和(1)所描述方法是完全一样的。因此，也存在着同样的缺点。

(3)用电流电测量电网绝缘。

该方法是利用三相交流电网经过整流而取得直接电流，来测量对船体的绝缘电阻的。用电阻串接整流器来造成一个人为的星形中点，然后把这个中点经一个千欧表接到船体上。此时，流过千欧表的电流大小，直接反映了三相电网对船体的绝缘电阻的大小。这种方法，不管船舶电网对地电容的对称与否，以及绝缘敷设的中性线绝缘情况的变化如何，均能可靠地将电网的绝缘电阻指示出

来。这种线路虽然简单，但其测量精密度随着电网电压的波动而变化。

(4)用兆欧表测量电网绝缘。

用兆欧表测量电网绝缘这种方法，是目前国产船舶上用得较多的带电测量船舶电网对地绝缘电阻的方法。它由测量表头和附加装置组成，通过转换开关。可以用一只表头测得不同网络的对船体的绝缘电阻值，这种测量方法是很简单，但是测量精度亦是很差的。随着电网电压的波动而变化，而且和电网波形畸变也有关系。显然这种测量结果是不能满足使用要求的。

以上所列举的几种方法，都存在着这样或那样的缺点，有的不能连续带电测量船舶电网的绝缘，尤其是在船舶电网绝缘电阻异常低时，它们都不能自动发出声、光报警信号，以便引起检修人员的注意，及时排除故障。所以这些方法对实现船舶电站自动化和防止电火灾事故，都起不到应有的作用。下面介绍一种加入微电子技术的绝缘检测产品，使船舶电网绝缘实时检测达到一个新的水平。

1系统描述：如下图，SJY-1X型交流电网数字绝缘监测仪是SJY-1的升级产品。采用新型单片机与显示芯片技术，外形小巧，适合在船舶、矿山、冶金、石油化工等领域的配电盘使用，对交流电网(中点不接地电网，市电经变压器隔离后的电网)的对地绝缘进行监测，绝缘值小于设定值时报警。

2．功能简述

(1)SJY-11对一路中点不接地交流电网的绝缘电阻进行实时监测，

(2)SJY-12对两个不接地交流系统的绝缘电阻进行实时监测，同时显示2路绝缘监测数值，

(3)可设定电网绝缘报警数值，

(4)报警时，报警灯闪烁；内部继电器吸合，向外输出控制信号，可连接220V警铃或者中间继电器，

(5)按“确认”按扭后，报警灯常亮，停止输出控制信号；

(6)绝缘检测数值恢复，如果已经确认，报警灯灭。

3．主要技术指标

(1)电源电压：220VAC；

(2)输入：交流电网的一极(3φ440VAC，3φ380VAC，220VAC等)；

(3)输出：继电器常开触头容量为2A(240VAC)；

(4)耗功率：3W；

(5)环境温度：0～55℃；

(6)耐受海上潮湿空气的影响；

(7)任意倾角放置及船舶摇摆振动时均能可靠地工作；

(8)显示范围为0.000～9.999M Ω；

(9)内存报警初始设定值0.010M Ω或0.100 M Ω供用户选用；

(10)显示精度：0.000-0.050 M Ω 0.002 M Ω0.050-0.200 M Ω 0.003 M Ω0.200-0.500 M Ω 0.005 M Ω0.500-1.000 M Ω 0.050 M Ω1.000-2.000 M Ω 0.100 M Ω2.000-5.000 M Ω 0.500 M Ω5 000-9.999 M Ω 1.000 M Ω

(11)警报设定值0.000-0.020 M Ω 0.002 M Ω0.020-0.100 M Ω 0.005 M Ω0.100-1.000 M Ω 0.050 M Ω1.000-2.000 M Ω 0.100 M Ω2.000-5.000 M Ω 0.500 M Ω5.000-9.000 M Ω 1.000 M Ω

(12)防护等级：IP20；

(13)重量：0.9公斤；

(14)外型尺寸：96×96×1.10mm(标准96仪表)；

(15)安装开窗尺寸：91×91mm，屏面安装；

(16)船检认证：CCS船用认证

4．使用方法

(1)显示

接通电源，数码管首先显示“8.88”两秒钟。随后仪表进入监测状态，数码管给出对应系统对地绝缘电阻值。

显示异常时，按“复位”按钮。本仪表重新显示“8.88”两秒钟后进入监测状态。

(2)报警值设定

每次接通电源，电网系统绝缘报警值自动设定为0.010M Ω(或0.000 M Ω)重新开始增加。选定设定值后放开按扭，设定值继续显示两秒钟，随后自动返回监测状态。

(3)报警确认

绝缘电阻低于设定值时，“报警”红色指示灯闪亮、外接报警继电器动作，直接接通外部警报器。

按“确认”按钮，消音，红色指示灯停止闪烁变为常亮。待绝缘电阻恢复到设定值以上时，红灯熄灭。

(4)自检(试灯)

按“自检”按钮，内部程序给出数码管显示“8.88”，各指示灯全亮，报警继电器闭合。放开按钮，恢复原状态。

(5)校验

断开两个系统的外接监测线，然后将仪表后面开关置于“检测”位置，电网系统绝缘电阻显示0.010M Ω(出厂调整值)，表明仪表正常。平时开关置于“工作”位置。

为防止误操作损坏仪表，2004年12月以后生产的监测仪的校验开关全部内置于主板上。

5．使用注意事项

(1)监测仪不可对市电／岸电(或其他中点接地电网)进行监测；船舶使用岸电时应切断监测电源；

(2)校验开关必须置于“工作”位置，然后接入电网工作，否则会造成损坏；

(3)被测电网过低，监测仪报警。应及时确认，并予以排除。

我们在此介绍一种绝缘监测设备，只是想把广大船舶设计者们的思路扩宽，引入先进的设计理念，这样能将由船舶电网绝缘引起的故障降到最低，并降低船舶电工工作强度，提高绝缘检测水平，将船舶电网的可靠性提高到一个新的水准。