浅谈船舶电气接地故障及防治对策

【摘要】本文首先从船舶电气接地故障的特点、船舶电气接地故障的特点、船舶电气接地故障的基本原理和诱发船舶电气接地故障的原因四个方面阐述了船舶电气接地故障，然后从确定故障区域，逐个排查和用兆欧表直接查找故障点两个方面分析了船舶电气接地故障的查找，最后从认识上重视、管理上加强和二次隔离三个方面对船舶电气接地故障的防治对策进行了探讨。

【关键词】船舶电气接地故障；防治对策

一、船舶电气接地故障

（一）船舶电气接地故障的特点

船舶的电气接地就是为电气设备的电缆护套、外壳等接地。实现电气接地一方面能够使电力系统和电气设备的正常运行得到切实的保证，另一方面一旦发生故障，还能够对人员的触电事故进行有效的预防和避免，途径是一些设备外露的导电体会严重危害人身安全，但是实现电气接地之后其就相接于船体。此外，还能够对电磁波干扰进行有效的预防和避免。电气接地故障常常会在电气设备主要的线路金属导电的绝缘体破损、老化等降低了其绝缘电阻，或没有正常接地等情况下发生。船舶电气接地故障的主要特点是：（1）具有较大的接地电容，不同支路的接地故障电流会在接地电容随工作情况的变化而变化的作用下不断变化，一旦发生接地故障，我们将无法有效确定其零序电流的整定值；（2）具有不均匀的供电支路电容，正常的支路在接地故障发生时可能出现较大的漏电流；（3）由于金属和电弧都可以作为支路接地的电阻，因此即使同一条支路的电流在接地故障产生的情况下也会有所不同；（4）在运用电弧接地的情况下，其具有较大的电容，因此和零序电压相比，其电压较低。

（二）船舶电气接地故障的定位

多数试验和实践研究表明，在船舶电气接地故障的定位方面，零序电流的幅值比较法具有较为简单的原理，但是其首先需要有效解决一个问题，即怎样大范围精确测量零序电流从毫安到安培的问题，这就对传感器和电路的放大检测提出了更高的要求。一般情况下，测量电流变量程法、相位比较法、功率法是有效解决电流大范围的测量问题的三种常用方法，但是三种方法也各尤其不足之处。如果定位装置的支路较多，测量电流变量程法则会使其体积增加、成本升高、可靠性降低等；相位比较法和测量电流变量程法相比其更为复杂，一方面要有效解决多路采集问题，另一方面也具有较长的判断时间；功率法中零序电压和电流会在电弧接地故障发生的情况下变小，极大降低自身的灵敏度。

（三）船舶电气接地故障的基本原理

以下三个系统可以作为交流电制的船舶所采用的主要系统，即（1）三线绝缘系统；（2）中性点接地的四线系统；（3）三线系统，该系统的中性线回路是船体，这是中国船级社“钢质海船入级与建造规范”中标明的事项。如果船舶的电源电压<500V，则由于三线绝缘系统的动力系统通过变压器实现和照明系统的电磁连接，因此一般情况下，该系统是常采用的配电方式，动力系统也不会受到影响；一相接地，三相线路有很多优点，其中一个突出优点就是无法构成单相短路，三相线电压之间的对称关系不会受到其不良影响，因此系统中的三相设备不会停止工作。但是如果没有及时处理单相接地，后果将会十分严重。比如，图1所示：

上图中，U、W相与V相也就是和地之间的电压会在V相接地的情况下升高1.5以上，从而可能导致U、W相对地绝缘损坏。如果U、W相在次基础上出现一相接地，那么就会造成两相短路故障，從而引发大面积的停电事故。

（四）诱发船舶电气接地故障的原因

造成船舶电气接地故障频发的原因很多，其中一个主要原因就是船舶电气设备的工作环境条件，在自身特点的影响下，电气设备及其绝缘体会老化直至破损，极大降低其绝缘电阻，从而引发接地故障。与此同时，由于船舶的构造极为复杂，电气接地故障一旦发生，则很难对其进行精确的查找。

二、船舶电气接地故障的查找

（一）确定故障区域，逐个排查

一旦发生接地故障，则首先应该对故障点可能发生的区域进行分析判断，看发生报警时正在工作的设备有哪些，然后看哪些电气设备是新安装的，是否在工作，或在恶劣的环境条件下运行的是哪些设备，检查的过程中可以运用对其工作进行分别切除的方法，如果报警将该设备切除之后消除，那么接地故障发生的源头就是该设备。

（二）用兆欧表直接查找故障点

电气接地故障主要有两种类型，即线路电气接地故障和用电设备电气接地故障，因此在将故障区域寻找出来之后，及时确定电气接地的故障类型，然后将设备及主配电板上的电源及负载开关断开，用兆欧表对电气设备及供电线路上的绝缘电阻进行分别的测量，故障点发生的地点就是电阻为零或很低的地点。

如果是供电电缆破损接地，则应该将具体的电缆、芯线进一步查明，一般情况下，采用分段查找的方法，结点为线路中的各开关。如果是照明线路，由于并头是船舶上照明安装的形式，分箱中的多个灯具可能由同一个开关控制，一个灯具和另一个灯具并接，这时要进行查找，中间分割法可以是一个不错的选择，比如，有十盏等分布于某接地分路上，分开并头的方位可以是整个照明分路的中间（图2，A处），分电路为二路，用兆欧表对前后二路进行分别的测量，继续寻找，指导将绝缘电阻较低的那一路找出来，如后一路分割的地点是B点处，从而在尽可能短的时间内将故障点查找出来。一般情况下，在进入设备或灯具的过程中，电缆芯线极易被卡破；在设备的进线填料工艺孔分布有毛刺时，电缆也会在船航行振动的作用下破损；电缆也极易被电焊、木螺丝等破损。

如果是用电设备接地，则在检查的过程中应该特别小心谨慎，切实做到专业化。船上的主要用电设备包括电动主副机械的电动机及照明、通信设备，由于船上的环境极为潮湿，备用电机长时间不用极易受潮，降低甚至消除了绝缘电阻是电动机接地的主要原因；电机轴承损坏造成转子扫膛，绝缘在过热的铁芯局部被烧坏也是其中一个原因。一般检查是将连接线拆开，用兆欧表分别接绕组和电机外壳，绕组接地的情况是绝缘为零。灯头接头处碰壳，没有依据相关规定接灯头接线造成其与外壳相碰是照明设备接地故障的主要原因；接错了三芯插头，另一个主要原因是人为接地，造成这一现象的原因是相线和地线的位置不符合一些电器的电源插头本应该连接的位置。一般情况下，关断法是检查照明设备的常用方法，也就是说，将电箱中的接地回路开关和各照明灯具的开关同时断开，将所有的插头拔除，在开关的一个出线端接上兆欧表的一线，在开关的外壳接上兆欧表的另一线，将灯具一个个接通或将插头一个个插上，如果绝缘电阻在接头的某一灯具处变为零，则判定这一灯具接地；如果绝缘电阻在插上某一插头时变为零，则判定这一用电器接地。

三、船舶电气接地故障的防治对策

（一）认识上重视

船舶上用电网络中一种常用的电源类型就是三相三线制，一种电气设备不会影响到另一电气设备，一个电气设备的正常运行并不会受到出现一处接地故障的其他电气线路的不良影响。作为船舶管理人员，我们应该给予接地故障以充分的重视，及时排查并解决日常工作中出现的各种电气接地故障，从而切实保证船舶正常运行。

（二）管理上加强

船舶上的电器管理工作直接而深刻地影响着船舶电气接地故障，电气接地故障的发生率会在船舶上合理的管理工作的作用下大大减少。首先，应该对电气绝缘电阻进行定期的测定，测定的过程中严格依据电气设备的相关管理规定。在定期测量的过程中，如果和规定的数值相比，绝缘电阻明显较低，则应该及时采取有效的措施加以处理；其次，要对电器设备的密封性进行有效的保持，如果电气设备位于露天环境和潮湿的环境中，就更应该给予其密封性以充分的重视。不能轻易去除设备上的密封条或泥；再次，保证电气设备在其所能承受的负荷下正常运行，且运行时长合理，从而对其绝缘体因过热而老化的现象进行有效的预防和避免；电焊切割发生在电缆附近时，应该切实有效地保护电缆；依据相关规定安装接线，不能有不规则状的刺或锯齒出现在接触面的边缘，从而对刺破电缆的现象进行有效的预防和避免。

（三）二次隔离

由于许多电气设备的工作环境为高湿度，且长时间在这一环境中工作，因此和其他地方的电器设备相比，该地方的电气设备发生故障的概率要明显较高，因此应该对其进行恰当的特殊处理。可以运用隔离变压器二次隔离这些位置上的电气设备，促进其绝缘性能的有效提升，从而使其他线路不会受到其影响而无法工作，同时这些电气设备能够更好地运行。

总之，船舶电气设备在其发生接地故障时将无法正常工作，作为船舶电气设备工作人员，我们应该充分认识到这些接地故障并将其正确查找出来，然后采取有效的措施加以处理。重要的是在日常工作中运用有效的技术和手段对船舶电气设备的接地故障进行有效的预防，为船舶电气设备的正常运转和各项工作的顺利进行做出积极的贡献。

参考文献

[1] 庄劲武，杨锋，张狄林，桂永胜.船舶交流电网接地故障定位原理和实现方法[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十届学术年会论文集.

[2] 周亚国.浅谈船舶电气系统的维修检查的简易判断[J].经营管理者，2010（08）.