摘要：船舶中壓配電板弧光故障導(dǎo)致的電站設(shè)備損壞和停電事故,，不僅會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,，而且嚴(yán)重影響船舶電站的穩(wěn)定運(yùn)行，威脅船舶電站操作人員的,，通過(guò)研究應(yīng)用中壓配電板弧光保護(hù)裝置,，采取有效的保護(hù)措施，解決母排故障短路問(wèn)題,，對(duì)于提高船舶電站的性、穩(wěn)定性,，降低經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義,。
關(guān)鍵詞：船舶；中壓配電板,；弧光保護(hù)
1裝設(shè)電弧光保護(hù)的必要性
1.1適用范圍
弧光保護(hù)裝置適用于船舶中壓配電系統(tǒng),，可供各型船舶中、低壓配電板的弧光保護(hù)使用,。
1.2設(shè)計(jì)原則
（1）組成盡量簡(jiǎn)單,、可靠，力求操作維修方便,。充分利用國(guó)內(nèi)外成熟的技術(shù),，對(duì)弧光保護(hù)裝置性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)及維護(hù)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì),。
（2）在設(shè)計(jì)中突出功能性能和生存能力,，同時(shí)考慮可用性,、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性,、電磁兼容性和性,，充分利用現(xiàn)有成熟技術(shù)和研究成果。
（3）弧光保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)滿足船舶總體設(shè)計(jì)要求,，其接口與船舶總體要求匹配,。
2、組成及主要功能
2.1組成
弧光保護(hù)裝置由2mm鋼板折彎焊接而成,，全封閉設(shè)計(jì),，通過(guò)面板屏蔽玻璃窗時(shí)刻關(guān)注內(nèi)部信息。設(shè)有主單元,、傳感器I/O單元,、電流I/O單元、CXCH-01系列的電連接器,、走線槽等（弧光傳感器安裝在中壓配電板中電纜室,、斷路器室、母線室的合適位置）,。
2.2主要功能
弧光保護(hù)裝置主要接收中壓配電板中電纜室,、斷路器室、母線室的弧光故障信號(hào),、過(guò)電流故障信號(hào),。故障信號(hào)經(jīng)過(guò)傳感器I/O單元、電流I/O單元,、主單元邏輯處理后,，向故障屏的斷路器或接觸器發(fā)出分閘指令。
（1）主單元
主單元是弧光保護(hù)裝置的核心部件與管理單元,，接收I/O單元傳送過(guò)來(lái)的弧光故障信號(hào)和過(guò)電流信號(hào),，根據(jù)弧光傳感器輸送信號(hào)，24h不間斷檢測(cè)各擴(kuò)展單元的運(yùn)行狀況,，準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)位置,，經(jīng)過(guò)邏輯判斷后，發(fā)出跳閘指令,。
（2）傳感器I/O單元
傳感器I/O單元作為主單元的擴(kuò)展部分,，一個(gè)傳感器I/O單元能夠接入10組弧光傳感器。其中,，3個(gè)通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)故障屏切除,；其余7個(gè)通道通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電纜將故障信號(hào)傳送至主單元，再由主單元根據(jù)檢測(cè)過(guò)電流故障信號(hào)結(jié)果,，經(jīng)過(guò)邏輯判斷確定是否向其它控制屏發(fā)出跳閘信號(hào),。
（3）電流I/O單元
電流I/O單元是弧光保護(hù)裝置的電流采集擴(kuò)展單元,，檢測(cè)過(guò)電流故障信號(hào)，并將檢測(cè)到的過(guò)電流故障信號(hào)傳輸?shù)街鲉卧?，由主單元依?jù)設(shè)定的邏輯,，判斷是否發(fā)出跳閘指令。
（4）弧光傳感器
弧光傳感器采用特殊光敏電阻材料,?；」鈧鞲衅靼惭b在中壓配電板的母線室、斷路器室,、電纜室內(nèi),。當(dāng)被監(jiān)控的一次設(shè)備發(fā)生弧光故障時(shí)，弧光傳感器將弧光故障信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),，傳輸給傳感器I/O單元,。
3、總體方案設(shè)計(jì)
弧光保護(hù)裝置的整體外形尺寸為470×440×350mm（不包括電連接器）,，內(nèi)部由一個(gè)主單元,、兩個(gè)傳感器I/O單元、兩個(gè)電流I/O單元,、9個(gè)電連接器,、走線槽等組成；外部由20個(gè)弧光傳感器組成,，外形如圖1,。
內(nèi)部安裝板左側(cè)布置一個(gè)傳感器I/O單元、一個(gè)電流I/O單元,；右側(cè)布置一個(gè)傳感器I/O單元,、一個(gè)電流I/O單元；各單元之間布置走線槽,；安裝板前側(cè)布置帶活動(dòng)門的主單元（主單元嵌裝在活動(dòng)門中）,；通過(guò)面板屏蔽觀察窗監(jiān)視弧光保護(hù)裝置的工作狀態(tài)，調(diào)試或檢修時(shí),，先打開(kāi)面板，再打開(kāi)活動(dòng)門,?；」獗Ｗo(hù)裝置的各單元采用導(dǎo)軌式或者嵌入式方法安裝于裝置內(nèi)。
3.1主單元
主單元整體硬件結(jié)構(gòu)采用目前主流微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)形式,，滿足通用化和模塊化要求,。
硬件主要包括保護(hù)模塊、監(jiān)控模塊,、輸入輸出模塊,、模擬量輸入模塊和電源模塊5大部分,。各模塊之間通過(guò)光電隔離或串行通信線連接，互相之間盡可能減少直接的電氣聯(lián)系,，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,。流程圖如圖2。
3.2電流I/O單元
電流I/O單元硬件部分包括保護(hù)模塊,、監(jiān)控模塊,、輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊和電源模塊5大部分,。各模塊之間通過(guò)串行通信線連接,，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。軟件保護(hù)部分程序包括保護(hù)模塊的硬件初始化與驅(qū)動(dòng)程序,、軟件初始化,、各種保護(hù)算法與保護(hù)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)以及各種通信接口的驅(qū)動(dòng)與協(xié)議。監(jiān)控部分程序包括監(jiān)控模塊的硬件初始化與驅(qū)動(dòng),、軟件初始化,、各種通信接口的驅(qū)動(dòng)與協(xié)議針對(duì)不同保護(hù)顯示程序。
3.3傳感器I/O單元
傳感器I/O單元硬件主要包括保護(hù)模塊,、監(jiān)控模塊,、輸入輸出模塊和電源模塊4大部分。各模塊之間通過(guò)串行通信線連接,，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力,。軟件保護(hù)程序主要包括保護(hù)模塊的硬件初始化與驅(qū)動(dòng)程序、軟件初始化,、各種保護(hù)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)以及各通信接口的驅(qū)動(dòng)與協(xié)議,。
監(jiān)控程序主要包括監(jiān)控模塊的硬件初始化與驅(qū)動(dòng)、軟件初始化,、各種通信接口的驅(qū)動(dòng)與協(xié)議及針對(duì)不同保護(hù)的顯示程序,。
3.4弧光傳感器
當(dāng)中壓配電板內(nèi)發(fā)生絕緣損壞放電故障，光照度達(dá)到8000勒克斯（Lux）時(shí),，弧光傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,。
4關(guān)鍵技術(shù)
4.1電磁兼容技術(shù)
為了滿足電磁兼容要求，外部所有的電纜均通過(guò)屏蔽的電連接器進(jìn)入到弧光保護(hù)裝置箱體內(nèi),；箱體門框邊緣采用不銹鋼翻邊焊接,，門內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)箱體翻邊的四周焊1mm不銹鋼條，在不銹鋼條上粘屏蔽條,，使得箱體和門具有良好的接連,；箱體面板設(shè)有觀察窗，觀察窗玻璃采用導(dǎo)電玻璃,，在導(dǎo)電玻璃內(nèi)側(cè)焊有1mm不銹鋼條,，在不銹鋼條與導(dǎo)電玻璃間設(shè)有屏蔽條,，在導(dǎo)電玻璃的外側(cè)設(shè)有裝飾框。裝置采取可靠的接地措施,。
4.2弧光判據(jù)的確定
弧光保護(hù)裝置的弧光故障動(dòng)作判據(jù)將直接影響到其功能能否正常實(shí)現(xiàn),；光照度選小，將會(huì)引起中壓配電板在沒(méi)有故障的情況下誤動(dòng)作,；光照度選大,，當(dāng)中壓配電板真正發(fā)生短路故障時(shí)，又無(wú)法實(shí)現(xiàn)切除任務(wù),，釀成重大事故,。因此選擇合適的光照度，是弧光保護(hù)裝置的關(guān)鍵點(diǎn),。根據(jù)調(diào)研情況的分析,，國(guó)外弧光保護(hù)裝置的弧光傳感器的照度動(dòng)作值設(shè)定為8,000勒克斯（Lux），而一般數(shù)碼相機(jī)閃光燈的光照度已達(dá)到8,000勒克斯（Lux）,。經(jīng)過(guò)模擬試驗(yàn),，用數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)的光照度能將弧光傳感器的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。經(jīng)過(guò)實(shí)際燃弧爆炸試驗(yàn)證明：在燃弧爆炸時(shí),，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將弧光傳感器的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,，故將8,000勒克斯（Lux）確定為弧光保護(hù)裝置的光照度判據(jù)。
5安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品選型說(shuō)明
ARB5-弧光主控單元
（1）＊表示可選附件,，需要另外增加費(fèi)用1500元,。
（2）主控板和采集板數(shù)量之和不能大于4。
（3）弧光探頭到采集板的長(zhǎng)度不能超過(guò)20米,。
（4）如有特殊要求,，請(qǐng)?zhí)貏e注明。
6安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品功能和技術(shù)參數(shù)
7安科瑞ARB5-M弧光保護(hù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)安裝
弧光保護(hù)主控單元,、探頭安裝圖如下,。
8結(jié)論
弧光保護(hù)裝置總體功能設(shè)計(jì)的結(jié)果將直接影響中壓配電板保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，弧光保護(hù)裝置的功能設(shè)計(jì)借鑒施耐德的弧光保護(hù)裝置成功經(jīng)驗(yàn),，立足國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成熟技術(shù)展開(kāi),，充分考慮弧光保護(hù)裝置布置的科學(xué)性、合理性,、性,、可靠性，采取有效的電磁兼容屏蔽措施,，充分化解質(zhì)量、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),，通過(guò)研究應(yīng)用中壓配電板弧光保護(hù)裝置,，對(duì)船舶中壓配電板可靠穩(wěn)定運(yùn)行,，起到積作用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,。
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