船舶絕緣故障查找及總結(jié)

孫立新

?

船舶絕緣故障查找及總結(jié)

孫立新

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院輪機(jī)工程系，南京 211170）

文章從船舶的絕緣故障分析查找出發(fā)，探討船舶電網(wǎng)絕緣監(jiān)視和故障查找的方法，結(jié)合自身在船經(jīng)歷進(jìn)行分析總結(jié)，以期能夠?yàn)榻窈蟠敖^緣故障查找方面提供一定的參考與幫助。

船舶電網(wǎng) 絕緣監(jiān)測 故障查找

0 引言

隨著現(xiàn)代船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)不斷增大，供電網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，同時(shí)船舶電氣設(shè)備工作的實(shí)際環(huán)境，如溫度、濕度、鹽霧、霉菌等條件比較惡劣，使得船舶電力系統(tǒng)絕緣不斷經(jīng)受考驗(yàn)。當(dāng)前船舶電力系統(tǒng)普遍采用交流三相三線制的絕緣系統(tǒng)，這種供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)一相對地絕緣損壞時(shí)不會(huì)出現(xiàn)短路跳閘而導(dǎo)致供電中斷，從而保證了船舶設(shè)備供電的連續(xù)性和可靠性。但是如不及時(shí)處理解決，會(huì)在另一相發(fā)生絕緣損壞時(shí)形成短路，輕者引起配電開關(guān)跳閘，中斷供電，重者損壞設(shè)備、引發(fā)火災(zāi)，影響船舶和人身的安全。那么當(dāng)船舶電力系統(tǒng)絕緣損壞時(shí)，如何快速有效地排除故障，對船舶供電的安全性和可靠性具有十分重要的意義。

1 故障實(shí)例分析處理

1.1實(shí)例1

我輪在航行途中多次出現(xiàn)了主配電板440 V絕緣低報(bào)警，報(bào)警只持續(xù) 1 s，然后自動(dòng)回到無窮，對全船巡回檢查沒有發(fā)現(xiàn)異常，警報(bào)發(fā)生基本沒有時(shí)間規(guī)律。某天海況較差，0000到1200已報(bào)警3次，決定更換下運(yùn)行的2號(hào)發(fā)電機(jī)組，換上3號(hào)機(jī)組試試。先來確定發(fā)電機(jī)組是否有問題，這樣一直到第二天上午，沒有發(fā)生絕緣報(bào)警，0830再換回2號(hào)發(fā)電機(jī)組，0928再次發(fā)出絕緣報(bào)警，1016又來一次，換回3號(hào)發(fā)電機(jī)組，基本確認(rèn)是2號(hào)發(fā)電機(jī)組絕緣故障。從故障現(xiàn)象來看，故障范圍應(yīng)該在發(fā)電機(jī)本身到其主開關(guān)部分。具體檢查內(nèi)容：1）打開2號(hào)發(fā)電機(jī)頂部端蓋，檢查發(fā)電機(jī)定子繞組的三相引線（每相6根線）是否正常；2）檢查勵(lì)磁系統(tǒng)的所有導(dǎo)線是否正常；3）檢查進(jìn)出發(fā)電機(jī)接線箱的所有電纜與填料函是否正常；4）檢查接線箱內(nèi)相復(fù)勵(lì)繞組、AVR及其它元器件是否正常；5）打開發(fā)電機(jī)兩側(cè)的通風(fēng)濾網(wǎng)，觀察檢查發(fā)電機(jī)內(nèi)部情況，盤車檢查定子與轉(zhuǎn)子間的間隙是否正常；6）打開2號(hào)發(fā)電機(jī)控制屏后蓋，檢查從發(fā)電機(jī)接線箱到主配電板的所有電纜/電線是否正常；7）檢查電壓互感器、電流互感器等是否正常。

這一圈檢查下來沒有發(fā)現(xiàn)異常，因?yàn)榻^緣故障存在時(shí)間太短，屬于偶然故障。這些常規(guī)檢查找不到故障點(diǎn)也很正常，現(xiàn)在針對船舶實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。這個(gè)接地點(diǎn)可能在接頭、拐角及震動(dòng)厲害的部位，最可能的地方就是發(fā)電機(jī)的接線箱附近（見圖1）。

圖1 發(fā)電機(jī)進(jìn)線填料函

用萬用表電阻檔（×10K）測量各電纜芯線對地電阻值，用手一根根搖動(dòng)電纜線，模擬發(fā)電機(jī)振動(dòng)，當(dāng)萬用表指示的對地電阻值有較大幅度變化時(shí)，說明正在搖動(dòng)的這根主電纜可能有問題，其它的五根搖動(dòng)時(shí)電阻值均沒有變化。把它從發(fā)電機(jī)接線排上拆下，再次搖動(dòng)這根線，電阻值時(shí)高時(shí)低，可以確定是這根線的問題。把這根線從接線箱上拆下，外觀上仔細(xì)檢查后沒發(fā)現(xiàn)異常，然后先剝掉外面的防護(hù)層，再剝里面的鎧套層，當(dāng)剝到離填料函10 cm左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層絕緣層有一處不明顯的細(xì)微裂痕（見圖2）。再仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)有一根細(xì)鋼絲插在里面，扒開用尖嘴鉗將其取出，先用絕緣膠帶包扎，再用絕緣膠皮包裹，最后用黑色膠布纏緊，把電纜裝好復(fù)位。再次搖動(dòng)這根電纜線來檢查絕緣，電阻值沒有變化。1700將2號(hào)機(jī)組投入運(yùn)行，同樣海況下運(yùn)行二天，440 V絕緣低沒有再報(bào)過警，故障基本排除。

圖2 鎧套電纜故障部位

1.2 實(shí)例2

某次航行途中，巡回檢查到主配電板時(shí)，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測440 V絕緣的兆歐表指針由無窮大慢慢下降，立即對全船分頭查找，沒有異常，最后下到1.1 MΩ停了下來，當(dāng)時(shí)是下午四點(diǎn)多鐘，天氣晴朗、海況良好，機(jī)艙外部沒有使用設(shè)備，空調(diào)沒開，空壓機(jī)、冰機(jī)正好停機(jī)，最可能的就是廚房設(shè)備（正好是燒飯時(shí)間）。但切斷廚房電，兆歐表沒有反應(yīng)，考慮到當(dāng)時(shí)是航行狀態(tài)，實(shí)際絕緣也不是太低，沒有立刻采用分區(qū)拉電法。過了一會(huì)發(fā)現(xiàn)絕緣值在慢慢回升，最后趨于正常。但是故障根源沒有找到，初步分析故障設(shè)備應(yīng)該是短時(shí)工作的設(shè)備。果然第二天相同時(shí)間點(diǎn)故障再次發(fā)生，排除了短時(shí)工作的日用水泵、鍋爐補(bǔ)水泵等。進(jìn)一步分析研究，最后鎖定冰庫化霜，切斷其配電開關(guān)，絕緣表立即恢復(fù)正常，原來是每天1600定時(shí)化霜（此時(shí)壓縮機(jī)停機(jī)），化下的水流到了加熱棒的接線柱上引起絕緣下降，霜化完了又恢復(fù)正常，經(jīng)過絕緣處理后恢復(fù)正常。

2 船舶電網(wǎng)絕緣故障的監(jiān)測

船舶供電系統(tǒng)分兩部分：440 V動(dòng)力供電系統(tǒng)和220 V照明供電系統(tǒng)，它們之間采用變壓器連接，沒有電的直接聯(lián)系，船舶電網(wǎng)絕緣監(jiān)測與之對應(yīng)。由于照明系統(tǒng)分布較廣，燈點(diǎn)數(shù)就多，照明系統(tǒng)絕緣故障占船舶電網(wǎng)絕緣故障的80%以上，因?yàn)橹挥写诺穆?lián)系。這樣當(dāng)照明系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障時(shí)，就不會(huì)影響到動(dòng)力系統(tǒng)供電，提高了船舶航行的安全性。

2.1電網(wǎng)絕緣的監(jiān)視方法

目前監(jiān)視船舶電網(wǎng)絕緣常用的方法有兩種：

1）絕緣指示燈（地氣燈）

當(dāng)電力系統(tǒng)一相絕緣下降或接地時(shí)，相應(yīng)絕緣指示燈變暗或熄滅，而另兩相絕緣指示燈比平時(shí)亮。其缺點(diǎn)是當(dāng)三相絕緣同時(shí)下降，它就測不出來。

2）配電板式兆歐表

可以在線監(jiān)測船舶電網(wǎng)對地絕緣值，有的還可以當(dāng)絕緣低于報(bào)警設(shè)定值發(fā)出報(bào)警。

2.2電網(wǎng)絕緣故障的查找方法

1）分區(qū)拉電法（支路斷電法）

船上所有負(fù)載都是由主配電板直接或經(jīng)分配電板間接供電，這樣整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)就由很多供電支路來構(gòu)成，而每一支路通斷就由配電開關(guān)來控制。當(dāng)配電板式兆歐表指向零或者一地氣燈熄滅（另兩個(gè)比平時(shí)亮），說明電網(wǎng)中正在運(yùn)行的某一設(shè)備的某一點(diǎn)接地。常規(guī)的方法就用分區(qū)拉電法，其實(shí)質(zhì)是把大系統(tǒng)分成小系統(tǒng)，再從小系統(tǒng)中把故障源分離出來。一般是先拉掉次要負(fù)載（如起貨機(jī)、空調(diào)、廚房電等），再去拉重要負(fù)載，當(dāng)斷開某一配電開關(guān)時(shí)，指示燈或兆歐表恢復(fù)正常，就說明是這個(gè)區(qū)域或子路絕緣故障，再去找更小的區(qū)域，最后分段查找，直到找到接地點(diǎn)。

2）經(jīng)驗(yàn)法

能否快速、準(zhǔn)確地查找到故障點(diǎn)，與電氣管理者的經(jīng)驗(yàn)、對該輪供電系統(tǒng)的熟悉程度、故障分析判斷的能力等有重大關(guān)系。一般經(jīng)驗(yàn)來自兩方面：間接經(jīng)驗(yàn)和直接經(jīng)驗(yàn)。間接經(jīng)驗(yàn)來自書本上或他人傳授的；直接經(jīng)驗(yàn)是自身在解決絕緣故障時(shí)所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

把各方面資料匯總可以得到，容易發(fā)生絕緣故障的設(shè)備主要是：①室外的電氣設(shè)備，如起貨機(jī)、錨機(jī)、絞纜機(jī)、吊艇機(jī)、舷梯、電笛、航行燈、信號(hào)燈、甲板照明、接線盒、水密開關(guān)、水密插座等；②室內(nèi)的電氣設(shè)備，如廚房間（電灶、茶水爐等）、洗衣間（洗衣機(jī)、烘干機(jī)）、衛(wèi)生間（頂燈、鏡前燈）等。

3 總結(jié)

船舶電氣絕緣故障查找是船舶電氣管理工作的重要組成部分。故障原因可能是絕緣層老化、磨損、水密損壞及操作管理不當(dāng)?shù)取９收媳憩F(xiàn)的形態(tài)往往是多樣性的，不同類型的船舶，又各有其特點(diǎn)。對于電氣管理者來說，不能生搬硬套，必須從本船的實(shí)際出發(fā)，具體問題具體分析，靈活運(yùn)用基本理論和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，去分析處理各種實(shí)際的絕緣問題。

分區(qū)拉電法是絕緣故障查找中最基本的方法，但真正查找起來還是比較繁雜的，前面的故障實(shí)例1僅用這種方法就不可能查找出來，而且它必須要先斷電，再恢復(fù)。這樣對日光燈、水銀燈頻繁起停直接影響啟動(dòng)、影響壽命；對白熾燈就可能直接燒斷燈絲；如果在航行期間要檢查重要泵組是否有絕緣問題，必須先啟動(dòng)備用機(jī)組，再停止運(yùn)行的機(jī)組，以此來逐個(gè)判別，泵多起停一次就多一次沖擊。所以要盡量縮小范圍，減少通斷次數(shù)。結(jié)合本人經(jīng)歷總結(jié)如下：

遇到絕緣故障報(bào)警，不需要立刻采用分區(qū)拉電法，因?yàn)橐话愦岸疾捎萌嗳€制的絕緣系統(tǒng)，單相接地不會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，可以先確認(rèn)是220 V還是440 V報(bào)警，結(jié)合當(dāng)時(shí)船舶動(dòng)態(tài)、海況、天氣還有故障發(fā)生的時(shí)間等，進(jìn)行綜合分析研究后，再去采取相應(yīng)措施。

如傍晚發(fā)生照明系統(tǒng)絕緣報(bào)警，此時(shí)在錨地、碼頭，我首先懷疑甲板照明，調(diào)查確認(rèn)當(dāng)天是否下過雨？或者是否沖洗過甲板、生活區(qū)？初步判斷故障范圍，再去進(jìn)行具體操作，可以先切斷外走廊照明、前后錨燈，最后才是主甲板大燈（一般用的水銀燈啟動(dòng)困難，而且頻繁起停影響其壽命）。如果是在航行途中，我會(huì)懷疑是航行燈、雷達(dá)（電羅經(jīng)、雷達(dá)等通導(dǎo)設(shè)備大多數(shù)也是220 V系統(tǒng)供電的，在排除絕緣故障時(shí)不要疏忽。特別提醒在斷電之前，與駕駛臺(tái)聯(lián)系一下，以免損壞設(shè)備。），或者海況較差，甲板上浪導(dǎo)致水密插座絕緣下降等（一般開航前必須對甲板水密門窗、插座等進(jìn)行檢查）。

如果是動(dòng)力電網(wǎng)絕緣報(bào)警，會(huì)更復(fù)雜一些，一般我會(huì)先巡回檢查電氣設(shè)備是否有異常，詢問是否有什么設(shè)備剛剛投入使用，特別是發(fā)生短時(shí)故障，一時(shí)找不到故障點(diǎn)，此時(shí)需要記下當(dāng)時(shí)的詳細(xì)信息（象船舶狀態(tài)、天氣、海況、幾號(hào)發(fā)電機(jī)組、發(fā)生時(shí)間等），以備下次綜合考慮。

4 結(jié)束語

在復(fù)雜的船舶電力系統(tǒng)中，要快速、準(zhǔn)確地查尋到絕緣故障點(diǎn)的位置，需要管理者不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)提高自己分析問題解決問題的能力。平時(shí)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患、排除故障。本文針對船舶電氣絕緣故障案例進(jìn)行分析處理，結(jié)合自身經(jīng)歷進(jìn)行的總結(jié)體會(huì)，希望能夠?yàn)榻窈蟠敖^緣故障查找方面提供一定的參考與幫助。

[1] 占賢寶. 船舶電氣的接地故障與處理措施[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家, 2013, 21: 28

[2] 馮哲. 芻議船舶電網(wǎng)絕緣與監(jiān)測[J]. 船艇, 2007,12:6-11.

[3] 曹善文. 船舶電氣設(shè)備的絕緣處理[J]. 大連海運(yùn)學(xué)院學(xué)報(bào),1994, (1): 77-81.

[4] 鄧勇. 試論船舶電氣系統(tǒng)的組成及故障判斷[J]. 機(jī)電信息, 2012, 33: 29-31.

Fault Diagnosis and Summarization of Ship’s Insulation

Sun Lixin

( Jiangsu Maritime Institute, Nanjing 211170, China)

U661

A

1003-4862（2015）02-0034-03

2014-06-10

江蘇省職業(yè)教育改革研究課題“高職輪機(jī)模擬器理實(shí)一體化特色教材教材研究”(項(xiàng)目編號(hào):ZYB117)

孫立新（1969-）,男，碩士,講師。研究方向：船舶自動(dòng)化。