從20 世紀(jì)60 年代起，國際上的一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始了對(duì)弧光短路故障保護(hù)的研究，到80 ～ 90 年代已經(jīng)對(duì)這種故障特性有了深入的了解，并且提出各種弧光短路的防護(hù)措施。20世紀(jì)90年代，我國引進(jìn)了弧光保護(hù)裝置。隨著微電子技術(shù)和光傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，弧光保護(hù)技術(shù)不斷成熟，國內(nèi)對(duì)弧光保護(hù)的認(rèn)識(shí)不斷提高，弧光保護(hù)的市場需求不斷擴(kuò)大。國內(nèi)很多單位都進(jìn)行了弧光保護(hù)技術(shù)的研發(fā)，如安科瑞的ARB5系列弧光保護(hù)。

弧光保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為電弧故障時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)條件: 弧光和電流增量。當(dāng)同時(shí)檢測到弧光和電流增量時(shí)發(fā)出跳閘指令，當(dāng)僅檢測到弧光時(shí)亦可只發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

圖2 弧光保護(hù)邏輯原理圖

某船務(wù)1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái)，共有3組中壓配電板。其中A段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個(gè)聯(lián)絡(luò)柜，B段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和兩個(gè)聯(lián)絡(luò)柜，C段母線有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線和一個(gè)聯(lián)絡(luò)柜。

不難看出，與陸上配電系統(tǒng)不同，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：能量來源眾多（多組發(fā)電機(jī)進(jìn)線）、電纜聯(lián)結(jié)多采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)（母聯(lián)開關(guān)、跨接開關(guān)等橫向結(jié)構(gòu)較多）、能量流向不定（根據(jù)需要通過母聯(lián)開關(guān)、跨接開關(guān)變更船舶電力系統(tǒng)的能量流向，以保證供電系統(tǒng)的連續(xù)性）。

為保障船舶電站安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，該項(xiàng)目要求裝設(shè)弧光保護(hù)，監(jiān)控母線弧光故障。

圖4 某1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái)電力推進(jìn)系統(tǒng)中壓配電板系統(tǒng)圖

圖5 某1600T海上風(fēng)電安裝平臺(tái)電力推進(jìn)系統(tǒng)中壓配電板平面布局和外形圖

依據(jù)弧光保護(hù)原理可知，需要監(jiān)測每柜的母線室弧光信號(hào)，還需采集A段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和一組聯(lián)絡(luò)電流、B段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和兩組聯(lián)絡(luò)電流、C段母線的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流和一組聯(lián)絡(luò)電流，又由于ARB5-M弧光主控單元支持采集4組3相電流、支持20路弧光信號(hào)監(jiān)測，即每段母線的發(fā)電機(jī)進(jìn)線電流、聯(lián)絡(luò)電流和弧光信號(hào)可由一臺(tái)ARB5-M采集，故該項(xiàng)目弧光保護(hù)配置方案為：每段母線配置一臺(tái)ARB5-M弧光主控單元，在每柜的母線室放置一個(gè)ARB5-S弧光探頭。

弧光保護(hù)邏輯為：ARB5-M弧光主控單元接收到弧光光纖傳輸?shù)幕」庑盘?hào)（由ARB5-S弧光探頭采集）后，再結(jié)合進(jìn)線或聯(lián)絡(luò)電流增量，動(dòng)作于跳閘該段母線的進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜開關(guān)。

6 結(jié)語

本文簡析了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)相較于陸上配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了安科瑞ARB5系列弧光保護(hù)在船舶中壓配電板的應(yīng)用，并對(duì)弧光保護(hù)邏輯進(jìn)行了說明，對(duì)弧光保護(hù)系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)上的應(yīng)用提供了一定的參考作用。