從20 世紀60 年代起，國際上的一些發(fā)達國家已經(jīng)開始了對弧光短路故障保護的研究，到80 ～ 90 年代已經(jīng)對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措施。20世紀90年代，我國引進了弧光保護裝置。隨著微電子技術和光傳感器技術的不斷發(fā)展，弧光保護技術不斷成熟，國內(nèi)對弧光保護的認識不斷提高，弧光保護的市場需求不斷擴大。國內(nèi)很多單位都進行了弧光保護技術的研發(fā)，如安科瑞的ARB5系列弧光保護。

弧光保護的動作判據(jù)為電弧故障時產(chǎn)生的兩個條件: 弧光和電流增量。當同時檢測到弧光和電流增量時發(fā)出跳閘指令，當僅檢測到弧光時亦可只發(fā)出報警信號。

圖2 弧光保護邏輯原理圖

某船務1600T海上風電安裝平臺，共有3組中壓配電板。其中A段母線有兩臺發(fā)電機進線和一個聯(lián)絡柜，B段母線有兩臺發(fā)電機進線和兩個聯(lián)絡柜，C段母線有兩臺發(fā)電機進線和一個聯(lián)絡柜。

不難看出，與陸上配電系統(tǒng)不同，船舶電力推進系統(tǒng)有以下特點：能量來源眾多（多組發(fā)電機進線）、電纜聯(lián)結(jié)多采用環(huán)狀結(jié)構（母聯(lián)開關、跨接開關等橫向結(jié)構較多）、能量流向不定（根據(jù)需要通過母聯(lián)開關、跨接開關變更船舶電力系統(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)定可靠運行，該項目要求裝設弧光保護，監(jiān)控母線弧光故障。

圖4 某1600T海上風電安裝平臺電力推進系統(tǒng)中壓配電板系統(tǒng)圖

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

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

弧光保護邏輯為：ARB5-M弧光主控單元接收到弧光光纖傳輸?shù)幕」庑盘枺ㄓ葾RB5-S弧光探頭采集）后，再結(jié)合進線或聯(lián)絡電流增量，動作于跳閘該段母線的進線柜和聯(lián)絡柜開關。

6 結(jié)語

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