船舶電氣的接地故障及其對應處理方法

胡子諒

（大連海事大學，大連 116086）

電氣接地故障影響船舶使用者的人身安全，因此在當前船舶安全管理需求較為強烈的情況下，加強對接地故障的關注并制定相應的改進策略，是很多船舶安全管理人員重點關注的問題。

1 船舶電氣的接地故障影響

如果船舶電氣接地設施出現故障，漏電流會對船舶使用者構成較為直接的影響。尤其在船舶的電弧具備很大電容值的情況下，零序電壓會成為船舶安全的重要威脅因素。船舶電氣的接地故障如果不能得到及時的識別和處置，船舶中的各類電氣元件將會按照原有的方式運行。當這些元器件的穩定性缺失的情況下，間接性電路旁路將會構成對電氣的影響，導致電氣設備產生電流與電壓異常的狀況。在接地故障未能得到有效排除的情況下，電氣設備外殼的帶電問題應對難度將逐步提高，進而影響船舶使用人員的安全。

2 船舶電氣的接地故障成因

在船舶行使過程中，自然因素會對船舶的安全性構成較大影響。受空氣濕度的影響，電氣設備的零件磨損程度將會加劇[1]。在船舶的擺動幅度較大的情況下，電氣設備在頻繁震動的環境下將會產生更加嚴重的接地故障。現有的一些船舶雖然進行了接地故障模塊設置，但未能實現對絕緣層和導電金屬的合理布置，與電氣設備相連接的電纜護套未能實現完整布置，有可能產生過于嚴重的接地故障。

3 船舶電氣的接地故障的主要問題

3.1 設備老化及安裝過程中的故障

在設計過程中，部分船舶電氣接地故障防控方案對于已有的故障信息總結不夠詳細，缺乏對設備老化相關影響的預測，導致無法明確電氣設備的運行狀態及相關影響，難以為老化元器件的更新提供支持[2]。部分電氣設備受到環境影響，影響過電流保護性能，導致故障檢驗技術無法為零序電流的保護提供幫助。雖然船舶的線路結合相電流的特性進行了設計，但對于互感器等裝置的應用不夠充分，無法在饋線的合理設置下充分滿足電流速斷技術的應用需求，不利于過電流保護技術的應用。一些設備受到元器件老化的影響，斷路器裝置未能及時跳閘，導致零序保護技術方案的構建無法具備足夠的敏感性。船舶電氣的接地示意圖，如圖1所示。

圖1 船舶電氣的接地示意圖

在出現單相接地故障時，電容電流會對故障性因素造成較大的影響，導致繼電保護裝置的操作無法為電能的傳導提供必要的支持。一些電氣設備的安裝缺乏對接地線路長度等基本信息的關注，未能實現對零序保護線路敏感度的有效分析。雖然接地故障的相關措施得到了創新設計，但在中性點電阻的數值無法明確的情況下，過渡電阻將難以得到合理設置，增加了零序電流的變化額度[3]。一些接地線路的安裝缺乏對船舶元器件配置原則的詳細總結，未能實現對接地線路敏感度影響因素的全面分析，導致接地線路難以在充分實現電能傳導的情況下滿足船舶的安全維護需求。

3.2 船舶電氣接地故障點位的查找存在不足

部分船舶在接地線路故障排查過程中，未能實現對故障點位的精準認定，導致接地線路的故障處理技術無法實現有針對性的應用。在船舶的正極接地線路故障處置過程中，正負極電容無法合理調節地電壓，故障線路切除技術的應用與換流器裝置的特性缺乏精準銜接，導致正極電容無法得到有效的故障認定，也使得接地線路的放電有效性難以得到準確判斷[4]。部分故障點位的查找缺乏對充放電過程的重視。在直流電容的應用過程中，接地點的聯結變壓器未能實現接地回路的合理化設計，導致充放電回路無法得到有效設定，不利于正極電容充電能力的優化。船舶電氣線路接地方案，如圖2所示。

圖2 船舶電氣線路接地方案

4 船舶電氣的接地故障的應對策略

4.1 提升設備老化及安裝故障的整治水平

船舶在應對電氣元器件安裝故障過程中，要改進直流輸電工程，并對電氣設備的主接線形式加以創新，使換流器可以在選型創新方面取得更大的進展，以便能夠在直流輸電技術應用的過程中充分適應安裝故障的管控需要[5]。船舶還需要對換流器進行模塊化應用方案的創新，通過結構改造，制定換流器裝置的電壓源調整方案，為接地線路安裝措施的調整提供幫助。如表1所示，調整電氣接地線的接地方式可以獲得多種不同的導電效果，因此針對設備的老化以及安裝情況制定接地方式的創新策略，有助于創新接地方式。

表1 不同接地方式的導電效果

4.2 提高船舶電氣接地故障點位的查找精準度

實現船舶電氣接地故障點位的精準查找，是有效排除接地故障的關鍵。因此，要結合船舶正極接地的特點，對電氣接地故障發生狀態下，正負極電容的故障點電壓情況進行詳細考察，并粗略識別故障所在線路，使換流器裝置能結合正極電容的特征加以應用，進而滿足負極電容放電狀況的控制需要。故障點位的查找需要加強對電流流通路徑的重視，根據聯結變壓器的應用情況有效構建放電回路，使故障點位的識別可以擁有更加理想的基礎條件。船舶需要對接地線的正極電容通路放電情況進行詳細考察[6]。以換流器為中心，分析電流的多種流通形式，按照共模性質的特點，制定換流器側接地點的設定方案，以便可以通過零序電流的特點實現對故障點位的精準識別。在處理直流線路接地故障恢復過程設計的過程中，要對零序等效電路進行負極電容放電，使接地線路能夠長期保持在穩定狀態。

5 結語

船舶電氣接地故障的管控有助于船舶制備和應用質量的優化，因此對船舶電氣進行接地故障分析，并制定符合船舶使用需求的接地故障應對策略，對提升船舶的整體安全性能具有十分重要的意義。