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船舶电力系统中性点接地方式的选择

中性点的接地工作是船舶中压电力系统正常运行的前提和保证,防止和控制接地短路和系统空开断路的风险,保证压电系统的稳定安全运行。


1、中性点接地方式


(1)中性点直接接地


中性点直接接地,也称为地球电流接地,简而言之,就是直接将中性点与地球连接起来。船舶中压电力系统中性点接地采用直接接地方式,其突出优点是有效保持压电系统相关设备的电压在安全范围内波动,中心点的绝缘耐受电压能力尽可能保持在最低范围内。对于船舶中压电力系统,中性点直接接地方式适用于高电压等级电力系统。


中性点直接接地类型的缺陷也很明显。例如,当中性点采用单相电压接地模式时,压力系统设备开关经常出现跳闸故障,无法保证船舶供电的连续性。此外,中性点接地采用直接连接方式,容易干扰和影响船舶上的信号传输线路和设备,使信号传输路径混乱,产生噪声和噪声,削弱信号传输效果。


(2)中性点不接地压电力系统


中性点不接地是指中性点不直接与地面连接,而是通过电容介质连接。在船舶中压电力系统的初始阶段,往往采用不接地方式。与直接接地方式相比,中性点不接地方式具有更明显的优势和有利条件。


例如,当船舶中压电力线路遭遇雷电袭击时,某相电压故障不会影响系统运行。由于外部电源的闪光故障,设备可以自行清除,不会出现解释或断开故障。设备可在短时间内保持运行,确保维修人员有足够的时间进行维修工作,在很大程度上增强了船舶中压电力系统运行的稳定性。另一方面,中性点不接地简单易维护,降低了投资成本和材料损耗。这些优势主要体现在中性点线路较短的船舶中压电力系统上。如果中性点线路较长,中性点不接地,电力系统运行过程中线路产生的电容电流会相对较大,尤其是电流。大电流容易产生电火花。当电火花过大,无法自行消除时,会危及设备和人身安全,造成安全事故。轻微事故会损坏压电系统设备,重大事故会危及生命。


(3)中性点通过消弧线圈接地


消弧线圈接地是指利用电感应消弧线圈作为介质,将船舶中压电力系统的中性点与大地连接起来。电感应消弧线圈的主要功能是补偿接地损耗的电容电流,提高船舶内压电力系统的稳定性和安全性,降低电力安全事故的比例,减少对生命财产的损害和损失。当电网出现单相接地现象时,接地线圈的电流通常较大(约30安培)。此时,中性点产生的电火花不能自动消除,形成电力系统运行的潜在风险因素,总是危及电力系统的安全运行。因此,中性点可以通过消弧线圈的介质接地船舶的中压电力系统,明显消除大电容电流的产生,避免电火花的形成,有效提高船舶中压电力系统的安全性。中性点消弧线圈接地方式也有一定的缺点。例如,线路中接入的电感线圈容易与压电系统产生共振,危及供电系统;对于线路较长的中性点,消弧线圈接地方式的成本和劳动力相对较高,电力系统的安全性不是100%,与实际运行产生的经济价值不平等;当操作人员发生触电事故时,消弧线圈接地方式不具备立即切断电源的功能,从而增加了事故的伤害和损失程度。


(4)中性点经电阻接地


1.中性点经小电阻接地


电阻范围为1至15欧元的称为小电阻,也称为低电阻值。中性点通过小电阻与地面连接,可以有效调整和限制中性点的电火花电流值,使其电流值保持在安全范围内的最大值,从而最大限度地提高压电系统的良好性能。


2.中性点经高电阻接地


高电阻接地有两种形式:一是使用电阻值的范围为数百欧至数千欧,接地线路应配备电流互感器,与高电阻形成串联电路;一是使用配电变压器,电阻串联到变压器的二次侧。变压器二次侧的电阻值实际上并不大,当输出到一次侧时,可以以高电阻的方式接地。当发电机主输出口连接配电变压器时,单相变压器应配备三个,一次绕组与发电机连接星形连接,二次绕组与电阻连接形成电路;当发电机中性点连接到配电变压器时,单相配电变压器只需配置一个。配电变压器的高电阻接地应用广泛。


二、船舶电力系统中性点接地方式的选择


一般情况下,选择中性点接地方式遵循以下原则:


首先,单相接地故障不会在短时间内中断供电,可以最大限度地减少对设备的危害,最大限度地减少损失。


第二,当单相接地时,其他正常两相的过电压倍数不会增加,从而保持设备的正常绝缘水平。


第三,中性点不接地可有效降低电机和线路过大电流的损坏程度,并预留一定时间采用合理的接地保护计划。


第四,避免设备线路之间的相互作用。


第五,常规材料设备使用,维修更换方便,接地保护操作流程简单,投资成本低。


目前,船舶中压电力系统的接地方式通常采用三相不接地和中性点高电阻。其中,应用最广泛的是中性点通过高电阻接地方式。一般情况下,建议船舶行业及相关规范采用中性点不接地的方式,以保证船舶电力系统的稳定性。如遇电力系统较大的船舶,由于大电容、大电流会产生电火花和电压升高故障,可采用高阻接地中性点。但使用的前提是:接地方式引起的大电流防止直接进入任何危险范围,实际上很难满足这一条件。与中性点不接地方式相比,中性点通过高电阻接地方式的优势更为突出,在前文中已详细介绍。针对单相接地对设备和人身的高危害,基本不使用大接地电流模式;消弧线圈接地模式常用于车间等地面空间的中压电力系统,船舶等海上中压电力系统不使用消弧线圈,主要原因是投资成本和维护成本高,经济效益不明显。


三、结束语


中性点接地方式的正确选择是保证船舶中压电力系统正常运行的前提,对船舶电力系统及相关设备的稳定起着至关重要的作用,对提高船舶整体供电系统的安全具有重要意义。


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