限流式保护器在船舶电气设备防火中的应用

【摘要】本文分析了船舶电气设备引发火灾和爆炸的成因，介绍了船舶电气设备防火、防爆的要求和预防措施。

【关键词】船舶；电气；防火；防爆；成因；限流保护

0前言

船舶航行过程中安全工作是首要任务。近期统计资料表明，我国船舶航行过程发生事故情况正在呈上升趋势，特别是船舶电气火灾时有发生，对船员以及运输货物安全造成极大的威胁。为此，对船舶电气设备防火、防爆的研究及实施有着重要的意义。

1船舶电气火灾、爆炸的原因

船舶航行于风浪、暴雨、海洋多变的环境中，长年处于颠簸、振动和冲击状态。船舶电气设备在恶劣的环境下工作，温度高、湿度大、空气中含有盐雾、油雾等腐蚀性气体；船舶电站工况复杂、负载波动变化较大；电气设备运行中操作不当或管理不善以及电气设备的短路、过载、绝缘层老化裸露等都可造成火灾、爆炸隐患。

（1）机舱内气温变化较大、相对湿度较高，空气中含有较浓的盐雾、油雾及霉菌等腐蚀物，易导致电气设备的绝缘下降、漏电等故障，进而产生火灾；船舶的摇晃、动力装置产生的振动，以及其它电气设备及线路在运行中产生的电弧、火花和高温，也有可能导致电气设备发生爆炸；

（2）使用非船用产品和质量低劣电器。船用产品和陆用产品在技术参数和要求上有很多不同之处，如船用的接触器要求防震及耐高温，而陆用的就不要求；另外，船用和陆用产品价格相差较大，部分厂商为了牟取暴利偷工减料以次充好，如电缆绝缘层使用再生橡胶、实际截面积达不到标准要求值等；

（3）在油轮及海洋石油平台油管的法兰没有做好可靠性接地保护，当船舶航行过程中产生晃动产生静电火花而引燃周边一些易燃物品；

（4）一般船舶都设有应急蓄电池或单独的蓄电池室。蓄电池在充电时会产生氢气，如果蓄电池室内没有通风装置或通风装置（风机）工作不良，产生的氢气就会在蓄电池室内积聚，一遇火种就会发生火灾爆炸；

2防火、防爆主要措施针

对以上船舶电气设备引起发生火灾、爆炸的原因制定以下防范措施：

（1）在日常设备运行过程中，工作人员要加强对电气设备的巡查，检查电气设备是否有异味、焦味、异常声响产生，防止因电缆绝缘层焦化和电气设备过载引起火灾；工作人员要经常检查照明灯具、浴室灯具的防水罩是否有松动或损坏，防止水进入灯头、灯座而引起火灾；

（2）正确选择电气设备，特别是电缆和导管的选择，以及防爆灯的选择等。船用防爆灯体积不能太大而且重量要轻、防水、防震性能要好；

（3）对配电板、配电屏、配电箱、主开关和电气设备要加强定期清洁，防止油垢、灰尘等积存；要定期检查接线柱是否有松动，防止因振动而产生火花；要定期检查三相电流是否平衡，防止因其中一相过载，而引起匝间短路和电气设备过热破坏绝缘；对船舶所有的电气系统都必须是对地绝缘的监测系统，发电、供电和配电电路均不应接地，更不能直接以船体、船壳作为回路；各类不同电压等级的网络在船舶上不应有电气上的联接；

（4）对于油轮及海洋石油平台，要确保各类油管（包括安装在危险区域的货油管和其它金属管）的法兰有很好的可靠性接地保护，要防止因接地不良而产生静电火花引燃一些易燃物品；

（5）要加强对船舶应急电源的蓄电池巡查，保持蓄电池室通风良好；加强对火灾报警装置的日常维护保养，防止有警不报、无警乱报；

（6）对船舶铁杆避雷针要进行防腐处理，确保有良好的避雷效果。

3防火、防爆管理要求

（1）加强重视消防教育。要做好消防教育工作，提高全员的消防安全意识，增强船员的工作责任感。教育要以防火防爆的主要内容展开进行，特别是对于日常的工作管理规定要有详细的了解；同时，对电气设备以及电气系统的安装问题，需要进行针对性的培训。电气设备相关管理人员要提高个人专业技术水平，掌握主要电气设备（配电站，发电机，报警监测系统等）的系统原理和调试方法，要敢于操作并且解体修理各种电气设备；

（2）优化管理方法。加强船舶电气管理水平，提高船舶电气设备综合管理实力。船舶机舱和甲板部，要实现大部分设备的机管电一体化管理。另外，要加强实时在线动态管理，利用现代网络技术和计算机技术，完善船舶的电气系统，提高船舶电气系统的实效性、可靠性以及稳定性；

（3）懂得正确的灭火方法。目前船舶上主要用到的电气灭火器有1211灭火器和CO2灭火器。要掌握正确的灭火程序，熟练使用灭火器具，尽可能地减少人员伤亡和经济损失；

（4）完善监测管理制度。要完善监测管理制度，做到严格管理、勤于监测；对于电气设备的日常维护建立管理制度，应定期（建议为一个季度）对一般电气设备进行绝缘测试，当绝缘值低于０.4MΩ时就应修理或更换（发电机和配电板对绝缘要求会更高），通过监测管理制度的建立，强化电气设备及其相关设施的日常维护、清洁与保养工作，以便于及时排除电气故障，保证船舶失火报警系统和探测系统的正常运行。

4安科瑞限流式保护器的介绍与选型

4.1限流式保护器的设计

电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大，以及使用寿命短等当弊端，发生短路故障时，能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护，从而能显著减少电气火灾事故，保障使用场所人员和财产的安全。

安科瑞ASCP200-1电气防火限流式保护器的主要元件是固态开关，不同于传统家用的空气开关（微断）。我们知道，传统空气开关的断开是一种机械运动过程，分断时间需要几十毫秒(一般30～50ms)，带负载断开时通常伴随有电弧的产生。而固态开关的断开则是依靠半导体内部的载流子运动实现，分断时间微秒级，速度快，无电弧产生。

如图1所示，当发生短路故障时，传统空气开关在电流升至C点时才能动作，且无法瞬时切断电流，而固态开关则可以在电流升至B点时即瞬间切断短路电流。

图1短路故障前后电流与时间关系图

从流过电阻的电流热量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，传统空气开关与固态开关在短路时所释放的能量差别可以达到数千倍之多。因此当装配限流式保护器的回路发生短路故障时，就可以避免电弧的产生，从而有效降低了电气火灾。

4.2ASCP200-1功能特点

ASCP200-1型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器，较大额定电流为63A。主要功能如下:

A）短路保护功能，线路发生短路故障时，能在150微秒内实现快速限流保护；

B）过载保护功能，线路持续过载时，保护器限流保护；

C）表内超温保护功能，保护器内部器件工作温度过高时，保护器限流保护；

D）过/欠压保护功能，线路欠压或过压时，保护器告警或限流保护（可设）；

E）电缆温度监测功能，被测线缆温度超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；

F）漏电流监测功能，线路漏电超过报警设定值时，保护器告警或限流保护（可设）；

G）通讯功能，保护器配置1路RS485接口，1路2G无线通讯，可以将数据发送到安科瑞Acrel-6000安全云平台，或第三方监控软件或平台，从而实现远程监控。

4.3ASCP200-1技术参数

项目

指标

输入电压

AC85~265V，45~65HZ

功耗

功耗≤5VA（无负载情况下）

额定电流

0~63A可设置

短路保护时间

150μs

过载保护

动作范围：110%~140%；动作延时：3~60s

过压保护

动作范围：100%~120%；动作延时：0~60s

欠压保护

动作范围：60%~100%；动作延时：0~60s

线缆温度监测

监测范围

-20~120℃（精度±2℃）

报警设置

动作范围：45~110℃；动作延时：0~60s

漏电流监测

监测范围

20~1000mA（精度：±2%或±5mA）

报警设置

动作范围：30~1000mA；动作延时：0~60s

故障记录

20条记录（故障类型、故障值、故障时间）

报警方式

声光报警（其中声音可以通过消音按键消除）

通讯

1路RS485接口，Modbus-RTU协议；1路2G无线通讯

安装使

用环境

工作场所

无雨雪直接侵袭、无腐蚀性气体、粉尘，无剧烈震动的场所

工作环境温度

-10~+55℃

相对湿度

空气的相对湿度不超过95%

海拔高度

≤2000m

4.4应用方案图示

ASCP200-1型电气防火限流式保护器建议安装在入户开关下端，额定电流值根据入户开关的具体规格进行设置，典型应用示意图如图2所示：

图2ASCP200-1家用防火解决方案安装示意图

4.5使用注意事项

在选用限流式保护器时，限流式保护器的设定的额定电流应该与其前上级的断路器的额定电流保持一致。例如，当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时，应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用，严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。

ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装，可以挂墙安装，也可以安装在箱体内，应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质，并注意环境温度和通风散热。

为确保可靠连接，接线时应按接线图进行，同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热，也避免因接触不良而导致保护器工作不正常，线头应采用合适大小的U形冷压头压接后，再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。

保护器内部带有交流电，严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间，若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时，保护器仍处于带电状态，不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路，并排除故障后，长按保护器的复位按键约2秒钟，使保护器恢复正常运行时。

当保护器因超温而发生限流保护时，则可能是因为负载电流过大，环境温度过高或通风散热不良等原因导致，可通过加强通风等措施，等保护器温度降下来后，再长按复位键，使保护器复位，恢复正常运行。

5结论

船舶电气设备防火、防爆工作是保障船员安全生产的重要工作，也是一个系统工程，除了要按规定要求配备电气设备外，应对各级相关电气管理人员加强管理，提高安全意识，建立监测管理制度，完善安全防火防爆制度，尽一切可能来保证船舶的安全运行。

安科瑞张豪供稿