潜水器在线绝缘检测方法研究.pdf

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1、第36卷第1期2017年2月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYFeb．2017doi：10．3969／j．issn．1003—2029．2017．01．013潜水器在线绝缘检测方法研究古浪，曲文新，程斐，胡震(中国船舶科学研究中心，深海载人装备国家重点实验室．江苏无锡214082)摘要：为了提高潜水器_Y-作的安全性和可靠性。对潜水器的在线绝缘检测方法进行了研究。描述了无源检测法和有源检测法的工作原理．并基于有源检测法提出了绝缘检测对电气系统设计的要求，同时给出了绝缘故障的排查、定位和隔离方法。最后，通过在潜水器上的实

2、际应用．验证了有源检测法的实用性和有效性．关键词：潜水器：无源检测；有源检测中图分类号：P715．5：TM645．22文献标志码：A文章编号：1003—2029(2017)01—0070—04随着海洋开发和勘探技术的不断发展，潜水器需要克服更为恶劣的海况和工作环境，需要胜任更为复杂的工作要求，这使得其电气系统结构目益复杂，并同时在可靠性和安全性等方面对潜水器提出了更高的要求。电气系统作为潜水器的控制核心，其舱外各型电气设备，如电池、水密电缆、传感器、推进器和各型直流负载等都会涉及到绝缘问题。但是，由于潜水器自身设备老化和工作环境恶劣等原因，譬如

3、海水腐蚀、压力、温度和盐度剧烈变化、密封件失效等，都会引起绝缘的损伤和破坏，使电气系统绝缘性能下降，电能消耗增加，轻则发生电化学腐蚀，影响潜水器正常工作并造成隐患，严重时还可能造成次生故障，导致潜水器失事事故【11。因此，电气系统绝缘故障作为潜水器常见故障中的一种，从安全性和可靠性考虑，必须对其进行实时检测，若对地电流过大，则可在绝缘下降的趋势刚刚形成且尚未造成故障时就及时发现隐患，然后采用一定的方法对故障源进行排查、定位和隔离，以避免给潜水器造成更大的故障。现有直流系统绝缘电阻检测方法主要有平衡电桥法、改进电桥法、交流信号注人法、直流漏电流法

4、

5、21。电桥法基于电桥平衡原理，应用广泛，但该方法无法检测正负极绝缘同时下降的情况，并且正负极绝缘差值较大时还会造成误报警12l。改进电桥法，又称乒乓电桥法，通过切换电桥两臂电阻值的大小，使电桥没有一个固定的平衡点，此方法需要电子开关或继电器，可靠性差，且有动作延时i31。交流信号输入法需要定时在直流系统母线与大地之间注入低频交流电流信号，根据交流电流信号的流向来查找接地故障，但其所能检测的接地电阻受直流系统对地分布电容的影响，检测精度和灵敏度都受到影响，且注入的低频交流电流信号会增大直流系统的电压纹波系数，对弱电系统影响较大14】。直流漏电流

6、法151主要基于差流检测的思想，即对于任意无节点的支路，流入该支路的电流和流出该支路的电流相等，差流为0，但该方法漏电流较小，难以测量，测量精度和灵敏度都难以提高，此外，潜水器的绝缘性能下降时并不一定会在外壳上形成漏电电流，所以不太适合在潜水器上使用。基于此，本文提出了一种适用于潜水器绝缘检测的无源检测法和有源检测法，并基于该检测方法提出了绝缘检测对电气系统设计的要求，同时给出了实际应用过程中绝缘故障的排查、定位和隔离方法。1无源检测法当暴露在海水中的电气设备或水密接插件进水后，设备电源正、负极在金属框架上产生分压，框收稿日期：2016—08—

7、3I基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2014AA09A110)；高技术船舶科研项目资助(2013411)作者简介：古浪(1989一)，男，硕士，T程师，主要从事载人潜水器研究设计T作。E-mail：gulan91522@163．tom第1期直塑：篁!堂查堡垄垡丝竺竺型查鲨堡壅ZL一—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一架带电，无源检测法就是通过测量各设备电源负极和金属框架之间的电势

8、差，进而判断设备的对地绝缘情况。无源检测法原理如图1所示，R+为设备电源正极与潜水器外壳之间的等效绝缘电阻，R。起限流作用，调整R。可使系统适用于不同电压的电源回路。当潜水器电气系统绝缘良好时，K趋于无穷大，接地电流为0；当绝缘下降时，电源正极通过绝缘电阻R+、限流电阻R。和电源负极形成闭合回路，由电流表的读数表征系统的绝缘性能，接地电流计算公式如下：，一器潜水器水下作业时，在电源正极绝缘良好的条件下，若电源负极绝缘值较低，对电气设备影响不大，无源检测就是基于这种理念设计的。但是，当电源负极和金属框架之间的绝缘值过低时，无源检测回路上电流表显示

9、的电流值将不能真实地反应电源正极与金属框架之间的绝缘情况。以电源负极与金属框架短路为例，无论电源正极与金属框架之间绝缘情况如何，电流表读数永远为0。基