用于控制海洋供电系统中的杂散电流的方法和包括海洋供电系统的海洋船舶与流程

本发明涉及一种用于控制海洋供电系统中的杂散电流以便防止连接到供应交流电(ac)或直流电(dc)的岸电电源的船舶上的金属部件和牺牲元件两者劣化的方法。当连接到岸电时，来自外部源的杂散电流可能流过布线、船舶、周围的水体到达接地，所述杂散电流导致严重的电解腐蚀，或在船舶上产生外部感应的电蚀作用。

背景技术：

1、通常的做法是在诸如码头的岸上设施为船舶提供岸电，这些电源通常包括用于船舶上各种电气装置的dc系统或3相4线ac系统。电气装置可以包括一个或多个电池充电器(这取决于电池的数量和类型)、舱底泵、空调单元、灯和其他需要电力的辅助装置。

2、还有通常的做法是，为船体、导电配件、油漆以及船舶内和船舶上的其他导体提供保护以防止腐蚀(通常称为dc电偶腐蚀)，所述腐蚀发生在金属船体或其他金属部件和异种金属(例如螺旋桨)都被放置在相同水溶液中(特别是海水中)时。腐蚀保护的示例可以包括外加电流腐蚀保护(iccp)系统和/或无源牺牲阳极。

3、ac和dc岸电或船舶系统中杂散电流的出现可能有不同的原因。例如，码头处的ac电源可能接线不正确，并且电源线、中性线和安全地线可能互换(通常称为反转极性)。替代地，船舶上的ac系统接线不正确，或者ac泄漏到船舶接地。这些问题可能导致ac电流泄漏或故障，并且对船舶上的水下部件和电气装置造成严重损害或故障。

4、为克服船舶上提供的电蚀作用而提供的dc系统经常与安全接地互连。通过此路径的泄漏电流可能会导致腐蚀加速。安全接地上的ac电压表示所有船舶和码头设备的严重电解和安全问题。

5、此杂散电流导致所有水下防腐蚀活性元件(通常为锌)和船舶的更贵重的水下金属部件(例如青铜螺旋桨)与连接到ac安全接地线的dc接地电连接。结果是一个很大面积的电解腐蚀网络，它可能会迅速耗尽船舶上更具活性的元件。如果多艘船舶连接到同一个岸上设施，则电偶腐蚀的组合影响可能会使这种情况变得更糟。

6、另一种形式的损坏是因引入通常连接到船舶的dc接地系统的岸上ac电源引起的电解腐蚀。这种腐蚀是由于接线不当、泄漏和ac回流线电压降引起的，所述电压降将低水平的ac电压引入公共ac岸电安全接地。这可能会导致耗尽活性元件和船舶的更贵重的水下元件。这种类型的损坏攻击所有贯穿船体的配件，腐蚀并最终破坏它们，使得船舶可能由于贯穿船体配件的故障而遭受进水。

7、另一种故障机制是由于输送到船舶的岸电中的杂散电流不平衡而导致的电气损坏。当电流被供应到船舶，但没有通过预期的回流线返回时，就会发生这种情况。不平衡电流可能会通过水泄漏到码头，或通过ac安全接地泄漏。在其他正确接线的船舶中，这种类型的故障可能是由配电面板中彼此接触的电触点的移动引起，或由海水进入电路(所述电路本应绝缘但却通过湿区使电流泄漏到接地)引起。一些电气系统(如冰箱、加热器、空调或定时运行装置)可能会出现故障，所述故障在操作员离开船舶很久之后电气系统意外启动时才激活。

8、本发明为解决上述问题而提供了一种改进的用于控制海洋供电系统中的杂散电流的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于控制海洋供电系统中的杂散电流的方法、一种包括可使用此方法进行操作的保护性接地电路的海洋供电系统以及一种包括这种海洋供电系统的船舶。

2、所述目的通过根据所附权利要求的用于控制杂散电流的方法、包括可使用所述方法进行操作的保护性接地电路的海洋供电系统以及包括这种保护性接地电路的海洋船舶来实现。

3、在随后的文本中，海洋供电系统可以包括可连接到船舶或浮动海洋结构的岸基直流(dc)电源或交流(ac)电源。在ac电源的情况下，船舶或浮动结构可以提供有ac/dc整流器。本发明主要针对海洋船舶的应用进行描述，但是本发明适用于具有提供有保护性接地电路(也称为pe电路)的供电系统的海洋船舶和浮动海洋结构两者。

4、根据本发明的一个方面，本发明涉及一种用于消除海洋供电系统中的杂散电流的方法，所述系统包括保护性接地(pe)电路，当电源连接到船舶时，所述保护性接地电路将船舶连接到接地。所述方法涉及以下步骤：

5、-使用电流传感器来监测保护性接地电路中的电流；

6、-确定电流传感器是否检测到杂散电流；以及

7、如果检测到杂散电流，则

8、-抵消保护性接地电路中的杂散电流，以将杂散电流减小到零电流值或接近零电流的值。

9、如果电流传感器检测到的杂散电流高于阈值，则可以抵消保护性接地电路中的杂散电流。可以将阈值设置为零以进行连续控制。替代地，所述阈值可以设置为几毫安(ma)，使得供电系统不会响应于杂散电流的最小随机变化而启动控制。

10、使用合适的电流传感器(诸如布置在pe电路中的感应电流传感器)来执行电流监测。根据第一示例，感应电流传感器是电流互感器。根据第二示例，感应电流传感器是霍尔效应传感器。根据第三示例，感应电流传感器是磁通门传感器。

11、所述方法涉及抵消保护性接地电路中的杂散电流，以便将杂散电流减小到零，或者至少减小到低于阈值的值。保护性接地电路中检测到的杂散电流通过使用诸如保护性接地线pe的合适装置来在保护性接地电路中感应出逆电流来抵消。

12、根据本发明的第二方面，本发明涉及一种将海洋船舶连接到岸电电源的海洋供电系统，其中所述供电系统具有保护性接地电路(pe)。pe电路包括从岸电电源延伸到船舶连接器的第一正接地连接件、从船舶连接器延伸到接地母线的第二正接地连接件、以及从接地母线延伸到一个或多个船舶负载的第三正接地连接件。

13、第二正接地连接件包括：电流传感器，所述电流传感器被布置为检测保护性接地电路(pe)中的杂散电流并发射与检测到的电流成比例的信号；控制单元，所述控制单元被布置成接收发射的信号并生成和传输控制信号；以及用于响应于传输的控制信号而抵消保护性接地电路中的杂散电流的装置，由此所述装置被操作来将杂散电流减小到零电流值或接近零电流的值。

14、用于抵消保护性接地电路中的杂散电流的装置被布置成在检测到的杂散电流高于阈值的情况下进行操作。可以将阈值设置为零以进行连续控制。替代地，所述阈值可以设置为几毫安(ma)，使得供电系统不会响应于杂散电流的最小随机变化而启动控制。

15、使用合适的电流传感器(诸如布置在pe电路中的感应电流传感器)来执行电流监测。根据第一示例，感应电流传感器是电流互感器。根据第二示例，感应电流传感器是霍尔效应传感器。根据第三示例，感应电流传感器是磁通门传感器。

16、用于抵消保护性接地电路中的杂散电流的装置被操作来将杂散电流减小到零，或者至少减小到低于阈值的值。保护性接地电路中检测到的杂散电流通过使用诸如可控感应线圈的合适装置来在保护性接地电路中感应出逆电流来抵消。

17、根据本发明的第三方面，本发明涉及一种海洋船舶或浮动结构，其包括如在以上示例中的任一个中所述的海洋供电系统。

18、根据本发明的方法和系统提供了一种用于抵消保护性接地电路中的杂散电流以减少杂散电流的装置。这解决了由因引入通常连接到船舶的dc接地系统的岸上ac电源引起的电解腐蚀造成损坏的问题。本发明解决的另一个问题是由于岸电中输送到船舶的杂散电流不平衡而导致电气损坏的风险。在多艘海洋船舶连接到同一个岸上设施的情况下，也可以避免电偶腐蚀的组合影响。

19、本发明的进一步优点和有利特征在具体实施方式和从属权利要求中公开。