Evaluation of Insulation Monitoring Devices in an Isolated DC System

Abstract

This Bachelor’s thesis has been done on behalf of Wärtsilä Research & Development for the team Testing & Validation. The thesis’s purpose was divided into two main objectives: evaluating a suiting Insulation Monitoring Device (IMD) candidate for the engine automation system and determining why Wärtsilä uses isolated (IT) systems on their marine applications.

Wärtsilä’s engine automation system, a complex system built upon smaller IT subsystems monitored by so-called IMDs, has had issues with insulation faults and insulation resistance measuring errors during internal UNIC tests. It was decided to perform an extensive comparison test of three different DC capable IMDs. The comparison test was conducted on a running W31 engine at the engine Laboratory in Vaasa.

A question arose as to why Wärtsilä uses IT systems in their marine application. Therefore, based on recommendations from International Standards, the thesis’s theoretical part consists of information regarding distribution systems, earthing principles, and electrical safety in vessels.

The thesis’s result proposes a suiting IMD candidate for the engine automation system and determines why Wärtsilä uses IT systems on their marine applications.

Detta examensarbete har gjorts på uppdrag av Wärtsilä Research & Development, för teamet Testing & Validation. Examensarbetets syfte var uppdelat i två huvudmål: att utvärdera en lämplig isolationsövervakningsenhet för motorautomationssystemet och fastställa varför Wärtsilä använder isolerade (IT) system i sina marina applikationer.

Wärtsiläs motorautomationssystem, ett komplext system uppbyggt av mindre IT-delsystem som övervakas av s.k. isolationsövervakningsenheter, har haft svårigheter med isolationsfel och mätfel av isolationsmotståndet under interna UNIC-tester. Det beslutades att utföra ett omfattande jämförelsetest av tre olika DC-kapabla isolationsövervakningsenheter. Jämförelsetestet genomfördes på en opererande W31-motor vid motorlaboratoriet i Vasa.

En fråga uppstod varför Wärtsilä använder IT-system i sina marina applikationer. Examensarbetets teoretiska del, som baserar sig på rekommendationer från internationella standarder, består därför av insamlad information angående distributionssystem, jordningsprinciper och elsäkerhet i fartyg.

Examensarbetets resultat föreslår en lämplig isolationsövervakningsenhet för motorautomationssystemet och fastställer varför Wärtsilä använder IT-system i sina marina applikationer.

Tämä opinnäytetyö on tehty Wärtsilä Research & Development, Testing & Validation -osastolle. Opinnäytetyön tarkoitus oli jaettu kahteen päätavoitteeseen: arvioida sopiva eristystason valvontalaite moottoriautomaatiojärjestelmälle ja selvittää, miksi Wärtsilä käyttää eristettyjä (IT) järjestelmiä merisovelluksissaan.

Wärtsilän moottoriautomaatiojärjestelmällä, monimutkainen järjestelmä, joka on rakennettu pienemmistä IT-osajärjestelmistä, joita valvotaan ns. eristystason valvontalaitteilla, on ollut vaikeuksia eristysvirheiden ja eristysvastuksen mittausvirheiden suhteen sisäisten UNIC-testien aikana. Kolmen erilaisen DC-yhteensopivan eristystä valvovan laitteen kesken päätettiin suorittaa laaja vertailutesti. Vertailutesti tehtiin käynnissä olevalla W31-moottorilla Vaasan moottorilaboratoriossa.

Kysymys nousi esiin, miksi Wärtsilä käyttää IT-järjestelmiä merisovelluksissaan. Opinnäytetyön teoriaosa, joka perustuu kansainvälisiin standardeihin, sisältää siksi kerättyä informaatiota alusten jakelujärjestelmistä, maadoitusperiaatteista ja sähköturvallisuudesta.

Opinnäytetyön tulos ehdottaa sopivan eritystason valvontalaitteen moottoriautomaatiojärjestelmälle ja määrittää, miksi Wärtsilä käyttää IT-järjestelmiä merisovelluksissaan.