船舶電力系統(tǒng)的安全保護

1、7.8 船舶電力系統(tǒng)的安全保護船舶電力系統(tǒng)的安全保護 教學(xué)要求：教學(xué)要求：了解船舶電站安全保護的任務(wù)，保護環(huán)了解船舶電站安全保護的任務(wù)，保護環(huán)節(jié)的作用與要求，熟悉發(fā)電機的外部短路、節(jié)的作用與要求，熟悉發(fā)電機的外部短路、過載、欠壓和逆功保護的整定值，電網(wǎng)絕過載、欠壓和逆功保護的整定值，電網(wǎng)絕緣監(jiān)視，接用岸電時的注意事項，理解保緣監(jiān)視，接用岸電時的注意事項，理解保護電器的功能（空氣斷路器、逆功率繼電護電器的功能（空氣斷路器、逆功率繼電器、岸電相序監(jiān)視器）。器、岸電相序監(jiān)視器）。電站保護的任務(wù)：電站保護的任務(wù)：切除故障電氣設(shè)備；發(fā)出報警信號。切除故障電氣設(shè)備；發(fā)出報警信號。包括：船舶發(fā)電機保護、船舶

2、變壓器保護、包括：船舶發(fā)電機保護、船舶變壓器保護、船舶電網(wǎng)的保護、船舶電動機的保護。船舶電網(wǎng)的保護、船舶電動機的保護。要求：保護元件具有選擇性、快速性、靈敏要求：保護元件具有選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。性和可靠性。1選擇性選擇性：電力系統(tǒng)，從發(fā)電機到負載，應(yīng)分級設(shè)置：電力系統(tǒng)，從發(fā)電機到負載，應(yīng)分級設(shè)置保護裝置，使保護具有選擇性；系統(tǒng)發(fā)生故障時使離保護裝置，使保護具有選擇性；系統(tǒng)發(fā)生故障時使離故障電路故障電路最近的保護裝置動作最近的保護裝置動作；其動作電流或動作延；其動作電流或動作延時：短路保護動作整定電流時：短路保護動作整定電流逐級減少逐級減少(I(I1 1I I2 2I I3 3) )

3、、動作、動作整定延時整定延時逐級減少逐級減少(t(t1 1t t2 2t t3 3) )。（。（DW采用整定時間），采用整定時間），DZ(一般采用整定電流一般采用整定電流) 2快速性快速性：對于故障保護電器要求動作快：對于故障保護電器要求動作快速，以免事故擴大速，以免事故擴大 造成損害。造成損害。 3靈敏性靈敏性：對于故障和非正常狀態(tài)的反應(yīng)：對于故障和非正常狀態(tài)的反應(yīng)能力。能力。 4可靠性可靠性：保護裝置本身必須工作可靠；：保護裝置本身必須工作可靠；保護目的：保護目的：發(fā)電機是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保發(fā)電機是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保障。障。一般設(shè)有：一般設(shè)有：外部短路保護、過載保護、欠

4、壓保護和外部短路保護、過載保護、欠壓保護和逆功率保護。逆功率保護。一、發(fā)電機的保護一、發(fā)電機的保護短路的短路的原因原因：. .維護保養(yǎng)不周；維護保養(yǎng)不周；. .絕緣老化；絕緣老化；. .機械損傷；機械損傷；. .誤操作等。誤操作等。 短路短路后果后果：產(chǎn)生巨大短路電流，對電力系統(tǒng)設(shè)備的破壞作用，：產(chǎn)生巨大短路電流，對電力系統(tǒng)設(shè)備的破壞作用，電網(wǎng)電壓急降，電動機停轉(zhuǎn)，發(fā)電機跳閘，全船停電。電網(wǎng)電壓急降，電動機停轉(zhuǎn)，發(fā)電機跳閘，全船停電。要求要求：保護裝置要正確、可靠、快速而有選擇性斷開故障點。：保護裝置要正確、可靠、快速而有選擇性斷開故障點。 通常采用時間原則和電流原則相結(jié)合的方法。保護具有選擇

5、通常采用時間原則和電流原則相結(jié)合的方法。保護具有選擇性，發(fā)生短路時，僅是離故障點最近的開關(guān)動作。性，發(fā)生短路時，僅是離故障點最近的開關(guān)動作。規(guī)范規(guī)范規(guī)定規(guī)定：發(fā)電機外部短路保護分：短路延時、短路瞬：發(fā)電機外部短路保護分：短路延時、短路瞬時動作保護。時動作保護。 整定值：整定值：. .小電流延時：小電流延時：2 25 5倍的額定電流，倍的額定電流，0.20.20.6s0.6s。 . .大電流：大電流：5 5 1010倍的額定電流，瞬時動作。倍的額定電流，瞬時動作。措施措施： 由由DW過流脫扣器中的過流脫扣器承擔(dān)。過流脫扣器中的過流脫扣器承擔(dān)。17081708、17091709、171017101

6、 1、外部短路保護、外部短路保護2 2、過載保護、過載保護 過載過載原因原因：發(fā)電機輸出功率或電流超過其額定：發(fā)電機輸出功率或電流超過其額定值。值。 保護保護原則原則：保護發(fā)電機不受損壞，盡量不中斷：保護發(fā)電機不受損壞，盡量不中斷供電，且應(yīng)避開短暫過載。供電，且應(yīng)避開短暫過載。 措施措施： 由空氣斷路器的由空氣斷路器的“過電流脫扣器過電流脫扣器”或或“熱脫扣器熱脫扣器”等動作跳閘，實現(xiàn)保護。等動作跳閘，實現(xiàn)保護。 自動分級卸載裝置：自動分級卸載裝置：（也屬過載保護）卸（也屬過載保護）卸次要負載、延時動作。次要負載、延時動作。鋼質(zhì)海船建造規(guī)范鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 無自動分級卸載時：出現(xiàn)無

7、自動分級卸載時：出現(xiàn)1.251.251.351.35倍額定電倍額定電流后，延時流后，延時151520s20s跳閘；跳閘； 有自動分級卸載時：出現(xiàn)有自動分級卸載時：出現(xiàn)1.51.5倍額定電流后，延倍額定電流后，延時時101020s20s跳閘。跳閘。16991699、17111711 危害：危害： 不能正常工作，電動機過電流。不能正常工作，電動機過電流。 保護：保護： 已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機：脫開；未并已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機：脫開；未并網(wǎng)的發(fā)電機：不能并網(wǎng)。網(wǎng)的發(fā)電機：不能并網(wǎng)。 措施措施（保護元件）：空氣斷路器的失壓脫扣器（保護元件）：空氣斷路器的失壓脫扣器 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：分段

8、不同（帶延時和不帶延時）。分段不同（帶延時和不帶延時）。 電壓為額定值的電壓為額定值的70% 70% 80%80%時：延時時：延時1 13s3s動動作；作； 電壓為額定值的電壓為額定值的40% 40% 70%70%時：瞬時動作。時：瞬時動作。3 3、欠壓保護、欠壓保護4 4、逆功率保護、逆功率保護逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。危害：增加電網(wǎng)負擔(dān)，可能損壞原動機（發(fā)電危害：增加電網(wǎng)負擔(dān)，可能損壞原動機（發(fā)電機變成電動機）。機變成電動機）。 保護要求：保護要求： 整定值：逆功率大小為額定功整定值：逆功率大小為額定功率的率的8%8%15%15%，延時，延時1 110s10s

9、動作。動作。 措施（保護元件）：措施（保護元件）：常采用常采用“逆功率繼電器逆功率繼電器”和和DWDW的分勵脫扣器實現(xiàn)逆功率保護。的分勵脫扣器實現(xiàn)逆功率保護。 逆功率繼電器：逆功率繼電器： 反映有功功率大小和方向。反映有功功率大小和方向。16801680、16811681、17141714、17151715、17171717、17181718、17191719逆功率繼電器逆功率繼電器原理：發(fā)電機輸出功率時，原理：發(fā)電機輸出功率時，電壓線圈和電流線圈產(chǎn)電壓線圈和電流線圈產(chǎn)生的磁通在鋁盤中感應(yīng)生的磁通在鋁盤中感應(yīng)出渦流使鋁盤順時針方出渦流使鋁盤順時針方向轉(zhuǎn)動，因受擋塊擋住向轉(zhuǎn)動，因受擋塊擋住不能轉(zhuǎn)

10、動。不能轉(zhuǎn)動。發(fā)電機出現(xiàn)逆功率，鋁盤發(fā)電機出現(xiàn)逆功率，鋁盤逆轉(zhuǎn)，軸上齒輪帶動觸逆轉(zhuǎn)，軸上齒輪帶動觸頭移動，達整定時間，頭移動，達整定時間，將使動靜觸頭閉合，而將使動靜觸頭閉合，而使發(fā)電機主開關(guān)跳閘。使發(fā)電機主開關(guān)跳閘。 保護原則：保護原則：應(yīng)應(yīng)具有具有選擇性選擇性，避免造成不必要的停電。避免造成不必要的停電。 動作值整定原則：動作值整定原則： 按時間按時間原則和原則和按電流按電流原則原則。. .按時間：各級開關(guān)或保護裝置的動作時間整定值朝發(fā)按時間：各級開關(guān)或保護裝置的動作時間整定值朝發(fā)電機方向逐級電機方向逐級增大增大(t(t1 1t t2 2t t3 3) ) ；. .按電流：動作電流的按電流

11、：動作電流的整定值也是朝發(fā)電機方向逐漸遞增整定值也是朝發(fā)電機方向逐漸遞增(I(I1 1I I2 2I I3 3) ) 。 保護裝置：保護裝置：1.1.萬能式自動斷路器（發(fā)電機主開關(guān)），萬能式自動斷路器（發(fā)電機主開關(guān)），2.2.裝置式自動斷路器（配電板或應(yīng)急配電板），裝置式自動斷路器（配電板或應(yīng)急配電板），3.3.熔斷器熔斷器（末級保護）。（末級保護）。 實際做法及要求：實際做法及要求：1.1.發(fā)電機至萬能式自動開關(guān)短路可發(fā)電機至萬能式自動開關(guān)短路可能性小，可不設(shè)；能性小，可不設(shè)；2.2.主配電板至用電設(shè)備部分與用電設(shè)備主配電板至用電設(shè)備部分與用電設(shè)備共用一套；共用一套；3.3.主配電板至分配電

12、板可采用裝置式斷路器或主配電板至分配電板可采用裝置式斷路器或熔斷器；熔斷器；4.4.主匯流排至電動機的保護級數(shù)不超過主匯流排至電動機的保護級數(shù)不超過4 4級，至級，至照明負載保護級數(shù)不超過照明負載保護級數(shù)不超過5 5級級 （否則難整定，難以滿（否則難整定，難以滿足足“選擇性和快速性選擇性和快速性”）。）。二、二、船舶電網(wǎng)的短路保護船舶電網(wǎng)的短路保護過載保護方法：過載保護方法： 船舶電網(wǎng)一般不單獨設(shè)置過載保護裝置（船舶電網(wǎng)一般不單獨設(shè)置過載保護裝置（電網(wǎng)電網(wǎng)過載保護過載保護通常通常與用電設(shè)備共用一套與用電設(shè)備共用一套過載保護裝置過載保護裝置，裝在出線端裝在出線端）。注意注意： 1.“1.“不單獨

13、設(shè)置過載保護不單獨設(shè)置過載保護”并非并非“不保護不保護”，而是由負載而是由負載“順帶順帶”保護；保護； 2.2.舵機線路（主、控制線路都）不設(shè)置過載保舵機線路（主、控制線路都）不設(shè)置過載保護裝置護裝置 保證舵機緊急時的可使用。保證舵機緊急時的可使用。過載保護過載保護三、三、船舶電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視船舶電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視 2 2、絕緣監(jiān)測：地氣燈難以、絕緣監(jiān)測：地氣燈難以獲得具體的絕緣電阻，通常采獲得具體的絕緣電阻，通常采用兆歐表（帶電測量式或安裝用兆歐表（帶電測量式或安裝式兆歐表）式兆歐表） 電網(wǎng)絕緣電阻電網(wǎng)絕緣電阻不應(yīng)低于不應(yīng)低于2M2M。 動力和照明負載各一個。動力和照明負載各一個。 1 1、單相接

14、地的監(jiān)視：單相接地造成潛、單相接地的監(jiān)視：單相接地造成潛在性危害，因此保護裝置要求提示性（或在性危害，因此保護裝置要求提示性（或監(jiān)測性），不要求切除性。監(jiān)測性），不要求切除性。 方法：常用絕緣指示（地氣）燈。方法：常用絕緣指示（地氣）燈。暗，該相絕緣不好，滅，該相接地暗，該相絕緣不好，滅，該相接地。四、四、接用岸電裝置接用岸電裝置 1接岸電的作用接岸電的作用：當(dāng)船舶靠岸特別是修船時應(yīng)：當(dāng)船舶靠岸特別是修船時應(yīng)接岸電，因岸電比船電便宜很多，同時可免去對接岸電，因岸電比船電便宜很多，同時可免去對發(fā)電機進行管理，便于發(fā)電機的維修、保養(yǎng)。發(fā)電機進行管理，便于發(fā)電機的維修、保養(yǎng)。 2接岸電的要求接岸電的

15、要求：電制、額定電壓及額定頻率：電制、額定電壓及額定頻率一致，與船舶電網(wǎng)相序一致（不一致電動機反轉(zhuǎn)一致，與船舶電網(wǎng)相序一致（不一致電動機反轉(zhuǎn)等）且不能斷相。等）且不能斷相。 3主發(fā)電機、應(yīng)急發(fā)電機、岸電之間的聯(lián)鎖關(guān)主發(fā)電機、應(yīng)急發(fā)電機、岸電之間的聯(lián)鎖關(guān)系是系是：主發(fā)電機供電，岸電開關(guān)合不上閘或自動：主發(fā)電機供電，岸電開關(guān)合不上閘或自動跳閘；主發(fā)電機（應(yīng)急發(fā)電機）脫離電網(wǎng)后，岸跳閘；主發(fā)電機（應(yīng)急發(fā)電機）脫離電網(wǎng)后，岸電開關(guān)才能和閘。主發(fā)電機失電，應(yīng)急發(fā)電機自電開關(guān)才能和閘。主發(fā)電機失電，應(yīng)急發(fā)電機自動起動送電。配電板上主開關(guān)與岸電開關(guān)設(shè)有聯(lián)動起動送電。配電板上主開關(guān)與岸電開關(guān)設(shè)有聯(lián)鎖保護環(huán)節(jié)。

16、鎖保護環(huán)節(jié)。相序指示器相序指示器1電路電路2原理：原理： 上圖在正常情況通上圖在正常情況通過電路分析過電路分析 U1=1.5Up U2=0.4Up （Up為為相電壓）相電壓） 3性質(zhì)：白（綠）燈比紅燈亮、為正序，可接性質(zhì)：白（綠）燈比紅燈亮、為正序，可接岸電；紅燈比白（綠）燈亮、為逆序，應(yīng)將岸電岸電；紅燈比白（綠）燈亮、為逆序，應(yīng)將岸電任意兩根接線對換。任意兩根接線對換。 原理：當(dāng)相序正確時，電原理：當(dāng)相序正確時，電壓濾過器中壓濾過器中mnmn兩點電壓為兩點電壓為0 0，岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動作，岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動作，相序錯誤或缺相，則相序錯誤或缺相，則KAKA失電，失電，最終使失壓脫扣器動作跳開。最終使失壓脫扣器動作跳開。 作用：作用：逆序繼電器又稱為逆序繼電器又稱為“負序繼電器負序繼電器”，作為一種保，作為一種保護裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相護裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相序不一致時，禁止岸