船舶電站及其自動(dòng)化裝置 課件 5 船舶電力系統(tǒng)安全保護(hù)

第五章船舶電力系統(tǒng)安全保護(hù)

船舶電力系統(tǒng)一般指發(fā)電機(jī)、主配電板、船舶電網(wǎng)。船舶電力系統(tǒng)的安全保護(hù)，主要包括船舶同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)和船舶電網(wǎng)的保護(hù)等內(nèi)容。

船舶電站保護(hù)的任務(wù)：

①.電氣設(shè)備發(fā)生故障或異常時(shí)，應(yīng)自動(dòng)、迅速、有選擇性地切除，保證其他設(shè)備正常運(yùn)行。

②.發(fā)生異常時(shí)，應(yīng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)處理，防止擴(kuò)大。

③.對(duì)于重要設(shè)備，要求能自動(dòng)起動(dòng)備用設(shè)備投入運(yùn)行，切除異?；蚬收显O(shè)備，并自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

④.配合各種自控裝置，自動(dòng)減少或消除異常運(yùn)行情況。檢測(cè)到異常，能發(fā)出信號(hào)給自動(dòng)控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，消除異常，提高運(yùn)行可靠性。索引第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)保護(hù)的任務(wù)和作用

第二節(jié)保護(hù)裝置的基本要求

電站保護(hù)的基本要求：基本有要求：①.選擇性，②.快速性，③.靈敏性，④.可靠性。返回索引1．發(fā)電機(jī)的過(guò)載和短路保護(hù)(1)過(guò)載10%～50%之間，經(jīng)少于2min的延時(shí)斷路器應(yīng)分?jǐn)?，建議整定在發(fā)電機(jī)額定電流的125%～135%，延時(shí)15～30s斷路器分?jǐn)啵?2)過(guò)電流大于50%，但小于發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)短路電流，經(jīng)與系統(tǒng)選擇性保護(hù)所要求的短暫延時(shí)后斷路器應(yīng)分?jǐn)?。斷路器的短延時(shí)脫扣器建議按下列規(guī)定進(jìn)行整定:始動(dòng)值為發(fā)電機(jī)額定電流的200%～250%，延時(shí)時(shí)間:直流最長(zhǎng)為0.2s，交流最長(zhǎng)為0.6s；船舶發(fā)電機(jī)的過(guò)載保護(hù)主要是由自動(dòng)分級(jí)卸載裝置和自動(dòng)空氣斷路器中的過(guò)電流脫扣器實(shí)現(xiàn)，船舶發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)主要是由自動(dòng)空氣斷路器中的過(guò)電流脫扣器實(shí)現(xiàn)。索引

并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)有欠電壓保護(hù)并能滿足下列要求:①當(dāng)電機(jī)不發(fā)電情況下閉合斷路器時(shí)應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作；②當(dāng)電壓降低至額定電壓的70%～35%時(shí)，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求的延時(shí)后動(dòng)作。船舶發(fā)電機(jī)的欠電壓保護(hù)主要是由自動(dòng)空氣斷路器中的失壓脫扣器實(shí)現(xiàn)。2．發(fā)電機(jī)的欠電壓保護(hù)

并聯(lián)運(yùn)行的交流發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)有延時(shí)3～10s動(dòng)作的逆功率保護(hù)，并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的逆功率(或逆電流)值按原動(dòng)機(jī)的類型不同可整定為:①原動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)：發(fā)電機(jī)額定功率(電流)的8%～15%；②原動(dòng)機(jī)為渦輪機(jī)：發(fā)電機(jī)額定功率(電流)的2%～6%。當(dāng)供電電壓下降至額定電壓的50%時(shí)，逆功率或逆電流保護(hù)不應(yīng)失效，但其動(dòng)作值可以有所改變。船舶發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)由逆功率繼電器實(shí)現(xiàn)。并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，甲斷油→乙就過(guò)載3．發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)

應(yīng)設(shè)有適當(dāng)?shù)男遁d裝置或其他等效措施，自動(dòng)將非重要負(fù)載及保障居住條件的設(shè)備予以卸載，必要時(shí)，次重要設(shè)備也可予以卸載，以確保被連接的發(fā)電機(jī)不發(fā)生持續(xù)過(guò)載。根據(jù)發(fā)電機(jī)的過(guò)載能力，此種卸載可分一級(jí)或多級(jí)進(jìn)行。在這種情況下，應(yīng)先行卸掉非重要負(fù)載。4．自動(dòng)卸載索引3.1船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過(guò)載、欠壓和逆功率保護(hù)的要求根據(jù)我國(guó)《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)500V以下同步發(fā)電機(jī)，針對(duì)其不正常運(yùn)行情況和可能出現(xiàn)的故障，主要設(shè)置的安全保護(hù)和要求如下第三節(jié)船舶發(fā)電機(jī)的外部短路、過(guò)載、欠壓和逆功率保護(hù)索引3.2船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過(guò)載、欠壓和逆功率保護(hù)的原理船用萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器的保護(hù)機(jī)構(gòu)由過(guò)電流脫扣器、失壓脫扣器、分勵(lì)脫扣器及電子型脫扣器等組成3.2船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過(guò)載、欠壓和逆功率保護(hù)的原理電子型脫扣器是用半導(dǎo)體元件制造的綜合型保護(hù)元件，具有過(guò)負(fù)荷、短路和欠壓保護(hù)等功能。電子脫扣器的一個(gè)突出特點(diǎn)是在環(huán)境溫度變化的情況下，仍能穩(wěn)定的工作。

當(dāng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于原動(dòng)機(jī)或調(diào)速器工作失常，往往會(huì)出現(xiàn)逆功率狀態(tài)，其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收功率變成電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)在逆功率狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)使另外并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)過(guò)載，以致過(guò)載跳閘，因此必須設(shè)置有逆功率保護(hù)。→過(guò)載跳閘→易損壞原動(dòng)機(jī)交流發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)是由逆功率繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它既反映有功功率的大小，又反映有功功率的方向?？紤]到當(dāng)采用手動(dòng)或半自動(dòng)法進(jìn)行并車操作時(shí)，在投入并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組中會(huì)出現(xiàn)逆功率狀態(tài)，而這種逆功率的狀態(tài)發(fā)生的時(shí)間短，逆功率的數(shù)值也不大，因此逆功率保護(hù)應(yīng)避開(kāi)這種狀態(tài)。3．逆功率保護(hù)及逆功率繼電器索引

GG-21型逆功率繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖索引電流線圈電壓線圈IA對(duì)應(yīng)的是UAC1．發(fā)電機(jī)的過(guò)電流保護(hù)參數(shù)的調(diào)整（1）發(fā)電機(jī)的過(guò)電流保護(hù)參數(shù)的調(diào)整的原則發(fā)電機(jī)發(fā)熱與電流的大小和持續(xù)的時(shí)間有關(guān)，發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行的保護(hù)主要是過(guò)電流保護(hù)。發(fā)電機(jī)承受的電流在1.1倍額定電流時(shí)，允許的運(yùn)行時(shí)間為2h；在1.25倍額定電流時(shí)，允許的運(yùn)行時(shí)間為30min；在1.5倍額定電流時(shí)，允許的運(yùn)行時(shí)間為5min。對(duì)船舶電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的要求是具有：速動(dòng)性、靈敏性、可靠性和選擇性3.3船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過(guò)載、欠壓和逆功率保護(hù)參數(shù)的調(diào)整

發(fā)電機(jī)過(guò)電流小于110％IN時(shí)通過(guò)延時(shí)確認(rèn)，發(fā)出聲光報(bào)警，卸除部分非重要的負(fù)載，減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流。一般根據(jù)船舶電站發(fā)電機(jī)的容量和臺(tái)數(shù)，考慮非重要負(fù)載的性能和大小，分級(jí)脫扣卸載的各級(jí)脫扣是利用延時(shí)的時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，長(zhǎng)延時(shí)脫扣器的延時(shí)為20s時(shí)，若分3級(jí)脫扣時(shí)，延時(shí)時(shí)間一般整定為：----第1級(jí)脫扣延時(shí)5s----第2級(jí)脫扣延時(shí)10s----第3級(jí)脫扣延時(shí)15s索引發(fā)電機(jī)過(guò)電流保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動(dòng)作值與發(fā)電機(jī)電流的配合有兩種方式：一種以發(fā)電機(jī)額定電流為基準(zhǔn)值；另外一種以ACB的框架電流為基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)電流是確定保護(hù)動(dòng)作值的依據(jù)，電流互感器的變比是試驗(yàn)時(shí)模擬電流的計(jì)算依據(jù)。若基準(zhǔn)值是按發(fā)電機(jī)額定電流選取的，則基準(zhǔn)電流是被保護(hù)發(fā)電機(jī)的額定電流。電流互感器的一次側(cè)額定電流與發(fā)電機(jī)額定電流接近。二次側(cè)是5A或3A。（2）過(guò)電流保護(hù)參數(shù)設(shè)置與調(diào)整索引電流表A中的電流值是電子脫扣器中的電流（電流互感器的二次側(cè)電流），應(yīng)與AH主開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作值相對(duì)應(yīng)。保護(hù)動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間，可用電子脫扣器上的相應(yīng)電位器調(diào)節(jié)。動(dòng)作值由電子脫扣器內(nèi)部電位器調(diào)節(jié)。（3）參數(shù)調(diào)整與校驗(yàn)方法

先將調(diào)壓器回零位，合閘刀開(kāi)關(guān)后逐漸增加調(diào)壓器輸出電壓至發(fā)電機(jī)額定值，觀察失壓線圈的吸合狀態(tài)，然后合發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)，再逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓下降，調(diào)至欠壓動(dòng)作值，主開(kāi)關(guān)應(yīng)跳閘。欠壓動(dòng)作值及動(dòng)作延時(shí)時(shí)間的調(diào)整由UVT整流裝置內(nèi)的電位器調(diào)節(jié)。2．發(fā)電機(jī)欠壓保護(hù)參數(shù)的調(diào)整ACB失壓試驗(yàn)→是通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓

在GG-21型逆功率繼電器上裝有調(diào)整逆功率動(dòng)作值的插座，以備改變電流線圈的匝數(shù)，整定逆功率的起動(dòng)值。在運(yùn)行中調(diào)整時(shí)，要先以備用插銷插入調(diào)整的插座內(nèi)而后再旋出原插銷插入備用插座內(nèi)，以防電流互感器副邊線圈開(kāi)路。在額定電壓下，起動(dòng)功率可整定在6.4%、9.6%和12%的發(fā)電機(jī)額定功率。

GG-21型逆功率繼電器上還裝有一止擋塊，其作用是，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出有功功率時(shí)，能擋住動(dòng)觸頭使之不能向反向轉(zhuǎn)動(dòng)，改變止擋塊的位置，就可以調(diào)整動(dòng)觸頭的行程，以整定延時(shí)的時(shí)限，可整定在2、3、5、7、9、12S。由于轉(zhuǎn)矩與逆功大小成正比，逆功越大，轉(zhuǎn)矩越大，鋁盤旋轉(zhuǎn)越快，因此GG-21型逆功率繼電器動(dòng)作時(shí)限具有反時(shí)限特性。3．發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)參數(shù)的調(diào)整索引第四節(jié)船舶電網(wǎng)的保護(hù)

為了保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行，船舶電網(wǎng)的絕緣電阻不得低于1MΩ。（照明0.5M）

用于電力、電熱和照明的絕緣配電系統(tǒng)，不論是一次系統(tǒng)還是二次系統(tǒng)，均應(yīng)設(shè)有連續(xù)監(jiān)測(cè)絕緣電阻，且能在絕緣電阻異常低時(shí)發(fā)出聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)報(bào)警信號(hào)的絕緣電阻監(jiān)測(cè)報(bào)警器。通常用絕緣指示燈(俗稱地氣燈)監(jiān)視船舶電網(wǎng)單相接地，用專用配電盤式兆歐表或絕緣監(jiān)視儀監(jiān)視船舶電網(wǎng)絕緣電阻。

索引1．絕緣指示燈

緣指示燈(俗稱地氣燈)地氣燈法，地氣燈法僅適合三相絕緣系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)工作正常時(shí)，三個(gè)燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而亮度相同。若某一相（設(shè)圖中的A相）出現(xiàn)接地故障，則燈L3燈被接地線短接熄滅，而L1、L2兩端的電壓上升為線電壓，燈泡亮度增強(qiáng)。若A相線路漏電，雖然L3燈還能發(fā)光，但三燈間亮度有顯著區(qū)別，從而可指示出線路絕緣情況。查找單相接地簡(jiǎn)單方便的方法

當(dāng)電網(wǎng)絕緣下降時(shí)，漏電流將增大，漏電流經(jīng)電源正極接線柱3→電網(wǎng)→絕緣電阻Rx→測(cè)量機(jī)構(gòu)→接線柱4（電源負(fù)極），漏電流愈大，測(cè)量機(jī)構(gòu)指針偏轉(zhuǎn)愈大，說(shuō)明絕緣電阻越小。2．電網(wǎng)絕緣監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)配電板式兆歐表法適用于______帶電測(cè)量時(shí)。A．中性點(diǎn)接地的三相四線制B．船體做中線的三相系統(tǒng)C．三相絕緣系統(tǒng)D．中性點(diǎn)接船體的三相系統(tǒng)

接地故障出現(xiàn)時(shí)，要分析判斷故障點(diǎn)可能發(fā)生在何處，如考慮最近是否有新安裝的電氣設(shè)備，因接線碰殼而形成接地，或者本船運(yùn)行中有哪些薄弱環(huán)節(jié)易于形成接地等。必要時(shí)，可以用分區(qū)域斷電的方法檢查，分級(jí)逐個(gè)去檢查直到找出故障點(diǎn)。船舶電網(wǎng)接地故障大多發(fā)生在照明網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)值班人員通過(guò)配電板式兆歐表檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低（或裝有連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)地絕緣電阻報(bào)警裝置的聲、光報(bào)警時(shí)），值班人員應(yīng)及時(shí)找到接地點(diǎn)，排除接地故障消除隱患。3．接地故障的排查船舶進(jìn)廠及靠港檢修時(shí)，或某些船舶靠港停泊時(shí)，可以用陸地的電源來(lái)供電，稱為“岸電”。接岸電時(shí)，陸上電源通過(guò)電纜通常接到位于主甲板層的岸電箱，岸電箱一般都有岸電電源指示燈、斷路器或開(kāi)關(guān)加熔斷器、岸電接線柱、相序指示燈（或負(fù)序繼電器）、表明船電的額定電壓與額定頻率。換接岸電的操作是在主配電板上進(jìn)行的，在主配電板上除岸電開(kāi)關(guān)外，還設(shè)有岸電指示燈，指示岸電箱已合閘。第五節(jié)船舶岸電系統(tǒng)（1）接岸電時(shí)岸電與船電的電流種類應(yīng)一致；（2）接岸電時(shí)岸電的額定頻率、額定電壓應(yīng)與船電相一致；（3）當(dāng)岸電為三相四線制時(shí)，需將岸電的中性線接在岸電箱上接船體的接線柱上。只有船體與岸電中性線相聯(lián)后，才可接通岸電；（4）合上岸電箱上開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)岸電相序與船電相序一致時(shí)才可到主配電板前進(jìn)行轉(zhuǎn)接岸電操作；（5）船舶接岸電時(shí)嚴(yán)禁船舶發(fā)電機(jī)合閘供電，只有在岸電切除后發(fā)電機(jī)才可合閘供電，兩者不可能同時(shí)合閘；1．接岸電注意事項(xiàng)（1）進(jìn)廠塢修時(shí)，將岸上電力電纜接在岸電箱的岸電接線柱上，合上岸上配電開(kāi)關(guān)，岸電電源指示燈亮（一般由船廠人員承擔(dān)）。（2）在船電供電情況下合上岸電箱上開(kāi)關(guān)。由岸電箱上相序測(cè)定器指示岸電與船電間相序，當(dāng)兩個(gè)指示燈的亮暗關(guān)系與岸電箱上標(biāo)志相一致時(shí)，說(shuō)明岸電相序與船電相序一致。否則即相序不一致。若為負(fù)序繼電器，則當(dāng)相序不一致時(shí)，岸電箱的開(kāi)關(guān)合上即跳閘。（3）在主配電板前，當(dāng)岸電指示器已表明岸電已通電時(shí)，分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)，電后立即合上岸電開(kāi)關(guān)，此時(shí)船舶電網(wǎng)已換接成岸電供電。2．換接岸電操作

相序測(cè)定器電路的三相負(fù)載是不對(duì)稱的。當(dāng)接電容c的一相設(shè)定為R相時(shí)，則燈較亮的一相為S相，燈較暗的一相為T相。除相序測(cè)定器外，負(fù)序(逆序)繼電器也是一種檢測(cè)電網(wǎng)相序的裝置，當(dāng)岸電相序正確、