船舶電站及其自動化裝置 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，應(yīng)自動、迅速、有選擇性地切除，保證其他設(shè)備正常運行。

②.發(fā)生異常時，應(yīng)自動發(fā)出聲光報警信號，以便及時處理，防止擴(kuò)大。

③.對于重要設(shè)備，要求能自動起動備用設(shè)備投入運行，切除異常或故障設(shè)備，并自動發(fā)出聲光報警信號。

④.配合各種自控裝置，自動減少或消除異常運行情況。檢測到異常，能發(fā)出信號給自動控制裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，消除異常，提高運行可靠性。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)的過載和短路保護(hù)(1)過載10%～50%之間，經(jīng)少于2min的延時斷路器應(yīng)分?jǐn)?，建議整定在發(fā)電機(jī)額定電流的125%～135%，延時15～30s斷路器分?jǐn)啵?2)過電流大于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)所要求的短暫延時后斷路器應(yīng)分?jǐn)?。斷路器的短延時脫扣器建議按下列規(guī)定進(jìn)行整定:始動值為發(fā)電機(jī)額定電流的200%～250%，延時時間:直流最長為0.2s，交流最長為0.6s；船舶發(fā)電機(jī)的過載保護(hù)主要是由自動分級卸載裝置和自動空氣斷路器中的過電流脫扣器實現(xiàn)，船舶發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)主要是由自動空氣斷路器中的過電流脫扣器實現(xiàn)。索引

并聯(lián)運行的發(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應(yīng)瞬時動作；②當(dāng)電壓降低至額定電壓的70%～35%時，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護(hù)要求的延時后動作。船舶發(fā)電機(jī)的欠電壓保護(hù)主要是由自動空氣斷路器中的失壓脫扣器實現(xiàn)。2．發(fā)電機(jī)的欠電壓保護(hù)

并聯(lián)運行的交流發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)有延時3～10s動作的逆功率保護(hù)，并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)的逆功率(或逆電流)值按原動機(jī)的類型不同可整定為:①原動機(jī)為柴油機(jī)：發(fā)電機(jī)額定功率(電流)的8%～15%；②原動機(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，逆功率或逆電流保護(hù)不應(yīng)失效，但其動作值可以有所改變。船舶發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)由逆功率繼電器實現(xiàn)。并聯(lián)運行時，甲斷油→乙就過載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，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)過載。根據(jù)發(fā)電機(jī)的過載能力，此種卸載可分一級或多級進(jìn)行。在這種情況下，應(yīng)先行卸掉非重要負(fù)載。4．自動卸載索引3.1船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過載、欠壓和逆功率保護(hù)的要求根據(jù)我國《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》規(guī)定，對500V以下同步發(fā)電機(jī)，針對其不正常運行情況和可能出現(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、過載、欠壓和逆功率保護(hù)的原理船用萬能式自動空氣斷路器的保護(hù)機(jī)構(gòu)由過電流脫扣器、失壓脫扣器、分勵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，具有過負(fù)荷、短路和欠壓保護(hù)等功能。電子脫扣器的一個突出特點是在環(huán)境溫度變化的情況下，仍能穩(wěn)定的工作。

當(dāng)多臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行時，由于原動機(jī)或調(diào)速器工作失常，往往會出現(xiàn)逆功率狀態(tài)，其中一臺發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收功率變成電動機(jī)工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)在逆功率狀態(tài)下運行，會使另外并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)過載，以致過載跳閘，因此必須設(shè)置有逆功率保護(hù)。→過載跳閘→易損壞原動機(jī)交流發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)是由逆功率繼電器來實現(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)采用手動或半自動法進(jìn)行并車操作時，在投入并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)組中會出現(xiàn)逆功率狀態(tài)，而這種逆功率的狀態(tài)發(fā)生的時間短，逆功率的數(shù)值也不大，因此逆功率保護(hù)應(yīng)避開這種狀態(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對應(yīng)的是UAC1．發(fā)電機(jī)的過電流保護(hù)參數(shù)的調(diào)整（1）發(fā)電機(jī)的過電流保護(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)的時間有關(guān)，發(fā)電機(jī)單機(jī)運行的保護(hù)主要是過電流保護(hù)。發(fā)電機(jī)承受的電流在1.1倍額定電流時，允許的運行時間為2h；在1.25倍額定電流時，允許的運行時間為30min；在1.5倍額定電流時，允許的運行時間為5min。對船舶電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的要求是具有：速動性、靈敏性、可靠性和選擇性3.3船舶發(fā)電機(jī)外部短路、過載、欠壓和逆功率保護(hù)參數(shù)的調(diào)整

發(fā)電機(jī)過電流小于110％IN時通過延時確認(rèn)，發(fā)出聲光報警，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)的容量和臺數(shù)，考慮非重要負(fù)載的性能和大小，分級脫扣卸載的各級脫扣是利用延時的時間差來實現(xiàn)的。例如，長延時脫扣器的延時為20s時，若分3級脫扣時，延時時間一般整定為：----第1級脫扣延時5s----第2級脫扣延時10s----第3級脫扣延時15s索引發(fā)電機(jī)過電流保護(hù)裝置保護(hù)裝置的動作值與發(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)動作值的依據(jù)，電流互感器的變比是試驗時模擬電流的計算依據(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主開關(guān)保護(hù)動作值相對應(yīng)。保護(hù)動作的延時時間，可用電子脫扣器上的相應(yīng)電位器調(diào)節(jié)。動作值由電子脫扣器內(nèi)部電位器調(diào)節(jié)。（3）參數(shù)調(diào)整與校驗方法

先將調(diào)壓器回零位，合閘刀開關(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)至欠壓動作值，主開關(guān)應(yīng)跳閘。欠壓動作值及動作延時時間的調(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→是通過調(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)，整定逆功率的起動值。在運行中調(diào)整時，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路。在額定電壓下，起動功率可整定在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，能擋住動觸頭使之不能向反向轉(zhuǎn)動，改變止擋塊的位置，就可以調(diào)整動觸頭的行程，以整定延時的時限，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型逆功率繼電器動作時限具有反時限特性。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)測絕緣電阻，且能在絕緣電阻異常低時發(fā)出聽覺或視覺報警信號的絕緣電阻監(jiān)測報警器。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，三個燈星形連接，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。查找單相接地簡單方便的方法

當(dāng)電網(wǎng)絕緣下降時，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→測量機(jī)構(gòu)→接線柱4（電源負(fù)極），漏電流愈大，測量機(jī)構(gòu)指針偏轉(zhuǎn)愈大，說明絕緣電阻越小。2．電網(wǎng)絕緣監(jiān)測在線監(jiān)測配電板式兆歐表法適用于______帶電測量時。A．中性點接地的三相四線制B．船體做中線的三相系統(tǒng)C．三相絕緣系統(tǒng)D．中性點接船體的三相系統(tǒng)

接地故障出現(xiàn)時，要分析判斷故障點可能發(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，或者本船運行中有哪些薄弱環(huán)節(jié)易于形成接地等。必要時，可以用分區(qū)域斷電的方法檢查，分級逐個去檢查直到找出故障點。船舶電網(wǎng)接地故障大多發(fā)生在照明網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)值班人員通過配電板式兆歐表檢查時發(fā)現(xiàn)絕緣電阻低（或裝有連續(xù)監(jiān)測對地絕緣電阻報警裝置的聲、光報警時），值班人員應(yīng)及時找到接地點，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，或某些船舶靠港停泊時，可以用陸地的電源來供電，稱為“岸電”。接岸電時，陸上電源通過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）接岸電時岸電與船電的電流種類應(yīng)一致；（2）接岸電時岸電的額定頻率、額定電壓應(yīng)與船電相一致；（3）當(dāng)岸電為三相四線制時，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）合上岸電箱上開關(guān)，只有當(dāng)岸電相序與船電相序一致時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，兩者不可能同時合閘；1．接岸電注意事項（1）進(jìn)廠塢修時，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關(guān)。由岸電箱上相序測定器指示岸電與船電間相序，當(dāng)兩個指示燈的亮暗關(guān)系與岸電箱上標(biāo)志相一致時，說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，岸電箱的開關(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，分?jǐn)喟l(fā)電機(jī)主開關(guān)，電后立即合上岸電開關(guān)，此時船舶電網(wǎng)已換接成岸電供電。2．換接岸電操作

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