船舶电力系统的安全保护

1、7.8 船舶电力系统的安全保护船舶电力系统的安全保护 教学要求：教学要求： 了解船舶电站安全保护的任务，保护环了解船舶电站安全保护的任务，保护环 节的作用与要求，熟悉发电机的外部短路、节的作用与要求，熟悉发电机的外部短路、 过载、欠压和逆功保护的整定值，电网绝过载、欠压和逆功保护的整定值，电网绝 缘监视，接用岸电时的注意事项，理解保缘监视，接用岸电时的注意事项，理解保 护电器的功能（空气断路器、逆功率继电护电器的功能（空气断路器、逆功率继电 器、岸电相序监视器）。器、岸电相序监视器）。 电站保护的任务：电站保护的任务： 切除故障电气设备；发出报警信号。切除故障电气设备；发出报警信号。 包括：船

2、舶发电机保护、船舶变压器保护、包括：船舶发电机保护、船舶变压器保护、 船舶电网的保护、船舶电动机的保护。船舶电网的保护、船舶电动机的保护。 要求：保护元件具有选择性、快速性、灵敏要求：保护元件具有选择性、快速性、灵敏 性和可靠性。性和可靠性。 1选择性选择性：电力系统，从发电机到负载，应分级设置：电力系统，从发电机到负载，应分级设置 保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离 故障电路故障电路最近的保护装置动作最近的保护装置动作；其动作电流或动作延；其动作电流或动作延 时：短路保护动作整定电流时：短路保护动作整定电流逐级减少逐级减少(I(I1

3、1I I2 2I I3 3) )、动作、动作 整定延时整定延时逐级减少逐级减少(t(t1 1t t2 2t t3 3) )。（。（DW采用整定时间），采用整定时间）， DZ(一般采用整定电流一般采用整定电流) 2快速性快速性：对于故障保护电器要求动作快：对于故障保护电器要求动作快 速，以免事故扩大速，以免事故扩大 造成损害。造成损害。 3灵敏性灵敏性：对于故障和非正常状态的反应：对于故障和非正常状态的反应 能力。能力。 4可靠性可靠性：保护装置本身必须工作可靠；：保护装置本身必须工作可靠； 保护目的：保护目的： 发电机是重要设备，是船舶安全航行的保发电机是重要设备，是船舶安全航行的保 障。障。

4、 一般设有：一般设有： 外部短路保护、过载保护、欠压保护和外部短路保护、过载保护、欠压保护和 逆功率保护。逆功率保护。 一、发电机的保护一、发电机的保护 短路的短路的原因原因：. .维护保养不周；维护保养不周；. .绝缘老化；绝缘老化；. .机械损伤；机械损伤； . .误操作等。误操作等。 短路短路后果后果：产生巨大短路电流，对电力系统设备的破坏作用，：产生巨大短路电流，对电力系统设备的破坏作用， 电网电压急降，电动机停转，发电机跳闸，全船停电。电网电压急降，电动机停转，发电机跳闸，全船停电。 要求要求：保护装置要正确、可靠、快速而有选择性断开故障点。：保护装置要正确、可靠、快速而有选择性断开

5、故障点。 通常采用时间原则和电流原则相结合的方法。保护具有选择通常采用时间原则和电流原则相结合的方法。保护具有选择 性，发生短路时，仅是离故障点最近的开关动作。性，发生短路时，仅是离故障点最近的开关动作。 规范规范规定规定：发电机外部短路保护分：短路延时、短路瞬：发电机外部短路保护分：短路延时、短路瞬 时动作保护。时动作保护。 整定值：整定值：. .小电流延时：小电流延时：2 25 5倍的额定电流，倍的额定电流，0.20.20.6s0.6s。 . .大电流：大电流：5 5 1010倍的额定电流，瞬时动作。倍的额定电流，瞬时动作。 措施措施： 由由DW过流脱扣器中的过流脱扣器承担。过流脱扣器中的

6、过流脱扣器承担。 17081708、17091709、17101710 1 1、外部短路保护、外部短路保护 2 2、过载保护、过载保护 过载过载原因原因：发电机输出功率或电流超过其额定：发电机输出功率或电流超过其额定 值。值。 保护保护原则原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断：保护发电机不受损坏，尽量不中断 供电，且应避开短暂过载。供电，且应避开短暂过载。 措施措施： 由空气断路器的由空气断路器的“过电流脱扣器过电流脱扣器” 或或“热脱扣器热脱扣器”等动作跳闸，实现保护。等动作跳闸，实现保护。 自动分级卸载装置：自动分级卸载装置：（也属过载保护）卸（也属过载保护）卸 次要负载、延时动作。次要负

7、载、延时动作。 钢质海船建造规范钢质海船建造规范规定：规定： 无自动分级卸载时：出现无自动分级卸载时：出现1.251.251.351.35倍额定电倍额定电 流后，延时流后，延时151520s20s跳闸；跳闸； 有自动分级卸载时：出现有自动分级卸载时：出现1.51.5倍额定电流后，延倍额定电流后，延 时时101020s20s跳闸。跳闸。16991699、17111711 危害：危害： 不能正常工作，电动机过电流。不能正常工作，电动机过电流。 保护：保护： 已经并网的发电机：脱开；未并已经并网的发电机：脱开；未并 网的发电机：不能并网。网的发电机：不能并网。 措施措施（保护元件）：空气断路器的失压

8、脱扣器（保护元件）：空气断路器的失压脱扣器 钢质海船建造规范钢质海船建造规范规定：规定： 分段不同（带延时和不带延时）。分段不同（带延时和不带延时）。 电压为额定值的电压为额定值的70% 70% 80%80%时：延时时：延时1 13s3s动动 作；作； 电压为额定值的电压为额定值的40% 40% 70%70%时：瞬时动作。时：瞬时动作。 3 3、欠压保护、欠压保护 4 4、逆功率保护、逆功率保护 逆功率原因：主要是操作不当。逆功率原因：主要是操作不当。 危害：增加电网负担，可能损坏原动机（发电危害：增加电网负担，可能损坏原动机（发电 机变成电动机）。机变成电动机）。 保护要求：保护要求： 整定

9、值：逆功率大小为额定功整定值：逆功率大小为额定功 率的率的8%8%15%15%，延时，延时1 110s10s动作。动作。 措施（保护元件）：措施（保护元件）：常采用常采用“逆功率继电器逆功率继电器” 和和DWDW的分励脱扣器实现逆功率保护。的分励脱扣器实现逆功率保护。 逆功率继电器：逆功率继电器： 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 逆功率继电器逆功率继电器 原理：发电机输出功率时，原理：发电机输出功率时， 电压线圈和电流线圈产电压线圈和电流线圈产 生的磁

10、通在铝盘中感应生的磁通在铝盘中感应 出涡流使铝盘顺时针方出涡流使铝盘顺时针方 向转动，因受挡块挡住向转动，因受挡块挡住 不能转动。不能转动。 发电机出现逆功率，铝盘发电机出现逆功率，铝盘 逆转，轴上齿轮带动触逆转，轴上齿轮带动触 头移动，达整定时间，头移动，达整定时间， 将使动静触头闭合，而将使动静触头闭合，而 使发电机主开关跳闸。使发电机主开关跳闸。 保护原则：保护原则：应应具有具有选择性选择性，避免造成不必要的停电。避免造成不必要的停电。 动作值整定原则：动作值整定原则： 按时间按时间原则和原则和按电流按电流原则原则。 . .按时间：各级开关或保护装置的动作时间整定值朝发按时间：各级开关或

11、保护装置的动作时间整定值朝发 电机方向逐级电机方向逐级增大增大(t(t1 1t t2 2t t3 3) ) ；. .按电流：动作电流的按电流：动作电流的 整定值也是朝发电机方向逐渐递增整定值也是朝发电机方向逐渐递增(I(I1 1I I2 2I I3 3) ) 。 保护装置：保护装置：1.1.万能式自动断路器（发电机主开关），万能式自动断路器（发电机主开关）， 2.2.装置式自动断路器（配电板或应急配电板），装置式自动断路器（配电板或应急配电板），3.3.熔断器熔断器 （末级保护）。（末级保护）。 实际做法及要求：实际做法及要求：1.1.发电机至万能式自动开关短路可发电机至万能式自动开关短路可

12、能性小，可不设；能性小，可不设；2.2.主配电板至用电设备部分与用电设备主配电板至用电设备部分与用电设备 共用一套；共用一套；3.3.主配电板至分配电板可采用装置式断路器或主配电板至分配电板可采用装置式断路器或 熔断器；熔断器；4.4.主汇流排至电动机的保护级数不超过主汇流排至电动机的保护级数不超过4 4级，至级，至 照明负载保护级数不超过照明负载保护级数不超过5 5级级 （否则难整定，难以满（否则难整定，难以满 足足“选择性和快速性选择性和快速性”）。）。 二、二、船舶电网的短路保护船舶电网的短路保护 过载保护方法：过载保护方法： 船舶电网一般不单独设置过载保护装置（船舶电网一般不单独设置过

13、载保护装置（电网电网 过载保护过载保护通常通常与用电设备共用一套与用电设备共用一套过载保护装置过载保护装置， 装在出线端装在出线端）。 注意注意： 1.“1.“不单独设置过载保护不单独设置过载保护”并非并非“不保护不保护”， 而是由负载而是由负载“顺带顺带”保护；保护； 2.2.舵机线路（主、控制线路都）不设置过载保舵机线路（主、控制线路都）不设置过载保 护装置护装置 保证舵机紧急时的可使用。保证舵机紧急时的可使用。 过载保护过载保护 三、三、船舶电网的绝缘监视船舶电网的绝缘监视 2 2、绝缘监测：地气灯难以、绝缘监测：地气灯难以 获得具体的绝缘电阻，通常采获得具体的绝缘电阻，通常采 用兆欧表

14、（带电测量式或安装用兆欧表（带电测量式或安装 式兆欧表）式兆欧表） 电网绝缘电阻电网绝缘电阻 不应低于不应低于2M2M。 动力和照明负载各一个。动力和照明负载各一个。 1 1、单相接地的监视：单相接地造成潜、单相接地的监视：单相接地造成潜 在性危害，因此保护装置要求提示性（或在性危害，因此保护装置要求提示性（或 监测性），不要求切除性。监测性），不要求切除性。 方法：常用绝缘指示（地气）灯。方法：常用绝缘指示（地气）灯。 暗，该相绝缘不好，灭，该相接地暗，该相绝缘不好，灭，该相接地。 四、四、接用岸电装置接用岸电装置 1接岸电的作用接岸电的作用：当船舶靠岸特别是修船时应：当船舶靠岸特别是修船时

15、应 接岸电，因岸电比船电便宜很多，同时可免去对接岸电，因岸电比船电便宜很多，同时可免去对 发电机进行管理，便于发电机的维修、保养。发电机进行管理，便于发电机的维修、保养。 2接岸电的要求接岸电的要求：电制、额定电压及额定频率：电制、额定电压及额定频率 一致，与船舶电网相序一致（不一致电动机反转一致，与船舶电网相序一致（不一致电动机反转 等）且不能断相。等）且不能断相。 3主发电机、应急发电机、岸电之间的联锁关主发电机、应急发电机、岸电之间的联锁关 系是系是：主发电机供电，岸电开关合不上闸或自动：主发电机供电，岸电开关合不上闸或自动 跳闸；主发电机（应急发电机）脱离电网后，岸跳闸；主发电机（应急

16、发电机）脱离电网后，岸 电开关才能和闸。主发电机失电，应急发电机自电开关才能和闸。主发电机失电，应急发电机自 动起动送电。配电板上主开关与岸电开关设有联动起动送电。配电板上主开关与岸电开关设有联 锁保护环节。锁保护环节。 相序指示器相序指示器 1电路电路 2原理：原理： 上图在正常情况通上图在正常情况通 过电路分析过电路分析 U1=1.5Up U2=0.4Up （Up为为 相电压）相电压） 3性质：白（绿）灯比红灯亮、为正序，可接性质：白（绿）灯比红灯亮、为正序，可接 岸电；红灯比白（绿）灯亮、为逆序，应将岸电岸电；红灯比白（绿）灯亮、为逆序，应将岸电 任意两根接线对换。任意两根接线对换。 原理：当相序正确时，电原理：当相序正确时，电 压滤过器中压滤过器中mnmn两点电压为两点电压为0 0， 岸电开关的失压脱扣器不动作，岸电开关的失压脱扣器不动作， 相序错误或缺相，则相序错误或缺相，则KAKA失电，失电， 最终使失压脱扣器动作跳开。最终使失压脱扣器动作跳开。 作用：作用：逆序继电器又称为逆序继电器又称为 “负序继电器负序继电器”，作为一种保，作为一种保 护装置，当岸电与船舶电网相护装置，当岸电与船舶电网相 序不一致时，禁止