第5章船舶电力系统的综合保护

1、第五章 船舶电力系统的综合保护5.1船舶电力系统综合保护的组成及基本要求船舶电力系统综合保护的组成及基本要求5.2船舶同步发电机的保护船舶同步发电机的保护5.3 船舶电网的保护船舶电网的保护5.4 船舶变压器和负载的保护船舶变压器和负载的保护5.5 船舶电力系统故障分析与处理船舶电力系统故障分析与处理5.1船舶电力系统综合保护的组成及船舶电力系统综合保护的组成及基本要求基本要求 1船舶电力系统的综合保护主要功能船舶电力系统的综合保护主要功能 2船舶电力系统保护的内容船舶电力系统保护的内容 3船舶电力系统保护装置的基本构成船舶电力系统保护装置的基本构成 4对保护装置的基本要求对保护装置的基本要求

2、 5船舶电力系统主要保护电器船舶电力系统主要保护电器1船舶电力系统的综合保护主要功能船舶电力系统的综合保护主要功能 1）使电力系统的各级保护都应按总体系统的要求充分地协调，以便在电力系统发生多重复杂故障时仍具有正确的选择性保护功能。为切断系统中局部故障而采取的保护动作必须局限在最小的范围内，并能有效地防止故障的扩大。 2）使电力系统在任何工况下保护动作切除故障电路时均不应破坏系统工作的稳定性。3）保护系统应考虑到故障消除后电力系统功能的恢复和调整4）系统保护功能和船舶电站自动化设施紧密结合，不仅迅速及时切除故障设备，还应能预警，显示故障发生前的不良状态，用告警的手段改进保护的方式。不少保护装置

3、已经成为系统自动控制的一个重要组成部分，起到了监视、报警、保护（故障控制）的作用。2船舶电力系统保护的内容船舶电力系统保护的内容 （1） 船舶发电机的保护：主要有过载、短路、欠压和逆功率等保护； （2） 船舶电力网的保护：主要有过载、短路保护、岸电相序及断相等保护； （3）船舶变压器的保护：主要有过载、差动、短路等保护； （3）船舶用电设备的保护：主要有过载、短路、零压（欠压）和缺相等保护。3船舶电力系统保护装置的基本构成船舶电力系统保护装置的基本构成继电保护装置一般由继电保护装置一般由测量电路测量电路、逻辑电路逻辑电路和和输出电路输出电路三大部分构成，另有报警电路输出给报警系统。三大部分构成

4、，另有报警电路输出给报警系统。 4对保护装置的基本要求对保护装置的基本要求根据船舶电力系统继电保护装置所承担的基本根据船舶电力系统继电保护装置所承担的基本任务和作用，一般对继电保护装置有四项基本任务和作用，一般对继电保护装置有四项基本要求。要求。1 1） 选择性选择性2 2） 速动性速动性3 3） 灵敏性灵敏性4 4） 可靠性可靠性1 1） 选择性选择性在选择性保护中，在选择性保护中，若前一级保护装置若前一级保护装置拒绝动作，则后一拒绝动作，则后一级保护装置应动作。级保护装置应动作。实现保护选择性有两实现保护选择性有两个基本原则：个基本原则：时间原则时间原则电流原则电流原则 时间原则时间原则时

5、间原则是指以保护装置时间原则是指以保护装置动作时限的不同，来保证动作时限的不同，来保证选择性。选择性。设设ACB1ACB1、MCB3MCB3和和MCB5MCB5的的过电流保护的动作时限过电流保护的动作时限分别为分别为t t1 1、t t3 3和和t t5 5 。t t1 1t t3 3t t5 5t t3 3= t= t5 5+t+tt t1 1= t= t3 3+t= t+t= t5 5+2t+2t一般继电保护装置取一般继电保护装置取t=t=（0.10.10.40.4）秒。）秒。 电流原则电流原则电流原则可以依次电流原则可以依次整定各级继电保护整定各级继电保护装置的始动值来实装置的始动值来实

6、现。通常依次整定现。通常依次整定继电保护装置动作继电保护装置动作的电流值的不同，的电流值的不同，来保证选择性。来保证选择性。 在船舶电力系统中，在船舶电力系统中，最好采用时间原则和最好采用时间原则和电流原则相结合的方电流原则相结合的方法，来满足保护选择法，来满足保护选择性和快速性的要求。性和快速性的要求。继电保护装置的动作继电保护装置的动作电流整定值，从负载电流整定值，从负载至电源端，逐级加大至电源端，逐级加大整定各级保护的动作整定各级保护的动作电流整定值。电流整定值。 为了确保电网短路保护的选择性，由主配电板到各用电设为了确保电网短路保护的选择性，由主配电板到各用电设备，应限制保护级数，对动

7、力负载，不得多于备，应限制保护级数，对动力负载，不得多于4级，对于级，对于照明负载，不得多于照明负载，不得多于5级。级。当最靠近故障点的断路器未能及时动作，由后一级的断路当最靠近故障点的断路器未能及时动作，由后一级的断路器动作，实现故障保护的同时，也将其它同路的设备断电器动作，实现故障保护的同时，也将其它同路的设备断电了，这种情况称为部分选择性。了，这种情况称为部分选择性。2 2）速动性）速动性速动性就是要求保护装置的动作时限应力求短。迅速切速动性就是要求保护装置的动作时限应力求短。迅速切除故障可减轻被保护设备的损坏程度、防止故障蔓延，除故障可减轻被保护设备的损坏程度、防止故障蔓延，并减少对非

8、故障电路的影响。并减少对非故障电路的影响。 (1) (1) 热效应方面热效应方面 要求快速切除短路故障的理由主要有以下两方面要求快速切除短路故障的理由主要有以下两方面: :(2) (2) 对负荷的影响方面对负荷的影响方面(1) (1) 热效应方面热效应方面 通过电气元件的短路电流产生的热量通过电气元件的短路电流产生的热量Q Q与短路电流与短路电流tKIQK2由此可见，短路切除得越快，产生的热量越小，设备越由此可见，短路切除得越快，产生的热量越小，设备越不易烧坏。不易烧坏。(2) (2) 对负荷的影响方面对负荷的影响方面短路对异步电动机的影响最明显，因异步电机的转矩短路对异步电动机的影响最明显，

9、因异步电机的转矩是和电压的平方成正比的，即：是和电压的平方成正比的，即：2KUM 若电压若电压 U 下降较大，转矩下降较大，转矩3 3） 灵敏性灵敏性继电保护装置的灵敏性是指对于其保护范围内的继电保护装置的灵敏性是指对于其保护范围内的故障或不正常工作状态的反应能力。故障或不正常工作状态的反应能力。灵敏性愈高，故障发觉和切除得就愈早，对系统灵敏性愈高，故障发觉和切除得就愈早，对系统的影响和设备的破坏就愈小。的影响和设备的破坏就愈小。 保护装置的灵敏性，可用灵敏度来表示。保护装置的灵敏性，可用灵敏度来表示。4 4） 可靠性可靠性可靠性是指装置本身要能可靠地工作可靠性是指装置本身要能可靠地工作继电保

10、护装置的可靠性主要取决于：保护方式的继电保护装置的可靠性主要取决于：保护方式的选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、维护和检修质量等。维护和检修质量等。在应用中对于具体问题需结合实际，具体分析和在应用中对于具体问题需结合实际，具体分析和解决，例如，对于过载保护，主要是考虑它的可解决，例如，对于过载保护，主要是考虑它的可靠性，并不要求它的速动性；而对于短路保护，靠性，并不要求它的速动性；而对于短路保护，则要尽量考虑它的速动性。则要尽量考虑它的速动性。从对保护装置的上述基本要求中可以看出，这四从对保护装置的上述基本要求中可以看出，这四个方面是互相联

11、系、互相制约的。例如：若速动个方面是互相联系、互相制约的。例如：若速动性很高，则选择性就要差些，反之亦是。若可靠性很高，则选择性就要差些，反之亦是。若可靠性很高，则灵敏性就要差些，反之亦然。性很高，则灵敏性就要差些，反之亦然。5船舶电力系统主要保护电器船舶电力系统主要保护电器q通常在船舶电力系统中，把具有保护功能的电器称为保护通常在船舶电力系统中，把具有保护功能的电器称为保护电器。如电器。如自动空气断路器、熔断器、逆功率继电器、负序自动空气断路器、熔断器、逆功率继电器、负序继电器继电器等。等。q船舶电力系统自动空气断路器既是一种开关电器，又是一船舶电力系统自动空气断路器既是一种开关电器，又是一

12、种保护电器。种保护电器。q熔断器又称保险丝，是由可熔元件熔体熔断器又称保险丝，是由可熔元件熔体 (又称熔片或熔丝又称熔片或熔丝)和支持熔体的外壳组成。用来保护船舶电力系统中电气设和支持熔体的外壳组成。用来保护船舶电力系统中电气设备和线路的短路和防止持续过载，是一种简单的保护电器。备和线路的短路和防止持续过载，是一种简单的保护电器。1 1）船用自动空气断路器分类及功能）船用自动空气断路器分类及功能船用自动空气断路器可分为船用自动空气断路器可分为:万能式自动空气断路器万能式自动空气断路器(air circuit breaker (air circuit breaker ，ACBACB) )装置式自

13、动空气断路器装置式自动空气断路器（moulded case circuit breaker moulded case circuit breaker ，MCBMCB）也称框架式自动空气断路器也称框架式自动空气断路器也称塑壳式自动空气断路器也称塑壳式自动空气断路器 船用万能式自动空气断路器一般装设在配电装置内，也船用万能式自动空气断路器一般装设在配电装置内，也可安装在墙上或支架上，因此又称可安装在墙上或支架上，因此又称“框架式框架式”断路器。断路器。框架式断路器所有的组件，如触头系统、灭弧室、脱扣框架式断路器所有的组件，如触头系统、灭弧室、脱扣器和操作机构均装在一个绝缘的金属框架内。器和操作机构

14、均装在一个绝缘的金属框架内。船用万能式自动空气断路器具有多种操作方式和保护方船用万能式自动空气断路器具有多种操作方式和保护方案，它既可采用手柄手动操作，又可使用按钮手动遥控案，它既可采用手柄手动操作，又可使用按钮手动遥控操作，也可以采用自动操作。操作，也可以采用自动操作。万能式自动空气断路器的保护有万能式自动空气断路器的保护有热脱扣器热脱扣器、电磁式脱电磁式脱扣器扣器、电子式及智能化脱扣器电子式及智能化脱扣器等保护装置。智能化脱等保护装置。智能化脱扣器可实现选择性断开，并具有动作显示、记录和报扣器可实现选择性断开，并具有动作显示、记录和报警等功能，整定电流和故障电流（过载电流和短路电警等功能，

15、整定电流和故障电流（过载电流和短路电流）可在脱扣器面板上显示出来。流）可在脱扣器面板上显示出来。2 2）自动空气断路器电气参数）自动空气断路器电气参数（1 1）额定电压）额定电压 额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器在长期工作中能承受的最高电压。在长期工作中能承受的最高电压。 额定电压一般在额定电压一般在690V690V以下以下 （2 2）额定电流）额定电流额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。 额定电流一般从几十安到额定电流一般从几

16、十安到40004000安之间安之间 （3 3）短路接通能力）短路接通能力当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最大短路电流值。大短路电流值。一般从几十千安到一般从几十千安到150150千安千安 （4 4）短路分断能力）短路分断能力当发生短路故障时，自动空气断路器分断电流当发生短路故障时，自动空气断路器分断电流（或电弧）的能力（或电弧）的能力。一般从几十千安到一般从几十千安到100100千安千安 万能式自动空气断路器跳闸有三种办法：万能式自动空气断路器跳闸有三种办法：备用的手动机械脱扣跳闸；备用的手动机械脱扣跳闸； 常用的手动按钮电磁脱扣跳闸；常用的手

17、动按钮电磁脱扣跳闸； 由继电保护装置动作自动控制脱由继电保护装置动作自动控制脱扣器使断路器自动跳闸。扣器使断路器自动跳闸。 3 3） E E系列万能式空气断路器保护装置系列万能式空气断路器保护装置E E系列万能式断路器配有微处理（电子式）脱扣器过系列万能式断路器配有微处理（电子式）脱扣器过电流保护装置，提供过载保护（电流保护装置，提供过载保护（L L）、选择性短路保）、选择性短路保护（护（S S）、瞬时短路保护（）、瞬时短路保护（I I）等保护功能。）等保护功能。L L（长延时过流保护）（长延时过流保护）S S（短延时速断保护）（短延时速断保护）当通过断路器的电流达到启动电流时，保护装置延时当

18、通过断路器的电流达到启动电流时，保护装置延时启动，其动作时间较长，为反时限特性。这一段过电启动，其动作时间较长，为反时限特性。这一段过电流保护适用于过负荷保护。流保护适用于过负荷保护。 当电路中的电流达到很大数值，亦即达到速断保护的当电路中的电流达到很大数值，亦即达到速断保护的启动电流时，断路器经过一个很短的延时（例如启动电流时，断路器经过一个很短的延时（例如0.10.10.4s0.4s）立即跳闸。这一段保护适用于发生短路保护电）立即跳闸。这一段保护适用于发生短路保护电流时的动作跳闸之用，一般称为短路短延时保护。流时的动作跳闸之用，一般称为短路短延时保护。 I I （瞬动速断保护）（瞬动速断保

19、护）G G（接地保护）（接地保护）当短路电流足够大时，这一段保护瞬时动作当短路电流足够大时，这一段保护瞬时动作使断路器立即跳闸，其跳闸时间一般只有使断路器立即跳闸，其跳闸时间一般只有0.0150.0150.016s 0.016s 。 当电路中发生接地故障，故障电流达到设定当电路中发生接地故障，故障电流达到设定的启动数值时，保护动作，断路器跳闸。的启动数值时，保护动作，断路器跳闸。4 4）自动空气断路器的选择）自动空气断路器的选择与选择电器的一般条件一样，选择断路器的条件，与选择电器的一般条件一样，选择断路器的条件，主要考虑额定条件、短路条件和功能条件三方面。主要考虑额定条件、短路条件和功能条件

20、三方面。额定条件：额定条件：（1 1）断路器额定电压）断路器额定电压 线路额定电压线路额定电压（2 2）断路器额定电流与过电流脱扣器额定电流均应）断路器额定电流与过电流脱扣器额定电流均应 线路计算负载电流线路计算负载电流（3 3）断路器失压脱扣器额定电压）断路器失压脱扣器额定电压 = = 线路额定电压线路额定电压短路条件：短路条件：（1) 1) 断路器的额定分断电流断路器的额定分断电流断路器的额定分断电流表示断路器将预期切断的短断路器的额定分断电流表示断路器将预期切断的短路电流值，必须大于其工作电路短路后路电流值，必须大于其工作电路短路后1 12 2周期时周期时的对称交流短路电流的有效值。的对

21、称交流短路电流的有效值。 一般来说，低压断路器所在电路的电压越高，电路一般来说，低压断路器所在电路的电压越高，电路切断越困难。反之，电路电压越低，切断电流越容切断越困难。反之，电路电压越低，切断电流越容易。在选择断路器时，必须注意额定分断电流所对易。在选择断路器时，必须注意额定分断电流所对应的额定电压等级。应的额定电压等级。 断路器的额定分断电流，与额定电压、额定频率、断路器的额定分断电流，与额定电压、额定频率、短路功率因数等参数有关。短路功率因数等参数有关。(2) (2) 断路器的额定接通电流断路器的额定接通电流断路器的额定接通电流，是指在额定参数下，按照断路器的额定接通电流，是指在额定参数

22、下，按照标准动作和条件，能够接通电流的最大值。标准动作和条件，能够接通电流的最大值。通常，交流断路器的额定接通电流，必须大于短路通常，交流断路器的额定接通电流，必须大于短路后后1 12 2周期时工作电路的最大计算短路电流的非对周期时工作电路的最大计算短路电流的非对称最大峰值，即所说的短路电流峰值。称最大峰值，即所说的短路电流峰值。 通常，只对发电机用的空气断路器进行额定接通电流通常，只对发电机用的空气断路器进行额定接通电流的校验，而对线路用的空气断路器的校验，而对线路用的空气断路器( (塑壳式断路器塑壳式断路器) )未未做硬性规定。做硬性规定。 发电机主开关发电机主开关( (万能式断路器万能式

23、断路器) )为实现系统选择性为实现系统选择性保护，不一定装设瞬时过电流脱扣装置，而要装保护，不一定装设瞬时过电流脱扣装置，而要装设具有设具有0.10.10.50.5秒左右的短延时过电流脱扣装置秒左右的短延时过电流脱扣装置作短路保护。因此，在短路电路接通时，空气断作短路保护。因此，在短路电路接通时，空气断路器要克服短路电流引起的电磁反作用力而接通，路器要克服短路电流引起的电磁反作用力而接通，同时，一直到短延时过电流脱扣器到达整定延时同时，一直到短延时过电流脱扣器到达整定延时之前具有通过短路电流的能力。之前具有通过短路电流的能力。 选择断路器的额定接通电流，必须大于其工作选择断路器的额定接通电流，

24、必须大于其工作电路的预期非对称最大短路电流峰值。电路的预期非对称最大短路电流峰值。 功能条件：功能条件：船用空气断路器通常用来作为发电机主开关，必须具船用空气断路器通常用来作为发电机主开关，必须具有有过载、短路、欠压和失压过载、短路、欠压和失压等保护功能。等保护功能。 （1)1)空气断路器的合闸、脱扣和锁扣空气断路器的合闸、脱扣和锁扣空气断路器的合闸操作方式有手动、电磁铁驱动、空气断路器的合闸操作方式有手动、电磁铁驱动、电动机驱动等。电动机驱动等。 手动和电动方式一般带有贮能弹簧快速闭合机构，手动和电动方式一般带有贮能弹簧快速闭合机构，以增加操作的可靠性。以增加操作的可靠性。 一般小容量（断流

25、容量不大于一般小容量（断流容量不大于20kA20kA）且不要求遥）且不要求遥控合闸的空气断路器可选用手动合闸方式。控合闸的空气断路器可选用手动合闸方式。 电磁铁合闸方式结构简单，但冲击力较大。电磁铁合闸方式结构简单，但冲击力较大。空气断路器的脱扣操作可以采用失压脱扣器，空气断路器的脱扣操作可以采用失压脱扣器，也可以采用分励脱扣器。许多空气断路器只也可以采用分励脱扣器。许多空气断路器只能在失压和分励脱扣器两者中提供一种。能在失压和分励脱扣器两者中提供一种。 军用舰艇以往通常要求其遥控断开，故选用军用舰艇以往通常要求其遥控断开，故选用分励脱扣器较多；而民用船舶则常选用失压分励脱扣器较多；而民用船舶

26、则常选用失压脱扣器，而在其电路中设置断开按钮来达到脱扣器，而在其电路中设置断开按钮来达到遥控断开的目的。遥控断开的目的。 为了防止电网长时间低电压运行，造成异步电机过热或并联运为了防止电网长时间低电压运行，造成异步电机过热或并联运行发电机的无功环流，船舶要求发电机空气断路器设置欠压脱行发电机的无功环流，船舶要求发电机空气断路器设置欠压脱扣器。欠压脱扣器应有延时功能，以免电网短暂电压降引起误扣器。欠压脱扣器应有延时功能，以免电网短暂电压降引起误动作。动作。 有时要求在空气断路器上设置锁扣装置。以便在紧急情况下，可有时要求在空气断路器上设置锁扣装置。以便在紧急情况下，可以将脱扣器锁住，防止其跳闸，

27、进行强制供电。锁扣的应用仅限以将脱扣器锁住，防止其跳闸，进行强制供电。锁扣的应用仅限于很特殊的场合和特别重要设备的供电，不宜使用过多。于很特殊的场合和特别重要设备的供电，不宜使用过多。 11端子端子22外壳外壳33手柄及位置指示手柄及位置指示44脱扣试验按钮脱扣试验按钮55脱扣器脱扣器66测试仪器连接孔测试仪器连接孔5.2 船舶同步发电机的保护船舶同步发电机的保护q根据我国钢质海船入级规范根据我国钢质海船入级规范2009规定，针对船舶低压规定，针对船舶低压同步发电机不正常运行或故障情况，船舶同步发电机主要同步发电机不正常运行或故障情况，船舶同步发电机主要应设置过载、短路、欠压和逆功率四种保护。

28、应设置过载、短路、欠压和逆功率四种保护。电流电流发电机可运行时间发电机可运行时间1.1倍额定电流倍额定电流60分种分种1.25倍额定电流倍额定电流30分种分种1.5倍额定电流倍额定电流2分种分种3倍额定电流倍额定电流2秒秒表5-1 船舶发电机抗过载能力国产国产MP发电机功率发电机功率直接启动的电动机功直接启动的电动机功率率40KW以下以下0.7Pn50、64、75KW30KW90、120KW55KW150、200、250KW75KW320KW110KW表表5-2 发电机功率与允许空载直接启动的电动机功率关系表发电机功率与允许空载直接启动的电动机功率关系表一、船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功

29、一、船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护的率保护的要求要求q1，发电机的过载和短路保护发电机的过载和短路保护q(1) 过载过载10% 50% 之间之间：设定设定125% 135%，延时延时15 30s ，断路器，断路器q(2) 过电流大于过电流大于50%：设定设定150% 250%，0.2s 0.6s，断路器，断路器（大功率）或熔断器（小功率）（大功率）或熔断器（小功率）250%，瞬时，断路器瞬时，断路器 2 2，自动分级卸载保护，自动分级卸载保护 又称优先脱扣，又称优先脱扣， 对有分级自动卸载装置的发电机过载保护，当过对有分级自动卸载装置的发电机过载保护，当过载达载达110110120

30、120额定值时，延时额定值时，延时5 5l0sl0s使使自动自动卸载卸载装置动作，自动卸掉部分次要负载。当过载装置动作，自动卸掉部分次要负载。当过载达达150150额定值时，延时额定值时，延时101020s20s，过载保护装置，过载保护装置动作，使发电机自动动作，使发电机自动跳闸跳闸。 优先脱扣电流设定：长延时设定电流倍数优先脱扣电流设定：长延时设定电流倍数0.90.9 长延时脱扣器的延时为长延时脱扣器的延时为20s20s，若分三级脱扣时，建，若分三级脱扣时，建议延时时间整定为：议延时时间整定为： 第一级脱扣延时：第一级脱扣延时：5s5s 第二级脱扣延时：第二级脱扣延时：10s 10s 第三级

31、脱扣延时：第三级脱扣延时：15s 15s 3发电机的欠电压保护 当电机不发电情况下（U=0）闭合断路器时应瞬时动作； 当电压降低至额定电压的70% 35% 时，应经系统选择性保护要求的延时后动作。 实际：85延时，报警，延时，脱扣 70% 35% ，脱扣 动作器件：断路器的失压线圈4，发电机的逆功率保护 原动机为柴油机：发电机额定功率( 电流) 的8% 15%； 原动机为涡轮机：发电机额定功率( 电流) 的2% 6%。 延时3 10s 逆功率或逆电流保护不应失效，即使电压下降50 动作元件：断路器二、船舶发电机外部短路、过载、二、船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护的原理欠压和逆功率保护

32、的原理 船用万能式自动空气断路器的保护机构由过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器及电子型脱扣器等组成 过电流脱扣器： 双金属片热脱扣器：反时限特性 电磁式过流脱扣器 失压脱扣器： 4075范围内可整定 电子型脱扣器： 综合型保护装置图8-1脱扣器原理示意图12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮12345671-主触头2-自由脱扣器3-过电流脱扣器4-分励脱扣器5-热脱扣器 6-失压脱扣器 7-按钮塑壳式低压断路器原理图塑壳式低压断路器原理图1主触头2自由脱扣器 3过电流脱扣器 4分励脱扣器5热脱扣器6失压脱扣器 7按钮DW-9

33、8型自动空气断路器保护功能电路原理图1过电流保过电流保护护2欠压延时保护欠压延时保护半导体脱扣器能实现，欠压延时跳闸保护，特大短路瞬时半导体脱扣器能实现，欠压延时跳闸保护，特大短路瞬时跳闸保护，短路短延时跳闸保护以及过载长延时跳闸保护。跳闸保护，短路短延时跳闸保护以及过载长延时跳闸保护。1)1)欠压延时保护欠压延时保护发电机电压经变压发电机电压经变压器器B B1 1的第二个副边的第二个副边绕组降压，并经绕组降压，并经ZLZL1 1桥式整流，桥式整流，R R2424、C C8 8阻容滤波，稳压管阻容滤波，稳压管W W5 5稳压之后，做为稳压之后，做为晶体管直流稳压工晶体管直流稳压工作电源。作电源

34、。欠压保护的电压形成和整流滤波回路：由图中可见，发电机欠压保护的电压形成和整流滤波回路：由图中可见，发电机电压电压U UACAC，由变压器，由变压器B B1 1的第一个副边绕组降压到的第一个副边绕组降压到15V15V。经二极。经二极管管D D1515半波整流，电容半波整流，电容C C5 5滤波，电阻滤波，电阻R Rl9l9、R R2020分压后，在分压后，在R R2020上上取出弱电直流电压控制信号。取出弱电直流电压控制信号。欠压保护的起动电路欠压保护的起动电路和时限电路，由稳压和时限电路，由稳压管管W W4 4，晶体管，晶体管BGBG5 5和和充电延时电容充电延时电容C C6 6、C C7

35、7等组成。等组成。该电压信号与发电机该电压信号与发电机电压成正比，加到后电压成正比，加到后面的起动电路上。面的起动电路上。当发电机工作于正常电压时，当发电机工作于正常电压时，R R2020上的电压可以使稳压管上的电压可以使稳压管W W4 4击穿，晶体管击穿，晶体管BGBG5 5处于饱和导通状态，因而其时限电路处于饱和导通状态，因而其时限电路的延时电容的延时电容C C6 6被短路。被短路。BGBG5 5集电极电位约集电极电位约0.3V0.3V，故，故D D1717不能不能导通。此时，出口电路不输出欠压信号。导通。此时，出口电路不输出欠压信号。当发电机电压低于欠压保护起动电压整定值，例如达当发电机

36、电压低于欠压保护起动电压整定值，例如达6565U Ue e时，时，R R2020上的电压低到不足以击穿稳压管上的电压低到不足以击穿稳压管W W4 4，晶体管，晶体管BGBG5 5截止，工作电源通过电阻截止，工作电源通过电阻R R2222、R R2323对对C C6 6和和C C7 7并联充电，电容并联充电，电容充电达单结晶体管充电达单结晶体管BTBT的峰值电压所需的时间，就是欠压保的峰值电压所需的时间，就是欠压保护的延时时间。护的延时时间。DW-98DW-98半导体脱扣器半导体脱扣器的欠压延时分的欠压延时分0.50.5、1 1、3 3、5S5S四种可供选择，四种可供选择，延时完毕，通过出口延时

37、完毕，通过出口电路，发出欠压延时电路，发出欠压延时保护跳闸信号，使开保护跳闸信号，使开关跳闸，实现发电机关跳闸，实现发电机欠压延时保护。欠压延时保护。半导体脱扣器总的出口电路由单结晶体管半导体脱扣器总的出口电路由单结晶体管BTBT和可控硅和可控硅SCRSCR组组成无触点出口电路。欠压延时、特大短路瞬时、短路短延成无触点出口电路。欠压延时、特大短路瞬时、短路短延时和过载长延时跳闸保护的动作信号，分别通过二极管时和过载长延时跳闸保护的动作信号，分别通过二极管D D1717、D D1818和和D D1919来起动这同一出口电路。来起动这同一出口电路。只要上述保护其只要上述保护其中之一动作时，中之一动

38、作时，就会使触发器发就会使触发器发出脉冲，触发出脉冲，触发SCRSCR导通，即通过该导通，即通过该出口电路发出跳出口电路发出跳闸控制信号。闸控制信号。自动空气断路器的自动空气断路器的失压脱扣器失压脱扣器S S就是一就是一个跳闸操作机构，个跳闸操作机构，当当S S有电时，开关才有电时，开关才有可能合上闸，而有可能合上闸，而当当S S失电时，开关就失电时，开关就会自动跳闸，故可会自动跳闸，故可使出口电路的输出使出口电路的输出通过控制通过控制S S，来操作，来操作自动跳闸。自动跳闸。 晶体管继电保护装置都是间接动作式的，因此其出口电路的晶体管继电保护装置都是间接动作式的，因此其出口电路的输出信号，要

39、去控制一个跳闸操作机构。输出信号，要去控制一个跳闸操作机构。正常情况下，发电机电压经变压器正常情况下，发电机电压经变压器B Bl l的第三个副边绕组降的第三个副边绕组降压，压，ZLZL2 2整流后，对整流后，对S S供电，其电流方向由供电，其电流方向由7 7点到点到8 8点。点。 当保护装置出口电当保护装置出口电路的可控硅路的可控硅SCRSCR导通导通时，使电源时，使电源(2)(2)通过通过SCRSCR给给S S又加上一个又加上一个方向由方向由8 8点到点到7 7点的点的电压，此电压与电电压，此电压与电源源(3)(3)对对S S所加电压所加电压的方向相反，相互的方向相反，相互抵消，因此使抵消，

40、因此使S S失压，失压，开关自动跳闸。开关自动跳闸。2)2)过电流保护过电流保护发电机的三相电流分别经三个电流变换器发电机的三相电流分别经三个电流变换器LHLH1 1LHLH3 3进行检测，进行检测，经三个单相桥式整流器经三个单相桥式整流器D D1 1D D1212进行整流，由进行整流，由C C1 1、C C2 2、R R1 1滤波滤波之后，通过三组并联的分压器，将电流信号最后变换成弱之后，通过三组并联的分压器，将电流信号最后变换成弱电直流电压控制信号。显然，分压器输出电阻上的弱电直电直流电压控制信号。显然，分压器输出电阻上的弱电直流电压控制信号与发电机的强电交流电流信号成正比。流电压控制信号

41、与发电机的强电交流电流信号成正比。在电路图中，从左至右，第一组分压器在电路图中，从左至右，第一组分压器R R2 2、R R2626、R R3 3为特大为特大短路瞬时跳闸保护的信号检测电路；第二组分压器短路瞬时跳闸保护的信号检测电路；第二组分压器R R4 4、R R2727 、R R5 5为短路短延时保护的信号检测电路；第三组分压器为短路短延时保护的信号检测电路；第三组分压器R R2828、R R6 6为过载长延时保护的信号检测电路。为过载长延时保护的信号检测电路。(1)(1)过电流保护的电压形成和整流滤波回路过电流保护的电压形成和整流滤波回路(2)(2)特大短路瞬时跳闸保护的起动电路特大短路瞬

42、时跳闸保护的起动电路所谓所谓“特大短路特大短路”，在这里是指接近电源处发生短路。因，在这里是指接近电源处发生短路。因为短路路径特短，阻抗很小，故短路电流特别大。由于要为短路路径特短，阻抗很小，故短路电流特别大。由于要求快速性，因此采用电流速断保护，瞬时动作跳闸。求快速性，因此采用电流速断保护，瞬时动作跳闸。 特大短路保护的起动电路由稳压管特大短路保护的起动电路由稳压管W W3 3和二极管和二极管D D1818构成。正构成。正常情况下常情况下W W3 3截止，保护不动作。截止，保护不动作。 当发生特大短路时，由当发生特大短路时，由R R2626整定的电压足以使整定的电压足以使W W3 3击穿。通

43、过击穿。通过D D1818，使，使C C7 7迅速充电，迅速充电，BTBT几乎立即发出脉冲，触发几乎立即发出脉冲，触发SCRSCR导通，导通，使使S S失电，开关瞬时动作跳闸，此即实现了特大短路瞬时失电，开关瞬时动作跳闸，此即实现了特大短路瞬时跳闸保护。跳闸保护。 调整调整R R26/126/1，可以在，可以在(5(510)I10)Itkoetkoe的范围内整定起动电流的范围内整定起动电流值。这里值。这里)I)Itkoetkoe是指脱扣器是指脱扣器LHLH1 1LHLH3 3的额定电流，而不的额定电流，而不是开关或发电机的额定电流。例如：是开关或发电机的额定电流。例如：DW98400DW984

44、00型开关型开关的脱扣器额定电流的规格为的脱扣器额定电流的规格为100100、150150、250250、300300、400 A400 A。DW9 8600DW9 8600的为的为500500、600A600A。因而，在选择电。因而，在选择电流变换器流变换器LHLH时，要考虑到时，要考虑到LHLH额定电流与发电机额定电额定电流与发电机额定电流的相互配合。流的相互配合。(3)(3)短路短延时跳闸保护的起动和时限电路短路短延时跳闸保护的起动和时限电路在离电源较远处发生短路时，发电机也会出现较大电在离电源较远处发生短路时，发电机也会出现较大电流，根据保护选择性的要求，首先应由发生短路那一级流，根据

45、保护选择性的要求，首先应由发生短路那一级的保护装置动作。若该保护装置失灵拒绝动作或动作迟的保护装置动作。若该保护装置失灵拒绝动作或动作迟缓了，发电机的短路短延时保护作为前一级保护的后备缓了，发电机的短路短延时保护作为前一级保护的后备保护才动作，故它们需要有一个延时时限上的配合。保护才动作，故它们需要有一个延时时限上的配合。短路短延时保护的起动电路和时限电路，主要由稳压管短路短延时保护的起动电路和时限电路，主要由稳压管W W2 2，晶体管，晶体管BGBG3 3、BGBG4 4构成的射极耦合触发器式起动电路及构成的射极耦合触发器式起动电路及充电延时电容充电延时电容C C4 4组成。短路短延时保护的

46、控制信号从检组成。短路短延时保护的控制信号从检测环节的测环节的R R2727、R R5 5输出，经输出，经D D1414、W W2 2、R R1414加到作为监控器加到作为监控器BGBG3 3的基极上。的基极上。 在正常情况下，电流小于短路短延时的起动电流整定值，在正常情况下，电流小于短路短延时的起动电流整定值，由分压器输出的电压低于稳压管由分压器输出的电压低于稳压管W W2 2的击穿电压值，的击穿电压值，W W2 2截截止，止，BGBG3 3无基极电流，亦截止，无基极电流，亦截止，BGBG4 4饱和导通，饱和导通，C C4 4上电压上电压甚低，甚低，D D1919截止，故出口电路不工作。截止

47、，故出口电路不工作。 当发生短路时，电流增大，由当发生短路时，电流增大，由R R2727整定输出的直流控制电压使整定输出的直流控制电压使W W2 2击穿，于是击穿，于是BGBG3 3导通，导通，BGBG4 4截止。由截止。由BGBG4 4的工作电源经电阻的工作电源经电阻R R1616、R R3232对对C C4 4充电。当充电。当C C4 4上的电压使上的电压使D D1919正向导通后，正向导通后，C C4 4与与C C7 7并联而并联而被充电。电容被充电达被充电。电容被充电达BTBT峰点电压的时间，即为时限电路的峰点电压的时间，即为时限电路的延时时间。当充电达延时时间。当充电达BTBT峰点电

48、压时，峰点电压时，BTBT发出脉冲，一触发发出脉冲，一触发SCRSCR导通，使导通，使S S失压，开关跳闸，从而实现了短路短延时跳闸失压，开关跳闸，从而实现了短路短延时跳闸保护。保护。 对短路短延时保护，调整对短路短延时保护，调整R R27/127/1的动触点，可在的动触点，可在(3(35) I5) Itkoetkoe的范围内整定起动电流值。调整的范围内整定起动电流值。调整R R3232的大小，可在的大小，可在(0.2(0.20.6)0.6)秒范围内整定延时时限，保护具有定时限特性。秒范围内整定延时时限，保护具有定时限特性。 (4)(4)过载长延时保护的起动电路和时限电路过载长延时保护的起动电

49、路和时限电路 过载长延时跳闸保护的起动电路和时限电路，主要由稳压过载长延时跳闸保护的起动电路和时限电路，主要由稳压管管W1W1，晶体管，晶体管BGBG1 1、BGBG2 2构成射极耦合触发器式起动电路及构成射极耦合触发器式起动电路及电阻电阻R R1111、R R3030、电容、电容C C3 3构成的充电延时电路组成。构成的充电延时电路组成。 发电机过载信号，由电位器发电机过载信号，由电位器R R28/128/1整定的电压取得。这一电整定的电压取得。这一电压，一方面作为压，一方面作为BGBG1 1、BGBG2 2直流工作电源，另一方面又经电直流工作电源，另一方面又经电阻阻R R7 7和和R R8

50、 8进行分压并从进行分压并从R R8 8上取出电压信号加到起动电路的上取出电压信号加到起动电路的W W1 1和和BGBG1 1基极上。基极上。 对过载长延时保护，调整对过载长延时保护，调整R R28/128/1的动触头，可以在的动触头，可以在(1.0(1.02.5) I2.5) Itkoetkoe的范围内整定过载起动值。当起动值整定在的范围内整定过载起动值。当起动值整定在1.2I1.2Itkoetkoe时，调整时，调整R R3030的动触头，可在的动触头，可在(5(530)s30)s之间整定长之间整定长延时的时间。延时的时间。 在发电机正常工作时，在发电机正常工作时，R R8 8上的电压较低，

51、稳压管上的电压较低，稳压管W W1 1是截止的，是截止的，BGBG1 1无基极电流，也处于截止状态，无基极电流，也处于截止状态，BGBG2 2饱和导通，保护装置饱和导通，保护装置不动作。不动作。当出现过载时，当出现过载时，R R8 8上的电压升高，使上的电压升高，使W1W1击穿，击穿，BGBG1 1饱和导通，饱和导通，BGBG2 2截止。这时，从截止。这时，从R R28/128/1上取得的电压信号，经上取得的电压信号，经R R1111、R R3030直接直接对对C C3 3充电。充电。C C3 3上的电压按指数规律上升，进行延时。当上的电压按指数规律上升，进行延时。当C C3 3上上的电压上升

52、到足以击穿的电压上升到足以击穿W W2 2时，延时完毕。时，延时完毕。W W2 2被击穿后，同短被击穿后，同短路短延时保护动作过程一样，开关跳闸，从而实现了过载路短延时保护动作过程一样，开关跳闸，从而实现了过载长延时保护。长延时保护。 在分析这一部分电路时，应注意两点：在分析这一部分电路时，应注意两点： 长延时的信号是经过短延时信号的通道送出去的，但长延时的信号是经过短延时信号的通道送出去的，但由于长延时时间远大于短延时的时间，因此长延时的时由于长延时时间远大于短延时的时间，因此长延时的时间主要决定于间主要决定于C C3 3充电电路的时间常数。充电电路的时间常数。 对对C C3 3充电的电源电

53、压是由过电流信号变换过来的，是充电的电源电压是由过电流信号变换过来的，是随过载的大小而成正比变化的电压，因此虽然随过载的大小而成正比变化的电压，因此虽然C C3 3充电电充电电路的时间常数不变，但延时不是定时限的，过载小时延路的时间常数不变，但延时不是定时限的，过载小时延时时间长，过载大时延时时间短，这就使过载长延时保时时间长，过载大时延时时间短，这就使过载长延时保护具有反时限特性。护具有反时限特性。 逆功率保护及逆功率继电器三、船舶发电机外部短路、过载、三、船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护参数的调整欠压和逆功率保护参数的调整 调整原则：与要求一致 参数设置与调整 电流互感器的变比

54、发电机的铭牌 断路器铭牌 参数调整 过电流：电流发生电路：调压器变压器电流表 欠电压：调压器变压器（升压） 逆功率：GG21，机械四、电网绝缘监视系统的工作原理四、电网绝缘监视系统的工作原理及接地故障的排查及接地故障的排查 1M，0.5M 1绝缘指示灯绝缘指示灯：单相接地检测 2电网绝缘监测电网绝缘监测：电网对地绝缘电阻越低，表头指针偏转就越大规范规定53 船舶电网的保护船舶电网的保护 1船舶电网的过载保护船舶电网的过载保护 2船舶电网的短路保护船舶电网的短路保护 3岸电相序和断相保护岸电相序和断相保护 4船舶电网单相接地监视及绝缘检测船舶电网单相接地监视及绝缘检测1船舶电网的过载保护船舶电网

55、的过载保护由于船舶电网多为单侧电源、幅射形线路，线由于船舶电网多为单侧电源、幅射形线路，线路导线截面又都是与发电机及用电设备的容量路导线截面又都是与发电机及用电设备的容量相配合的，因此对船舶电网的过载保护，一般相配合的，因此对船舶电网的过载保护，一般不需要特殊考虑和装设专门的保护装置。不需要特殊考虑和装设专门的保护装置。 对于给舵机供电的线路，不论是舵机本身还是对于给舵机供电的线路，不论是舵机本身还是线路，都不装过载保护装置。线路，都不装过载保护装置。船舶电网中可不必考虑过载保护，也就是说，主配电板、应急配电板以及区域分配电板上的馈电开关可以不设过载保护。然而，由于考虑到船上电动机的过载保护一

56、般都用热继电器，它们的动作特性因受到环境温度影响而不太可靠；又当电缆绝缘破坏时，实际电流可能超过用电设备的总电流而出现过载，因此，现代船舶电网中这些馈电开关均选用装置式自动开关。虽然其过载脱扣器不会对电网的过载保护有多大意义，但对于提高电网的工作可靠性却是有一定作用的。2船舶电网的短路保护船舶电网的短路保护由于船舶电力系统中发电机和用电设备的由于船舶电力系统中发电机和用电设备的短路保护装置短路保护装置，都尽量设在靠近电源侧的出线端，因此都尽量设在靠近电源侧的出线端，因此对电网的短路保护，对电网的短路保护，也不需要装设专门的保护装置。也不需要装设专门的保护装置。 为了保证船舶电网继电保护具有选择

57、性，除了以时间和电为了保证船舶电网继电保护具有选择性，除了以时间和电流原则，合理选择和整定保护装置之外，还应尽力减少从流原则，合理选择和整定保护装置之外，还应尽力减少从主配电板到用电设备之间分段保护的级数。否则，快速性主配电板到用电设备之间分段保护的级数。否则，快速性将受到限制，而整个系统实现选择性保护也是有困难的。将受到限制，而整个系统实现选择性保护也是有困难的。因为船舶电网线路较短，按电流原则实现选择性保护很困因为船舶电网线路较短，按电流原则实现选择性保护很困难，所以难，所以对于电动机的线路，自主配电板开始，分段保护对于电动机的线路，自主配电板开始，分段保护一般不多于一般不多于4 4级。对

58、于照明线路，自主配电板开始，分段级。对于照明线路，自主配电板开始，分段保护一般不多于保护一般不多于5 5级。级。 船舶电网短路保护多采用时间原则和电流原则综合原则。在主配电板和应急配电板上的馈电开关，一般不设带延时的短路保护，而多采用按电流原则整定的装置式自动开关，其电磁瞬时脱扣时间可达0.020.05s。电网的末级（最接近用电设备的一级），可用熔断器对末端电网及电动机作短路保护。3岸电相序和断相保护岸电相序和断相保护船舶在接用岸电时，当相序接错或少接一相时，电动机将发生反转或单相运行，从而导致电力拖动装置在机械或电气方面的受损或破坏。为了防止这样的故障发生，岸电应该设置相序及断相保护。相序及

59、断相保护由负序继电器完成。当相序接错或少接一相时，负序继电器的触点使岸电开关的失压脱扣器线圈失电，确保岸电开关不能合闸。为避免船舶电网供电时接入岸电而发生非同步并联事故，为避免船舶电网供电时接入岸电而发生非同步并联事故，所有船舶发电机所有船舶发电机( (包括应急发电机包括应急发电机) )的主开关与岸电开关之的主开关与岸电开关之间有联锁保护。只要有船舶发电机供电，岸电开关自动跳间有联锁保护。只要有船舶发电机供电，岸电开关自动跳闸或岸电开关合不上闸。闸或岸电开关合不上闸。 在接入岸电时，除保证岸电与船电的电压、频率参数一在接入岸电时，除保证岸电与船电的电压、频率参数一致外，还必须保证岸电相序与船电

60、相序一致，否则，电致外，还必须保证岸电相序与船电相序一致，否则，电动机将反转，其他与相序有关的用电设备也会工作不正动机将反转，其他与相序有关的用电设备也会工作不正常。常。 4船舶电网单相接地监视及绝缘检测船舶电网单相接地监视及绝缘检测船舶交流三相电力系统，通常都采用中性点绝缘的三相船舶交流三相电力系统，通常都采用中性点绝缘的三相三线制，船舶电网如果发生单相接地，虽然不影响三相三线制，船舶电网如果发生单相接地，虽然不影响三相电压的对称性也不影响动力用电设备的正常工作，但存电压的对称性也不影响动力用电设备的正常工作，但存在两种危险性隐患：在两种危险性隐患： 1.1.增加了人体触电的危险性，当人体触