船舶电站及其自动化装置 课件 5 船舶电力系统安全保护

第五章船舶电力系统安全保护

船舶电力系统一般指发电机、主配电板、船舶电网。船舶电力系统的安全保护，主要包括船舶同步发电机的保护和船舶电网的保护等内容。

船舶电站保护的任务：

①.电气设备发生故障或异常时，应自动、迅速、有选择性地切除，保证其他设备正常运行。

②.发生异常时，应自动发出声光报警信号，以便及时处理，防止扩大。

③.对于重要设备，要求能自动起动备用设备投入运行，切除异常或故障设备，并自动发出声光报警信号。

④.配合各种自控装置，自动减少或消除异常运行情况。检测到异常，能发出信号给自动控制装置进行调节，消除异常，提高运行可靠性。索引第一节船舶电力系统保护的任务和作用

第二节保护装置的基本要求

电站保护的基本要求：基本有要求：①.选择性，②.快速性，③.灵敏性，④.可靠性。返回索引1．发电机的过载和短路保护(1)过载10%～50%之间，经少于2min的延时断路器应分断，建议整定在发电机额定电流的125%～135%，延时15～30s断路器分断；(2)过电流大于50%，但小于发电机的稳态短路电流，经与系统选择性保护所要求的短暂延时后断路器应分断。断路器的短延时脱扣器建议按下列规定进行整定:始动值为发电机额定电流的200%～250%，延时时间:直流最长为0.2s，交流最长为0.6s；船舶发电机的过载保护主要是由自动分级卸载装置和自动空气断路器中的过电流脱扣器实现，船舶发电机的外部短路保护主要是由自动空气断路器中的过电流脱扣器实现。索引

并联运行的发电机应设有欠电压保护并能满足下列要求:①当电机不发电情况下闭合断路器时应瞬时动作；②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。船舶发电机的欠电压保护主要是由自动空气断路器中的失压脱扣器实现。2．发电机的欠电压保护

并联运行的交流发电机应设有延时3～10s动作的逆功率保护，并联运行的发电机的逆功率(或逆电流)值按原动机的类型不同可整定为:①原动机为柴油机：发电机额定功率(电流)的8%～15%；②原动机为涡轮机：发电机额定功率(电流)的2%～6%。当供电电压下降至额定电压的50%时，逆功率或逆电流保护不应失效，但其动作值可以有所改变。船舶发电机的逆功率保护由逆功率继电器实现。并联运行时，甲断油→乙就过载3．发电机的逆功率保护

应设有适当的卸载装置或其他等效措施，自动将非重要负载及保障居住条件的设备予以卸载，必要时，次重要设备也可予以卸载，以确保被连接的发电机不发生持续过载。根据发电机的过载能力，此种卸载可分一级或多级进行。在这种情况下，应先行卸掉非重要负载。4．自动卸载索引3.1船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护的要求根据我国《钢质海船入级规范》规定，对500V以下同步发电机，针对其不正常运行情况和可能出现的故障，主要设置的安全保护和要求如下第三节船舶发电机的外部短路、过载、欠压和逆功率保护索引3.2船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护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3.2船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护的原理电子型脱扣器是用半导体元件制造的综合型保护元件，具有过负荷、短路和欠压保护等功能。电子脱扣器的一个突出特点是在环境温度变化的情况下，仍能稳定的工作。

当多台发电机并联运行时，由于原动机或调速器工作失常，往往会出现逆功率状态，其中一台发电机从电网吸收功率变成电动机工作状态。发电机在逆功率状态下运行，会使另外并联运行的发电机过载，以致过载跳闸，因此必须设置有逆功率保护。→过载跳闸→易损坏原动机交流发电机的逆功率保护是由逆功率继电器来实现的。它既反映有功功率的大小，又反映有功功率的方向。考虑到当采用手动或半自动法进行并车操作时，在投入并联运行的发电机组中会出现逆功率状态，而这种逆功率的状态发生的时间短，逆功率的数值也不大，因此逆功率保护应避开这种状态。3．逆功率保护及逆功率继电器索引

GG-21型逆功率继电器的结构原理图索引电流线圈电压线圈IA对应的是UAC1．发电机的过电流保护参数的调整（1）发电机的过电流保护参数的调整的原则发电机发热与电流的大小和持续的时间有关，发电机单机运行的保护主要是过电流保护。发电机承受的电流在1.1倍额定电流时，允许的运行时间为2h；在1.25倍额定电流时，允许的运行时间为30min；在1.5倍额定电流时，允许的运行时间为5min。对船舶电力系统保护装置的要求是具有：速动性、灵敏性、可靠性和选择性3.3船舶发电机外部短路、过载、欠压和逆功率保护参数的调整

发电机过电流小于110％IN时通过延时确认，发出声光报警，卸除部分非重要的负载，减小发电机负载电流。一般根据船舶电站发电机的容量和台数，考虑非重要负载的性能和大小，分级脱扣卸载的各级脱扣是利用延时的时间差来实现的。例如，长延时脱扣器的延时为20s时，若分3级脱扣时，延时时间一般整定为：----第1级脱扣延时5s----第2级脱扣延时10s----第3级脱扣延时15s索引发电机过电流保护装置保护装置的动作值与发电机电流的配合有两种方式：一种以发电机额定电流为基准值；另外一种以ACB的框架电流为基准值。基准电流是确定保护动作值的依据，电流互感器的变比是试验时模拟电流的计算依据。若基准值是按发电机额定电流选取的，则基准电流是被保护发电机的额定电流。电流互感器的一次侧额定电流与发电机额定电流接近。二次侧是5A或3A。（2）过电流保护参数设置与调整索引电流表A中的电流值是电子脱扣器中的电流（电流互感器的二次侧电流），应与AH主开关保护动作值相对应。保护动作的延时时间，可用电子脱扣器上的相应电位器调节。动作值由电子脱扣器内部电位器调节。（3）参数调整与校验方法

先将调压器回零位，合闸刀开关后逐渐增加调压器输出电压至发电机额定值，观察失压线圈的吸合状态，然后合发电机主开关，再逐渐调节调压器使输出电压下降，调至欠压动作值，主开关应跳闸。欠压动作值及动作延时时间的调整由UVT整流装置内的电位器调节。2．发电机欠压保护参数的调整ACB失压试验→是通过调节调压器输出电压

在GG-21型逆功率继电器上装有调整逆功率动作值的插座，以备改变电流线圈的匝数，整定逆功率的起动值。在运行中调整时，要先以备用插销插入调整的插座内而后再旋出原插销插入备用插座内，以防电流互感器副边线圈开路。在额定电压下，起动功率可整定在6.4%、9.6%和12%的发电机额定功率。

GG-21型逆功率继电器上还装有一止挡块，其作用是，当发电机输出有功功率时，能挡住动触头使之不能向反向转动，改变止挡块的位置，就可以调整动触头的行程，以整定延时的时限，可整定在2、3、5、7、9、12S。由于转矩与逆功大小成正比，逆功越大，转矩越大，铝盘旋转越快，因此GG-21型逆功率继电器动作时限具有反时限特性。3．发电机逆功率保护参数的调整索引第四节船舶电网的保护

为了保障电网的正常运行，船舶电网的绝缘电阻不得低于1MΩ。（照明0.5M）

用于电力、电热和照明的绝缘配电系统，不论是一次系统还是二次系统，均应设有连续监测绝缘电阻，且能在绝缘电阻异常低时发出听觉或视觉报警信号的绝缘电阻监测报警器。通常用绝缘指示灯(俗称地气灯)监视船舶电网单相接地，用专用配电盘式兆欧表或绝缘监视仪监视船舶电网绝缘电阻。

索引1．绝缘指示灯

缘指示灯(俗称地气灯)地气灯法，地气灯法仅适合三相绝缘系统。当电网工作正常时，三个灯星形连接，各灯泡两端均为相电压，因而亮度相同。若某一相（设图中的A相）出现接地故障，则灯L3灯被接地线短接熄灭，而L1、L2两端的电压上升为线电压，灯泡亮度增强。若A相线路漏电，虽然L3灯还能发光，但三灯间亮度有显著区别，从而可指示出线路绝缘情况。查找单相接地简单方便的方法

当电网绝缘下降时，漏电流将增大，漏电流经电源正极接线柱3→电网→绝缘电阻Rx→测量机构→接线柱4（电源负极），漏电流愈大，测量机构指针偏转愈大，说明绝缘电阻越小。2．电网绝缘监测在线监测配电板式兆欧表法适用于______带电测量时。A．中性点接地的三相四线制B．船体做中线的三相系统C．三相绝缘系统D．中性点接船体的三相系统

接地故障出现时，要分析判断故障点可能发生在何处，如考虑最近是否有新安装的电气设备，因接线碰壳而形成接地，或者本船运行中有哪些薄弱环节易于形成接地等。必要时，可以用分区域断电的方法检查，分级逐个去检查直到找出故障点。船舶电网接地故障大多发生在照明网络。当值班人员通过配电板式兆欧表检查时发现绝缘电阻低（或装有连续监测对地绝缘电阻报警装置的声、光报警时），值班人员应及时找到接地点，排除接地故障消除隐患。3．接地故障的排查船舶进厂及靠港检修时，或某些船舶靠港停泊时，可以用陆地的电源来供电，称为“岸电”。接岸电时，陆上电源通过电缆通常接到位于主甲板层的岸电箱，岸电箱一般都有岸电电源指示灯、断路器或开关加熔断器、岸电接线柱、相序指示灯（或负序继电器）、表明船电的额定电压与额定频率。换接岸电的操作是在主配电板上进行的，在主配电板上除岸电开关外，还设有岸电指示灯，指示岸电箱已合闸。第五节船舶岸电系统（1）接岸电时岸电与船电的电流种类应一致；（2）接岸电时岸电的额定频率、额定电压应与船电相一致；（3）当岸电为三相四线制时，需将岸电的中性线接在岸电箱上接船体的接线柱上。只有船体与岸电中性线相联后，才可接通岸电；（4）合上岸电箱上开关，只有当岸电相序与船电相序一致时才可到主配电板前进行转接岸电操作；（5）船舶接岸电时严禁船舶发电机合闸供电，只有在岸电切除后发电机才可合闸供电，两者不可能同时合闸；1．接岸电注意事项（1）进厂坞修时，将岸上电力电缆接在岸电箱的岸电接线柱上，合上岸上配电开关，岸电电源指示灯亮（一般由船厂人员承担）。（2）在船电供电情况下合上岸电箱上开关。由岸电箱上相序测定器指示岸电与船电间相序，当两个指示灯的亮暗关系与岸电箱上标志相一致时，说明岸电相序与船电相序一致。否则即相序不一致。若为负序继电器，则当相序不一致时，岸电箱的开关合上即跳闸。（3）在主配电板前，当岸电指示器已表明岸电已通电时，分断发电机主开关，电后立即合上岸电开关，此时船舶电网已换接成岸电供电。2．换接岸电操作

相序测定器电路的三相负载是不对称的。当接电容c的一相设定为R相时，则灯较亮的一相为S相，灯较暗的一相为T相。除相序测定器外，负序(逆序)继电器也是一种检测电网相序的装置，当岸电相序正确、