船舶電力系統(tǒng)的安全保護(hù)

1、7.8 船舶電力系統(tǒng)的安全保護(hù)船舶電力系統(tǒng)的安全保護(hù) 教學(xué)要求：教學(xué)要求： 了解船舶電站安全保護(hù)的任務(wù)，保護(hù)環(huán)了解船舶電站安全保護(hù)的任務(wù)，保護(hù)環(huán) 節(jié)的作用與要求，熟悉發(fā)電機(jī)的外部短路、節(jié)的作用與要求，熟悉發(fā)電機(jī)的外部短路、 過載、欠壓和逆功保護(hù)的整定值，電網(wǎng)絕過載、欠壓和逆功保護(hù)的整定值，電網(wǎng)絕 緣監(jiān)視，接用岸電時(shí)的注意事項(xiàng)，理解保緣監(jiān)視，接用岸電時(shí)的注意事項(xiàng)，理解保 護(hù)電器的功能（空氣斷路器、逆功率繼電護(hù)電器的功能（空氣斷路器、逆功率繼電 器、岸電相序監(jiān)視器）。器、岸電相序監(jiān)視器）。 電站保護(hù)的任務(wù)：電站保護(hù)的任務(wù)： 切除故障電氣設(shè)備；發(fā)出報(bào)警信號(hào)。切除故障電氣設(shè)備；發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 包括：船

2、舶發(fā)電機(jī)保護(hù)、船舶變壓器保護(hù)、包括：船舶發(fā)電機(jī)保護(hù)、船舶變壓器保護(hù)、 船舶電網(wǎng)的保護(hù)、船舶電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。船舶電網(wǎng)的保護(hù)、船舶電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。 要求：保護(hù)元件具有選擇性、快速性、靈敏要求：保護(hù)元件具有選擇性、快速性、靈敏 性和可靠性。性和可靠性。 1選擇性選擇性：電力系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)到負(fù)載，應(yīng)分級(jí)設(shè)置：電力系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)到負(fù)載，應(yīng)分級(jí)設(shè)置 保護(hù)裝置，使保護(hù)具有選擇性；系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)使離保護(hù)裝置，使保護(hù)具有選擇性；系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)使離 故障電路故障電路最近的保護(hù)裝置動(dòng)作最近的保護(hù)裝置動(dòng)作；其動(dòng)作電流或動(dòng)作延；其動(dòng)作電流或動(dòng)作延 時(shí)：短路保護(hù)動(dòng)作整定電流時(shí)：短路保護(hù)動(dòng)作整定電流逐級(jí)減少逐級(jí)減少(I(I1

3、1I I2 2I I3 3) )、動(dòng)作、動(dòng)作 整定延時(shí)整定延時(shí)逐級(jí)減少逐級(jí)減少(t(t1 1t t2 2t t3 3) )。（。（DW采用整定時(shí)間），采用整定時(shí)間）， DZ(一般采用整定電流一般采用整定電流) 2快速性快速性：對(duì)于故障保護(hù)電器要求動(dòng)作快：對(duì)于故障保護(hù)電器要求動(dòng)作快 速，以免事故擴(kuò)大速，以免事故擴(kuò)大 造成損害。造成損害。 3靈敏性靈敏性：對(duì)于故障和非正常狀態(tài)的反應(yīng)：對(duì)于故障和非正常狀態(tài)的反應(yīng) 能力。能力。 4可靠性可靠性：保護(hù)裝置本身必須工作可靠；：保護(hù)裝置本身必須工作可靠； 保護(hù)目的：保護(hù)目的： 發(fā)電機(jī)是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保發(fā)電機(jī)是重要設(shè)備，是船舶安全航行的保 障。障。

4、 一般設(shè)有：一般設(shè)有： 外部短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和外部短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和 逆功率保護(hù)。逆功率保護(hù)。 一、發(fā)電機(jī)的保護(hù)一、發(fā)電機(jī)的保護(hù) 短路的短路的原因原因：. .維護(hù)保養(yǎng)不周；維護(hù)保養(yǎng)不周；. .絕緣老化；絕緣老化；. .機(jī)械損傷；機(jī)械損傷； . .誤操作等。誤操作等。 短路短路后果后果：產(chǎn)生巨大短路電流，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的破壞作用，：產(chǎn)生巨大短路電流，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的破壞作用， 電網(wǎng)電壓急降，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)跳閘，全船停電。電網(wǎng)電壓急降，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)跳閘，全船停電。 要求要求：保護(hù)裝置要正確、可靠、快速而有選擇性斷開故障點(diǎn)。：保護(hù)裝置要正確、可靠、快速而有選擇性斷開

5、故障點(diǎn)。 通常采用時(shí)間原則和電流原則相結(jié)合的方法。保護(hù)具有選擇通常采用時(shí)間原則和電流原則相結(jié)合的方法。保護(hù)具有選擇 性，發(fā)生短路時(shí)，僅是離故障點(diǎn)最近的開關(guān)動(dòng)作。性，發(fā)生短路時(shí)，僅是離故障點(diǎn)最近的開關(guān)動(dòng)作。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定規(guī)定：發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)分：短路延時(shí)、短路瞬：發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)分：短路延時(shí)、短路瞬 時(shí)動(dòng)作保護(hù)。時(shí)動(dòng)作保護(hù)。 整定值：整定值：. .小電流延時(shí)：小電流延時(shí)：2 25 5倍的額定電流，倍的額定電流，0.20.20.6s0.6s。 . .大電流：大電流：5 5 1010倍的額定電流，瞬時(shí)動(dòng)作。倍的額定電流，瞬時(shí)動(dòng)作。 措施措施： 由由DW過流脫扣器中的過流脫扣器承擔(dān)。過流脫扣器中的

6、過流脫扣器承擔(dān)。 17081708、17091709、17101710 1 1、外部短路保護(hù)、外部短路保護(hù) 2 2、過載保護(hù)、過載保護(hù) 過載過載原因原因：發(fā)電機(jī)輸出功率或電流超過其額定：發(fā)電機(jī)輸出功率或電流超過其額定 值。值。 保護(hù)保護(hù)原則原則：保護(hù)發(fā)電機(jī)不受損壞，盡量不中斷：保護(hù)發(fā)電機(jī)不受損壞，盡量不中斷 供電，且應(yīng)避開短暫過載。供電，且應(yīng)避開短暫過載。 措施措施： 由空氣斷路器的由空氣斷路器的“過電流脫扣器過電流脫扣器” 或或“熱脫扣器熱脫扣器”等動(dòng)作跳閘，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。等動(dòng)作跳閘，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 自動(dòng)分級(jí)卸載裝置：自動(dòng)分級(jí)卸載裝置：（也屬過載保護(hù)）卸（也屬過載保護(hù)）卸 次要負(fù)載、延時(shí)動(dòng)作。次要負(fù)

7、載、延時(shí)動(dòng)作。 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 無自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)無自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)1.251.251.351.35倍額定電倍額定電 流后，延時(shí)流后，延時(shí)151520s20s跳閘；跳閘； 有自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)有自動(dòng)分級(jí)卸載時(shí)：出現(xiàn)1.51.5倍額定電流后，延倍額定電流后，延 時(shí)時(shí)101020s20s跳閘。跳閘。16991699、17111711 危害：危害： 不能正常工作，電動(dòng)機(jī)過電流。不能正常工作，電動(dòng)機(jī)過電流。 保護(hù)：保護(hù)： 已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：脫開；未并已經(jīng)并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：脫開；未并 網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：不能并網(wǎng)。網(wǎng)的發(fā)電機(jī)：不能并網(wǎng)。 措施措施（保護(hù)元件）：空氣斷路器的失壓

8、脫扣器（保護(hù)元件）：空氣斷路器的失壓脫扣器 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范鋼質(zhì)海船建造規(guī)范規(guī)定：規(guī)定： 分段不同（帶延時(shí)和不帶延時(shí)）。分段不同（帶延時(shí)和不帶延時(shí)）。 電壓為額定值的電壓為額定值的70% 70% 80%80%時(shí)：延時(shí)時(shí)：延時(shí)1 13s3s動(dòng)動(dòng) 作；作； 電壓為額定值的電壓為額定值的40% 40% 70%70%時(shí)：瞬時(shí)動(dòng)作。時(shí)：瞬時(shí)動(dòng)作。 3 3、欠壓保護(hù)、欠壓保護(hù) 4 4、逆功率保護(hù)、逆功率保護(hù) 逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。逆功率原因：主要是操作不當(dāng)。 危害：增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，可能損壞原動(dòng)機(jī)（發(fā)電危害：增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，可能損壞原動(dòng)機(jī)（發(fā)電 機(jī)變成電動(dòng)機(jī)）。機(jī)變成電動(dòng)機(jī)）。 保護(hù)要求：保護(hù)要求： 整定

9、值：逆功率大小為額定功整定值：逆功率大小為額定功 率的率的8%8%15%15%，延時(shí)，延時(shí)1 110s10s動(dòng)作。動(dòng)作。 措施（保護(hù)元件）：措施（保護(hù)元件）：常采用常采用“逆功率繼電器逆功率繼電器” 和和DWDW的分勵(lì)脫扣器實(shí)現(xiàn)逆功率保護(hù)。的分勵(lì)脫扣器實(shí)現(xiàn)逆功率保護(hù)。 逆功率繼電器：逆功率繼電器： 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 逆功率繼電器逆功率繼電器 原理：發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)，原理：發(fā)電機(jī)輸出功率時(shí)， 電壓線圈和電流線圈產(chǎn)電壓線圈和電流線圈產(chǎn) 生的磁

10、通在鋁盤中感應(yīng)生的磁通在鋁盤中感應(yīng) 出渦流使鋁盤順時(shí)針方出渦流使鋁盤順時(shí)針方 向轉(zhuǎn)動(dòng)，因受擋塊擋住向轉(zhuǎn)動(dòng)，因受擋塊擋住 不能轉(zhuǎn)動(dòng)。不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率，鋁盤發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率，鋁盤 逆轉(zhuǎn)，軸上齒輪帶動(dòng)觸逆轉(zhuǎn)，軸上齒輪帶動(dòng)觸 頭移動(dòng)，達(dá)整定時(shí)間，頭移動(dòng)，達(dá)整定時(shí)間， 將使動(dòng)靜觸頭閉合，而將使動(dòng)靜觸頭閉合，而 使發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘。使發(fā)電機(jī)主開關(guān)跳閘。 保護(hù)原則：保護(hù)原則：應(yīng)應(yīng)具有具有選擇性選擇性，避免造成不必要的停電。避免造成不必要的停電。 動(dòng)作值整定原則：動(dòng)作值整定原則： 按時(shí)間按時(shí)間原則和原則和按電流按電流原則原則。 . .按時(shí)間：各級(jí)開關(guān)或保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間整定值朝發(fā)按時(shí)間：各級(jí)開關(guān)或

11、保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間整定值朝發(fā) 電機(jī)方向逐級(jí)電機(jī)方向逐級(jí)增大增大(t(t1 1t t2 2t t3 3) ) ；. .按電流：動(dòng)作電流的按電流：動(dòng)作電流的 整定值也是朝發(fā)電機(jī)方向逐漸遞增整定值也是朝發(fā)電機(jī)方向逐漸遞增(I(I1 1I I2 2I I3 3) ) 。 保護(hù)裝置：保護(hù)裝置：1.1.萬能式自動(dòng)斷路器（發(fā)電機(jī)主開關(guān)），萬能式自動(dòng)斷路器（發(fā)電機(jī)主開關(guān)）， 2.2.裝置式自動(dòng)斷路器（配電板或應(yīng)急配電板），裝置式自動(dòng)斷路器（配電板或應(yīng)急配電板），3.3.熔斷器熔斷器 （末級(jí)保護(hù)）。（末級(jí)保護(hù)）。 實(shí)際做法及要求：實(shí)際做法及要求：1.1.發(fā)電機(jī)至萬能式自動(dòng)開關(guān)短路可發(fā)電機(jī)至萬能式自動(dòng)開關(guān)短路可

12、能性小，可不設(shè)；能性小，可不設(shè)；2.2.主配電板至用電設(shè)備部分與用電設(shè)備主配電板至用電設(shè)備部分與用電設(shè)備 共用一套；共用一套；3.3.主配電板至分配電板可采用裝置式斷路器或主配電板至分配電板可采用裝置式斷路器或 熔斷器；熔斷器；4.4.主匯流排至電動(dòng)機(jī)的保護(hù)級(jí)數(shù)不超過主匯流排至電動(dòng)機(jī)的保護(hù)級(jí)數(shù)不超過4 4級(jí)，至級(jí)，至 照明負(fù)載保護(hù)級(jí)數(shù)不超過照明負(fù)載保護(hù)級(jí)數(shù)不超過5 5級(jí)級(jí) （否則難整定，難以滿（否則難整定，難以滿 足足“選擇性和快速性選擇性和快速性”）。）。 二、二、船舶電網(wǎng)的短路保護(hù)船舶電網(wǎng)的短路保護(hù) 過載保護(hù)方法：過載保護(hù)方法： 船舶電網(wǎng)一般不單獨(dú)設(shè)置過載保護(hù)裝置（船舶電網(wǎng)一般不單獨(dú)設(shè)置過

13、載保護(hù)裝置（電網(wǎng)電網(wǎng) 過載保護(hù)過載保護(hù)通常通常與用電設(shè)備共用一套與用電設(shè)備共用一套過載保護(hù)裝置過載保護(hù)裝置， 裝在出線端裝在出線端）。 注意注意： 1.“1.“不單獨(dú)設(shè)置過載保護(hù)不單獨(dú)設(shè)置過載保護(hù)”并非并非“不保護(hù)不保護(hù)”， 而是由負(fù)載而是由負(fù)載“順帶順帶”保護(hù)；保護(hù)； 2.2.舵機(jī)線路（主、控制線路都）不設(shè)置過載保舵機(jī)線路（主、控制線路都）不設(shè)置過載保 護(hù)裝置護(hù)裝置 保證舵機(jī)緊急時(shí)的可使用。保證舵機(jī)緊急時(shí)的可使用。 過載保護(hù)過載保護(hù) 三、三、船舶電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視船舶電網(wǎng)的絕緣監(jiān)視 2 2、絕緣監(jiān)測(cè)：地氣燈難以、絕緣監(jiān)測(cè)：地氣燈難以 獲得具體的絕緣電阻，通常采獲得具體的絕緣電阻，通常采 用兆歐表

14、（帶電測(cè)量式或安裝用兆歐表（帶電測(cè)量式或安裝 式兆歐表）式兆歐表） 電網(wǎng)絕緣電阻電網(wǎng)絕緣電阻 不應(yīng)低于不應(yīng)低于2M2M。 動(dòng)力和照明負(fù)載各一個(gè)。動(dòng)力和照明負(fù)載各一個(gè)。 1 1、單相接地的監(jiān)視：?jiǎn)蜗嘟拥卦斐蓾?、單相接地的監(jiān)視：?jiǎn)蜗嘟拥卦斐蓾?在性危害，因此保護(hù)裝置要求提示性（或在性危害，因此保護(hù)裝置要求提示性（或 監(jiān)測(cè)性），不要求切除性。監(jiān)測(cè)性），不要求切除性。 方法：常用絕緣指示（地氣）燈。方法：常用絕緣指示（地氣）燈。 暗，該相絕緣不好，滅，該相接地暗，該相絕緣不好，滅，該相接地。 四、四、接用岸電裝置接用岸電裝置 1接岸電的作用接岸電的作用：當(dāng)船舶靠岸特別是修船時(shí)應(yīng)：當(dāng)船舶靠岸特別是修船時(shí)

15、應(yīng) 接岸電，因岸電比船電便宜很多，同時(shí)可免去對(duì)接岸電，因岸電比船電便宜很多，同時(shí)可免去對(duì) 發(fā)電機(jī)進(jìn)行管理，便于發(fā)電機(jī)的維修、保養(yǎng)。發(fā)電機(jī)進(jìn)行管理，便于發(fā)電機(jī)的維修、保養(yǎng)。 2接岸電的要求接岸電的要求：電制、額定電壓及額定頻率：電制、額定電壓及額定頻率 一致，與船舶電網(wǎng)相序一致（不一致電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)一致，與船舶電網(wǎng)相序一致（不一致電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 等）且不能斷相。等）且不能斷相。 3主發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、岸電之間的聯(lián)鎖關(guān)主發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、岸電之間的聯(lián)鎖關(guān) 系是系是：主發(fā)電機(jī)供電，岸電開關(guān)合不上閘或自動(dòng)：主發(fā)電機(jī)供電，岸電開關(guān)合不上閘或自動(dòng) 跳閘；主發(fā)電機(jī)（應(yīng)急發(fā)電機(jī)）脫離電網(wǎng)后，岸跳閘；主發(fā)電機(jī)（應(yīng)急

16、發(fā)電機(jī)）脫離電網(wǎng)后，岸 電開關(guān)才能和閘。主發(fā)電機(jī)失電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)自電開關(guān)才能和閘。主發(fā)電機(jī)失電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)自 動(dòng)起動(dòng)送電。配電板上主開關(guān)與岸電開關(guān)設(shè)有聯(lián)動(dòng)起動(dòng)送電。配電板上主開關(guān)與岸電開關(guān)設(shè)有聯(lián) 鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。 相序指示器相序指示器 1電路電路 2原理：原理： 上圖在正常情況通上圖在正常情況通 過電路分析過電路分析 U1=1.5Up U2=0.4Up （Up為為 相電壓）相電壓） 3性質(zhì)：白（綠）燈比紅燈亮、為正序，可接性質(zhì)：白（綠）燈比紅燈亮、為正序，可接 岸電；紅燈比白（綠）燈亮、為逆序，應(yīng)將岸電岸電；紅燈比白（綠）燈亮、為逆序，應(yīng)將岸電 任意兩根接線對(duì)換。任意兩根接線對(duì)換。 原理：當(dāng)相序正確時(shí)，電原理：當(dāng)相序正確時(shí)，電 壓濾過器中壓濾過器中mnmn兩點(diǎn)電壓為兩點(diǎn)電壓為0 0， 岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動(dòng)作，岸電開關(guān)的失壓脫扣器不動(dòng)作， 相序錯(cuò)誤或缺相，則相序錯(cuò)誤或缺相，則KAKA失電，失電， 最終使失壓脫扣器動(dòng)作跳開。最終使失壓脫扣器動(dòng)作跳開。 作用：作用：逆序繼電器又稱為逆序繼電器又稱為 “負(fù)序繼電器負(fù)序繼電器”，作為一種保，作為一種保 護(hù)裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相護(hù)裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相 序不一致時(shí)，禁止