船舶电系统继电保护.ppt

,第五章 船舶电力系统继电保护 一 概 述1 继电保护的任务：预防事故发生、阻止事故蔓延、增加船舶电力系 统 的安全性、可靠性和经济性。2继电保护的内容及构成2 1 继电保护的内容：发电机的保护 电力网的保护 用电设备的保护22 继电保护的构成 它由测量单元、逻辑单元和执行单元三大部分构成,测量单元：实时地测量被保护设备的工作状态，反映其相应的物理量的变化（如电流、电压等）与预先给定的整定值进行比较，鉴别被保护设备有无故障或不正常工作情况，并输出相应的参量。逻辑单元：根据测量单元输出的参量，判断保护装置是否该动作于跳闸或动作于信号、是否需要带延时跳闸或延时给出信号，输出相应的参量。执行单元：根据逻辑单元输出的参量，送出跳闸信息或报警信息至断路器的控制回路或报警信号回路。上述三个单元的全部任务由一个电磁型的电流继电器来完成，而三相电力系统实际所采用的继电保护装置较复杂，往往由几个或几十个继电器来构成，或者由分立元件或集成电路组合的电子电路来构成，或者由计算机及其接口部件来构成。,3 对继电保护装置的基本要求 1）具有选择性继电保护的选择性是指当电力系统发生故障时，继电保护装置应仅把故障元件切除，使停电范围尽量缩小，从而保证电力系统中其它非故障部分仍然能够继续安全地运行。2）具有速动性 继电保护的速动性就是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，缩小破坏范围。3）具有灵敏性继电保护装置的灵敏性是指对属于自己保护之内的故障，都应反应灵敏，达到整定值时即动作。4）具有可靠性继电保护装置的可靠性是指装置本身要能可靠地工作，对它保护范围之内的故障，不应拒绝动作；在正常运行或不属于它保护的范围故障时，不应误动作。,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，则灵敏性就要差些，反之亦是，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，主要要考虑它的呵靠性，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。4实现保护的选择性的原则1）时间原则：由负载至电源端，逐级加大整定各 级保护的延时。注意：相邻两级延时差不能太小（0.15-0.25S），否则不宜分辨（灵敏度不够）级数不能太多（35级），否则不利于快速性。2)电流原则：依次整定各级保护装置的始动值来 实现。(船电系统线路不长，短路电流大，不宜 分辨；保护电器的性能也很难保证）时间和电流原则结合用,二 保护装置1 船用万能式自动空气断路器(ACB)：1）功能：具有短路、过载、欠压保护的开关装置，用于发电机的主开关、供电总路开关。2）结构（1）触头系统（主、付触头，灭弧触头，灭弧罩）（2）合闸机构：采用储能弹簧 分为：电动（电磁机构、伺服电机）和手动（手 柄、摇把）（3）脱扣机构（脱扣器）：控制主开关分断的机构 方式：分励脱扣：分励脱扣线圈（常开）失压脱扣：失压脱扣线圈（常闭）（4）保护机构：过流脱扣器：用于短路、过载保护 失压脱扣器：用于欠压、失压保护,3）型号说明：DW95 800/PD-自动开关W-万能式9-船用5-序号800-额定电流P-可用于电动摇控4）主要参数5）操作电路：控制开关合闸、分闸的电路。（1）DW一94电动机操作合闸 DW一94自动开关采用电动操作，弹簧储能合闸。DW一95、98自动开关采用电磁铁合闸方式，弹 簧储能合闸 AH型自动开关采用电磁铁直推合闸方式，非弹簧储能合闸，分闸方式：手动、电磁分闸。（83年引进日本）,自动开关的锁扣装置：特殊情况下，自动开关无论如何都不会自动跳闸的一种工作方式。6）保护功能：DW95保护功能：过载长延时（反时限）短路短延时保护（定时限）欠压延时（定时限）（脱扣方式：分励脱扣）,DW98的保护功能：过载长延时（反时限530S）短路短延时保护（定时限0。2-0。6S）特大短路瞬时 欠压延时(小于0.65UE，延时0.5，1，3，5S)定时限）失压（小于0.4UE，瞬时动作)（脱扣方式：失压脱扣）AH系列1）电磁式保护：欠压瞬时动作 过流（短路）瞬动2）晶体管继电保护：过载长延时 短路短延时保护 特大短路瞬时 欠压延时（脱扣方式：分励脱扣）,2 装置式自动空气断路器 装置式自动空气断路器，具有过载和短路保护的功能。型号：DZ-910-600 P/331D-自动开关;Z-装置式;9-船用;10-序号600-额定电流P-可用于电动摇控3-极数3-脱扣器类别代号1-辅助机构代号,脱扣器类别代号：0-无脱扣器1-热脱扣器（双金属片）具有过载保护的功能，保护 动作后，需手动复位2-电磁式脱扣器，具有短路保护的功能3-复式脱扣器，具有过载和短路保护的功能2.熔断器在电路中常被作短路保护之用。（由于熔断器的灵敏度和选择性比较差，所以用于过载保护不很好。）熔断器主要由金属熔件和外壳构成。熔断器具有很好的反时限保护特性。常用的熔断器，主要有管型熔断器RM和螺旋式熔断器RL。,三 船舶同步发电机的保护船舶同步发电机应设置短路、过载、欠压、逆功保护1 过载保护原因：负荷增加、并联运行时负荷分配严重不均等影响：发电机发热、绝缘寿命下降、跳闸断电过载处理：A 报警/发电机分断IF 1.1Ie 延时15 分钟报警1.1 Ie IF 1.5 Ie 延时2 分钟分断发电机1.5 IF IF 稳态短路电流 短延时分断发电机规范建议：短路短延时的始动值：22.5Ie，延时0.6S 510 Ie，瞬动,B 自动分级卸载保护作用：自动分级卸载保护装置是一种发电机过载保护装置，当 发电机载时，首先自动卸掉部分次要负载，以保护发 电机并保证重要负载供电。ZFX-1型自动分级卸载装置分析C 运行管理自动化过载-启动备用机组-自动并车-自动分配负荷 2 船舶同步发电机的短路保护原因：电缆绝缘老化、机械损伤、操作不慎 短路保护：,3 欠压保护：原因：单机供电，欠励（失励）、远端短路影响：发电机发热、电动机电流增加、转矩下降、照明变暗、严重时导致电压崩溃处理：欠压跳闸规范规定：1）U（4075）%Ue，瞬时动作2）U（7080）%Ue，延时动作（1.53S）,4 逆功率保护及逆功继电器 逆功率：是指发电机作电动机运行。（不是发出有功 功率，而是从电网吸收有功功率）逆功率运行的原因：当几台同步发电机并联运行时，若其中一台发电机的原动机工作失常并车不正确（fF fw）影响：易损坏原动机可能造成正在并联工作的另一台发电机过载，以致造成其过载跳闸，全船供电中断。因此，应采取保护措施，进行逆功率保护。逆功率保护：一般常用逆功率继电器监测逆功运行，延时后将该发电机从系统切除。对逆功保护规范要求：保护起动值一般整定在发电机额定功率的815左右；延时时间一般整定在310s，将该发电机从电网切除。,GG21感应型逆功率继电器 GG一21型逆功率继电器是一种感应型转动圆盘式继电器。主要结构为M形上铁芯和U形下铁芯以及铝质圆盘转子。继电器的转动系统是由铝盘转子、铝盘齿轮轴和动触头齿轮轴构成。铝盘固定在一根可以转动的轴上，在铝盘轴上装有齿轮，它与装有继电器动触头轴上的齿轮相啮合。在铝盘齿轮轴的上方有一建立反作用力矩游丝弹簧，当铝盘做逆时针方向转动时，则动触头将做顺时什方向转动，直到接通两静触头，便输出使发电机跳闸的控制信号。此外，还有一永久磁铁跨在铝盘上，其作用是产生阻尼力矩，以使圆盘匀速旋转。原理：旋转或移进磁场作用于铝质圆盘产生转矩。旋转或移进磁场，是由两个以上相同频率，不同相位的交变磁通，在不同的空间位置上进行合成才能获得。据此基本原理，采用两组线圈：在圆盘上方铁芯上绕有一个电流线圈构成上磁路系统，在圆盘下方的的铁芯上绕有一个电压线圈构成下磁路系统。,铝盘转矩M=Kiicu sin=90-(+)(+)=M=Kiicu cos=K UCB IC cos=K P 特性：正功率时，铝盘受顺时针方向转矩作用，被止档块止动；逆功率时，铝盘受逆时针方向转矩作用，可以转动，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，具有反时限特性。,接线方法：一般采用所谓30接线法：即使电压线圈所加电压落后于发电机有功电流30。这种接线方法的规律是，IA UAC、IB UBA、IC UCB，只有这样接线才能保证，当输出有功功率时，发电机有功电流超前电压线圈中电流90；逆功率时，电压线圈电流超前电流线圈中有功电流90，实现逆功率保护。整定：动作值：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。）延时：整定铝盘行程（改变止档块位置，可以调整动触头行程，以整定延时时限。动作时限可整定在2、3、5、7、9、12S，动作时限具有反时限特性。）,船舶同步发电机综合保护装置GENOP21型过电流及逆功保护装置功能：1 过电流保护 2 逆功保护 3 欠压及断相保护,四 船舶电网的保护主要内容：过载、短路保护A 过载保护 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相配合的，困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。B 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短路保护装置，都尽量设在靠近电源侧的出线端，因此对电网的短路保护，也不需要装设专门的保护装置。,五 电力系统其它监测1 船舶电网单相接地监视（三相绝缘系统）船舶电网单相接地是一种潜伏性故障。监视：地气灯原理：无接地情况，三灯所承受的电压均为相电压，所以三灯亮度相同。设A相接地（船体），则A灯被接地线短接，故A灯将暗下来或熄灭（视接地电阻的大小而定），而B、C灯将特别亮（线电压）。2 电网的绝缘检测：兆欧表法适用于三相绝缘系统带电测量对地绝缘按规范要求，电网的绝缘电阻不得低于1M,3 岸电相序监视 在接入岸电时，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常。为判断接入岸电时相序是否正确，采用相序测定器判断方法：设接电容的一相为A相，灯较亮的一相为B相，灯较暗的一相为C相。负序继电器：接岸电时防止相序接错或断一相。,