船舶電力管理論文

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1船舶同步發(fā)電機的保護

1.1船舶同步發(fā)電機的逆功率保護

當同步發(fā)電機在非同步條件下并車或幾臺同步發(fā)電機并聯(lián)運行時，若其中一臺發(fā)電機的原動機發(fā)生故障時都可能出現(xiàn)逆功率。發(fā)電機不但不輸出有功功率，反而從電網(wǎng)吸收有功功率，使同步發(fā)電機變?yōu)橥诫妱訖C的運行狀態(tài)。逆功率不僅對原動機造成較大損壞(轉(zhuǎn)軸矩方向突變)，同時還會影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定甚至造成全船停電的危險。因此需裝設(shè)逆功率保護裝置，以將逆功率的發(fā)電機從電網(wǎng)上切除。由于船舶發(fā)電機組的慣量較小，正常并車時在較短的時間內(nèi)就可以拉入同步，所產(chǎn)生的整步電流沖擊是短暫的，因此用延時動作躲過投入時的逆功率狀態(tài)是非常必要的，并且延時最好具有反時限特性(逆功率10%Pe時，延時10s；逆功率50%Pe時，延時減至1s；逆功率100%Pe時，無延時而瞬時動作)。

1．2發(fā)電機的欠壓保護欠壓保護

通常由空氣斷路器中的失壓脫扣器來實現(xiàn)，通過電容放電得到需要的延時。要注意欠電壓保護與發(fā)電機短路延時保護動作的協(xié)調(diào)。當在主配電板附近發(fā)生短路故障時，將會出現(xiàn)很大的瞬時電壓降，這時應(yīng)由短路保護動作，而欠壓保護應(yīng)延時躲過這段時間。發(fā)電機短路保護的短延時時間通常在0.6s以下，所以，欠壓保護的動作延時應(yīng)大于0.6s。

2船舶電網(wǎng)的保護

2．1電纜保護電纜有過載保護和短路保護兩種

電纜通常可不設(shè)專用的過載保護。電纜的短路保護問題，主要是根據(jù)計算短路電流校驗電纜的承受能力。因各設(shè)備己有短路保護，因此，與設(shè)備相連的電纜與設(shè)備的短路保護共用一套保護裝置。但由于在主配電板到分配電板之間的線路存在短路的可能性，則要設(shè)置短路保護裝置。通常采用裝置式斷路器。從發(fā)電機到主配電板，再到分配電板，直到用電設(shè)備共設(shè)有三級短路保護，為了保證系統(tǒng)供電的可靠性，這三級短路保護的選擇性配合尤為重要，通常遵循兩種保護整定原則:時間原則和電流原則，并混合使用上述兩種原則。隨著船舶大型化和自動化，船舶電站容量也隨之增大，這意味著船舶電力系統(tǒng)發(fā)生短路時的短路電流也增大，進而要求系統(tǒng)的保護裝置的切斷容量要增大。有時這會給保護設(shè)計帶來困難，使電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性受到影響。為此，出現(xiàn)了后備切斷的保護方式。

2.2變壓器保護

我國規(guī)范要求對電力與照明變壓器設(shè)短路保護和過載保護，過載保護也可設(shè)在變壓器副邊。并聯(lián)運行的變壓器副邊應(yīng)設(shè)有隔離措施。為了防止變壓器故障擴大，保護動作應(yīng)同時切斷變壓器原邊和副邊。通常采用瞬時脫扣的裝置式斷路器來實現(xiàn)變壓器的短路保護。若用該斷路器兼作過載保護的話，還應(yīng)長延時脫扣器，但對于變壓器來說，這兩種脫扣器的保護整定很難配合好，所以通常由過電流繼電器等其他繼電器來實現(xiàn)過載保護。由于變壓器具有大電感，在通斷狀態(tài)變化時會產(chǎn)生暫態(tài)沖擊勵磁電流，而這種情況下保護不應(yīng)動作，即瞬時短路保護的脫扣器動作整定植應(yīng)大于變壓器沖擊勵磁電流(換算為有效值)。變壓器的沖擊勵磁電流大小與其容量有關(guān)。對于10-200kvA容量的變壓器，沖擊勵磁電流在第一周期的峰值對變壓器額定電流峰值的倍數(shù)約在35-10的范圍內(nèi)，衰減時間常數(shù)為3-10個周期。當校驗不合格時，應(yīng)改選額定電流大的斷路器。

2．3岸電保護

船舶停靠碼頭時，可接岸電向船上負載供電，以延長船舶發(fā)電機的使用時間。但要確認船舶發(fā)電機已與船舶電網(wǎng)分離并且岸電接入時與船舶電網(wǎng)的相序一致。船舶發(fā)電機與船舶電網(wǎng)分離后接岸電由發(fā)電機開關(guān)與岸電開關(guān)的聯(lián)鎖來保證。船舶電網(wǎng)與岸電的接口部分的岸電箱上有相序指示燈指示兩者相序關(guān)系是否正確。

2．4三相絕緣

系統(tǒng)的絕緣檢測船舶電網(wǎng)和電氣設(shè)備絕緣性能降低或損壞會造成漏電，是觸電、火災(zāi)及電氣設(shè)備等事故的重要原因。對于油輪和運載可燃性氣體或化學(xué)物品的船舶來說，電氣絕緣更需要嚴格地監(jiān)測。由于船舶電網(wǎng)幾乎總是帶電的，因此不能采用普通的搖表來測量電網(wǎng)對地的絕緣程度。通常有以下幾種方法:指示燈法、兆歐表法、電網(wǎng)絕緣檢測儀。

2．5主發(fā)電機、應(yīng)急發(fā)電機及岸電間的聯(lián)鎖主發(fā)電機、應(yīng)急電機和岸電這三種電源不允許同時供電

而且主發(fā)電機具有最高供電優(yōu)先權(quán)。當主發(fā)電機向匯流排供電時，其主開關(guān)閉合，通過主開關(guān)的常閉輔助觸點串入應(yīng)急發(fā)電機開關(guān)失壓脫扣線圈回路，確保應(yīng)急發(fā)電機不能與應(yīng)急匯流排相連。另外，主配電板向應(yīng)急配電板饋電的開關(guān)處也有類似的聯(lián)鎖，形成雙重保險。當應(yīng)急發(fā)電機正在供電時，一旦主發(fā)電機通過主開關(guān)接入電網(wǎng)，可馬上使應(yīng)急發(fā)電機開關(guān)分斷。也就是說，應(yīng)急發(fā)電機只有在主電站停止供電的狀態(tài)下，才有可能供電。主發(fā)電機與岸電之間也有類似的聯(lián)鎖關(guān)系。

3船舶負載的保護

3．1照明類負載的保護

照明類負載包括電熱器負載等。照明類負載基本上是電阻性負載，功率因數(shù)為1或近于1，其保護比較簡單，可以用裝置式斷路器實現(xiàn)過載和短路保護。

3.2電動機負載的保護

電動機負載是船舶電力系統(tǒng)的主要負載，且很多屬重要負載，因此對其保護的要求較明確。規(guī)范規(guī)定容量大于0.5kw電動機和所有重要設(shè)備電動機均應(yīng)設(shè)有獨立的過載保護、短路保護和欠壓保護。當采用融斷器作保護時，還應(yīng)設(shè)防止單相運轉(zhuǎn)的保護，即缺相保護。舵機電動機不設(shè)過載保護，但有過載報警。這是考慮在緊急情況下，以局部犧牲來換取全船的航行安全。電動機與其專用的饋電電纜可以共用一個短路保護。當電動機過載保護特性(時間-電流特性)與電動機起動周期不適應(yīng)時，允許電動機起動過程期間過載保護暫時失效。連續(xù)工作制的電動機的保護電器，應(yīng)保證電動機在過載情況下，有可靠的熱保護的延時特性，其最大持續(xù)電流不應(yīng)超過被保護電流電動機額定電流的125%。

4結(jié)束語

總之，保護通常是以中斷部分或全系統(tǒng)的供電的方式實現(xiàn)的，這對船舶系統(tǒng)的工作會產(chǎn)生不利的影響，因此設(shè)置保護要權(quán)衡利弊，電氣系統(tǒng)的保護應(yīng)服從于船舶的全局需要。當中斷供電將會影響船舶航行安全或產(chǎn)生嚴重后果時，保護電氣設(shè)備安全就應(yīng)讓位于保護船舶安全，如舵機電動機只設(shè)有短路保護而不設(shè)過載保護。

作者：牛偉 單位：上海瑞寧航運有限公司