船舶同步发电机的保护

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C)时间和电流原则结合用
从原理上讲按时间原则或电流原则都能实现保护的 选择性,但由于船舶输电线路较短,线路阻抗较小, 电网各段短路电流都很大,因此按电流原则实现选 择性保护往往是有困难的,而按时间原则实现选择 性保护,则整定比较容易,而且比较可靠。但是, 完全按时间原则实现选择性往往又带来影响保护快 速性要求和使保护装置复杂化等弊病,甚至是不可 能的。所以,在一个系统中,常常采用时间和电流 原则混合的方法,来满足保护选择性和快速性的要 求。
从原理上讲按时间原则或电流原则都能实现保 护的选择性,但由于船舶输电线路较短,线路 阻抗较小,电网各段短路电流都很大,因此按 电流原则实现选择性保护往往是有困难的,而 按时间原则实现选择性保护,则整定比较容易, 而且比较可靠。但是,完全按时间原则实现选 择性往往又带来影响保护快速性要求和使保护 装置复杂化等弊病,甚至是不可能的。所以, 在一个系统中,常常采用时间和电流原则混合 的方法,来满足保护选择性和快速性的要求。
A)
时间原则
设ACB1、MCB3和MCB5的 过电流保护的动作时限 分别为t1、t3和t5 。 t1 >t3 >t5 t3 = t5 +Δ t t1= t3+Δ t= t5+2Δ t
一般继电保护装 置取Δ t=(0.1~0.4) 秒。
B) 电流原则
电流原则:通常依次整 定各级继电保护装置的 始动值来保证选择性。 (船电系统线路不长, 短路电流大,不易分辨; 保护电器的性能也很难 保证) 从负载至电源端,逐级 加大各级保护的动作电 流整定值。
实现保护选择性有两个基本原则:时间原则和电流原则。
时间原则是指以保护装置动作时限的不同,来保 证选择性。如图b)所示,过电流保护装置GL1和 GL2的动作时限分别为t1和t2,使t1> t2。
电流原则是指以保护装置动作的电流值的不同, 来保证选择性。如图c)所示,过电流保护装置GL1 的起动电流为Iqd1,过电流保护装置GL2的起动电 流为Iqd2,使Iqd1> Iqd2。
四、 对保护装置的基本要求
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。
对于故障保护电器要求动作快速,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,以免事故扩大, 缩小破坏范围。并减少对非故障电路的影响 要求快速切除短路故障的理由主要有以下两方面。 (1)热效应方面:通过电气元件的短路电流产生的热量 Q与短
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1、电路参数的监测部分
测量电路实时地测量被保护设备的工作状态,反映被 保护系统运行参数的变化(如电流、电压等),并与 预先给定保护的整定值进行比较。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。 如果运行参数达到整定值,则测量电路就起动,向逻 辑电路送去信号。
2、逻辑判断部分
逻辑电路:接受测量电路送来的信号,根据测量单元 输出的参量及保护的要求,进行综合判断,决定装置 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,向输出部分送去相应的参量信号。
5.发电机外部短路保护装置起动值的整定
对发电机外部短路保护装置起动值的整定,要考虑到 保护的选择性,快速性和可靠性的要求。 1)发电机外部短路过电流保护整定 发电机外部短路过电流保护装置GL1起动值的整定,考 虑对可靠性的要求,应把短路保护、过载保护和电动机 自起动区分开来。当过电流保护的起动电流按照大于发 电机的额定电流来整定,并使保护装置的返回电流大于 在电动机自起动情况下的最大电流时,引入可靠系数Kk 和自起动系数Kzq后,返回电流Ifh可表示为
路电流 Ik的平方和时间t成正比,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。
Q KI K t
2
四、 对保护装置的基本要求
2)具有速动性 (2)对负荷的影响方面 短路对异步电动机的影响最明显,因异步机的转矩是和电 压的平方成正比的,即 2
M KU
若电压U下降较大,转矩 M下降更大,会使电动机停 止运转。若短路故障很快切除,非故障部分的电压可 迅速恢复。
4)具有可靠性 继电保护装置的可靠性是指 保护装置本身必须工作可靠, 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。 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、维 护和检修质量等。

总结: 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,主要要考虑它的可靠性,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。
正常状态发展到一定程度就演变成故障,最常见且最严重
的故障就是各种形式的短路,有三相短路、两相短路、两 相接地短路、三相四线制系统单相接地短路。另外,还可 能发生电机或变压器绕组匝间短路和线路的断线等故障。
课题 6
第一节概述
船舶同步发电机的继电保护
船舶电力系统的任何故障,均可能带来不良的后果, 特别是短路故障造成的后果是严重的。三相短路时,发电 机的短路电流可达额定电流的 10倍以上,•此电流产生的热 量和机械力可以比正常值大100倍以上,对发电机产生巨大 的破坏作用。若不及时切除,将有可能导致并联运行的发 电机解列,使整个电力系统失电,甚至会发生火灾,危及 船舶和人命安全。 因此在船舶电力系统的设计和运行中,都要采取切实 有效的措施,尽量避免不正常运行状态和短路故障的发生。 最有效的办法之一,就是在船舶电力系统中装设继电 保护装置,以自动迅速地切除故障。
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二、船舶电力系统保护内容
主要包括:
船舶发电机的保护; 船舶变压器的保护; 船舶电力网的保护 船舶用电设备(电动机)的保护 其他

二、船舶电力系统保护内容
三、船舶电力系统保护装置的基本构成
1、电路参数的监测部分 2、逻辑判断部分
3、不正常状态的预警和报警部分
4、故障保护动作部分
一、
船舶同步发电机外部短路保护(补充培训教材)
3.处理发电机外部短路的措施:原则是既要保护发电 机,又要保证不中断供电。因此,要着重兼顾到保护 的选择性和快速性问题,视短路点的远近而分别处理。
见图,当D2点发生短路时,应仅使DZ开关中的保护装置 动作,把DZ开关断开,切除故障点,当D1点发生短路时, 只好尽快使DW开关中的保护装置动作,使发电机跳闸。
3、不正常状态的预警和报警部分
4、故障保护动作部分

输出电路(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。
四、 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任务和作用, 要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。 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。 电力系统中从发电机到负载,应分级设置保护装置,使保护具 有选择性,在系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动 作;短路保护动作整定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少
课题 6
船舶同步发电机的继电保护
第一节概述
一、船舶电力系统保护的任务和作用
1.船舶电力系统供电的基本要求是: 第一、要保证安全可靠地供电;安全可靠性 第二、要保证电能质量;优质 第三、要考虑经济运行 。经济性
2.船舶电力系统保护的作用和任务
船舶电力系统保护的任务可归纳如下:预防事故 发生,增加船舶电力系统的安全性、可靠性、经济性 ⑴当船舶电力系统发生故障或有必将导致故障趋势时 ,保护装置准确、自动检测故障并迅速及时地将故障 电路从系统中切除。 ⑵当船舶电力系统出现不正常运行状态、且短时还不 足以造成破坏时,保护装置应自动发出报警信号。 ⑶配合自动控制装置,自动消除或减少事故的发生 船舶电力系统继电保护的作用就是监视电力系统 运行状态,提高电力系统运行的安全可靠性。同时它 还是船舶电力系统自动化的重要组成部分。
课题6
船舶同步发电机的继电保护
第一节概述
船舶电力系统保护的任务
船舶电力系统保护的作用
船舶电力系统保护装置的基本要求
课题 6
第一节概述
船舶同步发电机的继电保护
船舶电力系统在运行中可能会出现各种不正常运行状 态和故障,不正常运行状态主要有过载、欠压、过压、欠 频、过频以及中性点绝缘系统发生的单相接地等。这些不
四、 对保护装置的基本要求
3)具有灵敏性
继电保护装置的灵敏性是指对于其保护范围内故障和
非正常状态的反应能力。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。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。
保护装置的灵敏性,可用灵敏系数来表示。
四、 对保护装置的基本要求
一、
船舶同步发电机外部短路保护(补充培训教材)
1.短路故障的危害:发生短路时,由于外部电路负载 被短接,发电机定子绕组中将产生极大的短路电流, 电网电压也急剧下降。例如:当发电机端部发生三相 短路时,短路电流可达额定电流的10倍以上,此电流 产生的热量和机械力可比正常值大一百倍以上,对发 电机有巨大的破坏作用。电压的下降,会使电动机停 转,甚至发电机主开关全部断开,导致全船停电。 2.判断检测方法:由于发电机外部短路时,从发电 机到短路点,必将出现很大的过电流,所以可利用 这一特点,来检测发电机之外部短路。
四、 对保护装置的基本要求
1)具有选择性 实现保护的选择性的原则
A)
时间原则:是指以保护装置动作时限的不同,来保证选择
性。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),
否则不易分辨(保护装置灵敏度不够) 级数不能太多(3~5级),否则不利于快速性。
第二节船舶同步发电机的保护内容
一、外部短路保护 1.外部短路定义:发电机不同相线之间或者相线和零线之 间相碰输出电流大大超过额定电流; 2.原因: 主要是维护不周、检修不良;绝缘老化或受机 械损伤;误操作;停电检修时,导电物品遗放在裸体导体上 以及动物触电等。 3. 外部短路保护一般应设有短路短延时和短路瞬时动作保 护 要求 Id=2(或3)~5Ie、延时0.2(或0.3)~0.6s动作(短 路短延时 );Id=5~10Ie、瞬时动作(短路瞬时动作 )。 4. 船舶发电机的外部短路保护是由万能式自动空气断路器 中的过电流脱扣器来承担的。 23
4.发电机外部短路保护装置
一般在船舶发电机的短路保护装置中,都设有两套过 电流保护装置。 (1)第一套为带时限的外部过电流保护装置,又叫 短路短延时保护装置,如图5-20 a)中的GL1。它与 GL2是以时间原则来实现选择性的。 (2)第二套为不带时限的电流速断保护装置,又叫 短路瞬时动作保护装置,如图5-20 a)中的速断SD1。 它与GL2是以电流原则来实现选择性的。并保证了在靠 近发电机端短路时,保护动作的快速性。 (3)过电流保护装置GL1是一种后备保护装置,当D2 点短路而其过电流保护装置GL2拒绝动作时或当发电机 内部短路而其电流速断保护装置SD1拒绝动作时,则 GL1动怍,这种后备保护是完全必要的。
Ifh KkKZq Ife
5.发电机外部短路保护装置起动值的整定
GL1动作时限t1的整定:考虑对选择性的要求,必须使GL1的 动作时限t1与GL2的动作时限t2相配合,按阶梯形时限特性 整定,使t1比t2大一个△t时间。
t 1 = t 2+ △t
关键是如何确定△t。△t大了动作慢,所以应使△t尽量小, 但△t也不能太小,△t太小了,易产生误动作。决定△t的 因素主要有:断路器的跳闸动作时间;时间继电器的误差 以及要有一定的裕度等。 一般取△t =(0.1~0.4)s。 所以,一般t1整定为 t1=(0.2~0.6) s。
5.发电机外部短路保护装置起动值的整定
2)发电机外部短路速断保护的整定
采用过电流保护,按时间原则保证选择性时,越靠近电 源处,动作时限越大,而越靠近电源,短路电流越大, 则要求保护动作越快,这是一个矛盾。为此,要用电流 速断保护来加以补充。并联运行的发电机,在发电机侧 短路时,短路电流可能很大,为保证选择性,可采用电 流速断保护。 电流速断是电流保护的一种,但它和过电流保护不同, 过电流保护的起动电流的整定值是以躲开最大允许工 作电流来整定的,而电流速断的起动电流的整定值, 则是按躲开其外部短路电流来整定的。
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