烟大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择性保护分析

烟大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择性保护分析 增刊(总第,】,期) ,,,,年,月 船舶通讯 ,,,,,,,,,,,】,,,,，,, ,,,,,,?,,,,,,,,,,()(，,,) ,,,;,,,,, 韩朝珍王正甲 董治强 ,摘要,介绍烟(台)大(连)火车渡船的综合电站电能分配系统，对一些主要设备的故障保护和参数设定进行了分 析和计算，其结论对今后同类船舶的设计有一定的借鉴作用。 ,关键词,烟大线;火车渡船;综合电站;选择性保护 ,中图分类号,,,,,(,, ,文献标识码,, ,文章编号,,,,,—,,,,(,,,,)增刊一,,,,一,, ,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,,,,,,,,,—,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,自,, ,,,,,,,？,,,, ,,,,,,,;,:,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,’,,,,,,,色,,(,,,,,,,,,,,,,,;,—,,,,,, ,,, ,,,, ,, ,,,,,,,,,,,,,,？,,,,,,,,’,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(,,,;,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,, ,矗,,,,,,,远,《,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,( ,,,,,,,,:,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,;;,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,,,;,,,, 配电设备配置如下: ——————————————————————————————————————————————— , 刖罱 烟大火车渡船采用综合电站交流电力推进系 ,。综合电站配备,台 ,;,,,, ,高压主配电板:,套(用具有短延时 短路保护的高压断路器连接) ,,,,, 统，电压等级为,; ,,,, ,,,, ,低压主配电板:,套(用断路器进行分,低压配电板:,套(其 中一套位于低压 ,,柴油发电机组。在不同工况下的电能配置 段连接) ,;,,, 为: 航行工况:,台发电机组; 进出港工况:,台发电机组:装卸货工况:,台发电机组。 主配电板内) ,,,,,,应急配电板:,套 ,;,,,,、,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,等区域配电板:若干 ,的电压等 另外(渡船还配备如下电源设备: ,,,,,,,,,, 其电力系统示意简图如图,。由于设备较多(且引入,, ,,,, ,配电变压器:,台 应急兼停泊发电机:,台 ,,,,,,, 级。如何保证在设备故障的情况下能够迅速而有选择性地切断故障端，并且保证系统正常部分继续运行，是该系统所面临的一个重要问题。因此，对该系统的选择性保护进行分析是很有必要的。 ,不间断电源:,套 ,,,,不间断电源:,套,不间断电源:,套 ,,,, ,收稿日期,,,,,—,,—,, ,作者简介,韩朝珍(,,,,一)，女，研究员，长期从事船舶电气系统设计及研究工作。 王正甲(,,,,一)，男，助理工程师，从事船舶电气设计工作。董治强(,,,,一)，男，助理工程师，从事船舶电气设计工作。 ,, ——————————————————————————————————————————————— 万方数据 韩朝珍王正甲董治强:炯大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择性保护分析 图,综合电站电能分配简略系统图 ,故障分析计算(,)最小故障电流取系统单机运行工况。 电力系统各级保护电器处可能出现的最大短路短路计算参数见表,。 电流和最小短路电流。是进行其选择性分析的依据。 (,)根据系统运行分析，最大故障电流将发生在,参数设定表 航行工况时。,(,,,,,,,,高压配电板 表,故障电流短路计算结果 短路点最大故障电流最小故障电流 非对称短路电流,,,对称短路电流,,,短路功率因数非对称短路电流,,,对称短路电流,,,,,,(,,,(,,(,,,,(,,,(,,,,,,(,,(,,(,,,,(,,,,,,,(,,(,,(,,,,(,,,,,,,(,,,(,,(,,,,,,,(,,,,,(,,,(,,(,,,,,,,,，，，,,,,,,,,(,,(,,(,,,,,,,,,(,,(,,(,,,,,(,,,,,(,,(,,(,,,(,,,，，，,(,,,(,,,，，，,,(,,(,,，，，,(,,,(,,,,, 万 方数据 ——————————————————————————————————————————————— 增刊(总第,,,剐) ,,,,年,月,(,(, 船舟,没汁通讯 ,,,,,,,,,,,，,，),,，(:, ,,,,,,(,,,,(,,,(,,,,,,,,(,,,) ,,，;,,,,, 发电机保护(见表,和图,) 的差动保护(能同时起到主发电机之间及上下级之间的短路选择性保护。， ,(,,(,(, ,(,(,母联断路器保护(见表,和图,),(,(,首侧推配电断路器保护(见表,和图,) ,(,(, ,,,,,,,,,, ,,,,,,低压配电板 ,;,,,,,,,, ,配电变压器断路器保护(见 ,电力分电箱馈电分啤断路器,配电变压器断路器与主应配 表,和图,) ,(,(,舵桨推进装置断路器保护(见表,和图,) ,(,(, ,;,,,, ——————————————————————————————————————————————— 保护(见表,和图,) ,(,(, ,,,,,,,,,, ,系统选择性保护分析电板馈电分路断路器保护(见表,和图,) ,(,(, 对综合电站电能分配系统中的高压系统，从图,可见，其对低压系统供电部分的过电流保护，自 ,;,,,, 主应馈电分路与主(应急)变压器原边断路器 ,,,,,,,,, 保护(见表,和图,) ,(,(, ,主发电机断路器起至两高压配电板连接 ,,,,,,,, ,原边与,, ,,, ,汇流排断路 ,,, 断路器和,,,配电变压器初级断路器器保护(见表,和图,,) ,(,(, ,,,,,,,,, 共三级。其过电流保护，除对主发电机、推进变压器和配电变压——————————————————————————————————————————————— 器采用瞬时动作的差动保护继电器作内部故障保护以外，均采用具有长延时过载保护和短延时短路保护。其短延时短路保护的时间整定值自主发电机起依次递减(其各时间一电流特性曲线均符合选择性保护的要求，实现了该部分的完全选择性保护。 主发电机的欠电压保护、过电压保护、逆功率保护、相序保护和低频率保护等保护继电器或脱扣器均至少经,,的延时后动作。配电变压器断路器的欠电压脱扣器等均经短路选择性保护相协调的短暂延时后动作。 此外，用作主发电机内部故障保护用瞬时动作 ,原边与,;,汇流排 (,,,)断路器保护(见表,和图,,),(,(,低压,,,,,,,,,,部分选择性保护分析 本电力系统低压,, ,,,,,,, ,部分的下列几 级之间(均按时间原则实现过电流选择性保护: (,)配电变压器初级断路器与主、应急互连馈线断路器之间 如,(,(,和,(,(,所示(该两断路器均采用短延时短路保护，它们的时间整定值:前者为,(,,，后者 为,(,,。考虑下一级断路器的最大全分断时间及上 一级断路器的可返回时问，可实现完全选择性保护。 (,)配电变压器初级与主照明变压器初级断路器和下一级断路——————————————————————————————————————————————— 器之间。 表,参数设定表 设备或馈电分路 章条号 名称 , 保护装置 额定值 , 额定值 保护方式 断路器性能参数 断路器设定参数 位置 代号名称 ,号发电机 (,,) 过载保护(长延时) 忙(,(,—,,)，, 死,,(,,,,,, 厶:,(,,，,,,,,, ,号 ——————————————————————————————————————————————— , 死,,,, , 高压 ,,,, ,号发电机 (,,) ,,, ,,,, 配电板 ,号发电机 ,(,(, 短路保护(短延时) 忙(,(,—,)，, ,每,(,, ,,,,, , ，产,(,，,,,,,, (,,),号发电机 (,,) ,号 ,奢,(, ——————————————————————————————————————————————— , ,,,, 高压配电板 , 短路瞬动保护(差动) ‘，日,(,(,,一,,,)，, ，，,,,,,，,,,, ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,,,; 万方数据 韩朝珍王正甲董治强:炯大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择 性保护分析 表,(续) 设备或馈电分路 章条号 名称 , , 保护装置 额定值 保护方式 断路器性能参数，,,(,(,,,,)，, 孔,,(,,,,,, ——————————————————————————————————————————————— 额定值断路器设定参数 ， 位置代号 名称,号高压 ,,,, 过载保护(长延时) 母联开关 ,,, ,(,(, ,,,, , 瓦,,,, , 配电板 (,,) 短路保护(短延时)短路瞬动保护(差动) ，产(,(,,,,,)，, ,:;,(,,,,,,, , ，,,(,，,,,,,,, 九;,(, , ——————————————————————————————————————————————— ,号 ,,,, 高压 ,口,(,(,,,,,,)，, , 配电板 ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ,; 过载保护(长延时) ,号首侧推电机(,,,) ,, ,(,,, ,,,, ，产(,(,,,,)，, 死,,(, ,,,,, 厶,,(,,，,,,,,, ,,,, , ,号高压配电板 , 瓦,,, ——————————————————————————————————————————————— ,号首侧推电机(,,,) 短路保护(短延时)短路瞬动保护(差动) 尽,(,(,,—,)，, 瓦,,(,,,,,,, , ，,,，,,,,,, ,?,(, ， , ,号 ,,,, 高压 ，，,,(,(,,一,,,)，, 配电板 ?，玎为断路器脱扣电流额定值，取,, ,; 过载保护(长延时) ,号变压器(,,，) ,(,(, ,,, ,,,, 厶,(,(,,,,)，,死,,(, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,, 厶,,(,，,,,,,, ,,,, ,号高压 死,,,, , 配电板 ,号变压器(,,,) 短路保护(短延时)短路瞬动保护(差动) ,,(,(,,,,,)，,,每,(,,,一,,, , ，,,(,，,,,,,, ,墨,(, , ,号 ,,,, 高压 ‘,,(,(,,,,,,)，, 』赫,,,,,，,,,, , 配电板 ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ——————————————————————————————————————————————— ,; 过载保护(长延时) ,号推进变压器 (,,,,,) ,,, ,(,(, ,,,, 妊(,(,,,)，, 死,, ,,,, , 厶孑,(,,，,,,,,, ,号高压 ,,,, 昂,, , 配电板 ,号推进变压器 (,,,,) 短路保护(短延时)短路瞬动保护(差动) 皓(,,,,)，, ,,,(,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,(,, , ，,,(,，,,,,,,, ,,,(, , ,号 ,,,, 高压 ,研,(,(,,,,,,)，, ，鹏,,,,,，,,,,, 配电板 ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ,; ,, 万方数据 增刊(总第,,,期),,,,年,月 船舶设汁通讯 ,,,,,,,,,,,，,,,,,,, ,,,,(,,,,,,,,(,,，,,,,(, ,,,;,,,,, ,,) 表,(续) ——————————————————————————————————————————————— 设备或馈电分路 章条号 名称 额定值 , 保护装置 额定值 , 保护方式 断路器性能参数，,,(,(,,,,)，, 瓦,,(,,,,,, , 断路器设定参数 ，,,，,,,,,,, 位置代号 名称 过载保护(长延时) 电力分电箱馈电分路 ,(,(, ,,,, ,,,, 瓦,,, ——————————————————————————————————————————————— , 短路保护 (短延时)短路瞬动保护(差动) 尽,(,(,,,,,)，, ,,,(,,,,,,, , ，产,，,,,,,,, ,,, 主配电板 (,,,) 球,, ， , ?庐(,—,,)，, ?,,为断路器脱扣电流额定值，取, ,,,,: 过载保护(长延时) 主应馈电 ,,, ,(,(, ,,, ，,,(,(,,—,(,)，,，,,,(,,，,,,,, ——————————————————————————————————————————————— ,, 珐,,,,, ,(,厶) 耻,, ,(,厶) ,,, 分路 短路保护 (短延时)短路瞬动保护(差动) 皓(,,,,)，, ,孓,(,,”,(,,(厶) 五产,，,,,,,,, 低压主配电板 珐,,(,,(,厶) ?庐(,(,,,,)，, 可关闭 ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ,: 过载保护(长延时) 主(应急)变压器 ,(,(, ,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,, 无,(,(,,,)，, 死,,旷,,,(,厶) 无,,(,,，,,,,,(,, 肛,,(,厶) ,,, 主配电板应急 短路保护 (短延时) 忙(,一,,)，, 丁?,(,,,—,(,,(厶) 厶,:,，,,,,,, ,,, 原边 ,,,(,,,(,丘) 配电板 短路瞬动保护(可关闭 及可调整) ?萨(,(,一,,)，, 可关闭 ?，,为断路器脱扣电流额定值。取,,, ,; ——————————————————————————————————————————————— 过载保护(长延时) ,,,,,, 厶芦(,，,,,(,)，, 咒 ， ， ,号 ,,, ,,, ,,,, 汇流排 ,(,(, 短路保护 (短延时)短路瞬动保护(差动) 仁(,,,,),, ,,,(,,,一,(,,(厶) ，,,(,,,,,,,,, ,,,, 断路器 配电板 ,(,( ,毒,(, ——————————————————————————————————————————————— , 爪沪,,，,，，,,,,，,,,,,,, ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ,: 万方数据 韩朝珍王正甲董治强:炯大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择 性保护分析 表,(续) 设备或馈电分路 章条号 名称 额定值 , 保护装置 额定值 , 保护方式 断路器性能参数丘,(,(,,，(,)，, 咒 断路器 设定参数 ， ——————————————————————————————————————————————— 位置代号 名称 过载保护(长延时) ,,,,,, , ,号 忙:,(,，,,, ,?,,，, ,,,, ,,,,,(,( ,,,, 汇流排 ,(,(, ,,,,,, 短路保护(短延时)短路瞬动保护 忙(,—,,)，, ,?,。,,,,,(,,(厶) 应急配电板 断路器 , ?一,,，, ，,萨,,，,,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,, ?，,为断路器脱扣电流额定值，取,,, ,; ?’,,，,, 图,,。,号发电机时间一电流特性图 一电流特性图 注:,为发电机断路器保护曲线 注:,为发电机断路器保护曲线,为母联电路保护曲线 图,首侧推和一台发电机时间 一电流特性图 注:,为发电机断路器保护曲线,为首侧推断路器保护曲线 图,发电机与,, , ,,,,,,,,配电图,推进变压器和,，,号发电机 时间一电流特性图 注:,为发电机保护曲线 ,为推进变压器原边断路器保护曲线 图, 变压器时间一电流特性图 注:,为发电机断路器保护曲线 ,为,,,,,,,,,,,配电变压器原边断路器保护曲线 ,,,,,,,,配电变压器原边断路器与电力分电箱——————————————————————————————————————————————— (,(,(,)馈电 ,,, 分阶段路断路器时问一电流特性图 注:,为,,,,,,,,,,,配电变压器原 边断路器保护曲线 ,为电力分电箱(,(,(,)馈电分路 保护曲线 ,, 万方数据 增刊(总第,,,期)船舶设计通讯,,,,’,,(“,,，),(,,,,,,,,,】】,),,,,年,月,,,,,,，。,,,,,,,,,，(;,,,，,;,,,,,图,,,,,,,,,,,,配电变压器与主图,主应馈电路与应急变压器原边图,,,,,,,,,,,,照明变压器原边 应急配电板馈电分路断路器时间时间一电流特性图与,,,,,,汇流排时间一电流特一电流特性图性图注:,为,,,,,,,,,,,配电变压器具注:,为主配电板与应急配电板互馈 分路断路器保护曲线注:,为,,,,,,,,,,照明变压器原边 断路器保护曲线 ,为主应急配电板馈电分路断路器断路器保护曲线 ,为,,,,,,,,,,应急变压器 ——————————————————————————————————————————————— 保护曲线,为,,,,,,,,汇流排断路器保护 原边断路器保护曲线曲线 薯量(,)主、应急互连馈线断路器与应急照明变压器 — 重～,嚣初级断路器和下一级断路器之间 ,:其主、应急互连馈线断路器与应急照明变压器 ,, ,善篝,王初级断路器两级之间与(,)相当，不同的是将上述的 二，小、三;,:三三“配电变压器初级断路器”换成了“主、应急互连馈线霉,霸一断路器”。 』(, 誊蕃,目慕弋 羹,墓～, 三: ?,,,,应急照明变压器初级断路器下一级断路器的短,丰,,,莆叠延时短路保护时间整定值为,(,,,。因此也能实现。一:, ,,完全选择性保护。 。, „(,一,,，鋈孝露,(,综上所述(根据系统各级之间的性能参数计算 ——————————————————————————————————————————————— 及保护的设定，高压电力系统及低压电力系统各级 图,,,,,,,,,,,,照明变压器原边与,,之间均实现了保护的选择性。,,,, 汇流排(,,,)时间一电流特性图 注:,为,,,,,,,,,,照明变压器原边断路器保护曲线,结语 ,为也,;,,,,汇流排(,,,)断路器保护曲线目前，电力推进系统在船舶设计中的应用越来与(,)相同，而这里的主照明变压器初级断路器越广泛，船舶电站的规模也愈加庞大和复杂，电力系的短延时短路保护时问整定值为,(,,。因此，这两统故障保护的地位更加的突出和迫切。在烟大火车级之间可以实现完全选择性保护。轮渡渡船的设计过程中，经历了诸多困难和挫折，笔 其下一级断路器的短延时短路保护时间整定值者根据经验和亲身体会，深入分析了综合电能分配 系统的选择性保护问题(研究了各种保护方式下的 为,(,,,。显而易见，这两级之间按时间原则也实现断路器参数整定，以期完善船舶电力系统的选择性了完全选择性保护。保护。 ,, 万 方数据 ———————————————————————————————————————————————