舰船电力系统保护性能测试分析

戚双斌(1981—)，男，硕士，助理工程师

研究方向：舰船电力技术

舰船电力系统保护性能对舰船生命力起着非常重要的作用。目前舰船电力系统保护研究主要集中在舰船研制阶段保护方案的设计[1-2]，或用各种优化方法函数网络模型进行保护策略优化评估[3- 9]。然而，用户更关心的是实船电力系统保护性能测试结果，而不是概率统计值。新型舰船在建造完成交付用户使用前，需由军方对其保护性能进行鉴定。为此，从新型舰船电力系统各分系统组成角度分析实船测试保护指标及相关试验方法，将系统保护概念具体化直观化，形成一套完整的测试方案，并应用于某型舰船性能鉴定工作。

1 舰船电力系统保护测试指标

系统保护设计基本要求必须满足完全性、快速性、选择性、灵敏性、可靠性[10]。本文除了考查各级断路器通断设定及保护分级设计，还考查系统运行过程中故障显示报警保护功能。及故障后自处理能力。以某舰船电力系统组成(图1)为例，对保护指标进行分析。

图1 电力系统组成

1.1 发电功能系统保护

舰船2个电站，每个电站由2台或3台发电机组组成。某舰船发电功能系统单线见图2。

图2 发电功能系统单线图

1.1.1 发电机组装置。

发电机组装置由柴油机和发电机2部分组成，共列指标37项，见表1。

运行过程中各管路油压水压温度等及动力部件运行指标超出安全范围的保护功能。指标分开关量和数值量，数值量由机组规格而定。

系统对指标项要有监测报警保护功能，且延伸到规定部位。报警显示部位有柴油机机旁控制箱、机组装置主控箱、机组控制器、电站控制器、电力集控台。

1.1.2 主配电板控制屏

主配电板控制屏由发电机组控制屏、母联屏、岸电屏、负载屏组成，共列指标23项。

本区域发电机组和主断路器监测、控制、保护，与其他区发电设备并联和联锁操作，通过岸电屏接入岸电等功能。

表1发电机组装置保护报警功能指标序号指标名称指标性质1柴油机滑油压力过低 具体值2柴油机滑油压力低 具体值3柴油机曲轴箱压力过高开关量4柴油机曲轴箱压力高 开关量5柴油机淡水温度高具体值6柴油机滑油温度高具体值7柴油机排气温度高具体值8柴油机淡水压力低具体值9柴油机海水压力低具体值10柴油机紧急停机反馈开关量11柴油机超速停机开关量12起动空气压力低具体值13膨胀水箱液位低开关量14燃油泄漏开关量15发电机前轴承滑油流量过低开关量16发电机后轴承滑油流量过低开关量17发电机前轴承流量低开关量18发电机后轴承流量低开关量19发电机前轴承温度高具体值20发电机后轴承温度高具体值21发电机绕组温度过高跳闸开关量22发电机绕组温度高具体值23发电机进风温度高具体值24发电机出风温度高具体值25发电机滑油温度高具体值26发电机海水泄漏报警开关量27发电机海水泵过载开关量28发电机电动滑油泵过载开关量29污油槽液位高开关量30机组装置罩内风机故障开关量31机组装置罩内火警开关量32机组装置罩内灭火紧急停机开关量33机组装置罩内空气温度高开关量34机组装置消防设备故障开关量35机组装置严重故障开关量36智能气囊隔振装置一般故障开关量37智能气囊隔振装置二级故障开关量

1)主断路器整定指标列项。主干网各个断路器包括发电机组断路器、母联断路器、跨接断路器和岸电断路器。根据负载及电路设计设定不同整定值，实现主干网络时间和电流原则保护。设有长延时、短延时、瞬时、预报警，发电机还要设有逆功的保护，除母联断路器外还要有欠压保护。对图2中的断路器列项，见表2。

2)发电机组起动运行指标列项。对于机组起动或同步并机运行中出现故障，通过断路器通断实现保护，该部分保护在机组控制器、主配电板

表2断路器自身动作值设定指标指标列项发电机断路器 母联断路器跨接断路器岸电断路器长延时脱扣电流Ir整定电流Ir1动作电流Ir1延时动作时间/s————————————短延时整定电流考核动作电流/A延时时间/s2.37Ir————————————0.66预报警整定电流动作电流延时时间/s——————10——————10——————10——————10瞬时整定电流12Ir——————15Ir欠压整定电压/Ue延时时间/s70%～35%0.570%～35%0.570%～35%2.0逆功率整定电流Ie8%～15%延时时间3～10

电站控制器和电力集控台报警显示共列指标15项，见表3。