烟大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择性保护分析

选择性保护分析

增刊（总第１】５期）

２００７年３月

船舶设计通讯

ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＳＨ】ＰＤＥＳＩＣＮ

ＥｘｔｍｅｄⅢｏｎｆＳｅｌｊａｌＮ（）．Ｉ１５）

Ｍａｒｃｈ２００７

烟大铁路轮渡渡船综合电能分配系统选择性保护分析

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］ｕ６６５．１２

［文献标识码］Ａ

［文章编号］１００１—４６２４（２００７）增刊一００４２一０７

ＳｅｌｅｃｔｉｖｅｐｒｏｔｅＣｔｌｏｎＳｅｌｅＣｔｌＶｅｏｆｃｅｎｔｒａｌＣｅｎｔｒａｌｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂＵｔｌｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎａｌｙＳｌＳａｎａｌｙｓｉｓ０Ｉｐ０ＷｅｒｄｌＳｔｒｌ

ｓｖｓｔｅｍｆｏｒＹａｎｔａｉ—ＤａｌｉａｎＴｒａｉｎＦｅｒｒｖ

ＨａｎＣｈａｏｚｈｅｎ

ＷａｎｇＺｈｅｎ自ｉａ

ＤｏｎｇＺｈｉｑｉａｎｇ

Ａｂｓｔｒ＿ａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｅＩｅｉｎｔｒｏｄｕｅｅｓｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｐｏｗｅｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆＹａｎｄａ’１１ｒａｉｎＦ色ｎｙ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｅａｌｃｕ—ｌａｔｉｏｎ

ａｒｅ

ｍａｄｅ

ｔｏ

ｓｏｍｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ’ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｓｕｐｐｏｓｅｄｔｏ

ｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｕｓｅｆｕｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ

ｆ矗ｓｈｉｐｄｅｓ远ｎ《ｔｈｅ

ｓａｍｅｋｉｎｄｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｙａｎｄａｌｉｎｅ；ｔｒａｉｎｆｅｒｒｙ；ｃｅｎｔｒａｌｐｏｗｅｒ；ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

配电设备配置如下：

Ｕ

刖罱

烟大火车渡船采用综合电站交流电力推进系

Ｖ。综合电站配备４台

Ａｃ６６００

Ｖ高压主配电板：２套（用具有短延时

短路保护的高压断路器连接）

ＡＣ４００

统，电压等级为Ａｃ

２８８０

６６００

Ｖ低压主配电板：１套（用断路器进行分Ｖ低压配电板：２套（其中一套位于低压

ｋｗ柴油发电机组。在不同工况下的电能配置

段连接）

Ａｃ２２０

为：

航行工况：４台发电机组；

进出港工况：２台发电机组：装卸货工况：１台发电机组。

主配电板内）

ＡＣ４００Ｖ应急配电板：１套

Ａｃ３８０Ｖ、ＡＣ２２０

Ｖ等区域配电板：若干

Ｖ的电压等

另外．渡船还配备如下电源设备：

ＡＣ６６００／４００

其电力系统示意简图如图１。由于设备较多．且引入ＡＣ

６６００

Ｖ配电变压器：２台

应急兼停泊发电机：１台

ＤＣ２２０ＤＣ

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。

Ｖ不间断电源：１套

１１０Ｖ不间断电源：ｌ套Ｖ不间断电源：２套

ＤＣ２４

［收稿日期］２００６—１１—２６

［作者简介］韩朝珍（１９５ｌ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（１９８４一），男，助理工程师，从事船舶电气设计工作。董治强（１９８３一），男，助理工程师，从事船舶电气设计工作。

４２

选择性保护分析

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１综合电站电能分配简略系统图

１故障分析计算

（２）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１。

电流和最小短路电流。是进行其选择性分析的依据。

（１）根据系统运行分析，最大故障电流将发生在２参数设定表

航行工况时。

２．１

ＡＣ６６００Ｖ高压配电板

表１

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／ｋＡ

对称短路电流／ｋＡ

短路功率因数

非对称短路电流／ｋＡ

对称短路电流／ｋＡ

Ａ１

４．９６

４．６

０．０６ｌ

４．９６

１．６５

Ａ２１６．５５．５Ｏ．０６ｌ９．９３＿３

Ｂ２１．５７．２０．０６ｌ５．５２

Ｃ１１３６．８４９．７０．１６６５９２４．６

Ｃ２６１．９２３．５０．７４３８２ｌ

Ｃ３，，，５４２４

Ｄｌ１５．２

５．９

０．７０７｜｜

Ｄ２１４．３５．５

０．６９１０６．５

Ｄ３１４．５５．６

Ｏ．７

７４．７

Ｅ１，，

，８．７１２．４

Ｅ２，，，１８．２６．１

Ｆ，，，Ｏ．０６Ｏ．０４２

４３

选择性保护分析

增刊（总第Ｊ１５剐）

２００７年３月２．１．１

船舟ｎ没汁通讯

ＪＯＬＲＮＡＬ０ＦＳＨＩＰＩ）ＥＳＩ（：Ｎ

Ｅｘｔｒａｅ（１ｉｔｉ（１１１（ＳｅｒｉａｌＮ０．Ｊ１５）

ＭａＩｃｈ２００７

发电机保护（见表２和图２）

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。，

２．２２．２．１

２．１．２母联断路器保护（见表２和图３）２．１．３首侧推配电断路器保护（见表２和图４）

２．１．４

ＡＣ６６００／４００

ＡＣ４００Ｖ低压配电板

Ａｃ６６００／４００

Ｖ配电变压器断路器保护（见

ｖ电力分电箱馈电分啤断路器Ｖ配电变压器断路器与主应配

表２和图５）

２．１．５舵桨推进装置断路器保护（见表２和图６）

２．１．６

Ａｃ６６００

保护（见表２和图７）

２．２．２

ＡＣ６６００／４００

ｖ系统选择性保护分析电板馈电分路断路器保护（见表２和图８）

２．２．３

对综合电站电能分配系统中的高压系统，从图ｌ可见，其对低压系统供电部分的过电流保护，自

Ａｃ６６００

主应馈电分路与主（应急）变压器原边断路器

ＡＣ４００／２３０

保护（见表２和图９）

２．２．４

Ｖ主发电机断路器起至两高压配电板连接

６６００／４００

Ｖ原边与ＡＣ

２３０

ｖ汇流排断路

２３０

断路器和ＡＣＶ配电变压器初级断路器器保护（见表２和图１０）

２．２．５

ＡＣ４００／２３０

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１ｓ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

ｖ原边与Ａｃｖ汇流排

（ＥｓＢ）断路器保护（见表２和图１１）２．２．６低压ＡＣ４００／２３０ｖ部分选择性保护分析

本电力系统低压ＡＣ

４００／２３０

Ｖ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：

（１）配电变压器初级断路器与主、应急互连馈线断路器之间

如２．１．４和２．２．２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０．３ｓ，后者

为０．２ｓ。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。

（２）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２参数设定表

设备或馈电分路

章条号

名称

Ａ

保护装置

额定值

Ａ

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

１号发电机

（１Ｃ）

过载保护（长延时）

忙（０．１—１０）Ｉｎ

死＝０．１ｓ￣１２０

厶：１．６５Ｉｎ＝４８８Ａ

ｌ号

ｓ

死＝１９１

ｓ

高压

ＨＳＢｌ

２号发电机

（２Ｇ）

２９６

１２５０

配电板

３号发电机

２．１．１

短路保护（短延时）

忙（０．１—５）Ｉｎ

７每Ｏ．０５

ｓ￣３００

ｓ

，产２．５Ｉｎ＝７４０Ａ

（３Ｇ）４号发电机

（４Ｃ）

２号

７奢０．６

ｓ

ＨＳＢ２

高压配电板

Ａ

短路瞬动保护（差动）

‘＾日＝（Ｏ．５％一５０％）Ｉｎ

，＾ｍ＝１５％Ｉｎ＝４４

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取２９６Ａ；

选择性保护分析

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２（续）

设备或馈电分路

章条号

名称

Ａ

Ａ

保护装置

额定值

保护方式

断路器性能参数，￡＝（０．１～１０）Ｉｎ

孔＝０．１ｓ￣１２０

额定值断路器设定参数

，

位置代号

名称ｌ号高压

ＨＳＢｌ

过载保护（长延时）

母联开关

６９５

２．１．２

ｌ２５０

ｓ

瓦＝１９１

ｓ

配电板

（ＴＢ）

短路保护（短延时）短路瞬动保护（差动）

，产（Ｏ．０５～４０）Ｉｎ

７：；０．０５ｓ～３００

ｓ

，Ｆ２．２Ｉｎ＝ｌ５２９Ａ

九；０．４

ｓ

２号

ＨＳＢ２

高压

ｋ口＝（Ｏ．５％～５０％）Ｉｎ

？

配电板

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取６９５

Ａ；

过载保护（长延时）

ｌ号首侧推电机（ＢＴｌ）

７４

２．１－３

１２５０

，产（０．１～１０）Ｉｎ

死＝０．１

ｓ￣１２０

厶ｊ１．８５Ｉｎ＝１３７Ａ

ＨＳＢｌ

ｓ

ｌ号高压配电板

ｓ

瓦＝９９

２号首侧推电机（ＢＴ２）

短路保护（短延时）短路瞬动保护（差动）

尽＝（０．０５—５）Ｉｎ

瓦＝Ｏ．０５ｓ￣３００

ｓ

，Ｆ３Ｉｎ＝２２２Ａ

？≥Ｏ．２

，

ｓ

２号

ＨＳＢ２

高压

＾＾Ｈ＝（Ｏ．５％一５０％）Ｉｎ

配电板

★Ｉ玎为断路器脱扣电流额定值，取７４

Ａ；

过载保护（长延时）

１号变压器（ＴＲＩ）

２．１．４

１９２

１２５０

厶＝（０．１～１０）Ｉｎ死＝Ｏ．１

ｓ￣１２０ｓ

厶＝１．９Ｉｎ＝３６５Ａ

ＨＳＢｌ

１号高压

死＝１０１

ｓ

配电板

２号变压器（ＴＲ２）

短路保护（短延时）短路瞬动保护（差动）

ｋ＝（０．０５～４０）Ｉｎ７每０．０５ｓ一３００

ｓ

＾Ｆ２．２Ｉｎ＝４２２Ａ

７墨Ｏ．３

ｓ

２号

ＨＳＢ２

高压

‘ｍ＝（Ｏ．５％～５０％）Ｉｎ

』赫７＝２０％Ｉｎ＝３８

Ａ

配电板

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取１９２

Ａ；

过载保护（长延时）

１号推进变压器

（ＦｒｒＲｌ）

４５５

２．１．５

２５００

妊（０．１～１）Ｉｎ

死＝２

ｓ～１２

ｓ

厶孑１．４５Ｉｎ＝６６０Ａ

ｌ号高压

ＨＳＢｌ

昂９５

ｓ

配电板

２号推进变压器

（ＰＴＲ２）

短路保护（短延时）短路瞬动保护（差动）

皓（２～１０）Ｉｎ

Ｚ＃０．１５

ｓ～０．４５

ｓ

，Ｆ２．２Ｉｎ＝１ＯＯｌＡ

７ｊＯ．２

ｓ

２号

ＨＳＢ２

高压

ｋ研＝（０．５％～５０％）Ｉｎ

，鹏７＝２０％Ｉｎ＝９１Ａ

配电板

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取４５５

Ａ；

４５

选择性保护分析

增刊（总第１１５期）２００７年３月

船舶设汁通讯

ＪＯＵＫＮＡＬ０ＦＳＨＩＰＤＥＳｌＧＮ

Ｅｘｔｌ．ａｅｄｉｆｊｏｎ（Ｓｅ＾ａｌＮ０．１

Ｍａｒｃｈ２００７

１５）

表２（续）

设备或馈电分路

章条号

名称

额定值

Ａ

保护装置

额定值

Ａ

保护方式

断路器性能参数，￡＿（０．１～１０）Ｉｎ

瓦＝Ｏ．１ｓ￣１２０

ｓ

断路器设定参数

，￡＝Ｉｎ＝２０００Ａ

位置代号

名称

过载保护（长延时）

电力分电箱馈电分路

２．２．１

１６００

ｌ２５０

瓦＝１２

ｓ

短路保护

（短延时）短路瞬动保护（差动）

尽＝（０．０５～４０）Ｉｎ

Ｚ＃０．０５ｓ～３００

ｓ

，产２Ｉｎ＝４０００Ａ

ＭＳＢ

主配电板

（ＰＤＢ）

球１５

，

ｓ

‰庐（２—１２）Ｉｎ

★Ｊｎ为断路器脱扣电流额定值，取１

６００Ａ：

过载保护（长延时）

主应馈电

８００

２．２．２

８００

，￡＝（１．０５—１．３）Ｉｎ，￡Ｆ１．２５Ｉｎ＝ｌ０００Ａ

珐３ｓ～１８

ｓ（６厶）

耻１８

ｓ（６厶）

ＭＳＢ

分路

短路保护

（短延时）短路瞬动保护（差动）

皓（１～ｌＯ）Ｉｎ

７孓０．０５”Ｏ．５ｓ（厶）

五产３Ｉｎ＝２４００Ａ

低压主配电板

珐－０．２ｓ（８厶）

‰庐（１．５～１２）Ｉｎ

可关闭

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取８００

Ａ：

过载保护（长延时）

主（应急）变压器

２．２．３

２５０

２５０

无ｉ（Ｏ．４～１）Ｉｎ

死＝３旷１８ｓ（６厶）

无＝１．２５Ｉｎ＝３１２．５Ａ

肛６ｓ（６厶）

ＭＳＢ

主配电板应急

短路保护

（短延时）

忙（１一ｌＯ）Ｉｎ

丁≥０．０５ｓ—Ｏ．５ｓ（厶）

厶ｉ：３Ｉｎ＝７５０Ａ

ＥＳＢ

原边

７ｊＯ．１５ｓ（８丘）

配电板

短路瞬动保护（可关闭

及可调整）

‰萨（１．５一１２）Ｉｎ

可关闭

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值。取２５０

Ａ；

过载保护（长延时）

ＡＣ２３０Ｖ

厶芦（Ｏ，７～１．３）Ｉｎ

咒

，

，

ｌ号

１００

１００

２３０Ｖ

汇流排

２．２．４

短路保护

（短延时）短路瞬动保护（差动）

仁（１～１０）１ｎ

ＺｊＯ．０５ｓ一０．５ｓ（厶）

，Ｆ２．２ｌｎ＝１５２９Ａ

２３０Ｖ

断路器

配电板

Ｆ．Ｐ．

Ｚ毒０．４

ｓ

爪沪１０Ｉｎ，，ｗ＝１０Ｉｎ＝ｌ０００Ａ

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取１００

Ａ：

选择性保护分析

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２（续）

设备或馈电分路

章条号

名称

额定值

Ａ

保护装置

额定值

Ａ

保护方式

断路器性能参数丘＝（０．７～Ｉ．３）Ｉｎ

咒

断路器

设定参数

，

位置代号

名称

过载保护（长延时）

ＡＣ２３０Ｖ

ｆ

ｌ号

忙：２．２Ｉｎ＝１

？≮＝０，４

５２９Ａ

２３０ＶＦ．Ｖ．

２３０Ｖ

汇流排

２．２．５

１００ｌｏｏ

短路保护（短延时）短路瞬动保护

忙（１—１０）Ｉｎ

？≥Ｏ。０５ｓ～Ｏ．５ｓ（厶）

应急配电板

断路器

ｓ

‰一１０Ｉｎ

，ｎ萨１０Ｉｎ＝ｌ

０００Ａ

★Ｉｎ为断路器脱扣电流额定值，取１００

Ａ；

∞’Ｆ１，＇ｒ

图２１。４号发电机时间一电流特性图

一电流特性图

注：Ａ为发电机断路器保护曲线

注：Ａ为发电机断路器保护曲线Ｂ为母联电路保护曲线

图４首侧推和一台发电机时间

一电流特性图

注：Ａ为发电机断路器保护曲线Ｂ为首侧推断路器保护曲线

图５发电机与ＡＣ

６

６００／４００Ｖ配电图６推进变压器和ｌ，２号发电机

时间一电流特性图

注：Ａ为发电机保护曲线

Ｂ为推进变压器原边断路器保护曲线

图７

变压器时间一电流特性图

注：Ａ为发电机断路器保护曲线

Ｂ为ＡＣ６６００／４００Ｖ配电变压器原边断路器保护曲线

６００／４００Ｖ配电变压器原边断路器与电力分电箱（Ｐ．Ｃ．Ｂ）馈电

ＡＣ６

分阶段路断路器时问一电流特性图

注：Ａ为ＡＣ６６００／４００ｖ配电变压器原

边断路器保护曲线

Ｂ为电力分电箱（Ｐ．Ｄ．Ｂ）馈电分路

保护曲线

４７

选择性保护分析

增刊（总第１１５期）

船舶设计通讯

Ｅｘｌｌ’ａｅ（“ｆｉＩ）ｎ（Ｓｅｒｉａｌ－Ｎ０】】５）

２００７年３月

ＪＯＵＲＮＡＩ。ＯＦＳＨｌＰＤＥＳＩ（；Ｎ

Ｍａ，ｒｃｈ２００７

图８

ＡＣ６

６００／４００Ｖ配电变压器与主图９主应馈电路与应急变压器原边

图１０

ＡＣ４００／２３０

Ｖ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ＡＣ２３０Ｖ汇流排时间一电流特一电流特性图

性图

注：Ａ为ＡＣ６６００／４００Ｖ配电变压器具

注：Ａ为主配电板与应急配电板互馈

分路断路器保护曲线

注：Ａ为ＡＣ４００／２３０Ｖ照明变压器原边

断路器保护曲线

Ｂ为主应急配电板馈电分路断路器

断路器保护曲线Ｂ为ＡＣ４００／２３０Ｖ应急变压器

保护曲线

Ｂ为＃ｌＡＣ

２３０Ｖ汇流排断路器保护

原边断路器保护曲线

曲线

薯

量

（３）主、应急互连馈线断路器与应急照明变压器—

重！

ｉ嚣

初级断路器和下一级断路器之间

ｊ：

其主、应急互连馈线断路器与应急照明变压器－＿

ｆ善

篝

ｊ王

初级断路器两级之间与（２）相当，不同的是将上述的二＾小、

三；

ｊ

：三三

“配电变压器初级断路器”换成了“主、应急互连馈线

霉ｊ霸

一

断路器”。

』

．｜

誊蕃｛目

慕弋

羹ｉ

墓

！

＝

三：

■～ｊ１

１

应急照明变压器初级断路器下一级断路器的短＝丰－ｔ］

莆叠

延时短路保护时间整定值为Ｏ．１５ｓ。因此也能实现

。

一：Ｆ

ｌｌ

完全选择性保护。

。ｌ

…．１一Ｊ

｛

Ｉ鋈

孝露

２．３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１ｌＡＣ４００／２３０Ｖ照明变压器原边与ＡＣ之间均实现了保护的选择性。

２３０Ｖ

汇流排（ＥＳＢ）时间一电流特性图

注：Ａ为ＡＣ

４００／２３０

Ｖ照明变压器原边断路器保护曲线

３结语

Ｂ为也Ａｃ

２３０Ｖ汇流排（ＥｓＢ）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（１）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Ｏ．２ｓ。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０．１５ｓ。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。

４８

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/70s4.html