李浩軍 徐正喜 吳大立 魏華

(1. 91278部隊， 大連 116041； 2. 武漢第二船舶設(shè)計研究所，武漢 430064)

船舶電力系統(tǒng)為全船負(fù)載設(shè)備提供電能[1～3]，其中絕大多數(shù)負(fù)載設(shè)備為電動機(jī)拖動設(shè)備，為保證負(fù)載電動機(jī)能正常運(yùn)行，其保護(hù)斷路器保護(hù)整定至為重要。既要考慮短路保護(hù)的準(zhǔn)確性，又要確保在各工況下包括在岸電供電的情況下能正常啟動與運(yùn)行。

1 保護(hù)整定原則

為了對負(fù)載電動機(jī)保護(hù)，其保護(hù)斷路器整定應(yīng)考慮如下因素：

1） 斷路器應(yīng)能在船上電力系統(tǒng)供電的情況下能正常啟動與運(yùn)行；

2） 斷路器應(yīng)能在岸電供電的情況下能正常啟動與運(yùn)行；

3） 斷路器應(yīng)在電動機(jī)金屬性短路或非金屬性短路情況下實(shí)現(xiàn)保護(hù)；

4） 斷路器在其它支路發(fā)生短路時不因電動機(jī)反饋電流而跳閘；

5） 斷路器的選取應(yīng)能對線路實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

2 保護(hù)器械選擇與特性分析

在船用電力系統(tǒng)中，負(fù)載電動機(jī)保護(hù)斷路器都選用塑殼式斷路器，目前船用斷路器可選的系列主要有DZ28系列與DZ48系列，下面主要對DZ48系列塑殼斷路器特性進(jìn)行分析。

H-DZ48熱磁型塑殼斷路器由絕緣外殼、操作機(jī)構(gòu)、脫扣機(jī)構(gòu)、觸頭滅弧系統(tǒng)和附件等組成。附件包括分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、輔助觸頭、報警觸頭和插入式安裝臺。

H-DZ48熱磁型塑殼斷路器具有熱—電磁脫扣器，分為作配電保護(hù)用的 P型、作電動機(jī)保護(hù)用的 D型、僅有電磁脫扣器的 S型和僅有熱保護(hù)的 R型。該熱磁型斷路器只有長延時保護(hù)和瞬時保護(hù)，其長延時過電流脫扣器的保護(hù)特性采用反時限特性，瞬時過電流脫扣器采用電磁式結(jié)構(gòu)。H-DZ48系列熱磁型塑殼斷路器按電流等級分為63 A、100 A、200 A和400 A，就額定極限短路分?jǐn)嗄芰碚f，除了 H-DZ48-63為 12 kA，其余等級的均為35 kA。H-DZ48系列熱磁型斷路器瞬時過電流保護(hù)特性見表 1。該斷路器主要用于底層級配電板以及電力配電箱，作為負(fù)載的保護(hù)開關(guān)。

表1 H-DZ48系列熱磁型斷路器瞬時過電流保護(hù)特性

3 斷路器保護(hù)整定

3.1 負(fù)載電動機(jī)啟動電流分析

目前船用電動機(jī) JY-H系列堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比在 7.5至 8.9范圍內(nèi)，JYDD系列電動機(jī)堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比大約為 5.5。如何選取斷路器瞬時整定值？從斷路器系列樣本有兩種可以選擇，一是配電保護(hù)型，另一時電動機(jī)保護(hù)型。如選用的是 JY-H系列電機(jī)，由于在額定電壓下啟動電流達(dá)到8到9倍電機(jī)額定電流，考慮在岸電供電的情況下，其電壓可能高達(dá) 120%額定電壓，還要考慮斷路器瞬時整定誤差±20%，所以一般選取電動機(jī)保護(hù)型斷路器，其脫扣器額定電流應(yīng)滿足：

如選用的是 JYDD系列電機(jī)，由于在額定電壓下啟動電流達(dá)到 5.5倍電機(jī)額定電流，考慮在岸電供電的情況下，其電壓可能高達(dá) 120%額定電壓，還要考慮斷路器瞬時整定誤差±20%，所以可以選取配電保護(hù)型斷路器，其脫扣器額定電流應(yīng)滿足：

3.2 斷路器瞬時保護(hù)出廠整定

塑殼式斷路器瞬時保護(hù)出廠整定是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GJB5329進(jìn)行整定的，在出廠整定過程中，一般采用兩相進(jìn)行整定，與實(shí)際啟動電流或三相短路而言是有差別的，對某船電機(jī)啟動電流進(jìn)行了實(shí)際監(jiān)測，實(shí)際啟動電流最大值小于塑殼式斷路器瞬時保護(hù)不動作值，但實(shí)際斷路器就跳閘了，經(jīng)對該斷路器進(jìn)行三相試驗(yàn)，三相整定值與兩相整定值進(jìn)行了試驗(yàn)與分析，其結(jié)果兩相整定值比三相整定值大了 7%。因此在進(jìn)行保護(hù)整定時還應(yīng)考慮該因素。

3.3 電動機(jī)反饋短路電流[4,5]

一臺 37 kW 電動機(jī)短路反饋電流的仿真波形見圖1，仿真峰值電流852 A 。按JT/T 101－1991（原 GB 3321-82）方法計算最大非對稱短路電流峰值：833.4 A，最大非對稱短路電流有效值：494.5 A。相當(dāng)于額定電流6.8倍。即使選用配電型斷路器也可以保證反饋電流不會使得非故障支路跳閘。

圖1 某37 kW電動機(jī)短路反饋電流

3.4 瞬時保護(hù)與啟動電流匹配分析

電動機(jī)瞬時保護(hù)主要是用于對付金屬性低阻抗故障，能迅速將故障電動機(jī)切除，以減少對系統(tǒng)和設(shè)備的危害。對于非金屬高阻抗短路，其短路電流可能小于電動機(jī)啟動電流，僅依靠瞬時保護(hù)無法切除故障，但由于斷路器本身具有過載保護(hù)功能，比如在 6倍額定電流下小于 32 s可以跳閘，在進(jìn)行瞬時保護(hù)整定時還應(yīng)考慮該因素。

4 結(jié)束語

本文對負(fù)載電動機(jī)保護(hù)斷路器瞬時整定進(jìn)行了全面分析，提出了對負(fù)載電動機(jī)保護(hù)斷路器整定時應(yīng)綜合考慮電動機(jī)的啟動電流倍數(shù)、塑殼式斷路器特性、塑殼斷路器出廠整定標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)保護(hù)等綜合因素。

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