陸 智

（廣西壯族自治區(qū)北海船舶檢驗中心，廣西北海 536000）

0 引言

我國沿海航區(qū)航行的500總噸以下海船主配電板多采用帶失壓脫扣器、熱脫扣器等眾多附件的塑殼式斷路器作為發(fā)電機的保護開關(guān)，存在價格高、體積大、重量重、調(diào)整不方便和故障率高等不足之處[1]，而當前廣西區(qū)內(nèi)新建造的內(nèi)河貨船普遍采用多功能保護器搭配僅帶分勵脫扣器的塑殼式斷路器作為發(fā)電機以及船舶電力系統(tǒng)的保護開關(guān)，該方案價格低、體積小、重量輕、保護特性完善，得到市場的認可。結(jié)合對某一內(nèi)河船舶主配電板產(chǎn)品的裝船檢驗與思考，簡要分析西江流域內(nèi)河貨船發(fā)電機單機運行電力系統(tǒng)的保護方案，以期為我國沿海航區(qū)航行的500總噸以下海船以及廣西區(qū)外內(nèi)河貨船主配電板技術(shù)改造與優(yōu)化提供一種思路。

1 多功能保護器的工作原理

多功能保護器由電流檢測、電壓檢測、電流比較、電壓比較、數(shù)據(jù)處理、報警執(zhí)行、保護執(zhí)行等單元電路構(gòu)成[2]。由電流互感器采集主配電板匯流排的電流并輸入多功能保護器中的電流檢測和電壓檢測單元中，檢測出的當前電流、電壓經(jīng)過電流比較和電壓比較單元輸出差值，再經(jīng)過單片機進行數(shù)據(jù)處理后，啟動報警執(zhí)行或保護執(zhí)行單元中的相關(guān)繼電器，實現(xiàn)預報警、過載長延時、過載短延時、欠壓保護功能。

2 西江流域內(nèi)河貨船發(fā)電機單機運行保護方案

西江是華南地區(qū)最長的河流，航運量位居全國第二位，僅次于長江。航行于西江流域的貨船機電設備較少、電力負荷較低、電動機啟動不頻繁，多采用發(fā)電機單機運行。圖1是船舶主尺度為73.8 m×15.8 m×5.7 m（長×寬×深）的多用途貨船主配電板原理圖，該船型在當前的西江流域較為流行[3]。該船型發(fā)電機額定功率30 kW，額定電壓400 V，額定電流54 A，采用WD-DB-A型多功能保護器搭配帶分勵脫扣器的四極塑殼式斷路器作為發(fā)電機的保護開關(guān)，利用WD-DB-A型多功能保護器自帶的過載長延時、過載短延時、欠壓和預報警等保護功能，給塑殼式斷路器的分勵脫扣器輸出一個分斷信號，使分勵脫扣器得電動作，從而使塑殼式斷路器分斷跳閘，實現(xiàn)對發(fā)電機的保護，滿足中國船級社《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（2016）的“容量大于24 kW的發(fā)電機應采用能同時分斷所有絕緣極的斷路器進行過載和短路保護”的規(guī)定。

圖1 主配電板原理圖

2.1 WD-DB-A 型多功能保護器接線方法

圖2是WD-DB-A型多功能保護器接線圖，從四極斷路器引出380 V電源接在多功能保護器的電源接口端，再將主線路中的3個電流互感器分別接在多功能保護器的4/5、6/7、8/9端口，再將多功能保護器的分斷輸出23/24常開端口接線至斷路器的分勵脫扣器，多功能保護器的報警輸出20/21端口可接線至駕駛室，輸出預報警信號。

圖2 多功能保護器接線圖

主配電板內(nèi)部設備接線需要注意以下幾點：1）3個電流互感器分別和多功能保護器、1號發(fā)電機電流表PA1串聯(lián)在一起，同樣方法接入PA2和PA3；2）設置3個220 V交流接觸器KM，電流測量轉(zhuǎn)換開關(guān)、220 V電源、交流接觸器線圈之間需串聯(lián)，并接好觸頭線路，使在測量A相電流時，KM1的常開觸頭分別與其他2個電流互感器并聯(lián)，使其短接放電，避免電擊傷人，同樣方法接入KM2和KM3；3）設置3個中間繼電器KA，KA1線圈與1號發(fā)電機220 V電源串聯(lián)，常閉觸頭分別與PA2、PA3串聯(lián)，同樣方法接入KA2和KA3，確保3個電流表之間互相獨立工作，分別測量3臺發(fā)電機的電流，滿足《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（2016）“每臺發(fā)電機配備1個電流表”的要求。

2.2 WD-DB-A 型多功能保護器參數(shù)設置方法

圖3是WD-DB-A型多功能保護器面板示意圖，面板上詳細標注了多功能保護器參數(shù)設置方法。在接好線路后，接通電源，按下“菜單”鍵3 s，顯示窗口顯示，按動“上”“下”鍵，當顯示“EU1.0”項目時，輸入電壓變比，無電壓互感器接入直接輸入EU1.0；當“I≈”“I電流”同時燈亮時，輸入預報警電流59.4 A；當“I≈”燈亮時，輸入預報警延時時間15 s；當“I＞”“I電流”同時燈亮時，輸入過載長延時電流67.5 A；當“I＞”燈亮時，輸入過載長延時時間20 s；當“I＞＞”“I電流”同時燈亮時，輸入過載短延時電流135 A；當“I＞＞”燈亮時，輸入過載短延時時間0.6 s；當“U”“U電壓”同時燈亮時，輸入欠壓電壓240 V；當“U”燈亮時，輸入欠壓延時時間8 s。再按下“確認”鍵3 s即可完成參數(shù)設置。

圖3 多功能保護器面板示意圖

航行于西江流域的貨船多采用發(fā)電機單機運行，不并聯(lián)運行，根據(jù)《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（2016）規(guī)定本可以不用設置欠壓保護，但是考慮到欠壓對船用電動機等用電負載的影響巨大；且部分船東為節(jié)省發(fā)電機組燃油消耗量，會調(diào)小發(fā)電柴油機的油門，導致發(fā)電柴油機的轉(zhuǎn)速下降，根據(jù)發(fā)電機頻率和轉(zhuǎn)速之間的公式f=np/60可知，發(fā)電機發(fā)出的頻率將會相應下降；此外，在停泊等工況需要關(guān)停發(fā)電機時，部分船東會通過調(diào)小發(fā)電柴油機的油門直至關(guān)停發(fā)電機組，如果此時發(fā)電機欠壓保護延時時間設置過短，將導致主配電板斷路器跳閘。經(jīng)過實船試驗，將多功能保護器欠壓保護參數(shù)設置為240 V，延時時間設置為8 s較為合適。

以上所設置的參數(shù)滿足《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》（2016）[4]和《船用交流低壓配電板通用技術(shù)條件》（GBT 11634—2000）[5]的規(guī)定。

3 采用多功能保護器保護三相四線電力系統(tǒng)的優(yōu)點

近兩年來，西江流域新建內(nèi)河貨船普遍采用多功能保護器保護交流三相四線中性點接地的電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點。

3.1 體積小、重量輕

圖4是西江流域新建內(nèi)河貨船主配電板外視圖，該主配電板長800 mm、寬330 mm、高1 200 mm，單屏壁掛式，一般布置在機艙前壁，占用地方小，重量輕，可以為機艙安裝其他設備騰出空間，同時可以減輕機艙的重量，增加載貨量。

圖4 主配電板外視圖

3.2 故障率低、反應迅速

由于主配電板內(nèi)的斷路器僅設一個分勵脫扣器，相比其他搭配失壓脫扣器、熱脫扣器、報警觸頭等眾多附件的斷路器，因脫扣器線圈燒斷引起斷路器故障的幾率大幅度下降，且主配電板配備采用集成電路設計的多功能保護器，保護動作靈敏、迅速，使電動機等用電設備得到及時的保護，避免電動機、發(fā)電機燒壞等事故的發(fā)生。

3.3 保護參數(shù)設置簡單、調(diào)整方便

多功能保護器提供一個清晰的顯示屏，可以為用戶提供精準、一目了然的保護參數(shù)設置界面，用戶只需要根據(jù)顯示參數(shù)名稱，按下相關(guān)按鍵即可完成保護參數(shù)的設置及調(diào)整，整個過程簡單、方便。

4 結(jié)論

本文分析的多功能保護器經(jīng)濟實用，采用該多功能保護器的內(nèi)河貨船主配電板安全可靠，為發(fā)電機、用電設備以及船舶電力系統(tǒng)安全長效運行提供滿意的保護效果，滿足《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》的要求，對廣西區(qū)外內(nèi)河貨舶以及我國沿海航區(qū)500總噸以下海船的電力保護系統(tǒng)有一定借鑒作用，對推動多功能保護器在船舶主配電板中的應用及研究有一定推進效果。