负序继电器在船舶上的应用与分析

张永平

（渤海船舶职业学院， 辽宁 葫芦岛 125003）

1 引言

船舶靠港或进厂修理时，有时需用陆上电源来供电，称为“岸电”。尤其是定期航行的船舶，停靠一定的码头，在码头上都设置接岸电的装置，使船舶一靠码头即可使用岸电，将船上发电机组全都停机，一方面可以减少值班人员，一方面又可对发电机组进行正常的维护或修理。

对于交流电制船舶，不论进坞修理还是停泊码头，都需接用交流岸电，应设置交流岸电箱。在接岸电时，有可能发生相序接错或一相断线：相序接反，则使电动机反转；单相供电，则使电动机烧坏，故需加继电保护。负序继电器，就是用来防止接岸电时，相序接错和单相运行的继电保护装置[1]。

2 负序继电器的主要构成

图1为负序继电器的原理接线图，负序继电器实质上是一个负序电压过滤器。它主要由电阻R1、R2和电容C1和C2构成移相电路，经变压器T接入岸电电压，输出电压为 Umn。当负序电压过滤器的输入接正序电压，且三相电压对称时，其输出电压 Umn=0，中间继电器KA不动作；当接负序电压或一相断线时，则Umn≠0，过滤器有电压输出，使KA动作，接通时间继电器 KT，经延时，使失压脱扣器 U＜断电，岸电开关 QF自动断开[2]。

图1 负序继电器原理接线图

3 负序继电器工作原理

为便于分析，我们根据图1的负序继电器接线图分别画出负序继电器正序电压时与负序电压时的矢量图，如图2（a）和(b)。

3.1 RC移相电路的参数要求

由图 2过滤器的三个回路(1)、(2)、(3)，可得三个电压回路方程：

画出上式矢量图，因(1)、(2)回路皆为容性电路，故m、n两点必在ab和bc两半圆上，如图所示。当正序、三相电压对称时，要求 Umn＝0，即 m、m两点在矢量图上重合。故 m、n两点必在半圆ab、bc的交点处。由图可见：

只要电路参数匹配满足上述要求，当输入正序三相对称电压时，输出电压Umn必然为零[3]。

图2 负序继电器矢量图

3.2 负序保护原理

当输入负序电压时，m、n点在半圆ab和bc上的情况，如图2(b)所示。由于各参数关系已如上述所定，由图 2(a)知：超前为30°；超前为60°。据此，可在图2(b)中作出分别与半圆ab、bc的交点即为m、n点。联接m、n点即为电压Umn，即

由上式可见，当输入负序电压时，过滤器输出电压为1.5倍的线电压。此电压经过整流器U，加在KA上，使KA动作，KT动作，失压脱扣器U＜断电，QF断开，从而实现了负序保护[4]。

4 断相保护原理

当发生一相断线时，即单相运行时。例如，当A相断线时，此时输出电压：Umn= Uc2。

此电压经整流后，加在KA上，同样使岸电开关QF跳闸[5]。

5 结论

综上所述，当岸电相序与船电相序一致时，只要岸电三相电压对称，则负序继电器输出电压Umn=0，岸电开关可以正常合闸。如果岸电相序接错或任一相断线时，则 Umn有输出，岸电开关自动跳闸或合不上闸。

[1]刘介才. 供配电技术. 北京： 机械工业出版社, 2002.

[2]姜锦范. 船舶电站及自动化.大连： 大连海事大学出版社,2005.

[3]从培亭. 船舶电站. 北京： 人民交通出版社, 2006.

[4]中国船舶总公司. 船舶设计实用手册. 北京： 国防工业出版社, 1997.

[5]方承远. 工厂电气控制技术. 北京： 机械工业出版社, 2005.