舰船电力系统非同期合闸保护装置设计

2011-07-03 06:38钟晖张能潘德华

船电技术 2011年11期

钟晖张能潘德华

(1.武汉第二船舶设计研究所，武汉 430064；2. 海军驻431厂军事代表室，辽宁葫芦岛 125004)

1 引言

舰船电站配置多台发电机，多台发电机并联运行。当两台发电机组出现非同期并车，不仅使发电机并车失败，而且可能对发电机和电力系统造成严重危害。舰船电力系统同期系统采用传统电站集中控制方案。并车机组是汽轮发电机组、主变流机组、岸电，通过电气监控台上同期继电器实现相角保护，并车操作由对应框架断路器完成。为保证并车安全性，电气综合监控台对这些并车开关同时又设置了误操抑制功能，即电控台 PLC处于通电工作状态，一旦操作失误，PLC发出报警信号，切除开关合闸回路，抑制误操作。

在联调现场出现过 PLC误操抑制未投入，又未按正常同期并车程序操作并车，造成主发机组严重损伤的事故。为了保证在 PLC误操抑制未投入或就地电操合闸，也不会造成非同期合闸，彻底杜绝非同期误操作问题，有必要对舰艇电力同期系统进行改善，在并车开关内加装非同期操作保护装置，根据并车开关两端电压压差、相位，开放开关的合闸回路，抑制非同期操作，实现电力系统的保护。

2 实施方案

非同期合闸保护装置安装在每台需要完成并车操作的开关内，装置的基本思路是在开关合闸回路内串入非同期合闸保护触点，从源头保证电控台遥操和就地操作开关实现机组并网安全。

本装置应能实现下列功能：

1）开关两端有电，检测断路器上下两端电压差、频差超过一定范围，电路自动闭锁，断开合闸回路，可靠抑制非同期合闸；

2）开关一端有电，不断开合闸回路，开关可任意合闸；

3）开关两端没电，不断开合闸回路，开关可任意合闸。

3 电路设计

根据电机学理论可知，同步发电机并联运行的条件为：(1)待并发电机电压与电网电压有效值相等；(2)待并发电机频率、相位与电网频率相位相等；(3)待并发电机相序与电网相序相同。相序相同这一条在并车操作过程中可不考虑，因为配电板的设计和安装接线时，已经保证了待并机与电网的相序相同。本装置为并车保护装置，合闸压差、频差相差应比自动并车装置范围较大。

3.1 控制电源电路

装置引入断路器上、下端各两相电压，经变压器降压、整流后，并联向 DC/DC模块供电，产生±15 V控制电源。K1、K2为有无电压检测继电器，断路器上、下端均无电、或任意一路有电，均可接通断路器合闸回路。电路图见下图1。

图1 控制电源电路

3.2 电压比较电路

装置引入断路器上、下端各两相电压，经变压器降压、整流后，采用差分比较，电阻R1～R3、R6～R8阻值相等，调节 R4、R5阻值可调节闭锁压差范围，电压差值在给定范围内，两路运放输出高电平，具备开关合闸条件 1。电压差值超出给定范围，其中一路运放输出低电平，电路自动闭锁，断开合闸回路。电路图见下图2。