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断路器的选择性在拖轮上的应用

断路器的选择性在拖轮上的应用

广州港股份有限公司拖轮分公司  郑鹏飞

摘要:选择性断路器在民用、工业中已有大量运用。可以有效的提高用电可靠性。拖轮上则更需要这类应用。提高拖轮用电可靠性,即能保证拖轮的安全航行,也能帮助技术人员更好的缩小故障范围。本文就断路器的选择性在拖轮上的应用进行展开讨论。

关键词:拖轮   断路器   选择性

 

 

一. 绪论

断路器的选择性在拖轮上的应用,首先要考虑断路器能够避开系统及用电器的最大运行电流,即在船舶设备及系统运行中出现的负荷尖峰电流、电动机的启动电流、断开短路电流,避免出现误动作。其次,断路器在线路故障时,即在用电器末端发生短路时,能够迅速的断开故障线路,并且上级断路器不应动作。要实现这个功能,岸电断路器,发电机断路器需要选用三段式电流保护断路器,第I段:瞬时电流速断保护;第II段:短延时电流速断保护;第III段:长延时过电流保护。

二. 参数整定原理

断路器需按如下原理进行整定:

断路器塑壳等级额定电流IRQ和断路器额定反时限电流IRT的确定如下IRQIRTIC 

IRQ——断路器塑壳等级的额定电流。

IRT——反时限过电流脱扣器的额定电流

IC——线路的计算负荷电流

长延时过流脱口整定电流Iset1,应大于系统线路的负荷计算电流,并且小于导体的允许持续载流量,即IzIset1Ic

Iz——系统线路的负荷计算电流

Ic——导体的允许持续载流量

定时限过电流脱扣器整定电流,应躲过短时间出现的负荷尖峰电流,即

ISET2KREL2[ISTM1+IC(n-1)]

KREL2 QUOTE

ISTM1——线路中最大一台电动机的启动电流。

IC(n-1)——除启动电流最大的一台电动机以外的线路计算负载电流。

瞬时过电流脱扣器整定电流ISET3 QUOTE

KREL3——低压断路器瞬时脱扣器可靠系数,考虑电动机启动电流误差和断路器瞬动电流误差,取1.2

ISTM22——线路中最大一台电动机全启动电流,包括了周期分量和非周期分量。他的取值可以取电动机启动电流ISTM1的两倍。

IC(n-1)——除启动电流最大的一台电动机以外的线路计算负载电流。

上下级级间选择性断路器与非选择性断路器的配合需满足以下条件:

Iset1.2Iset3

Iset2——上级选择性断路器的短延时脱扣电流整定值

Iset3——下级非选择性断路器的瞬时脱扣电流整定值

一. 各状态下拖轮断路器的整定

1为拖轮在靠泊状态,接入岸电系统时的电力系统图。QF1为码头侧岸电箱内的控制断路器。QF2为拖轮侧岸电箱内控制断路器。QF3为拖轮上各分电箱的控制断路器。QF4为拖轮各用电设备、负载等的控制断路器。假设负载端电机的启动电流为IST,两相短路电流为I2,三相短路电流为I3,每个断路器的长延时电流为Iset1,短延时电流为Iset2,瞬时电流为Iset3.



停泊状态下,用电器断路器QF4DIset3要能躲过电动机的启动电流(用电器的尖峰电流),即QF4 ISET3 QUOTE

同理,确定了QF3的参数以后,拖轮岸电箱内断路器QF2的参数也可以确定下来,QF2的短延时电流保护整定值需大于下级断路器瞬时电流的1.2倍:QF2Iset21.2QF3Iset3QF2的定时限过流脱扣器的整定时间可选为0.4sQF2可选用只带短延时、瞬时电流保护的断路器以节约成本。

岸电侧的岸电箱内的控制断路器QF1由于肩负着多条拖轮的负载,宜选用可靠系数稍大的三段式电流保护断路器。更要避免一条拖轮出故障引起该断路器跳闸,从而影响到其他拖轮的正常靠泊取电。QF1的短延时保护整定值一样也是要大于下级断路器瞬时电流的1.2倍即QF1Iset21.2QF2Iset3QF1的定时限过流脱口整定时间应选为0.6s或以上。QF1的瞬时整定脱扣电流QF1Iset3应根据最大用电量的一条拖轮的峰值电流Itmax加上最大一条拖轮以外的拖轮的用电负荷电流Itn-1来计算。可靠系数宜选1.3,即QF1Iset31.3[Itmax+Itn-1]QF1的长延时脱扣整定电流QF1Iset1应大于系统线路的负荷计算电流Ic,并且小于导体的允许持续载流量Iz,即IzQF1Iset1Ic



  在航行状态下的系统要简单一些,见图2。用电器端断路器QF4、分电箱侧断路器QF3的参数整定上文已经给出。只需对发电机端的断路器QF0的相关参数进行整定即可。QF0的短延时保护整定值也是要大于下级断路器瞬时电流的1.2倍即QF0Iset21.2QF3Iset3QF0的定时限过流脱口整定时间应选为0.6s或以上。QF0的瞬时整定脱扣电流QF0Iset3应根据分电箱中最大用电量回路的峰值电流Ifmax加上最大用电回路以外的所有回路的用电负荷电流之和If(n-1)来计算。可靠系数宜选1.3,即QF0Iset31.3[Ifmax+If(n-1)]QF0的长延时脱扣整定电流QF0Iset1应大于系统线路的负荷计算电流Ic1,并且小于导体的允许持续载流量Iz1,即Iz1QF0Iset1Ic1

各级断路器参数整定以后,按例需进行灵敏性校验,即在最小故障电流下,断路器要保证动作。因拖轮的配电系统为IT系统,且要求在第一次发生单相故障时系统要带故障运行。因IT系统单相故障时的接地电流仅为系统的电容电流,大大小于以上整定值。可以略去灵敏性校验的步骤。

四. 结束语

至此,系统中所有断路器的参数整定完毕。包括了拖轮航行状态和靠泊状态两种运行模式下的各级断路器的整定电流的取值。拖轮配电系统的各级断路器参数的科学整定具有重要意义,避免出现正常过载情况下断路器误动作、轻微短路故障断路器不动作、用电器端故障断路器越级动作、严重故障下断路器烧毁的情况出现。对拖轮电气的科学管理起到重要作用。

 

参考文献:

1.  《工业与民用配电设计手册第四版》中国电力出版社-2016

2.  《供配电系统设计规范》GB 50052-2009

3.  《低压配电设计规范》GB50054-2011