第七章船舶電站自動化基礎(chǔ)知識船舶電站自動化基本功能發(fā)電機組能自動起動及自動停車等發(fā)電機組能自動并車電壓及無功功率的自動調(diào)節(jié)頻率與有功功率的自動調(diào)節(jié)重載詢問船舶電站的綜合保護(hù)第一節(jié)發(fā)電機組的自動起動一、起動前的準(zhǔn)備預(yù)熱冷卻水管連通預(yù)潤滑包括周期性自動預(yù)潤滑和一次性注入預(yù)潤滑二、自動起動與停止指令的形成增機指令的形成減機指令的形成重載詢問三、發(fā)電機組自動起動順序的選擇第三節(jié)同步發(fā)電機的自動并車并車基本要求并車過程中沖擊電流不能超過允許值發(fā)電機投入電網(wǎng)后能迅速拉入同步并車操作條件頻率條件頻差不超過1％0.5Hz電壓條件電壓差小于10％相位條件相位差小于15度自動準(zhǔn)同步并車的主要內(nèi)容脈動電壓（頻差電壓）的檢測恒定超前角的獲得頻差的大小和方向的檢測電壓差閉鎖環(huán)節(jié)自動準(zhǔn)同步并車裝置的基本構(gòu)成第三節(jié)電壓與無功功率的自動調(diào)節(jié)需要調(diào)節(jié)的原因船舶電站容量小，發(fā)電機與用電設(shè)備之間影響大機艙用電設(shè)備主要是感性負(fù)載，負(fù)載↑

無功電流↑電樞去磁作用↑

U↓(能導(dǎo)致用電設(shè)備過熱)指標(biāo)要求負(fù)荷從滿載到空載，再從空載到滿載，穩(wěn)態(tài)電壓變化率不超過±2.5%,應(yīng)急發(fā)電機±3.5%從空載到50％的額定負(fù)載（電流），瞬態(tài)電壓變化率<±15%，且達(dá)到97％額定電壓（相差3％）的時間<1秒自動電壓調(diào)節(jié)器類型按擾動量（負(fù)載電流）進(jìn)行調(diào)節(jié)的開環(huán)控制系統(tǒng)，習(xí)慣上稱相復(fù)勵系統(tǒng)按電壓偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)按電壓偏差和負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的復(fù)合控制系統(tǒng)，習(xí)慣上稱為可控相復(fù)勵系統(tǒng)一、復(fù)勵的基本概念自勵（直流發(fā)電機）：需要并激繞組BQ（產(chǎn)生磁場）復(fù)勵：加串激繞組CQ，用負(fù)載電流變化（擾動量）補償電壓變化（曲線2）二、相復(fù)勵原理需要復(fù)勵而且要反映相位，所以，自勵分量和復(fù)勵分量必須在交流側(cè)相加相復(fù)勵類型電流相加，電磁相加，電勢相加1.電流相加的相補償LH電流互感器，輸出Ii與負(fù)載電流成正比且同相Zk移相電抗器，輸出Iu與電網(wǎng)電壓成正比，相位落后90度Zk為0，不能實現(xiàn)復(fù)勵，Zk為純電阻，不能實現(xiàn)相復(fù)勵二、相復(fù)勵原理LH電流互感器，輸出Ii與負(fù)載電流成正比且同相Zk移相電抗器，輸出Iu與電網(wǎng)電壓成正比，相位落后90度Zk為0，不能實現(xiàn)復(fù)勵，Zk為純電阻，不能實現(xiàn)相復(fù)勵2.電磁相加的相復(fù)勵BF為實現(xiàn)復(fù)勵用的三繞組變壓器：電壓繞組W1和電流繞組W3構(gòu)成原邊繞組，W2為輸出繞組。QC為起壓用的諧振電容C0R0為整流電路的阻容保護(hù)勵磁系統(tǒng)有兩個回路：電壓回路通過移相電抗器Xk、電壓繞組W1來反映發(fā)電機電壓，以實現(xiàn)自勵，建立發(fā)電機空載電壓。電流回路（復(fù)勵）通過電流互感器W3來反映負(fù)載電流的變化，并與電壓回路共同作用來反映負(fù)載功率因數(shù)的變化三、發(fā)電機間無功功率的自動分配1.電壓調(diào)差特性電壓調(diào)差特性：單臺發(fā)電機端電壓隨無功電流變化的過程發(fā)電機間的無功功率的分配取決于發(fā)電機的電壓調(diào)差特性調(diào)差系數(shù)：δ＝－△Uo/△IQδ=0,無差特性。δ≠0，有差特性，水平線δ>0，正調(diào)差特性，向下傾斜；δ

<0，負(fù)調(diào)差特性，向上傾斜。2.并聯(lián)發(fā)電機組無功功率分配均為δ=0，無功功率不能穩(wěn)定分配均為δ

<0，發(fā)電機組不能穩(wěn)定運行若一臺δ

<0，另一臺δ=0，則總的無功功率的變化全由δ=0發(fā)電機承擔(dān)實際應(yīng)用：每臺均δ>0，且各δ盡量相等3.均壓線（兩種連接方法）一種是在直流側(cè)（勵磁繞組）均壓線連接，是將轉(zhuǎn)子的激磁繞組并聯(lián)起來，適用于相同容量的發(fā)電機并聯(lián)運行（不同容量需串接電位器）3.均壓線（兩種連接方法）另一種是在交流側(cè)均壓線連接，將各個移相電抗器并接起來，適用于不同容量的發(fā)電機并聯(lián)運行第四節(jié)頻率與有功功率的自動調(diào)節(jié)頻率與轉(zhuǎn)速成正比f=P?n/60頻率變化的主要原因是系統(tǒng)中有功功率不平衡，即原動機輸出功率與發(fā)電機功率不相等對調(diào)速器的要求：當(dāng)突然卸去滿負(fù)載，或突然加上滿負(fù)載的60％穩(wěn)定后在加上余下的40％，滿足：瞬時調(diào)速率不大于10％；穩(wěn)定調(diào)速率不大于5％；穩(wěn)定時間不大于7秒。對有功功率分配規(guī)定：并聯(lián)運行的交流發(fā)電機，當(dāng)負(fù)載在總額定功率的20％～100％內(nèi)變化時，能穩(wěn)定運行。各發(fā)電機實際承擔(dān)的有功功率與按發(fā)電機總額定功率分配比例值之差，應(yīng)不超過發(fā)電機額定有功功率的±10%（相同額定功率）；最大發(fā)電機額定有功功率±10%和最小發(fā)電機額定有功功率±20%（不同額定功率）一、發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)及特性雙脈沖調(diào)速器接受兩個信號：發(fā)電機的轉(zhuǎn)速之差和發(fā)電機的有功功率之差。這種調(diào)速系統(tǒng)由于功差能參入原動機油門的控制，會降低調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速的波動范圍，提高調(diào)速性能，調(diào)節(jié)過程結(jié)束能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速偏差和有功功率之差均為零。二、并聯(lián)運行機組的頻率調(diào)節(jié)和有功功率的分配頻率的調(diào)節(jié)與有功功率的分配與調(diào)速器的調(diào)速特性有關(guān)調(diào)速器的調(diào)速特性分為有差特性和無差特性。單機運行可采用無差調(diào)速特性并機運行時，若兩臺均為無差，有功功率無法確定，很容易出現(xiàn)一臺機組過載，另一臺空載，不穩(wěn)定；若一臺為無差，另一臺為有差，有功功率的變化只能由具有無差調(diào)速特性的機組來承擔(dān)；實際應(yīng)用并聯(lián)機組均為有差調(diào)速特性調(diào)差系數(shù)KD=－?f/?pr

?P1=?pr?KD/KC1

?P2=?pr?KD/KC2結(jié)論：1）發(fā)電機組間有功功率分配與調(diào)差系數(shù)KC成反比，KC越小，功率分配量越大2）并聯(lián)運行是穩(wěn)定的，但頻率是變化的。若KC1=KC2=KC

則KD=KC/2?P1=?P2=?pr/2第五節(jié)船舶電站的綜合保護(hù)電站保護(hù)裝置的基本任務(wù)：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或非常運行時，快速、準(zhǔn)確地把故障從系統(tǒng)中自動脫開，保證非故障部分能繼續(xù)正常運行。船舶電站綜合保護(hù)包括：電氣故障（發(fā)電機）、機械故障（原動機）和自動控制裝置故障的保護(hù)發(fā)電機故障保護(hù)包括：短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和逆功保護(hù)。一、過電流保護(hù)（短路和過載）1.短路保護(hù)屬于發(fā)電機運行中的故障狀態(tài)（產(chǎn)生巨大電流）。它是不同相的導(dǎo)體直接碰在一起，有單相短路、兩相短路和三相短路，90％以上是三相短路（三相四線制）。主要原因是絕緣老化、絕緣被機械損傷及誤操作等。發(fā)動機外部容易產(chǎn)生短路故障。選擇性脫扣：為了保證不間斷供電，應(yīng)使離開短路點最近的自動開關(guān)中的過電流脫扣器動作。外部短路保護(hù)要求：短路延時保護(hù)的動作電流為3～5倍的發(fā)電機額定電流，動作時限整定為0.2～0.6秒；短路瞬時保護(hù)動作的電流整定為5～10倍發(fā)電機額定電流，瞬時動作使發(fā)電機跳閘。2.過載保護(hù)是指發(fā)電機輸出的功率或電流超過額定值長時間過載運行后果：發(fā)電機組過熱，絕緣老化，以及原動機使用壽命縮短和零部件損壞等。發(fā)電機本身能承擔(dān)一定的過載電流：1.1倍額定電流為2h；1.25倍30min；1.35倍5min.所以過載保護(hù)應(yīng)有適當(dāng)?shù)难訒r時間。對無自動分級卸載裝置的發(fā)動機，過載保護(hù)動作電流可整定為發(fā)電機額定電流的125％～135%,延時15～20秒。解決發(fā)電機過載兩種辦法：增機并網(wǎng)和分級卸載保護(hù)分級卸載：把用電設(shè)備按其重要性分成級別組，分級分時卸載。一般為一級或兩級。在采用二級卸載時，先卸一級（次要負(fù)載）再卸二級。分級卸載的時限應(yīng)比過載保護(hù)延時短，對有分級卸載裝置的發(fā)動機，過載保護(hù)動作電流為額定電流的150％，延時10～20秒。而一級卸載可按功率原則整定在100～125％額定功率，或按電流原則可整定在100～110％額定電流，延時7～12秒卸載。分級卸載原理框圖由電源、電壓檢測、電流檢測、鑒幅器和延時電路等組成二、欠壓保護(hù)電網(wǎng)電壓下降原因：持續(xù)性短路故障，或自動電壓調(diào)整裝置失靈危害：發(fā)電機電流增大、過熱、絕緣損壞。電動機轉(zhuǎn)矩下降、轉(zhuǎn)速下降，會發(fā)熱或堵轉(zhuǎn)。欠壓保護(hù)任務(wù)：從電網(wǎng)上自動脫開或并電時合不上閘，是通過發(fā)電機主開關(guān)中的欠壓脫扣器實現(xiàn)的發(fā)電機欠壓保護(hù)是發(fā)電機外部短路的后備保護(hù)有延時的欠壓保護(hù)的整定值為70～80％額定電壓，延時1.5～3秒跳閘，低于70％額定電壓瞬時動作跳閘；無延時時的欠壓保