負序繼電器在船舶上的應用與分析

張永平

（渤海船舶職業(yè)學院， 遼寧 葫蘆島 125003）

1 引言

船舶靠港或進廠修理時，有時需用陸上電源來供電，稱為“岸電”。尤其是定期航行的船舶，?？恳欢ǖ拇a頭，在碼頭上都設置接岸電的裝置，使船舶一靠碼頭即可使用岸電，將船上發(fā)電機組全都停機，一方面可以減少值班人員，一方面又可對發(fā)電機組進行正常的維護或修理。

對于交流電制船舶，不論進塢修理還是停泊碼頭，都需接用交流岸電，應設置交流岸電箱。在接岸電時，有可能發(fā)生相序接錯或一相斷線：相序接反，則使電動機反轉；單相供電，則使電動機燒壞，故需加繼電保護。負序繼電器，就是用來防止接岸電時，相序接錯和單相運行的繼電保護裝置[1]。

2 負序繼電器的主要構成

圖1為負序繼電器的原理接線圖，負序繼電器實質上是一個負序電壓過濾器。它主要由電阻R1、R2和電容C1和C2構成移相電路，經變壓器T接入岸電電壓，輸出電壓為 Umn。當負序電壓過濾器的輸入接正序電壓，且三相電壓對稱時，其輸出電壓 Umn=0，中間繼電器KA不動作；當接負序電壓或一相斷線時，則Umn≠0，過濾器有電壓輸出，使KA動作，接通時間繼電器 KT，經延時，使失壓脫扣器 U＜斷電，岸電開關 QF自動斷開[2]。

圖1 負序繼電器原理接線圖

3 負序繼電器工作原理

為便于分析，我們根據圖1的負序繼電器接線圖分別畫出負序繼電器正序電壓時與負序電壓時的矢量圖，如圖2（a）和(b)。

3.1 RC移相電路的參數要求

由圖 2過濾器的三個回路(1)、(2)、(3)，可得三個電壓回路方程：

畫出上式矢量圖，因(1)、(2)回路皆為容性電路，故m、n兩點必在ab和bc兩半圓上，如圖所示。當正序、三相電壓對稱時，要求 Umn＝0，即 m、m兩點在矢量圖上重合。故 m、n兩點必在半圓ab、bc的交點處。由圖可見：

只要電路參數匹配滿足上述要求，當輸入正序三相對稱電壓時，輸出電壓Umn必然為零[3]。

圖2 負序繼電器矢量圖

3.2 負序保護原理

當輸入負序電壓時，m、n點在半圓ab和bc上的情況，如圖2(b)所示。由于各參數關系已如上述所定，由圖 2(a)知：超前為30°；超前為60°。據此，可在圖2(b)中作出分別與半圓ab、bc的交點即為m、n點。聯接m、n點即為電壓Umn，即

由上式可見，當輸入負序電壓時，過濾器輸出電壓為1.5倍的線電壓。此電壓經過整流器U，加在KA上，使KA動作，KT動作，失壓脫扣器U＜斷電，QF斷開，從而實現了負序保護[4]。

4 斷相保護原理

當發(fā)生一相斷線時，即單相運行時。例如，當A相斷線時，此時輸出電壓：Umn= Uc2。

此電壓經整流后，加在KA上，同樣使岸電開關QF跳閘[5]。

5 結論

綜上所述，當岸電相序與船電相序一致時，只要岸電三相電壓對稱，則負序繼電器輸出電壓Umn=0，岸電開關可以正常合閘。如果岸電相序接錯或任一相斷線時，則 Umn有輸出，岸電開關自動跳閘或合不上閘。

[1]劉介才. 供配電技術. 北京： 機械工業(yè)出版社, 2002.

[2]姜錦范. 船舶電站及自動化.大連： 大連海事大學出版社,2005.

[3]從培亭. 船舶電站. 北京： 人民交通出版社, 2006.

[4]中國船舶總公司. 船舶設計實用手冊. 北京： 國防工業(yè)出版社, 1997.

[5]方承遠. 工廠電氣控制技術. 北京： 機械工業(yè)出版社, 2005.