負(fù)序繼電器在船舶上的應(yīng)用與分析

張永平

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院， 遼寧 葫蘆島 125003）

1 引言

船舶靠港或進(jìn)廠修理時(shí)，有時(shí)需用陸上電源來供電，稱為“岸電”。尤其是定期航行的船舶，停靠一定的碼頭，在碼頭上都設(shè)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(jī)組全都停機(jī)，一方面可以減少值班人員，一方面又可對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行正常的維護(hù)或修理。

對于交流電制船舶，不論進(jìn)塢修理還是停泊碼頭，都需接用交流岸電，應(yīng)設(shè)置交流岸電箱。在接岸電時(shí)，有可能發(fā)生相序接錯(cuò)或一相斷線：相序接反，則使電動機(jī)反轉(zhuǎn)；單相供電，則使電動機(jī)燒壞，故需加繼電保護(hù)。負(fù)序繼電器，就是用來防止接岸電時(shí)，相序接錯(cuò)和單相運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置[1]。

2 負(fù)序繼電器的主要構(gòu)成

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

圖1 負(fù)序繼電器原理接線圖

3 負(fù)序繼電器工作原理

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

3.1 RC移相電路的參數(shù)要求

由圖 2過濾器的三個(gè)回路(1)、(2)、(3)，可得三個(gè)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(diǎn)必在ab和bc兩半圓上，如圖所示。當(dāng)正序、三相電壓對稱時(shí)，要求 Umn＝0，即 m、m兩點(diǎn)在矢量圖上重合。故 m、n兩點(diǎn)必在半圓ab、bc的交點(diǎn)處。由圖可見：

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

圖2 負(fù)序繼電器矢量圖

3.2 負(fù)序保護(hù)原理

當(dāng)輸入負(fù)序電壓時(shí)，m、n點(diǎn)在半圓ab和bc上的情況，如圖2(b)所示。由于各參數(shù)關(guān)系已如上述所定，由圖 2(a)知：超前為30°；超前為60°。據(jù)此，可在圖2(b)中作出分別與半圓ab、bc的交點(diǎn)即為m、n點(diǎn)。聯(lián)接m、n點(diǎn)即為電壓Umn，即

由上式可見，當(dāng)輸入負(fù)序電壓時(shí)，過濾器輸出電壓為1.5倍的線電壓。此電壓經(jīng)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(shí)現(xiàn)了負(fù)序保護(hù)[4]。

4 斷相保護(hù)原理

當(dāng)發(fā)生一相斷線時(shí)，即單相運(yùn)行時(shí)。例如，當(dāng)A相斷線時(shí)，此時(shí)輸出電壓：Umn= Uc2。

此電壓經(jīng)整流后，加在KA上，同樣使岸電開關(guān)QF跳閘[5]。

5 結(jié)論

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

[1]劉介才. 供配電技術(shù). 北京： 機(jī)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(xué)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(shè)計(jì)實(shí)用手冊. 北京： 國防工業(yè)出版社, 1997.

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