大型船舶发电机保护装置应具备的功能、作用

一、短路保护

1. 功能描述：

      当发电机内部或外部电路发生短路故障时，短路保护装置能够迅速检测到异常大电流，并在极短时间内切断电路，防止短路电流对发电机及其他电气设备造成严重损坏。

2. 作用：

      避免因短路电流产生的巨大热量和电磁力损坏发电机绕组、绝缘材料以及连接的电缆和开关设备等。例如，当发电机输出电缆发生短路时，短路保护可在毫秒级别内动作，将故障线路与发电机隔离，保护发电机主体不受损害。

       防止短路故障引发火灾或爆炸等危险情况，保障船舶的安全。

二、过载保护

1. 功能描述：

       持续监测发电机的输出电流，当负载电流超过发电机的额定电流一定比例（通常为 110% - 150%）且持续一段时间后，过载保护装置启动，采取降低发电机输出功率、卸载部分非关键负载等措施，以防止发电机长时间在过载状态下运行。

2. 作用：

      保护发电机不因过度负荷而发热损坏。长时间的过载运行会使发电机绕组温度升高，损坏绝缘材料，降低发电机的使用寿命。例如，当船舶上的大功率设备同时启动，导致发电机负载瞬间增大时，过载保护可及时调整负载，确保发电机在安全范围内运行。

      维持船舶电力系统的稳定性。过载保护可以避免因发电机过载而导致的电压下降、频率波动等问题，保证其他用电设备的正常工作。

三、欠压保护

1. 功能描述：

      实时监测发电机的输出电压，当电压下降到低于设定的欠压阈值（通常为额定电压的 70% - 80%）并持续一定时间时，欠压保护装置动作，可能会切断部分负载或发出警报信号，以防止发电机在低电压状态下继续运行。

2. 作用：

      保护用电设备。低电压会导致电动机等设备运行异常，如转速下降、转矩减小，甚至无法启动。欠压保护可避免这些设备因低电压而损坏。例如，当发电机调速系统出现故障导致输出电压降低时，欠压保护可防止连接在船舶电网中的电动机因低电压而烧毁。

       防止发电机因低电压运行而损坏。低电压运行可能会使发电机的励磁电流增大，导致绕组过热，同时也会影响发电机的稳定性和可靠性。

四、过压保护

1. 功能描述：

       不断检测发电机的输出电压，当电压升高超过设定的过压阈值（通常为额定电压的 110% - 130%）时，过压保护装置立即动作，采取降低励磁电流、切断部分负载或发出警报等措施，防止发电机在过压状态下运行。

2. 作用：

      保护发电机绝缘。过高的电压会使发电机绕组的绝缘承受过大的压力，可能导致绝缘击穿，损坏发电机。例如，当发电机励磁系统出现故障导致输出电压异常升高时，过压保护可及时动作，保护发电机的绝缘系统。

      保护船舶上的其他电气设备。过压会对电子设备、电动机控制装置等造成损坏，过压保护可确保这些设备在安全的电压范围内运行。

五、逆功率保护

1. 功能描述：

      当发电机从发电状态变为电动机状态（即出现逆功率现象）时，逆功率保护装置能够检测到功率方向的变化，并在规定的时间内（一般为几秒到十几秒）动作，切断发电机与电网的连接，防止发电机受到损坏。

2. 作用：

      保护发电机。逆功率运行会使发电机的转子受到反向转矩的作用，可能导致发电机的轴系损坏、绕组过热等问题。例如，当船舶主机故障或减速时，发电机可能会被倒拖，出现逆功率情况，逆功率保护可及时将发电机与电网解列，保护发电机免受损坏。

       维持船舶电力系统的稳定性。逆功率现象会对电网的频率和电压产生影响，逆功率保护可防止这种影响扩大，保证其他发电机和用电设备的正常运行。

六、接地保护

1. 功能描述：

      监测发电机的接地情况，当发电机绕组或外壳发生接地故障时，接地保护装置能够迅速检测到接地电流或接地电压的变化，并采取相应的保护措施，如发出警报、切断电源等。

2. 作用：

      防止人员触电。接地故障可能导致船体带电，对船上人员造成触电危险。接地保护可及时发现并排除接地故障，保障人员的安全。例如，当发电机绕组绝缘损坏导致接地时，接地保护装置可迅速切断电源，防止人员接触带电部分而发生触电事故。

      保护发电机和其他电气设备。接地故障会引起过电流和过电压，损坏发电机和其他设备的绝缘。接地保护可在故障初期就将其排除，避免设备受到更大的损害。

七、失磁保护

1. 功能描述：

      检测发电机励磁系统的工作状态，当发电机励磁电流突然消失或降低到一定程度时，失磁保护装置能够判断出发电机失磁，并在适当的时候采取措施，如发出警报、降低发电机负载或解列发电机等。

2. 作用：

      防止发电机失步。失磁后，发电机的同步转矩减小，可能导致发电机与电网失去同步，引起系统振荡。失磁保护可及时采取措施，避免发电机失步对电网造成的冲击。例如，当励磁系统故障导致发电机失磁时，失磁保护可迅速降低发电机负载，维持发电机的同步运行。

      保护发电机。失磁运行会使发电机从同步发电机变为异步发电机，定子电流增大，转子过热，可能损坏发电机。失磁保护可及时解列发电机，防止发电机受到进一步的损坏。

八、过频/低频保护

1. 功能描述：

      监测发电机的输出频率，当频率超过设定的高频率阈值（通常为额定频率的 105% - 110%）或低于设定的低频率阈值（通常为额定频率的 90% - 95%）时，过频/低频保护装置动作，采取相应的保护措施，如发出警报、调整发电机负载等。

2. 作用：

      保护用电设备。频率过高或过低会影响电动机、电子设备等的正常运行，甚至损坏这些设备。过频/低频保护可确保设备在合适的频率范围内工作。例如，低频运行会使电动机转速下降，转矩减小，可能导致电动机无法正常启动或运行。

      维持船舶电力系统的稳定性。频率的变化会影响电网的电压和功率分配，过频/低频保护可及时调整发电机的输出，保持系统频率的稳定。

九、差动保护

1.功能描述

      1. 快速检测故障：通过比较发电机两端（机端和中性点侧）电流的大小和相位，能够在极短时间内检测出发电机内部的相间短路故障。一旦发现两侧电流差值超过设定的阈值，立即启动保护动作。

      2. 差动速断保护：当发电机内部出现严重短路故障时，差动速断功能迅速发挥作用。它不考虑电流的制动特性，直接以高定值快速切断故障电路，防止故障电流对发电机造成毁灭性的损坏。

      3. 比率差动保护：比率差动功能则更加精细地判断故障。它根据不同的故障电流大小，采用具有制动特性的动作曲线。在外部故障时，即使两侧电流有一定差值，但由于制动作用，保护不会误动；而在发电机内部故障时，能灵敏地动作，准确切除故障。

      4. 差流越限告警：当检测到差动电流超过预先设定的告警值，但尚未达到跳闸条件时，发出告警信号，提醒船员关注发电机运行状态，以便及时采取预防措施，避免故障进一步发展。

2.作用

      1. 保护发电机设备：发电机是船舶电力系统的核心设备，差动保护装置能够及时发现并切除内部故障，避免故障电流对发电机的绕组、绝缘等造成严重破坏，延长发电机的使用寿命，减少维修成本和停机时间。

      2. 确保电力系统稳定：大型船舶的电力系统复杂，发电机故障可能导致整个系统的电压波动、频率不稳定等问题。发电机差动保护装置的快速动作可以防止故障扩大，维持电力系统的稳定运行，保障船舶上其他电气设备的正常工作。

      3. 提高船舶安全性：可靠的发电机差动保护装置能够降低因发电机故障引发火灾、爆炸等安全事故的风险，为船舶的安全航行和作业提供有力保障。同时，也减少了因电力故障导致的船舶失控、通信中断等潜在危险情况的发生。