大型舰艇电力系统的复合继电保护方案.pdf

【大型舰艇电力系统复合继电保护方案】 随着现代舰艇规模的扩大，电力系统变得越来越复杂，包括高装机容量、集中的发电系统、大量的电力电子设备以及复杂的电网结构。这种发展趋势对电力系统的保护机制提出了新的挑战。传统的时间电流原则继电保护方法在面对舰艇电力系统的特殊性时，其局限性逐渐显现。 传统继电保护基于时间电流原则，即通过设定电流阈值和延时来区分故障和正常运行状态，以实现保护的选择性。然而，舰艇电力系统中由于发电、配电和用电设备的高度集成，这种保护方式可能无法有效地适应各种运行条件。例如，当系统中两台并联运行的发电机(G1和G2)容量不同时，母联开关两侧的短路电流峰值会因发电机容量差异而不同，可能导致保护装置误动作，丧失选择性。 图1描绘了电力系统部分输电网和连接母线的支路，展示了不同故障点下母联开关短路电流峰值的变化。如果G2的容量大于G1，母联开关左侧的短路电流峰值将高于右侧。为了保证任何位置发生短路时母联开关瞬动保护启动，整定电流需设定得较低，但这也可能导致变压器副边短路时，瞬动保护误动，破坏了保护的正确性。 图2则说明了电力系统配电网络中，运行方式改变对继电保护的影响。较小运行方式下只有G1工作，较大运行方式下G1和G2同时工作。在不同运行方式下，同一支路的短路电流峰值会有显著变化，这要求保护装置能够动态适应这些变化，否则可能会导致保护失效。 为了解决这些问题，提出了复合继电保护方案，结合流变保护和时间电流原则，以提高保护的准确性和选择性。流变保护利用电流互感器检测电流变化率，能更快地识别瞬时故障，而时间电流原则则提供了一种判断故障程度和定位故障点的方法。将两者结合，可以更好地限制短路电流，确保断路器的分断能力，同时增强系统的热稳定性和电动力稳定性。 此外，短路限流技术的研究也至关重要。它旨在限制短路电流在合理的范围内，使得现有断路器能有效开断，保障系统继电保护功能的实现，从而维持系统的安全运行。短路限流技术还能改善电力系统的动态性能，包括功角稳定、电压稳定和频率稳定。 大型舰艇电力系统复合继电保护方案是针对传统保护方法局限性的创新解决方案，通过结合多种保护机制，以适应复杂电力系统的运行特性，确保系统的可靠性和安全性。这一领域的研究和发展对于提升我国海军舰艇电力系统的整体技术水平具有重要意义。