1、船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第第5 5章章 船舶电力系统继电保护船舶电力系统继电保护第第1 1节节 概述概述船舶电力系统在运行中可能会出现各种不正常运行状态船舶电力系统在运行中可能会出现各种不正常运行状态和故障，不正常运行状态主要有过载、欠压、过压、欠和故障，不正常运行状态主要有过载、欠压、过压、欠频、过频以及中性点绝缘系统发生的单相接地等。这些频、过频以及中性点绝缘系统发生的单相接地等。这些不正常状态发展到一定程度就演变成故障，最常见且最不正常状态发展到一定程度就演变成故障，最常见且最严重的故障就是各种形式的短路，有三相短路、两相短严
2、重的故障就是各种形式的短路，有三相短路、两相短路、两相接地短路、三相四线制系统单相接地短路。另路、两相接地短路、三相四线制系统单相接地短路。另外，还可能发生电机或变压器绕组匝间短路和线路的断外，还可能发生电机或变压器绕组匝间短路和线路的断线等故障。线等故障。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系因此在船舶电力系统的设计和运行中，都要采取切实有因此在船舶电力系统的设计和运行中，都要采取切实有效的措施，尽量避免不正常运行状态和短路故障的发生。效的措施，尽量避免不正常运行状态和短路故障的发生。最有效的办法之一，就是在船舶电力系统中装设继电保最有效的办法
3、之一，就是在船舶电力系统中装设继电保护装置，以自动迅速地切除故障。护装置，以自动迅速地切除故障。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1 船舶电力系统继电保护的任务和作用船舶电力系统继电保护的任务和作用船舶电力系统继电保护的作用就是监视电力系统运行船舶电力系统继电保护的作用就是监视电力系统运行状态，提高电力系统运行的安全可靠性。同时它还是状态，提高电力系统运行的安全可靠性。同时它还是船舶电力系统自动化的重要组成部分。船舶电力系统自动化的重要组成部分。当船舶电力系统发生故障或有必将导致故障的趋势当船舶电力系统发生故障或有必将导致故障的趋势时，继
4、电保护装置能准确、自动地检测出其信号，并时，继电保护装置能准确、自动地检测出其信号，并迅速及时地将故障电路从系统中切除，以保证船舶电迅速及时地将故障电路从系统中切除，以保证船舶电力系统的正常电路和设备安全运行。力系统的正常电路和设备安全运行。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当船舶电力系统出现不正常运行状态且短时还不足以当船舶电力系统出现不正常运行状态且短时还不足以造成破坏时，保护装置应自动发出报警信号，警示值班造成破坏时，保护装置应自动发出报警信号，警示值班人员及时进行处理，以防不正常运行状态继续发展和导人员及时进行处理，以防不正常运行状态
5、继续发展和导致事故的发生。致事故的发生。配合自动控制装置，自动消除或减少事故的发生。配合自动控制装置，自动消除或减少事故的发生。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2 船舶电力系统继电保护的内容及构成船舶电力系统继电保护的内容及构成2.1 2.1 继电保护的主要内容有继电保护的主要内容有1 1）船舶发电机的保护）船舶发电机的保护2 2）船舶电力网的保护）船舶电力网的保护3 3）船舶用电设备的保护）船舶用电设备的保护船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2.2 2.2 继电保护装置的基本构成继电
6、保护装置的基本构成继电保护装置一般由继电保护装置一般由测量电路测量电路、逻辑电路逻辑电路和和输出电路输出电路三大部分构成。三大部分构成。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系测量电路测量电路反应被保护系统运行参数的变化，并与保护的反应被保护系统运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较。如果运行参数达到整定值，则测量电整定值进行比较。如果运行参数达到整定值，则测量电路就起动，向逻辑电路送去信号。路就起动，向逻辑电路送去信号。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系逻辑电路逻辑电路接受测量电路送来的信号，
7、根据保护的要求，接受测量电路送来的信号，根据保护的要求，进行综合判断，决定装置是否动作。若保护装置应该动进行综合判断，决定装置是否动作。若保护装置应该动作，逻辑电路就向输出部分送去信号。作，逻辑电路就向输出部分送去信号。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系输出电路输出电路根据保护装置的任务，向断路器发出跳闸信号，根据保护装置的任务，向断路器发出跳闸信号，或者发出报警信号。或者发出报警信号。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 3 对继电保护装置的基本要求对继电保护装置的基本要求根据船舶电力系统
8、继电保护装置所承担的基本任务和根据船舶电力系统继电保护装置所承担的基本任务和作用，一般对继电保护装置有四项基本要求。作用，一般对继电保护装置有四项基本要求。1 1）选择性选择性2 2）速动性速动性3 3）灵敏性灵敏性4 4）可靠性可靠性船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1）选择性选择性在选择性保护中，在选择性保护中，若前一级保护装置若前一级保护装置拒绝动作，则后一拒绝动作，则后一级保护装置应动作。级保护装置应动作。实现保护选择性有两实现保护选择性有两个基本原则：个基本原则：时间原则时间原则电流原则电流原则船舶电站及其自动化系统 2022-
9、12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 时间原则时间原则时间原则是指以保护装置时间原则是指以保护装置动作时限的不同，来保证动作时限的不同，来保证选择性。选择性。设设ACB1ACB1、MCB3MCB3和和MCB5MCB5的的过电流保护的动作时限过电流保护的动作时限分别为分别为t t1 1、t t3 3和和t t5 5 。t t1 1t t3 3t t5 5t t3 3=t=t5 5+t+tt t1 1=t=t3 3+t=t+t=t5 5+2t+2t一般继电保护装一般继电保护装置取置取t=t=（0.10.10.40.4）秒。秒。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工
10、程学院船电系轮机工程学院船电系 电流原则电流原则电流原则可以依次电流原则可以依次整定各级继电保护整定各级继电保护装置的始动值来实装置的始动值来实现。通常依次整定现。通常依次整定继电保护装置动作继电保护装置动作的电流值的不同，的电流值的不同，来保证选择性。来保证选择性。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系在船舶电力系统中，在船舶电力系统中，最好采用时间原则和最好采用时间原则和电流原则相结合的方电流原则相结合的方法，来满足保护选择法，来满足保护选择性和快速性的要求。性和快速性的要求。继电保护装置的动作继电保护装置的动作电流整定值，从负载电流整定值，
11、从负载至电源端，逐级加大至电源端，逐级加大整定各级保护的动作整定各级保护的动作电流整定值。电流整定值。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2）速动性）速动性速动性就是要求保护装置的动作时限应力求短。迅速切速动性就是要求保护装置的动作时限应力求短。迅速切除故障可减轻被保护设备的损坏程度、防止故障蔓延，除故障可减轻被保护设备的损坏程度、防止故障蔓延，并减少对非故障电路的影响。并减少对非故障电路的影响。(1)(1)热效应方面热效应方面 要求快速切除短路故障的理由主要有以下两方面要求快速切除短路故障的理由主要有以下两方面:(2)(2)对负荷的影响方
12、面对负荷的影响方面船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系(1)(1)热效应方面热效应方面 通过电气元件的短路电流产生的热量通过电气元件的短路电流产生的热量Q Q与短路电流与短路电流tKIQK2由此可见，短路切除得越快，产生的热量越小，设备越由此可见，短路切除得越快，产生的热量越小，设备越不易烧坏。不易烧坏。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系(2)(2)对负荷的影响方面对负荷的影响方面短路对异步电动机的影响最明显，因异步机的转矩短路对异步电动机的影响最明显，因异步机的转矩M M是和电压的平方成正比
13、的，即：是和电压的平方成正比的，即：2KUM 若电压若电压U U下降较大，转矩下降较大，转矩船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 3）灵敏性灵敏性继电保护装置的灵敏性是指对于其保护范围内的继电保护装置的灵敏性是指对于其保护范围内的故障或不正常工作状态的反应能力。故障或不正常工作状态的反应能力。灵敏性愈高，故障发觉和切除得就愈早，对系统灵敏性愈高，故障发觉和切除得就愈早，对系统的影响和设备的破坏就愈小。的影响和设备的破坏就愈小。保护装置的灵敏性，可用灵敏度来表示。保护装置的灵敏性，可用灵敏度来表示。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课
14、 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系4 4）可靠性可靠性可靠性是指装置本身要能可靠地工作可靠性是指装置本身要能可靠地工作继电保护装置的可靠性主要取决于：保护方式的继电保护装置的可靠性主要取决于：保护方式的选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、维护和检修质量等。维护和检修质量等。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系在应用中对于具体问题需结合实际，具体分析和在应用中对于具体问题需结合实际，具体分析和解决，例如，对于过载保护，主要是考虑它的可解决，例如，对于过载保护，主要是考虑它的可靠性，并不要求
15、它的速动性；而对于短路保护，靠性，并不要求它的速动性；而对于短路保护，则要尽量考虑它的速动性。则要尽量考虑它的速动性。从对保护装置的上述基本要求中可以看出，这四从对保护装置的上述基本要求中可以看出，这四个方面是互相联系、互相制约的。例如：若速动个方面是互相联系、互相制约的。例如：若速动性很高，则选择性就要差些，反之亦是。若可靠性很高，则选择性就要差些，反之亦是。若可靠性很高，则灵敏性就要差些，反之亦然。性很高，则灵敏性就要差些，反之亦然。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第第2 2节节 船舶电力系统主要保护电器船舶电力系统主要保护电器具有保护
16、功能的电器称为保护电器具有保护功能的电器称为保护电器自动空气断路器自动空气断路器熔断器熔断器逆功率继电器逆功率继电器负序继电器负序继电器等等等等船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1 船舶电力系统自动空气断路器船舶电力系统自动空气断路器船舶电力系统自动空气断路器既是一种船舶电力系统自动空气断路器既是一种开关电器开关电器，又是一种又是一种保护电器保护电器。自动空气断路器，是船舶电力系统中常用的一种配自动空气断路器，是船舶电力系统中常用的一种配电保护电器，集控制与多种保护功能于一体，在正电保护电器，集控制与多种保护功能于一体，在正常情况下可用于
17、不频繁地接通和断开电路，当电路常情况下可用于不频繁地接通和断开电路，当电路中发生短路等故障时，能自动切断故障电路，保证中发生短路等故障时，能自动切断故障电路，保证线路和电气设备的安全。线路和电气设备的安全。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.1 1.1 船用自动空气断路器分类及功能船用自动空气断路器分类及功能船用自动空气断路器可分为船用自动空气断路器可分为:万能式自动空气断路器万能式自动空气断路器(air circuit breaker(air circuit breaker，ACBACB)装置式自动空气断路器装置式自动空气断路器（moul
18、dedmoulded case circuit breaker case circuit breaker，MCBMCB）也称框架式自动空气断路器也称框架式自动空气断路器也称塑壳式自动空气断路器也称塑壳式自动空气断路器 船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.1.1 1.1.1 船用万能式自动空气断路器船用万能式自动空气断路器船用万能式自动空气断路器一般装设在配电装置内，也船用万能式自动空气断路器一般装设在配电装置内，也可安装在墙上或支架上，因此又称可安装在墙上或支架上，因此又称“框架式框架式”断路器。断路器。框架式断路器所有的组件，如触头系统、
19、灭弧室、脱扣框架式断路器所有的组件，如触头系统、灭弧室、脱扣器和操作机构均装在一个绝缘的金属框架内。器和操作机构均装在一个绝缘的金属框架内。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船用万能式自动空气断路器具有多种操作方式和保护船用万能式自动空气断路器具有多种操作方式和保护方案，它既可采用手柄手动操作，又可使用按钮手动方案，它既可采用手柄手动操作，又可使用按钮手动遥控操作，也可以采用自动操作。遥控操作，也可以采用自动操作。万能式自动空气断路器的保护有万能式自动空气断路器的保护有热脱扣器热脱扣器、电磁式脱电磁式脱扣器扣器、电子式及智能化脱扣器电子式及智
20、能化脱扣器等保护装置。智能化脱等保护装置。智能化脱扣器可实现选择性断开，并具有动作显示、记录和报扣器可实现选择性断开，并具有动作显示、记录和报警等功能，整定电流和故障电流（过载电流和短路电警等功能，整定电流和故障电流（过载电流和短路电流）可在脱扣器面板上显示出来。流）可在脱扣器面板上显示出来。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系我国生产的船用万能式自动空气断路器主要有我国生产
21、的船用万能式自动空气断路器主要有DWDW系列系列和引进产品和引进产品AHAH型（国内编号型（国内编号DW914DW914型）等几种。型）等几种。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.1.2 1.1.2 船用装置式自动空气断路器船用装置式自动空气断路器装置式自动空气断路器为封闭式结构，除操作手柄装置式自动空气断路器为封闭式结构，除操作手柄及接线端子外露外，其余部件（触头、灭弧室、脱及接线端子外露外，其余部件（触头、灭弧室、脱扣器和操作机构）均装在塑料外壳之内。扣器和操作机构）均装在塑料外壳之内。装置式自动空气断路器除具有过载、短路保护功能装置式
22、自动空气断路器除具有过载、短路保护功能外，特殊的还具有失压等保护功能，因此，当发电外，特殊的还具有失压等保护功能，因此，当发电机功率小于机功率小于50kW50kW时，也可用作发电机主开关。时，也可用作发电机主开关。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.2 1.2 自动空气断路器型号含义自动空气断路器型号含义例如：例如：DW98-500/33 DW98-500/33 表示船用万能式低压断路器，额定电流表示船用万能式低压断路器，额定电流500A500A，3 3极，复式脱扣保护。极，复式脱扣保护。DZ91-100/33DZ91-100/33表示船用
23、装置式低压断路器，额定电流表示船用装置式低压断路器，额定电流100A100A，3 3极，复式脱扣保护。极，复式脱扣保护。断路器型号随着厂家的不同其含义及命名方法有所不同。断路器型号随着厂家的不同其含义及命名方法有所不同。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.3 1.3 自动空气断路器电气参数自动空气断路器电气参数1 1）额定电压）额定电压 额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器在长期工作中能承受的最高电压。在长期工作中能承受的最高电压。额定电压一般在额定电压一般在690V690V以下以下 2 2）额定
24、电流）额定电流额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。在合闸位置允许长期通过的最大工作电流。额定电流一般从几十安到额定电流一般从几十安到40004000安之间安之间 船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 3）短路接通能力）短路接通能力当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最大短路电流值。大短路电流值。一般从几十千安到一般从几十千安到150150千安千安 4 4）短路分断能力）短路分断能力当发生短路故障时，自动空气断路器分断
25、电流当发生短路故障时，自动空气断路器分断电流（或电弧）的能力（或电弧）的能力。一般从几十千安到一般从几十千安到100100千安千安 船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系5 5）机械寿命）机械寿命自动空气断路器在需要修理或更换机械零件前自动空气断路器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数称为机械寿命。所能承受的无载操作次数称为机械寿命。6 6）电寿命）电寿命 在规定的正常工作条件下，自动空气断路器不在规定的正常工作条件下，自动空气断路器不需修理或更换零件情况下，带负荷操作的次数需修理或更换零件情况下，带负荷操作的次数称为电寿命。称为电寿
26、命。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系万能式自动空气断路器的框图万能式自动空气断路器的框图由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动装置由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。和保护元件组成。1.4 1.4 万能式自动空气断路器结构万能式自动空气断路器结构船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系主触头主触头承担电路的正常工作电流。承担电路的正常工作电流。弧触头弧触头是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设置的。置的。副触头副
27、触头是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而设置的。瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而设置的。1.4.1 1.4.1 触头系统触头系统船用万能式自动空气断路器的触头系统一般由二到三组触船用万能式自动空气断路器的触头系统一般由二到三组触头以及多组辅助触点组成。触头一般包括头以及多组辅助触点组成。触头一般包括主触头主触头、副触头副触头（又称预接触头）和（又称预接触头）和灭弧触头灭弧触头。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系逻辑动作顺序是：在合闸时，先接通弧
28、触头，然后接逻辑动作顺序是：在合闸时，先接通弧触头，然后接通副触头，最后才接通主触头；在分闸时，先断开主通副触头，最后才接通主触头；在分闸时，先断开主触头，然后是副触头，最后才是弧触头。触头，然后是副触头，最后才是弧触头。副触头则采用紫铜材料。副触头则采用紫铜材料。弧触头要采用耐电弧、抗熔焊的材料制成，如铜或铜弧触头要采用耐电弧、抗熔焊的材料制成，如铜或铜钨合金。钨合金。主触头要求采用良好的导电材料，如银钨合金。主触头要求采用良好的导电材料，如银钨合金。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船用万能式自动空气断路器还包括多组辅助触点（多组船用万能
29、式自动空气断路器还包括多组辅助触点（多组常开、常闭触点），用于控制电路中，以指示空气断路常开、常闭触点），用于控制电路中，以指示空气断路器的通、断状态。器的通、断状态。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系万能式自动空气断路器的主触头系统常用的有万能式自动空气断路器的主触头系统常用的有对接式触对接式触头头、桥式触头桥式触头和和插入式触头插入式触头。对接式触头对接式触头在大小容量中均常使用，它配合栅片式灭弧在大小容量中均常使用，它配合栅片式灭弧装置，既可拉长电弧，又可利用灭弧栅片将电弧分割成装置，既可拉长电弧，又可利用灭弧栅片将电弧分割成短弧，获得
30、较好的灭弧效果。短弧，获得较好的灭弧效果。桥式触头桥式触头具有双断口触头系统，为了防止触头接触处温具有双断口触头系统，为了防止触头接触处温升过高，需要加大接触压力，要求具有较高的闭合力和升过高，需要加大接触压力，要求具有较高的闭合力和较贵的触头材料。较贵的触头材料。插入式触头插入式触头只用于不产生电弧的接触处，这种触头的特只用于不产生电弧的接触处，这种触头的特点是本身具有电动补偿作用，当通过巨大短路电流时，点是本身具有电动补偿作用，当通过巨大短路电流时，能防止触头弹开能防止触头弹开。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.4.2 1.4.2 灭
31、弧装置灭弧装置船用万能式自动空气断路器的灭弧装置随断路器的结船用万能式自动空气断路器的灭弧装置随断路器的结构而异，采用较多的是灭弧罩加磁吹线圈结构。构而异，采用较多的是灭弧罩加磁吹线圈结构。要想提高空气断路器的断流容量，必须具有强灭弧性要想提高空气断路器的断流容量，必须具有强灭弧性能，通常采用复式灭弧原理，即具有去离子栅片和灭能，通常采用复式灭弧原理，即具有去离子栅片和灭焰栅，以减小断开断路器时的飞弧区域。当开关断开焰栅，以减小断开断路器时的飞弧区域。当开关断开时，强大的电流以电弧的形式进入灭弧栅片，利用复时，强大的电流以电弧的形式进入灭弧栅片，利用复式灭弧栅片将长弧隔离成多段短弧缩小飞弧距离
32、，使式灭弧栅片将长弧隔离成多段短弧缩小飞弧距离，使电弧迅速降温熄灭。电弧迅速降温熄灭。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船用万能式自动空气断路器有三个灭弧罩，内部分别是船用万能式自动空气断路器有三个灭弧罩，内部分别是断路器的三相动、静触头。这样设计的作用是使灭弧罩断路器的三相动、静触头。这样设计的作用是使灭弧罩内的电弧迅速熄灭，以保护触头不被电弧灼伤或熔焊，内的电弧迅速熄灭，以保护触头不被电弧灼伤或熔焊，同时各相电弧在各自的灭弧罩内，不会产生三相弧光短同时各相电弧在各自的灭弧罩内，不会产生三相弧光短路，提高了断路器的使用寿命和工作的可靠性。路
33、，提高了断路器的使用寿命和工作的可靠性。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1.4.3 1.4.3 操作机构操作机构万能式自动空气断路器的操作机构可分为万能式自动空气断路器的操作机构可分为合闸操作机合闸操作机构构和和分闸脱扣机构分闸脱扣机构1 1）合闸操作合闸操作目前船舶采用的空气断路器有三种合闸操作方式，目前船舶采用的空气断路器有三种合闸操作方式，手柄合闸、电动机合闸和电磁铁合闸方式。手柄合闸、电动机合闸和电磁铁合闸方式。自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁式、电动式等几种。合闸前都必须
34、使储能弹簧储能式、电动式等几种。合闸前都必须使储能弹簧储能,自自由脱扣机构由脱扣机构“再扣再扣”,利用储能弹簧释放的能量实现合利用储能弹簧释放的能量实现合闸。闸。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船用万能式自动空气断路器大多采用按钮合闸操作，船用万能式自动空气断路器大多采用按钮合闸操作，其内部实际合闸操作机构不是电磁铁形式就是电动机其内部实际合闸操作机构不是电磁铁形式就是电动机形式，但均要保留有手柄操作方式。形式，但均要保留有手柄操作方式。手柄操作合闸方式一般只在检查和特殊情况下使用。手柄操作合闸方式一般只在检查和特殊情况下使用。一般较大容量
35、的开关是采用电合闸，以减少操作强度，一般较大容量的开关是采用电合闸，以减少操作强度，并能满足自动控制和遥控操作的需要。并能满足自动控制和遥控操作的需要。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系不论哪一种操作方式，均要首先使贮能弹簧贮能，不论哪一种操作方式，均要首先使贮能弹簧贮能，并使自由脱扣机构并使自由脱扣机构“再扣再扣”，然后利用弹簧的贮能，然后利用弹簧的贮能快速合闸，即使合闸的时间与操作无关，仅与断路快速合闸，即使合闸的时间与操作无关，仅与断路器内部机构有关。器内部机构有关。目前万能式自动空气断路器，采用电磁铁合闸操作机目前万能式自动空气断路器
36、，采用电磁铁合闸操作机构的合闸时间一般在构的合闸时间一般在0.1s0.1s左右，采用电动机合闸操作左右，采用电动机合闸操作机构的合闸时间一般为机构的合闸时间一般为0.30.4s0.30.4s左右。左右。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系也有先将手柄摇转也有先将手柄摇转3838圈左右使主弹簧储能圈左右使主弹簧储能(也也有发电机建压后主开关自行使主弹簧储能的，有发电机建压后主开关自行使主弹簧储能的，因此不需要摇动因此不需要摇动)，使自由脱扣机构达，使自由脱扣机构达“再扣再扣”位置，然后将手柄再摇转位置，然后将手柄再摇转2 24 4圈左右，使储能圈
37、左右，使储能弹簧释放，实现合闸弹簧释放，实现合闸。手柄合闸操作依照主开关类型不同，其操作方法也不手柄合闸操作依照主开关类型不同，其操作方法也不一样：一样：有的先将合闸手柄逆时针转动有的先将合闸手柄逆时针转动120120左右，然后左右，然后顺时针转动顺时针转动120120左右来实现合闸；左右来实现合闸；有的先将合闸手柄向下扳动，然后向上扳动来有的先将合闸手柄向下扳动，然后向上扳动来实现合闸的；实现合闸的；船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 c.AH 型采用电磁铁直推式合闸型采用电磁铁直推式合闸电磁或电动合闸电磁或电动合闸a.DW-94 型采用电
38、动合闸型采用电动合闸b.DW-95、DW-98 型采用电磁合闸型采用电磁合闸船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 DW-94DW-94电动合闸控制线路电动合闸控制线路船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系发电机建立电压后，发电机建立电压后，红色指示灯亮，失红色指示灯亮，失压脱扣线圈获电，压脱扣线圈获电，操作电动机操作电动机M通电通电转动，使弹簧储能转动，使弹簧储能船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系凸轮使储能开关常开凸轮使储能开关常开触点闭合，常闭
39、触点触点闭合，常闭触点断开，此时黄色指示断开，此时黄色指示灯亮，表明储能弹簧灯亮，表明储能弹簧已储能，自由脱扣机已储能，自由脱扣机构己处于构己处于“再扣再扣”位位置。置。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸时，按合闸时，按下合闸下合闸按钮按钮SBl，电动机再，电动机再次转动，使储能弹簧次转动，使储能弹簧释放，主开关合闸释放，主开关合闸船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系主开关合闸，绿色主开关合闸，绿色指示灯亮，表示合指示灯亮，表示合闸完毕，储能开关闸完毕，储能开关恢复原位，此时，恢复原位，此
40、时，主开关的辅助触点主开关的辅助触点断开，电机停转。断开，电机停转。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 DW95DW95电磁操作合闸电磁操作合闸DW95DW95自动断路器采用电自动断路器采用电磁操作，弹簧储能合闸。磁操作，弹簧储能合闸。当发电机建压后，电源当发电机建压后，电源经合闸操作按钮经合闸操作按钮A A的常闭的常闭接点、整流二极管接点、整流二极管D1D1、限流电阻限流电阻R R、中间继电器、中间继电器ZJZJ的常闭接点的常闭接点ZJ/1ZJ/1和和ZJ/2ZJ/2，对电容，对电容C C进行充电，进行充电，做好合闸准备。做好合闸准备。船舶
41、电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸时，按下合闸操合闸时，按下合闸操作自动复位按钮作自动复位按钮A A，其常闭接点断开，常其常闭接点断开，常开接点闭合，开接点闭合，C C的充的充电回路被断开，已充电回路被断开，已充电的电的C C经经A A的常开接点的常开接点(现已闭合现已闭合)、主开关、主开关的常闭辅助触点的常闭辅助触点DF1DF1立即对立即对ZJZJ放电。放电。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系ZJZJ获电后立即动作，获电后立即动作，ZJ/1ZJ/1和和ZJ/2ZJ/2断开，使断开，使C C
42、的的充电回路保持断开。充电回路保持断开。ZJZJ的常开触点的常开触点ZJ/3ZJ/3闭合，闭合，使使ZJZJ自保。自保。ZJZJ的常开触的常开触点点ZJ/4ZJ/6ZJ/4ZJ/6闭合，使操闭合，使操作电源经作电源经ZJ/4ZJ/6ZJ/4ZJ/6和桥和桥式整流器式整流器D2D5D2D5，对合闸，对合闸操作电磁铁线圈操作电磁铁线圈HQHQ供电。供电。HQHQ获电后动作，立即将获电后动作，立即将储能弹簧拉长，使弹簧储能弹簧拉长，使弹簧储能，此时自由脱扣机储能，此时自由脱扣机构处于构处于“再扣再扣”位置。位置。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系由
43、于由于C C很快放电结束，很快放电结束，因此经很短时间后，因此经很短时间后，C C的电压降低至的电压降低至 ZJZJ的的释放电压，释放电压，ZJZJ释放。释放。于是于是ZJ/4ZJ/6ZJ/4ZJ/6断开，断开，使使HQHQ断电。已储有位断电。已储有位能的储能弹簧被突然能的储能弹簧被突然释放，带动主开关合释放，带动主开关合闸。闸。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系由于由于 ZJZJ释放，释放，ZJ/1ZJ/1和和ZJ/2ZJ/2闭合，闭合，C C又被又被充电；充电；ZJ/3ZJ/3断开，断开，使使C C对对ZJZJ的放电回路的放电回路断开，这
44、就又为下断开，这就又为下次合闸作好了准备。次合闸作好了准备。当开关合闸后，因当开关合闸后，因为为DF1DF1已断开，所以已断开，所以这时即使重按这时即使重按A A，也，也不会有任何动作。不会有任何动作。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系在在DW95DW95开关未合闸之开关未合闸之前，当前，当HQHQ通电吸动衔通电吸动衔铁使储能弹簧储能的铁使储能弹簧储能的同时，压下微动开关同时，压下微动开关WKWK，使，使WKWK闭合，给失闭合，给失压脱扣线圈压脱扣线圈S S通电。当通电。当合闸后，合闸后，WKWK又断开，又断开，但此时但此时DW95DW95开
45、关的常开关的常开辅助触点开辅助触点DFDF2 2已闭合，已闭合，故仍可保持故仍可保持S S有电。有电。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系DW-98DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路发动机建立电压，经发动机建立电压，经二极管二极管D D向电容向电容C C充电。充电。DW-98 DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸时，按下按钮合闸时，按下按钮SBSB，电容，电容C C对继电器对继电器KAKA放电，使放电，使KAKA吸吸合，其常闭触点合，其常闭触
46、点KAKA1 1,KA,KA2 2断断开切断电容开切断电容C C充电通路，触充电通路，触点点KAKA3 3实现自锁。实现自锁。其常开触点其常开触点KAKA4 4、KAKA5 5闭合，闭合，接通电磁线圈接通电磁线圈KMKM，在电磁吸，在电磁吸力作用下，储能弹簧拉长储力作用下，储能弹簧拉长储能，自由脱扣机构处于能，自由脱扣机构处于“再再扣扣”位置。位置。DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系由于电容两端电压很快下由于电容两端电压很快下降，当下降到继电器降，当下降到继电器KAKA的的释放电压，释放电压，KAKA
47、释放，常开释放，常开触点断开，储能弹簧释放，触点断开，储能弹簧释放，自由脱扣动作实现合闸。自由脱扣动作实现合闸。合闸后，主开关的辅助触合闸后，主开关的辅助触点点DWDW断开，此时再按合闸断开，此时再按合闸按钮按钮SBSB，不会再有合闸动，不会再有合闸动作。作。DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系 AH AH型万能式自动空气断路器型万能式自动空气断路器AHAH型万能式自动空气断型万能式自动空气断路器的合闸操作采用电路器的合闸操作采用电磁铁直推式合闸磁铁直推式合闸船舶电站及其自动化系统 2022-12-24
48、课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系发电机建立电压后，合上发电机建立电压后，合上电磁控制开关，继电器电磁控制开关，继电器KA1KA1通电，其常开触点通电，其常开触点KAKA1 1闭合闭合后继电器后继电器KAKA2 2有电，其常开有电，其常开触点触点KAKA2 2闭合，合闸线圈闭合，合闸线圈HQHQ通电，快速将动衔铁吸上，通电，快速将动衔铁吸上，利用动衔铁的质量和速度，利用动衔铁的质量和速度，通过电磁合闸柱销，对四通过电磁合闸柱销，对四连杆机构产生一个较大的连杆机构产生一个较大的冲击，推动合闸机构合闸。冲击，推动合闸机构合闸。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船
49、电系轮机工程学院船电系合闸后，自动开关的辅助合闸后，自动开关的辅助常开触点常开触点DFDF1 1闭合，继电器闭合，继电器KAKA3 3通电，其常闭触点通电，其常闭触点KAKA3 3断断开，继电器开，继电器KA1KA1断电，其常断电，其常开触点开触点KAKA1 1断开，控制继电断开，控制继电器器KAKA2 2失电，触点失电，触点KAKA2 2断开，断开，从而使合闸线圈从而使合闸线圈HQHQ断电，断电，电磁吸力消失，合闸动衔电磁吸力消失，合闸动衔铁在自身重力和复位弹簧铁在自身重力和复位弹簧作用下掉落，恢复原样，作用下掉落，恢复原样，准备下次合闸。准备下次合闸。船舶电站及其自动化系统 2022-12
50、-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2）分闸操作）分闸操作万能式自动空气断路器有手动机械分闸和电磁分闸两种万能式自动空气断路器有手动机械分闸和电磁分闸两种分闸操作方式，一般由分闸操作方式，一般由自由脱扣机构自由脱扣机构实现分闸操作。实现分闸操作。“自由脱扣自由脱扣”是指是指 主电路中出现故障电流时，不论操作手柄在什位置，主电路中出现故障电流时，不论操作手柄在什位置，触头均能迅速分断电路。触头均能迅速分断电路。船舶电站及其自动化系统 2022-12-24课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速分断。自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速
