1、8000 DW T滚装船的电力系统8000吨滚装船是我院为瑞典NORD IC公司设计、由南京金陵船厂建造的首条滚装货船，该船主要载运车辆及卷筒新闻纸，也兼运其它多种危险品。

　　船舶电站由一台主机轴带发电机（容量为1875 KVA ）和二台柴油发电机（容量为625 KVA ）组成，轴带发电机作为本船航行工况时主电源，进出港工况时首侧推动力电源；二台柴油发电机作为航行工况时备用电源和进出港时船舶动力电源，在进出港工况时，轴带发电机与二台柴油发电机分别运行。

　　2轴带发电机保护2. 1保护的盲区由于轴带发电机承担着在航行工况及进出港工况时的不同用电负载，当航行工况时SG通过ACB3、ACB4向全船用电负载供电，而当进出港工况时，ACB3打开， SG通过ACB4向BT及ST首尾侧推供电。

　　上述两种工况下，轴带发电机SG至M SB主配电板这一区域无论出现任何故障时，轴发开关ACB3、ACB4都不能反应以致于保护轴带发电机及轴带发电机至M SB之间的线路，这样就出现了系统保护的盲区，这在一个合理的系统设计中是不可取的，在IEC及用陆用电气配电规程中都有相应的规定以防止大容量重要电气设备的损坏，故必须采取其它的保护方式――差动保护。

　　212轴带发电机差动保护差动保护的基本原理：按克希荷夫第一定理，采集了被保护设备所有引出端子的电流（大小不相位）信号，从而取得电流保护不可比拟的性能。

　　2. 2. 1轴带发电机纵联差动保护二次接线虚线框内为轴带发电机定子绕组的一相，因轴带发电机有两个引出端子，每端装设一个电流互感（LH ） ，二次端子按图中极性关系接成环路，环路中m n支路称为差动回路，其间接差动继电器或其它差保元件。

　　一次电流为I′1和I″2，电流流入被保护设备定义为正向，由LH的一次极性端流入，相应的二次电流I′2、I″2自LH的二次极性端流出，这样定义的正向电流，当LH的一、二次匝数分别为w 1、w 2时，有I′1 w 1 - I′2 w 2≈0（不计励磁电流） ，即：I′2≈I′1 w 1 w 2 = I′1 n L可见此时I′2和I′1同相位， I″2也和I″1同相位，这样定义电流正方向，使二次电流的相量分析与一次电流完全一致，仅在大小上相差一个电流互感器变比。

　　当正常运行和外部短路时I J. cd≈0，而内部短路时I J. cd = I′2 + I″2 = （I′2 + I″1） n L

　　2. 2. 2纵差保护的稳态不平衡电流I J. bp所示的等效电路中所有参数均归算到二次侧。

　　因为是外部短路，两个电流源均为I′1 n L； LH的激磁阻抗为Z′∪和Z″∪，二次连线及LH的二次漏阻抗之和为Z′和Z″差动回路阻抗为Z c。可见，只要LH的激磁阻抗Z′∪、Z″∪趋于无穷大，即LH的激磁电流I′∪和I″∪可忽略不计（LH工作于不饱和区）；不平衡电流I J. bp就等于零；

　　或者当等效电路参数完全对称，即Z′∪= Z″∪， Z′= Z″，也有I J. bp = 0，这就要求两个LH的铁心工作状态相同（饱和深度一致） ，两侧二次连线等截面和等长度（或者截面大者长度大，使Z′= Z″）。一般情况下，可得：I J. bp = Z′ΛZ″- Z″ΛZ′Z 0（Z′+ Z″+ Z′Λ+ Z″Λ） + （Z′+ Z′Λ） （Z″+ Z″Λ）

　　I′1 n L（1）由上式可知：尽量使LH工作于不饱和区，以增大Z′∪和Z″∪（极限情况为∞） ，有利于减小不平衡电流；虽然增大Z c、Z′和Z″也有助于减小I J. bp，但Z c、Z′和Z″的增大，必然导致LH二次负载加重，使LH更易饱和。

　　上面的分析清楚地告诉我们：产生I J. bp的根源是两侧LH的激磁电流不等，减小I J. bp的根本途径是尽量使LH工作于线性不饱和区。

　　由上述公式（1）推得，欲I J. bp = 0，应使Z′∪Z″- Z″∪Z′= 0即Z′∪Z″∪= Z′Z″注意到Z′∪≈jΞL′∪， Z″∪≈jΞL″∪（L′∪、L″∪为LH的激磁电感） ，而Z′≈R′， Z″≈R″（LH二次漏抗和二次连线的电抗成分不大） ，则上式可写为：L′∪L″∪= R′R″（2）或T′∪= L′∪R′= L″∪R″= T″∪可见要使I J. bp尽可能小，则应使两个LH的二次激磁回路时间常数尽可能接近。L′∪、L″∪由LH铁心的工作状态决定，越饱和L∪就越小。R′、R″主要由二次连线的截面和长度决定。LH容量小的一侧容易饱和，它的I∪就小，相应的二次连线截面应大、长度应短，使它的R也减小。

　　2. 2. 3纵差保护的暂态不平衡电流I J. bp将中各参数Z写成运算式Z （p） ， p为运算子，由等效电路可解得I J. bp的运算表达式与式（1）完全相似，由此同样可得：Z′∪（p） Z″（p） - Z″∪（p） Z′（p） = 0和T′∪= T″∪由此可见，为减小暂态不平衡电流I J. bp，也要求L′∪R′= L″∪R″，与稳态不平衡电流的分析结论完全一致。但有暂态问题复杂得多，要取得T′∪= T″∪也困难得多，因为在外部短路的暂态过程中除了周期分量一次电流外，还有非周期分量一次电流，后者主要流入LH的激磁支路成为LH的暂态激磁电流，它使LH迅速加深饱和，急剧地改变L∪的大小，倘若两侧LH铁心工作特性稍有差别，特别是两者剩磁大小和方向不同，两个LH铁心的饱和程度就不一样，很难获得在整个暂态过程中满足L′∪R′= L″∪R″的平衡条件。结果是暂态不平衡电流I J. bp将远大于稳态不平衡电流I J. bp，使I J. bp成为差动保护在外部短路暂态过程中误动作的根源。

　　其中明显地含有非周期分量成分。由于两侧LH的铁心工作特性不完全一致，使它们的激磁电流I′∪和I″∪略有差别，出现了I′∪- I″∪的暂态波形，这个差值电流I′∪- I″∪使差动保护出现了I J. bp，其暂态峰值比稳态电流大得多，若不采取妥善措施，差动保护就可能误动作。

　　2. 2. 4差动保护电流互感器由于差动保护的动作正确与所选用电流互感器特性关系密切，问题的根源是LH铁心的非线性（饱和）。要想在外部短路的整个暂态过程中，差动保护

　　用的LH铁心完全工作在线性区段是不可能的，但是通过各种技术措施，使非线性引起的误差限制在工程所允许的范围内是必须的和可能的。为了限制LH稳态下的误差，通常采用LH的10%误差曲线。

　　1与二次电流I 2在稳态时的关系，如果完全忽略LH的激磁电流， I 1与I 2之间唯一地决定于电流变化比n L，图中对这种理想情况以直线表示，相应电流表示为I 10和I 20。实际上由于在较大I 1下LH进入饱和区，LH的激磁电流增大，使I 2相应减小， I 2≠I 1 n L，这就产生了误差。

　　根据继电保护的实际需要，规定误差I 20 - I 2 I 20应不大于10%LH 10%误差曲线设n为最大短路电流与LH一次额定电流之比， Z fz为LH二次负载阻抗。对每种电流互感器作n与Z fz的关系曲线，条件是误差等于10% ，如（b） ，这条曲线就称为该互感器的10%误差曲线。显然为控制误差在10%以内， n增大必须相应减小Z fz。举例说明：设已知n= n 1，为使误差不大于10% ，就应该使二次负载Z fz < Z fz1， Z fz1由10%误差曲线查得。对于一定的被保护设备，由最大外部短路电流求出n，查10%误差曲线得相应的Z fz，为保证误差不超过10% ，就应选用适当截面的二次电缆，使二次负载阻抗不大于查得的Z fz值。

　　为了达到差动保护稳态不平衡电流小的目的，要求：L′∪R′= L″∪R″如果差动保护两侧所用LH的容量不等，在相同的外部短路电流倍数n下，容量大的LH允许的二次负载阻抗一定大些，相对来说，它不易饱和，激磁电感L∪必然较大；容量小的LH，其L∪必然因很快饱和而减小。为满足式（2- 2） ，就必须使容量大的LH有较大的二次连线电阻，切不可倒置，也就是说容量大的LH，其二次连线截面不应盲目加大。

　　2. 2. 5纵差保护的整点计算： （不带制动特性）动作电流应大于外部短路时的最大不平衡电流。

　　I dz = K k K fzg K ix？fI dwm ax n L（2- 3）I dwm ax―外部最大短路电流f―LH造成误差，在正确确定二次负载阻抗的条件下f= 0. 1 K ix―为两侧LH的同型系数，取K ix = 0. 5 K vzg―非周期分量系数（若采用过饱和变流器时，K fzg = 1）否则K fzg = 1. 3～1. 5 K k―可靠系数，取K k≈1. 3同时注意：①不能使仪表与差动保护公用一组LH②保护灵敏度校验按机端两相短路电流计算值进行，设短路电流为I′1（此时I″1 = 0） ， K LM = I′1 n L I d2≥2.

　　2. 2. 6性能分析可见，因轴带发电机采用了差动保护，省去了ACB4主开关，简化了首尾侧推的起动控制方式，减小M SB配电板尺寸，优化了系统设计，消除了保护的盲区，但采用差动保护后，由于首尾侧推起动时的冲击电流会对差动保护的动作性能产生影响，故仅从理论上计算可能还不能满足，还有待于接受船舶实际运行的再校正。

　　3结语电力系统保护是一门非常灵活的技术，没有固定的模式可套用，不仅依靠理论计算分析，有时还有待于实际投入运行后的再调整，由于电气控制不同于其它专业，电的特点是看不见、摸不着，要靠人们去正确分析、计算，系统网络的潮流流向，要分析正常工作状况，还要分析不同故障出现时网络动向，根据这些综合情况确定人们的设计思维及采取对策，科学发展一日千里，电气控制的方法手段同样随着硬件、软件的变化在变化。8000吨滚装船轴带发电机差动保护的引出，希望能给同行有所借鉴。