ГЛАВА 6
Защита судовых электрических систем
§6 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Назначения защиты
При эксплуатации электрических систем любого назначения приходится считаться с возможностью повреждений и ненормальных режимов работы, в связи с чем в электрических установках предусматривают специальные защиты.
Защитой называют автоматические устройства, состоящие из одного или нескольких аппаратов защиты (реле, предохранители). Каждый элемент судовой электрической системы (генератор, трансформатор, линия, двигатель и др.) имеет свою защиту.
Первое основное назначение защиты — автоматически отсоединять поврежденный элемент установки от неповрежденного. Такая локализация аварии не дает ей разрастись до размеров, опасных для всей системы, снижает ущерб при к. з. К распространенным видам повреждений следует отнести разного вида короткие замыкания, обрывы цепи, замыкания витков различных обмоток электрических машин.
Второе назначение защиты — автоматически отсоединять те или другие элементы электрической установки или сигнализировать при ненормальных режимах работы. Типичные ненормальные режимы — работа при токах, превосходящих номинальные, т. е. при токах перегрузки. К часто встречающимся ненормальным режимам следует отнести также работу электрической установки при пониженном сопротивлении ее изоляции по отношению к земле (корпусу судна).
Основные требования, предъявляемые к защите
Чтобы защита соответствовала своему назначению, к ней предъявляют следующие четыре основных требования.
- Селективность (избирательность) действия, т. е. защита должна отключать только поврежденный элемент (участок). Такое действие защиты обеспечивает наибольшую надежность электроснабжения потребителей. Избирательность срабатывания защиты, в сочетании с резервированием питания потребителя, вообще исключает перерывы в электроснабжении.
- Быстрота действия. Быстрое срабатывание защит, действующих на отключение, позволяет:
исключить нарушение параллельной работы синхронных машин при коротких замыканиях, т. е. повысить динамическую устойчивость генераторов системы;
сократить время работы приемников с пониженным напряжением, т. е. повысить устойчивость работы приемников системы;
уменьшить повреждения, возможные при больших токах к. з., особенно при возникновении в месте короткого замыкания электрической дуги.
Для обеспечения быстрого отключения повреждения необходимо, чтобы время действия защиты и полное время срабатывания выключателя в сумме не превосходило 0,1—0,15 сек. При ненормальных режимах быстрое срабатывание защиты далеко не всегда нужно. Например, токи перегрузки вполне допустимы на протяжении значительного промежутка времени. Незачем немедленно отключать от сети и участок с пониженным сопротивлением изоляции; в этом случае чаще всего достаточно ограничиться получением сигнала.
- Надежность. Защите приходится действовать редко, промежутки времени между рабочими эпизодами являются случайными и могут исчисляться как долями секунды, так и месяцами и даже годами, поэтому подавляющее число отказов элементов и устройств защиты возникает при ожидании аварийного или ненормального режимов. Для обеспечения надежности срабатывания защиты схема ее должна быть возможно простой, а аппараты и устройства защиты — надежны. Целесообразно резервировать отдельные цепочки защиты.
Защита требует тщательного профилактического обслуживания: необходимы контроль для устранения внезапных отказов и восстановление, предупреждающее постепенные отказы, например из-за старения, износа оборудования.
- Чувствительность. Очень важно, чтобы защита реагировала на повреждения и ненормальные режимы, как только они возникнут. Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности kч, который, например для максимальной токовой защиты, рассмотренной далее, представляет собой отношение первичного тока к. з. Iк при повреждении в конце защищаемой зоны к первичному току срабатывания защиты Iс з, т. е.
Основными аппаратами, обеспечивающими защиту, являются реле и плавкие предохранители. Напомним, что особенности характеристик предохранителей и их основные типы рассмотрены ранее в § 5.4.
