指导性文件
GUIDANCE NOTES GDXX - XXXX
中国船级社
船舶电力系统
过电流选择性保护指南
上海规范研究所
2007年 1 月
目 录
第1章 通 则......................................................................................................................................1 1.1 一般要求.............................................................................................................................................1 1.2 定义.....................................................................................................................................................1 1.3 符号和代号.........................................................................................................................................6 第2章 常用保护电器及其选择............................................................................................................8 2.1概述......................................................................................................................................................8 2.2 断路器.................................................................................................................................................8 2.3 熔断器...............................................................................................................................................18 2.4 差动保护继电器...............................................................................................................................19 第3章 电力系统的过电流选择性保护..................................................................................................25 3.1 一般要求...........................................................................................................................................25 3.2 主发电机之间及其与以下各级之间的短路选择性保护................................................................30 3.3 主汇流排与应急汇流排等及其下一级之间的短路选择性保护....................................................33 3.4 电力和照明变压器初级与照明汇流排之间的短路选择性保护....................................................34 3.5 主(或应急)照明汇流排与其下一级之间的短路选择性保护.........................................................36 3.6 应急发电机与其以下级之间的短路选择性保护............................................................................37 3.7接地故障电流选择性保护................................................................................................................38 附录A 电力系统过电流选择性保护协调分析实例1............................................................................39 A.1 电力系统简介..................................................................................................................................39 A.2 概述..................................................................................................................................................39 A.3 系统各级保护电器的设置及其整定值...........................................................................................42 A.4 电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图.......................................47 附录B 电力系统过电流选择性保护协调分析实例2..........................................................................56 B.1 电力系统简介...................................................................................................................................56 B.2 概述..................................................................................................................................................57 B.3 系统各级保护电器的设置及其整定值...........................................................................................57 B.4 电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图.......................................62
第1章 通 则
1.1 一般要求
1.1.1 过电流故障是船舶电气装置中的常见故障，由此可能导致全船失电，船舶失去操纵能力，直至发生船舶碰撞和产生火灾的严重后果。为此，本社规范对电气装置中的过电流保护作出了不少具体规定。规范还对在船舶电力系统的某处发生过电流故障时，如何确保无故障重要设备电路的供电连续性，即实现电力系统过电流选择性保护提出了原则要求。
1.1.2 本指南除了对船舶电力系统各部分如何实现过电流选择性保护作出具体规定之外，还对短路保护电器的动作灵敏性提出了要求，因为这是实现过电流选择性保护的基础。其他保护，例如欠电压保护和逆功率保护等的动作特性，应与过电流选择性保护的要求相协调。
1.1.3 本指南规定适用于主电站总容量大于250kVA的各类船舶。对其他船舶，除本社规范有明文规定者外，可参照执行。 1.1.4 送审资料
符合1.1.3规定的船舶应送审滿足本指南要求的“电力系统保护电器协调动作的分析资料”。其内容通常包括：
(1) 概述，内容包括电力系统各级实现过电流选择性保护的概况等； (2) 与过电流选择性保护有关的保护电器的设置及其整定值表；
(3) 电力系统各级保护电器协调动作分析及其时间―电流特性曲线图（上、下数级保护电器的时间―电流特性曲线画在同一图上）。
1.2 定义
1.2.1 除了本社《钢质海船入级规范》第4篇有关定义以外，下列定义适用于本指南：
(1) 过电流 over-current 超过额定电流值的任何电流。 (2) 过载 overload
1
超过额定负载的负载。 (3) 短路 short-circuit
电路中在正常情况下处于不同电压下的两点或更多点之间，通过一比较低的电阻或阻抗的偶然或有意的连接。
(4) 过电流保护电器的过电流保护协调 over-current protective
co-ordination of over-current protective device
两个或多个过电流保护电器串联起来，用以保证过电流选择性保护和/或后备保护的实现。
(5) 过电流选择性 over-current discrimination
两个或多个过电流保护电器之间的动作特性的配合。在给定的范围内出现过电流时，指定在此范围动作的保护电器动作，而其他保护电器不动作。 (6) 开关电器 switching device
用于接通或分断一个或几个电路中电流的电器。 注：一个开关电器可以完成一个或两个操作。
(7) 机械开关电器 mechanical switching device
借助可分开的触头的动作闭合和打开一个或多个电路的开关电器。
注：任何机械开关电器可根据触头打开或闭合所处的介质(例如：空气、SF6、油)来命名。
(8) (机械的)断路器 circuit breaker (mechanical)
能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路 (例如短路)下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。 (9) 塑料外壳式断路器 molded case circuit beaker
具有一个用模压绝缘材料制成的外壳作为断路器整体部件的断路器。 (10) 壳架等级电流 frame size
表示一组断路器特性的术语，其结构尺寸对几个电流额定值者相同。壳架等级电流以相应于该组电流额定值的最大值表示。在一壳架等级中，宽度可随极数而不同。
注：此定义不包含尺寸标准化。
(11) (机械开关电器的)脱扣器 release (of a mechanical switching device)
与机械开关电器相连的、用它来释放保持机构而使开关电器打开或闭合的部
2
件。
(12) 过电流继电器或脱扣器 over current relay or release
当继电器或脱扣器中的电流超过预定值时，使机械开关电器有延时或无延时地动作的继电器或脱扣器。
注：在某些情况下，预定值取决于电流的上升率。 (13) 短路脱扣器 short - circuit release 用作短路保护的过电流脱扣器。
(14) 短延时短路脱扣器 short - time short-circuit release 用于在短延时结束后动作的过电流脱扣器。
(15) 瞬时继电器或脱扣器 instantaneous relay or release 无任何人为延迟动作的继电器或脱扣器。
(16) 定时限过电流继电器或脱扣器 definite time-delay relay or release 经一定延时后动作的过电流继电器或脱扣器，其延时动作时间可以调整，但不受过电流值的影响。
(17) 反时限过电流继电器或脱扣器 inverse time-delay relay or release 经一定延时后动作的过电流继电器或脱扣器，其延时动作时间与通过的过电流成反比。
注：上述继电器或脱扣器应设计成在较高电流时接近1个确定的最小值。
(18) 分励脱扣器 shunt release
由电压源激励的脱扣器。 注：电压源可与主电路电压无关。
(19) (过电流继电器或脱扣器的)动作电流 operating current (of a
over-current relay or release)
当电流等于或大于此值时，继电器或脱扣器能动作的电流值。
(20) (过电流或过载继电器或脱扣器的)电流整定值 current setting (of a over- current overload relay or release)
与继电器或脱扣器的动作特性有关，且用来确定继电器或脱扣器动作的主电路电流值。
注：继电器或脱扣器可有一个以上的电流整定值，整定值可用可调的刻度盘、可更换的
加热器等方式确定。
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(21) (过电流或过载继电器或脱扣器的)电流整定值范围 current setting range (of a over-current overload relay or release)
可调整的继电器或脱扣器电流整定值的最大值与最小值之间的范围。
(22) 熔断器 fuse
当电流超过规定值足够长的时间，通过熔断一个或几个特殊设计的和成比例的溶体分断此电流，由此断开其所接入电路的电器。熔断器由形成完整电器的所有部件组成。
(23) 熔断体 fuse-link
带有熔体的熔断器部件，在熔断器熔断后可以更换。 (24) 熔体 fuse-element
在熔断器动作时熔化的熔断器部件，熔断体可以由几个并联的熔体组成。 (25) 指示器 indicator 指示熔断器是否动作的部件。 (26) 撞击器 striker
熔断体的机械部件。当熔断器动作时释放所需的能量，以促使其他部件或指示器动作，或者提供互锁。
(27) (熔断器的) 弧前时间 pre-arcing time (of a fuse)
从一个足够使熔断体熔化的电流出现至电弧产生的瞬间之间的时间间隔。 (28) (一极或熔断器的) 燃弧时间 arcing time (of a pole or fuse)
从开关电器一极或熔断器电弧产生的瞬间起，至该极或熔断器中电弧最终熄灭之间的时间间隔。
(29) (多极开关电器的) 燃弧时间 arcing time (of multi pole switching
device )
从第一个电弧产生的瞬间起，到所有极电弧最终熄灭的瞬间止的时间间隔。
(30) (机械开关电器的) 断开时间 opening time (of mechanical switching
device )
开关电器从断开操作开始瞬间到所有极的弧触头都分开瞬间为止的时间间隔。
对断路器而言：
— 直接动作的断路器，断开开始的瞬间是指电流增大到足以导致断路器动作
开始的瞬间；
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— 利用任何辅助电源动作的断路器，断开开始的瞬间是指辅助电源施加于断
开脱扣器的开始瞬间。
注： ① 断开操作开始的瞬间，即发出断开指令(例如施加脱扣电流等)的瞬间。 ② 对于断路器，“断开时间”通常被称为“脱扣时间”。严格地说脱扣时间是表示
断开操作开始的瞬间到断开命令变成不可逆的瞬间之间的时间间隔。
(31) 分断时间 break time
从开关电器的断开瞬间(或熔断器的弧前时间)开始时起，到燃弧时间结束瞬间止的时间间隔。
注：①为了防止产生歧义，本指南称“全分断时间”。
②对于熔断器，另有“熔断时间 operating time”术语，其含义为“弧前时间和燃弧时间之和”。实质上与术语“分断时间”是一致的。
(32) (开关电器的) 接通能力 making capacity (of a switching device) 在规定的使用和性能条件下，开关电器在规定的电压下能接通的预期接通电流值。
注：① 规定的电压和条件见有关产品标准。 ② 短路接通能力见(34)。
(33) (开关电器的或熔断器的) 分断电流 breaking current (of a
switching device or a fuse)
在规定的使用和性能条件下，开关电器或熔断器在规定电压下能分断的预期分断电流值。
注：① 规定的电压和条件见有关产品标准。 ② 对交流电流，用交流分量对称方均根值表示
③ 短路分断能力见(35)。
(34) 短路接通能力 short-circuit making capacity 在规定的条件下，包括开关电器出线端短路在内的接通能力。 (35) 短路分断能力 short-circuit breaking capacity 在规定的条件下，包括开关电器岀线端短路在内的分断能力。
(36) 极限短路分断能力 ultimate short - circuit breaking capacity
按规定的试验程序所规定的条件，不包括断路器连续承载其额定电流能力的短路分断能力。
(37) 运行短路分断能力 service short-circuit breaking capacity
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按规定的试验程序所规定的条件，包括断路器连续承载其额定电流能力的短路分断能力。
(38) 短时耐受电流 short-time withstand current
在规定的使用和性能条件下，电路或在闭合位置上的开关电器在指定的短时间内所能承载的电流。
(39) 主汇流排 main busbar 由主发电机直接供电的汇流排。
(40) 低压主汇流排 low-voltage main busbar
在采用较高电压的主发电机时，通过变压器将其变为较低电压，直接（不再经变压器变压）对船舶正常操作和满足正常居住条件所需的电力辅助设备供电的汇流排。
(41) 灵敏系数 sensitivity coefficient
表征保护电器动作灵敏性的系数。对过电流保护电器而言，可表示为： 灵敏系数 = 金属性短路的最小短路电流计算值 / 保护电器的动作整定值。 注：这里的“最小短路电流计算值”，系指在单台最小发电机供电情况下，被保护电路末
端短路时的短路电流计算值。
1.3 符号和代号
1.3.1 本指南采用下列符号和代号
本指南所采用的符号和代号如表1.3.1所示。
符号和代号 表1.3.1
符号或代号 名 称 或 含 义
Ue In① Ir Icn Icm Icu Ics Icw
额定工作电压 额定电流
脱扣器电流整定值 额定短路分断能力 额定短路接通能力 额定极限短路分断能力 额定运行短路分断能力 额定短时耐受电流 峰值短路电流(峰值) 对称短路电流
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ip
Iac
MCCB 塑料外壳式断路器
MCB 小型塑料外壳式断路器，例如壳架等级小于63A的塑料外壳式断路器 ACB 开启式断路器，是指保护功能较MCCB齐全的断路器。俗称“框架式断路器” LTD保护 长延时过载保护 STD保护 短延时短路保护 INST保护 瞬时短路保护 G保护
接地故障保护
注：表中电流凡标为大写“I”者，均为有效值。
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第2章 常用保护电器及其选择
2.1概述
航行在海、河中的船舶，相当于运动着的陆上小城镇。与陆上电力系统一样，在船舶电力系统的过电流保护中，广泛使用了各种保护电器，例如仪用互感器、各种保护继电器、熔断器以及断路器等。本社规范规定：应采用具有合适特性的熔断器或断路器作短路保护和过载保护。规范还规定：高压发电机和容量为1500kVA及以上的低压发电机，应配备一合适的保护装置或系统，以能在发电机内部或发电机至其断路器之间的供电电缆发生短路的情况下，使发电机灭磁并使其断路器分断。
如前所述，熔断器和断路器是船舶电力系统中常用的保护电器，此外通常采用差动保护继电器作大容量发电机、电动机(例如：电力推进电动机)和大容量电力变压器的内部故障保护。本章内容是将它们的功能、组成、基本特性及其用作过电流保护的选择要求，作一概括的介绍。
熔断器和断路器都有交流、直流和低压、高压(交流大于1000V、直流大于1500V)之分，本章以下内容仅涉及交流低压熔断器和断路器。
低压熔断器和断路器的制造所依据的标准有：
IEC60947-2 (GB14048.2①)《低压开关设备和控制设备 第2部分：低压断路器》 IEC60269-1(GB13539.1)《低压熔断器 第1部分：基本要求》
IEC60269-2(GB13539.2)《低压熔断器 第2部分：专职人员使用的熔断器的补
充要求(主要用于工业的熔断器)》
IEC60269-2-1(GB13539.6) 《低压熔断器 第2部分：专职人员使用的熔断器
的补充要求(主要用于工业的熔断器)第1至5部分：标准化熔断器示例》
2.2 断路器 2.2.1 功能
①
此项GB标准等同采用IEC60947-2标准。下同。
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断路器是一种能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流；也能在规定的非正常电路 (例如短路)下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。
这里的“机械开关电器”，是指借助可分开的触头的动作闭合和打开一个或多个电路的开关电器。相对地还有另一种：利用半导体的导电可控性接通和(或) 阻断电路电流的“半导体开关电器”。船舶电力配电系统中不使用“半导体开关电器”。
隔离和过电流保护是断路器的两项基本功能，其过电流保护是自动实现的，在流过其所在电路的电流超过整定值时，即自动跳闸切断其所保护的故障电路。因此，国内过去称为“自动开关”。
2.2.2 分类
(1)按使用类别分：如表2.2.2.1所示，分为A类或B类。 断路器的使用类别 表2.2.2.1
使用类别
A
选择性的应用
在短路情况下，断路器无明确指明用作串联在负载侧的另一短路保护电器的选择性保护。即在短路情况下，选择性保护无人为短延时，因而无“额定短时耐受电流”指标
B
在短路情况下，断路器明确指明用作串联在负载侧的另一短路保护电器的选择性保护。即在短路情况下，选择性保护有人为短延时(可调节)，这类断路器具有“额定短时耐受电流”指标
(2)按分断介质分，例如： ―空气分断； ―真空分断； ―气体分断。
船用低压断路器都采用空气分断，一般称空气断路器。 (3)按设计型式分，例如：
―开启式(以前国内称“万能式”或“框架式”，本指南代号为“ACB”)； ―塑料外壳式(本指南代号为“MCCB” 或“MCB”)。 (4)按操作机构的控制方法分，有： ―有关人力操作； ―无关人力操作； ―有关动力操作；
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―无关动力操作； ―储能操作。 (5)按是否适合隔离分： ―适合隔离； ―不适合隔离。 (6)按安装方式分，例如： ―固定式； ―插入式； ―抽屉式。 (7)按极数分： ―2极； ―3极； ―4极。
2.2.3 结构和组成
低压断路器由下列几个主要部分组成(参见图2.2.3)： (1) 固定的和移动的触头； (2) 灭弧室； (3) 自由脱扣机构；
(4) 过电流脱扣器和其它脱扣器(例如欠电压脱扣器等)； (5) 进、出线接线端子；
(6) 与自由脱扣机构相连的手柄；
(7) 其它电气附件，例如辅助触头、电动合闸机构(小规格除外)以及指示和测量环节(电子脱扣器的常用选件)等。
其中过电流脱扣器是断路器的神经中枢，当它感受到故障过电流时，就触动自由脱扣机构使其脱扣，切断故障电路。现有热磁脱扣器和电子脱扣器两种，前者是断路器的经典产品，现一般仅塑壳式断路器有这种产品。其脱扣器由两部分组成：一是由双金属片组成的热元件，在流过过载电流时，该热元件发生变形触动自由脱扣机构，使断路器脱扣。这一加热过程至断路器脱扣，时间较长，达几十秒钟至几分钟，故称“长延时”，英文缩写为“LTD”；其二实际上是个电磁铁，在强大的短
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路电流作用下该电磁铁触动了，使断路器快速脱扣，故称“瞬时”，英文缩写
图2.2.3 低压断路器的主要组成部分示意图
为“INST”。电子脱扣器是近几十年来的新产品，是电子和电子计算机技术发展成果的应用。与热磁脱扣器相比，具有保护功能齐全：过电流保护有LTD、STD和INST
①
三段保护，以及需要时还可很方便地增加接地故障保护；整定调试方便、受温度
影响相对较小等特点。因而获得广泛的应用，装有电子脱扣器的断路器的份额也越来越大，这也为船舶电力系统过电流选择性保护的实现提供了有利条件。
近年来，随着计算机技术的快速发展，有些断路器除了保护功能以外，还具备如测量(包括电能质量分析)、诊断、通信、控制和监视等功能。
2.2.4 基本特性 (1)基本参数
①
除了某些产品（例如2.2.4(4)所述NS系列800A以下MCCB）以外，根据实际需要，可以选用只具有LTD、STD两段保护的断路器。
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额定工作电压Ue
断路器在正常（不间断的）情况下工作的电压。 额定绝缘电压Ui
这是电介质测试电压(通常大于2Ui)和爬电距离所涉及的电压值。额定工作电压的最大值不得超过额定绝缘电压，即Ue ≤ Ui 。 额定电流In
这是配有专门的过电流脱扣器的断路器，在制造厂规定的环境空气温度下，所能连续承受的最大电流值，不会超过电流承受部件规定的温度限值。
壳架等级电流
配备有不同电流整定值过电流脱扣器的断路器，其最高的过电流脱扣器所能整定的电流值。
过载脱扣器脱扣电流整定值Ir
通常过载脱扣器都是可调的，电流超过脱扣电流整定值Ir ，断路器就会跳闸。它还代表着断路器不跳闸时所能承受的最大电流。该Ir值应大于最大负载电流，但小于电路所允许的最大电流。
热脱扣器通常可在0.7 ~1.0In范围内调整，而电子脱扣器，其调整范围会更大，通常可在0.4 ~ 1.0In范围内调整。
短路脱扣器(瞬时或短延时)脱扣电流整定值Ii或Isd
短路脱扣器(瞬时或短延时)用于短路电流出现时，使断路器快速跳闸，其电流整定值为Ii或Isd 。某公司典型产品短路脱扣器的脱扣电流整定值或整定范围如表2.2.4所列，其它产品详见其产品样本。
某公司典型产品短路脱扣器脱扣电流整定值 表2.2.4
脱扣器类型
热磁
― 短延时脱扣
瞬时脱扣
固定值：Ii = 7~10In 可调范围： ―低整定值：2 ~ 5In ―高整定值：5 ~ 10In
电子 1.5Ir ≤ Isd < 10Ir
Ii = 12 ~ 15In
(2)时间―电流特性曲线
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这是描绘断路器在遇到过电流故障时，自动分断所需的时间相对于流过它的
图2.2.4a 热磁脱扣器断路器的时间―电流特性曲线示意图
图2.2.4b 电子脱扣器断路器的时间―电流特性曲线示意图
电流的关系曲线。这一特性曲线都是以电流I为横坐标，时间t为纵坐标，两个坐标轴均应采用对数坐标。断路器的时间―电流特性曲线示意图如图2.2.4a和图2.2.4b所示。由于工厂制造误差和环境空气温度的影响，这一时间―电流特性曲线，实际上都呈带状。
断路器产品的时间―电流特性曲线都画在双对数坐标纸上，图2.2.4c为日本寺崎电气公司AT系列ACB产品的时间―电流特性曲线。图2.2.4d为施耐德电气公司NS系列MCCB产品的时间―电流特性曲线。
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图2.2.4c XX系列保护发电机ACB产品的时间―电流特性曲线
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图2.2.4d XX系列MCCB产品的时间―电流特性曲线
(3) 限流性能
经特殊设计的断路器，在通过其中短路电流所产生的电动斥力作用下，使其触头快速(例如3~5ms)分断，以致这一短路电流尚未达到峰值时即被切断，达到了阻止预期最大短路电流的通过，只允许限定的电流通过的目的，其限流作用如图2.2.4e所示。
使用限流断路器具有：更好地保护设备和电缆、减小热效应、减小机械应力、减小电磁干扰效应以及减小对测量器件和电信系统的影响等优点。
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图2.2.4e 预期电流和实际电流
(4) “能量脱扣”技术
据了解现有一种MCCB产品，具有独特的双旋转触头等结构和措施，因而具有优越的限流性能，并在大短路电流下能实现“能量脱扣”，从而实现短路选择性保护。详见本指南3.1.2(4)的介绍。
2.2.5 断路器的选择
如前所述，断路器可作过载保护和短路保护。对断路器的选择本社规范有较明确的规定，详见本社《钢质海船入级规范》第4篇2.5.3 ~ 2.5.5的规定。
在这里要特别强调的是对其短路定额的要求： (1) 额定运行短路分断能力Ics
重要设备电路若采用瞬时分断的断路器，则应以其额定运行短路分断能力Ics
考核，应不低于其安装点所应分断的最大预期短路电流。对于交流系统，则应不低于其安装点所应分断的最大预期对称短路电流Iac(有效值)。
Ics与Icu的不同之处，首先是断路器进行短路分断能力试验程序上有区别，前者为：O ― t ― CO ― t ― CO；后者为：O ― t ― CO 。
注：这里的“O”表示断路器一次断开操作；“CO”表示闭合操作后，经一适当的时间间隔紧
接着一次分断操作；“t”是两个相继的短路试验操作之间的间隔时间，该间隔时间应为3min或断路器的复位时间(选择较长者)。
再则便是试验后是否能承载额定工作电流。
显而易见，达到Ics要求的断路器比达到Icu要求的断路器具有更高的使用可靠性。对要求具有供电连续性的重要设备电路中的断路器，以Ics作考核要求是理所当然的。现在己有不少MCCB产品能做到 Ics = 100% Icu 。
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(2) 电力系统中实际短路功率因数低于选用断路器的试验功率因数问题 对于离发电机较近的断路器，有个其所在电路的短路功率因数低于选用断路器的试验功率因数问题。本社规范对此有“应将其分断能力相应地减小” 的要求。这可按其额定短路接通能力应不低于其安装点的预期最大峰值短路电流ip为准选择断路器即可。即在此情况下，只要额定短路接通能力滿足要求了，则额定短路分断能力就自然滿足了要求。但在有些断路器样本中仅给出额定短路分断能力，无额定短路接通能力数据。在此情况下，可由表2.2.6确定“n” 值，则其额定短路接通能力即可按下式估算得出：
额定短路接通能力 = n × 额定短路分断能力 。
①
与短路功率因数有关的比值n 表2.2.5
额定短路分断能力Icn
kA (有效值) Icn ≤ 3 3 < Icn ≤ 4.5 4.5 < Icn ≤ 6 6 < Icn ≤ 10 10 < Icn ≤ 20 20 < Icn ≤ 50 50 < Icn
短路功率因数 n(要求的最小值)
0.9 0.8 0.7 0.5 0.3 0.25 0.2
1.42 1.47 1.5 1.7 2.0 2.1 2.2
(3)断路器的短时耐受电流Icw
为实现短路选择性保护，往往需要选用具有STD保护的断路器，则该断路器的额定短时耐受电流(Icw)，应不低于其安装点其触头分断瞬间最大预期短路电流。对此需注意如下几点：
①这里的“触头分断瞬间”，系指断路器STD保护的时间整定值。例如：保护发电机断路器的STD的时间整定值为0.4s，即应以主汇流排处0.4s时的最大预期对称短路电流值，来校核该断路器的Icw ；
②接下来是如何确定这一时刻的短路电流值？例如上例中的0.4s应是短路故障发生后的0.4s，可认为此时已进入了发电机的稳态短路阶段。如无确切的发电机
①
来自国际标准IEC60947-2，2006。其中第1，2行所列数据来自这一国际标准的老版本。
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稳态短路电流值的情况下，其稳态短路电流值可取为3倍发电机额定电流。
同样如断路器的安装点在主汇流排上和主汇流排至安装点线路阻抗较小(例如该线路阻抗约为发电机稳态阻抗的25%)之处，如其STD的时间整定值不短于0.15s，则均可按发电机稳态短路电流加以估算；如其STD的时间整定值为0.1s左右，则可按本社《钢质海船入级规范》第4篇附录1所提供的计算方法，计算其安装点处0.1s的对称短路电流值，来校核断路器的Icw ；
③本指南2.1所述断路器产品标准，对断路器与额定短时耐受电流相应的短延时时间的优选值规定为：0.05―0.1―0.25―0.5―1.0s 。具体产品一般规定0.5s和1.0s，也有规定为0.3s的，又无适当的修正系数；加上对船舶电力系统而言，现有MCCB的ICW值偏低。这就给选择适当的MCCB带来困难。
对此，如在电力系统中实际使用的STD时间整定值小于产品给定的时间值。例如：在实际使用断路器的STD时间整定值为0.1s，而制造厂给出对应于断路器Icw的时间值为0.3s、0.5s或1.0s的情况下，则可根据船舶主发电机设置情况，按滿足最大需要功率可能并联运行(非并联连接)的所有发电机馈送的短路电流计算值，来校核所选用断路器的Icw是否滿足要求即可。
2.3 熔断器
2.3.1熔断器及其工作原理
如前所述，与断路器一样，熔断器也是船舶电力系统中常用的过电流保护电器之一。熔断器也是一种机械开关电器，当电流超过规定值足够长时间，通过熔断一个或几个特殊设计的和成比例的熔体分断此电流，由此断开其所在电路的电器。
其分断电流的原理是：由精心设计的易熔合金制成的熔体串联在电路中，正常电流流过时熔体温度正常，不会熔化。而在过载或短路电流的作用下熔体的温度升高，使熔体熔化。其熔化的速度(或时间)决定于故障电流大小，流过的电流越大，切断电路的时间就越短。
2.3.2 熔断器的组成和基本参数
熔断器的基本结构由熔断器底座(又称熔断器支架)、熔断体(带有熔体)和接线端子组成。此外，熔断器还可带有撞击器和熔断指示器等附件。
熔断体的基本参数有额定电压、额定电流和熔体额定电流。熔断器底座的基本
18
参数有额定电压和额定电流。
2.3.3 熔断器的时间―电流特性
有两种类型的时间―电流特性：一是在规定的熔断条件下，作为预期电流函数的弧前时间或熔断时间的时间―电流特性；二是在规定的熔断条件下，最小弧前时间―电流特性和最大熔断时间―电流特性所包容范围的时间―电流带。
某类型熔断器的时间―电流带如图2.3.3所示。
图2.3.3 某类型熔断器的时间―电流带
2.3.4 熔断器在船舶上的应用
如前所述，规范有“应采用熔断器作短路保护，具有合适特性的熔断器作过载保护”的明文规定。由于熔断器在过电流选择性保护方面的非凡优越性，在上个世纪中后期，特别是在西欧的船舶电力系统中得到广泛应用。但由于其存在作过载保护方面的欠缺，增加管理人员的工作量等缺陷，并随着近代断路器制造技术的发展，其保护性能的完善化。特别是在国内，除在应急照明电路和特低电压电路中采用熔断器以外，只是在控制和仪表电路中有所应用。
鉴于这种情况，本指南第3章中，配电系统各级以采用断路器为主，仅限特殊需要时采用熔断器作保护。
2.4 差动保护继电器 2.4.1差动保护工作原理
19
船舶电力系统中短路、过流、过载保护的基本工作原理，均表现为从故障电流流入端切断故障线路或设备以实现保护。由于船舶电力网络的特殊性，较难区分故障发生在线路的上下级,但从系统运行可靠性出发，要求能够明确区分系统中发生的任何现象的具体区域。对故障电流要求保护电器从故障开始到故障切除的整个过程能够快速可靠，差动保护可实现从被保护设备的所有引出端子（如发电机定子绕组相引出端子等）检测故障的现象，准确判断故障发生在被保护区域之内或被保护区域之外。当故障发生在被保护区域之内时，差动保护应瞬时动作切除故障；当故障发生在被保护区域之外时，差动保护决不动作，以确保系统保护的快速性和选择性。
差动保护利用检测比较被保护各端子电流幅值和相位的原理构成的。以图2.4.1为例，设被保护设备有n个端子，并设流入各端子电流为正，则当被保护设
图2.4.1 差动保护原理示意图 备本身无故障（包括正常运行和外部故障）时：
∑I
i=1
n
•i
=0
即流入设备电流之和等于流出设备电流之和。
当被保护设备本身内部发生短路故障时，其短路点将成为一个新的端子。此时则有：
∑I
i=1
n
•i
=Id
`•
式中： Id ― 短路点的短路电流。
20
•
由于被保护设备的主电路电流必需经电流互感器才能引入差动保护继电器，设
，则被保护设备在正常运行或其有外部故障的情况下，电流互感器的电流变比为nCT，其电流互感器二次电流之和：
∑
i=1
n
Ii
•
nCT
≥0
这主要是由于作为检测元件电流互感器的存在，位于各端子的电流互感器铁芯工作状态及二次侧连接导线截面长度的差异均会导致诸端子的激磁电流不等，而出现了稳态工作时的不平衡电流及外部故障的暂态不平衡电流。
当被保护设备本身发生短路故障时，将有电流互感器二次电流之和为：
∑I
i=1
n
•i
nCT
=Id
•
nCT
通常Id值很大，差动保护继电器将能够灵敏快速动作。
2.4.2比率制动型差动保护继电器
如上所述，差动保护继电器在其外部短路时实际
•
∑I
•
nCT≠0,而是存在稳态
不平衡电流和暂态不平衡电流。为了防止其产生误动作，可以设定差动保护继电器的动作电流大于不平衡电流，但这种做法必然会降低内部短路时保护动作灵敏度。对发电机和变压器的保护，通常采用具有制动特性的比率差动型保护继电器。
用于保护发电机的比率制动型差动保护继电器原理图如图2.4.2所示，由两部分组成：动作部分和制动部分。
动作部分接于差动回路的电抗变压器T1，其左边绕组WT1(绕组匝数为WT1）流过差动电流IT1,其安匝为IT1WT1，对差动保护继电器起动作用。
制动部分接于二次回路的电抗变压器T2，它有两个初级绕组WT21和
'&&''T2。WT22(绕组匝数分别为WT21和WT22)。I分别流过电流T2和I如图2.4.2
'''&&IW−IT22WT22,使差动保护继电器制动。 所示，2的初级安匝为T21
&&
在发生内部或外部故障的情况下：
21
(1)在发电机内部发生短路时
IT1=I+I=IinnCT
•
•'2•''2
•
；
图2.4.2 用于发电机的比率制动型差动保护继电器原理图 式中：Iin― 被保护设备的内部短路电流。 则动作安匝为 WT1(I
•'2
•
+I)=WT1IinnCT
•\"2
•
；
'''&&IW−I2WT22 ， 而制动安匝为 2T21
设
WT21=WT22=0.5WT1，
•
'2
则制动安匝等于 0.5WT1(I
−I)。
•\"2
可见动作安匝远大于制动安匝，差动保护继电器灵敏动作，且其动作电流与被保护设备的内部短路电流成比例关系。
(2)在发电机外部发生短路时 由于I1
•''
=−I1
•
'
，则I2
•
•
''
≈−I2
•
'
，
•''
此时动作安匝为 WT1IT1=WT1(I2+I2)≈0 。
22
•'
而制动安匝为
0.5WT1(I2−I2)=0.5WT1×2I2=WT1I2=WT1IoutnCT。
式中：Iout― 外部短路电流。
显而易见，此时制动作用远大于动作作用,差动保护继电器不动作。且其制动电流与被保护设备的外部短路电流成比例关系，这种动作特性称为比率制动工作特性。
2.4.3差动保护继电器用电流互感器的选择
差动保护继电器的正确工作与所用电流互感的特性有着紧密关系，互感器铁芯的非线性（饱和）是主要问题。在外部短路的整个暂态过程中，差动保护用的互感器铁芯完全工作在线性区域是不可能的，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（通常不大于10％）是可行的。
实际工程中，一般都由差动保护继电器的生产厂家来确保电流互感器的性能。
2.4.4差动保护继电器的选择和整定
(1)发电机的差动保护 ①无制动特性的差动保护
差动保护继电器的最小动作电流IG.min，应大于外部短路时的最大不平衡电流
•
•'•''•'•'
•
Iunb.max，即：
IG.min>Iunb.max
其中Iunb.max可由下式求得：
Iunb.max=KB1KB2KB3KΔIout.maxnCT
式中： Iout.max― 外部最大短路电流(对称短路电流)。
KB1― 可靠系数。通常取 KB1≈1.3。
KB2― 直流分量系数。通常取KB2≈1~1.4。
KB3― 两侧电流互感器同型系数。KB3=0.5。
KΔ― 电流互感器二次负载阻抗误差系数：KΔ≈0.1。
23
②具有制动特性的差动保护
差动保护继电器的最小动作电流IG.min，应大于发电机正常运行时的最大不平衡电流。工程设计中一般取为：
IG.min=(0.1~0.3)InGnCT 式中： nCT― 电流互感器变比。
InG― 发电机额定电流。
③差动保护灵敏系数
考虑到发电机单机运行及自同步并联运行时励磁状况分析计算复杂性，差动保护灵敏系数Kn可由下式确定：
Kn=IK2/(nCTIG.max)
式中： IK2 ― 发电机端两相短路电流。 IG.max―差动保护继电器的最大动作电流。 则应滿足： Kn≥2 。
(2)变压器的差动保护
根据系统保护需要，大容量变压器可采用差动保护，并推荐采用具有比率制动特性的差动保护。
其差动保护继电器的最小动作电流IT.min，可由下式确定：
IT.min=(0.1~1)InTnCT
式中： InT― 变压器额定电流
灵敏度一般不需校验
24
第3章 电力系统的过电流选择性保护
3.1 一般要求
3.1.1 过载选择性保护和短路选择性保护
电力系统的过电流选择性保护有过载选择性保护和短路选择性保护之分。由于在船舶电力系统中，除了例如侧向推进器等特大负载，其容量可达1台或1台以上主发电机容量，则需有一定措施保证安全供电之外，一般情况下，上级馈电线保护电器定额均可达其下一级馈电线保护电器定额的好几倍。实践经验表明：在采用断路器保护的情况下，如其上、下级的过电流脱扣器额定电流之比大于“1.6”时；在采用熔断器保护情况下，如其上级熔断器额定电流为其下级额定电流的2倍以上时，即可实现过载选择性保护。如采用其他保护电器，实现过载选择性保护也是没有问题的。因此，以下仅讨论短路选择性保护问题。
3.1.2 短路选择性保护的实现 (1) 一般规定
对实现电力系统短路选择性保护，根据本社规范的相应要求，应做到： ① 除了具有自动转换功能、且由不同分配电板供电的双套重要设备情况以外，所有包含重要设备电路(自电源起至该设备止的整个电路)的短路保护应是选择性保护。其中包含主重要设备电路应获得完全选择性保护，包含次重要设备电路应至少获得部分选择性保护；
② 在滿足选择性保护的前提下，应尽可能快地切断故障电路，从而减少对电力系统的影响和发生火灾的危险；
③ 各级保护电器应具有足够的动作灵敏性，这是可靠实现短路选择性保护的前提，其灵敏系数一般不应低于1.3。为此，必要时需进行单台最小发电机供电情况下，被保护重要设备电路末端：例如尾灯、锚灯和船首部的应急照明灯等处的短路电流计算，以能对其短路保护的动作灵敏性进行校核。
(2) 船舶电力系统短路电流的特点
25
船舶的尺度是有限的，据了解目前在世界范围内最大船舶的长度不超过350米，而且大部分用电设备集中在机舱和起居处所。因此，与陆上15kV及以下电力系统相比，船舶电力系统有系统相对简单、范围小和线路短 (用电设备大多紧靠发电机) 的特点。船舶电力系统的另一特点是其主电源都由几台 (一般为3台) 中小容量的发电机组组成，供电的发电机组台数随船舶工况的不同而有变化。
基于以上情况，决定了船舶电力系统在发生短路故障情况下所产生的短路电流，与陆上15kV及以下电力系统相比有如下三大特点：
① 短路电流值相对较大
在电源设备容量相当的情况下，除了远离发电机处的短路故障以外，所产生的短路电流相对于馈电线保护电器定额的倍数较高。例如：某船的CO2冷藏压缩机，由低压主汇流排（400V）直接供电，其保护断路器的脱扣器定额为16A，该断路器出线端的峰值短路电流ip(峰值)的计算值达112.4822 kA，即为该断路器脱扣器定额的近5000倍；又如离低压主汇流排较远处的转舵变频器处，在主电源经应急配电板供电情况下，其ip(峰值)的计算值为21.5849 kA，也可达到其保护断路器脱扣器定额的61倍。
②除远离发电机的区域外，同一故障点在不同工况下的短路电流值是变化的 为了说明问题，我们选择了4种不同船型中的一些典型点，对电力系统中同一故障点在不同工况下可能出现的短路电流进行了计算。现将计算结果中的最大对称路电流值Iac max（所有可并联连接发电机供电情况下产生的短路电流）与最小对称短路电流值Iac min （单台最小发电机供电情况下产生的短路电流）之比，列于表3.1.2(2)a中。
电力系统中的同一故障点短路电流的变化 表3.1.2(2)a
短路点位置
某铁路轮渡渡船
②
4 X 2880kW
某成品油船 3 X 750kW
某散装货船 2X440kW + 1X312kW
某多用途货船 3 X 292kW
Iac max/Iac minIac max/Iac minIac max/Iac min Iac max/Iac min
主汇流排(6600V)
主汇流排或低压主汇流排 应急汇流排 其他动力设备端
3.67 2.06 1.71
10号组合起动箱
1.91
-③ - 3.44 2.51 应急消防泵 1.21
- 2.55 -
主机滑油泵 1.56
26
3.19 1.65 操舵动力设备
1.28
主照明汇流排 应急照明汇流排 航行灯控制箱 首部照明分配电板
尾灯或前锚灯 首楼照明灯
1.07 1.04 1.00 - 1.00 -
1.15 1.07 - 1.01 1.00 1.002
1.37 1.21 1.02 - 1.00 1.002
1.21 - - 1.001 1.001 1.001
注： ① 所列数据均为在主电源供电情况下的计算结果。 ② 此为该船主发电机装机容量，下同。
③ 表中的“-”系指该船无此项内容或未计算该点的短路电流。
需注意的是这里所提及的“远离”，非单纯地指几何距离的“远处”(当然与此有关)。更确切地说，这应该是指短路电路中的电源内阻抗值(发电机或等效发电机内阻抗)只占其总阻抗值(即电路的连接电缆阻抗与电源内阻抗之和)的一小部分，例如10%或更小的情况。显而易见，在此情况下电源的变化(1台或多台发电机供电)对电力系统短路电流的影响，已是无足轻重了。
从表3.1.2(2)所列同一故障点短路电流Iac max/Iac min值可以清楚地看出： a，在主汇流排或低压主汇流排及其附近(例如机舱内的较大动力设备)，直至离主配电板(或低压主配电板)一般有不少于4层甲板距离的应急配电板处，这一比值都达到了“1.5”以上，在某船的主汇流排或低压主汇流排处则可达“3”以上；
b，只是到了主照明汇流排和应急照明汇流排处，因为包含一容量较小的电力变压器(例如150kVA及以下)，增大了线路阻抗(计算短路电流时将变压器作为线路阻抗处理)，使之“加大了”其与发电机的距离。使这一比值猛降至不足“1.30”，且随着离主照明汇流排和应急照明汇流排的距离增大而逐步减小，直至降为“1.0”，其短路电流值也大有减少，这就与陆上15kV及以下电力系统情况相似了。
③上、下级保护电器所在位置上的短路故障电流值差别不大
这是由船舶电力系统范围小、线路短和大部分用电设备集中在机舱和起居处所的特点所决定的。现选择几个典型位置的短路电流计算值列于表3.1.2(2)b中。
几个典型位置的短路电流计算值 表3.1.2(2)b
船 型 位 置 短路电流
Iac (kA)
某多用途货船 主汇流排 主机
滑油泵 4.014 3.13
某成品油船
主汇流排3#电力
分配板
10.87 9.74
某散装货船
主汇流排 应急
汇流排
6.35 5.47
27
(3) 按时间原则实现短路选择性保护
基于以上对船舶电力系统短路电流特点的分析，并联系到在船上获得广泛应用的断路器的短路保护性能（见第2章2.2），结论是肯定的：除了可采用 “能量脱扣”专利技术的某些区域、个别电路(例如主汇流排至各发电机之间电路)和远离发电机的区域之外。其短路选择性保护，需依靠延长其位于较接近电源的保护电器的分断时间(即按时间原则)来实现。这对于并不复杂的船舶电力系统而言，确实是一种十分可靠，而且设计和施工都相对简单的方案。并由此得出实現短路选择性保护的3个基本条件如下：
①所有作短路保护用的开关电器（以下简称短路保护电器）的额定短路分断能力，对重要设备电路用瞬时分断的断路器，应以其额定运行短路分断能力大于其安装点所应分断的最大预期短路电流考核。对于具有短延时的断路器，其额定短时耐受电流应大于其安装点其触头分断瞬间的最大预期短路电流；
②串联连接在电路中的各短路保护电器，任何上、下两级保护电器的分断(熔断)时间应有长、短差别。如在上、下两级都采用同一制造厂的同类熔断器的情况下，则其上级熔断器定额应为其下级定额的2倍及以上；在采用断路器的情况下，其上一级断路器一般应具有定时限STD保护作短路保护，并使其上一级断路器的可返回
图3.1.2(3) 实现选择性保护示意图
时间①大于下一级断路器的全分断时间。如将这上、下两级保护电器的时间 — 电
①
该术语的英文为“resettable time ”，几家厂商有几种中文译法，例如：“复位时间”、“脱扣前最大过电流时间” 和“无动作时间”等。本指南采用“可返回时间”。
28
流特性曲线画在同一张图上，它们不应贴近或相交，如图3.1.2(3)所示。
需注意的是：在审核电力系统保护协调分析资料中，应将断路器STD保护的可返回时间计入在内。
③在选择性切断故障电路所需的时间内，除短路保护电器外，还有汇流排、隔离开关、接线端子和电缆等元件均应具有良好的动热稳定性。
(4) 以“能量脱扣”技术实现短路选择性保护
如本指南2.2.4(4)所述，现有某系列MCCB产品，具有独特的双旋转触头(见图3.1.2(4)a等结构和措施，因而具有优越的限流性能。且在短路电流达到其壳架等级电流的25倍及以上时，在其双旋转触头斥开起限流作用的同时，更通过特殊复合材料产生了强大的气体压力作用于旋转触头，使MCCB快速脱扣。其脱扣时间随着短路电流的变化成反时限曲线变化，且在同一短路电流下壳架等级电流越大者脱扣时间越长，如图3.1.2(4)b所示。试验证明：在上一级MCCB的壳架等级电流为下一级MCCB壳架等级电流的2.0倍及以上，且滿足上述25倍短路电流的情况下，
U 形静触头 灭弧栅片
阻磁材料 能量脱扣
双旋转动触头
密封壳体
图3.1.2(4)a 独特的双旋转触头示意图 则这两级之间可以实现完全短路选择性保护。
但该系列MCCB目前只有630A至100A产品能实现“能量脱扣”，因而使用就
29
有了局限性。
图3.1.2(4)b 某系列断路器的能量脱扣区段的时间―电流特性曲线
以下就从发电机开始，逐级阐述各级之间应如何实现短路选择性保护。
3.2 主发电机之间及其与以下各级之间①的短路选择性保护 3.2.1 主发电机之间
为了说明问题方便，图3.2.1给出了一典型的船舶电力系统示意(单线)图。 如前所述，船上都有数台主发电机并联运行供电的工况，本社规范对可能有3台及以上发电机并联连接的船舶，作出了应能实现发电机之间的短路选择性保护的明确规定。这可由下列两种方式之一实现：
(1)以保护发电机断路器的INST保护实现
在并联连接中的任何1台发电机（包括其内部）至其保护断路器之间发生短路故障时，在处于正常运行的发电机断路器中，仅流过其所保护发电机自身送出的短 路电流。而在发生短路故障的那台发电机的断路器中，却流过了其他各台发电机所送出的短路电流，还要加上运行中各台电动机所送出的短路电流。不难看出，这种
①
这里的“主发电机之间及其与以下各级之间”，是“主发电机断路器之间及主发电机断路器与电力系统以下各级保护电器之间”的简称。
30
选择性保护的实现，只是在3台及以上发电机并联连接供电的情况下，才能得到保证。
图中： G — 主发电机； EG — 应急发电机； M — 电动机； ACB — 功能较齐全的断路器； MCCB — 塑料外壳式断路器。
图3.2.1 船舶电力系统示意图
该INST保护应按下列要求进行整定：
①在主汇流排或远离主汇流排处发生短路时，应不动作；
②在发电机至其保护断路器间发生短路时，保护故障发电机的断路器瞬时动作，而保护非故障发电机的断路器不动作；
③在保证上述②要求的基础上，应将互感器的磁饱和因素、动作误差和故障点阻抗考虑在内，并保证一定的动作灵敏性。
综合考虑上述要求，该INST保护的电流整定值Ii可为：
Ii=(1.2~1.3)ipg
2
式中： ipg ---- 被保护发电机机端短路的最大峰值短路电流。
31
(2) 通过瞬时或很短时间（例如50ms）延时动作的发电机差动保护继电器实现 这是为实现发电机内部故障的保护而设置的(详见本指南2.1的规定)，同时也起到了实现发电机之间的选择性保护的作用。即如设有差动保护继电器作为发电机内部故障的保护，就不必再设有前述断路器的INST保护了。
差动保护继电器工作原理等详见本指南2.4的介绍。
3.2.2 主发电机与以下各级之间
在一般船舶电力系统中，自主发机起依次有主汇流排分段断路器(如设有过电流脱扣器时)、主汇流排、应急汇流排（如设有时）、电力分配电板(组合起动屏)、主照明汇流排和应急照明汇流排等引出馈电线处设置的多级保护。在采用与电力推进装置共用电源的公共电站和在采用交流高压电力系统的情况下，由于增加了一由较高电压变为400V的变压器，还需增加2至3级保护(详见附录A)。
相对于以下各级保护而言，主发电机保护是第1级，是涉及全船供电连续性的重大问题。为此，本社规范作出了明确的规定，规定除小于50 kW (或kVA)且不并联运行的发电机可以用熔断器作保护以外，应采用保护发电机断路器中的STD保护作短路保护。对其整定值规范原则上规定为：“过电流大于50%，但小于发电机稳态短路电流，经与系统选择性保护所要求的短暂延时后断路器应分断”。
该STD保护的电流和延时时间整定值，涉及到下列几方面因素：
(1)发电机的稳态短路电流值：我国有关国家标准和本社规范对交流发电机的稳态短路电流，都规定为至少等于3倍发电机额定电流。在确定STD保护电流整定值时，应以可能产生的最小稳态短路电流值，即3倍发电机额定电流为准；
(2)顾及到大容量电动机起动过程不应引起误动作； (3)计及STD保护的动作误差，一般考虑15%； (4)为下一级提供后备保护。
综合考虑，该STD保护的始动电流整定值，以取为发电机额定电流的200% ~ 250%为宜。其延时时间的整定值除了滿足与下一级保护电器的动作协调（滿足本指南3.1.2(3)② 的要求）以外，还应给以下各级实现短路选择性保护留下足够的空间。但这一延时时间一般不应长于0.6s（对直流发电机不应长于0.2s）。
32
3.3 主汇流排与应急汇流排等及其下一级之间①的短路选择性保护 3.3.1 主汇流排与应急汇流排及其下一级之间
鉴于在主电源供电的情况下，应急汇流排需对消防泵、其他灭火剂泵、航行设备以及船内安全通信设备等主重要设备供电，因此其所涉及的短路保护电器之间应实现完全短路选择性保护。
如各级保护采用断路器，则在主汇流排与应急汇流排互连馈线(以下简称“主、应急互连馈线”)上，以及如主汇流排分段采用断路器并带有过电流脱扣器时，可以用断路器的STD保护作短路保护（但在满足完全短路选择性保护要求的前提下，可设有INST保护）。该STD保护的电流和时间整定值，由于这些断路器位置接近发电机，同样应基于本指南3.2.2所述的4个因素加以确定。
其中的主汇流排分段断路器STD保护的电流整定值，原则上按与其相连的单台发电机电流整定值相同。但在主电站有4台及以上发电机并联运行的情况下，其电流整定值应根据发电机的实际投入运行台数确定，以防止在正常工况下发生误动作或不动作情况发生；其时间整定值则应小于与所连接发电机断路器STD保护整定值，并与下一级断路器STD保护整定值相协调，即滿足本指南3.1.2(3)②的要求。
主、应急互连馈线断路器STD保护的电流整定值，建议取为LTD保护电流整定值Ir(或脱扣器额定电流)的4 ~6倍，但不应大于单台发电机的稳态短路电流。其延时时间整定值，除应与其前级发电机断路器和主汇流排分段断路器(如设有过电流脱扣器时)协调以外，与其以下的应急电力和照明变压器及其下一级保护取得协调也是十分重要的。应滿足本指南3.1.2(3)②的要求。
根据本社规范关于“应能在主电源失电时在应急配电板处自动切断主、应急互连馈线”的规定，因此在该互连馈线的应急汇流排端一般均设有MCCB，且一般不设过电流保护，仅起遥控切断作用。但如设有过电流保护，则不应破坏在主电源供电情况下，该互连馈线的主汇流排端MCCB与其以下各级的过电流选择性保护。
3.3.2 主汇流排与电力分配电板(或组合起动屏) 及其下一级之间
如该电力分配电板(或组合起动屏)对重要设备供电，且如这些重要设备有故障
①
这里的“主汇流排与应急汇流排之间”，是“主汇流排引出馈电线的保护电器与应急汇流排引出馈电线上
的保护电器之间”的简称。下同。
33
停止运转时，不能自动转换到另一套设备继续工作。则应与以上3.3.1所述的“主汇流排与应急汇流排及其下一级之间”的要求一样，实现其短路选择性保护。
3.4 电力和照明变压器初级与照明汇流排之间的短路选择性保护 3.4.1 主电力和照明变压器初级与主照明汇流排之间
本社规范规定电力和照明变压器的短路保护应设在其初级电路中，鉴于该变压器需对航行灯、航行设备、信号设备和照明系统等重要设备供电。因此实现其初级电路与其下一级的短路选择性保护是必不可少的。具体可按下列4个方案①之一加以实现。
(1) 变压器初级采用MCCB，以其LTD保护作过载保护和STD保护作短路保护 此方案采用的MCCB只具有LTD和STD两段保护，不应带有INST保护。该STD保护的整定，应考虑到变压器在空载接通时产生的励磁冲击电流因素，从有关资料得知这一冲击励磁电流：在0.01s时约为额定电流的20 ~ 25倍，但随时间的衰减较快。电流整定值可取为6~10倍变压器额定电流。其时间整定值一般不小于0.1s，并与前一级的STD保护(一般为发电机)和与下一级MCCB的短路保护相协调，满足本指南3.1.2(3)② 的要求。
这是一种简单而可靠的方案。但由于船上使用的电力和照明变压器容量偏小，额定电流一般约为200A或更小些。且这一MCCB位于主汇流排处，对它的额定短时耐受电流要求较高，对主发电机总容量达1000kW及以上的船舶，因受MCCB制造技术的限制，选型有困难。对容量达500kVA及以上的较大型电力变压器，这确实是个好方案(见附录A)。
(2)变压器初级采用具有3段保护的MCCB作短路保护和过载保护
近年来某电气公司推出了一种专供保护电力和照明变压器的高瞬动值、具有3段保护的MCCB。其LTD作过载保护，STD和INST作短路保护，其中INST保护为一点固定高瞬动值电磁脱扣器。
显然，与以上(1)所述方案相比，不同之处就是本方案加入了INST保护。因此在STD保护按以上方案(1)要求进行整定的前提下，该INST保护并能滿足下列所有条件：
① Ii>iinrush/2
①
但不排斥其他切实可行方案的应用。
34
式中：Ii — 该MCCB的瞬时动作值(有效值)； iinrush— 变压器初级的冲击励磁电流(峰值)。 ② Ii>1.2(Un2/Un1)⋅iplb/2
式中： Un1 ─ 变压器初级额定电压； Un2 — 变压器次级额定电压；
iplb —（主或应急）照明汇流排处最大峰值短路电流值。
③ Ii ≤ Icw 。 式中：Icw — 该MCCB的额定短时耐受电流。 则可实现该MCCB与下一级MCCB的完全选择性短路保护。
需注意的是：如这一级MCCB采用只有LTD和INST两段保护的热磁脱扣MCCB，虽然制造厂能接受高瞬动值产品的特殊订货，但是不能实现这两级之间的完全短路选择性保护。
(3) 变压器初级及其下一级均采用具有“能量脱扣”性能的MCCB
如3.1.2(4)所述，这两级均采用具有“能量脱扣”性能的MCCB，可以实现这两级的短路选择性保护，其条件是：
①该变压器次级端短路的对称短路电流大于该级MCCB壳架等级电流的25倍； ②变压器初级MCCB的壳架等级电流对其下一级MCCB的壳架等级电流之比应大于2 。
在确定变压器初级MCCB的壳架等级电流时，应考虑到：
a，在变压器空载接通时产生的冲击励磁电流下，MCCB无误动作； b，在主或应急照明汇流排处发生短路故障时，其INST保护不动作。
(4)变压器初级采用熔断器作短路保护，另设仅有LTD保护的MCCB作过载保护 这是一种经济实惠的方案，本社规范对电力和照明变压器的保护，有“应以多极断路器或熔断器作短路保护和过载保护”的明文规定。问题在于如何选择适当的熔断器，以达到作变压器短路选择性保护的目的。主要需解决下列两大问题：
①如何避开变压器空载接通时产生的冲击励磁电流
应选择装有“aM”型熔断体(适合于保护电动机电路)，或者装有能承受电动机起动电流的“gG”熔断体的熔断器。由于在这里仅作短路保护，可适当提高其熔断体的定额，据有关资料介绍，可按被保护变压器额定电流的130% ~ 150%选取；必
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要时，在滿足以下②要求的前提下，也可取为被保护变压器额定电流的180%。据国内有关厂商介绍，如采用上述装有“gG”熔断体的熔断器，则可能还要加大些。 这样，避开变压器空载接通时产生的冲击励磁电流应当是不成问题的；
②与上、下级保护电器的协调动作(熔断)问题
由于在一般情况下，其上一级保护是主发电机ACB，其STD保护可留给下一级保护最长有约0.3 s~ 0.4s的空间。其下一级保护，如采用MCCB，通常可使用INST保护；如这下一级保护采用熔断器，可以满足3.1.2(3)②的要求。因此其与上、下级保护电器都能实现协调动作(熔断)。
此外，在使用过程中，会出现单个或多个熔断器熔断的情况，就会产生失去一部分照明和某些航行设备等重要设备不能工作的后果。因此，在万一发生这种情况时，应给操作人员发出一指示(有这种熔断器产品)或/和报警信号，以能做到及时修复，是十分必要的。
看来对较小容量(例如40kVA及以下)的电力和照明变压器，这应是一经济而可靠的方案。
3.4.2 应急电力和照明变压器初级电路与应急照明汇流排之间
由于在正常情况下，应急电力和照明变压器也需处于工作状态，由主电源供电，则此时“应急电力和照明变压器初级电路与应急照明汇流排之间”也应实现短路选择性保护。显而易见，这与以上“主电力和照明变压器初级电路与主照明汇流排之间”的短路选择性保护是相当的。不同之处是自主发电机算起，这里多了一级主汇流排至应急汇流排互连馈线的保护，其次就是应急电力和照明变压器的容量更小些。因此本指南3.4.1所述4种协调保护方案完全适用这一情况。如将这4种方案作一比较，则：
①实现上述3.4.1(1)方案时，作变压器初级电路保护断路器的选型更困难些； ②上述3.4.1(2)方案和3.4.1(3)方案是较佳方案，但都需滿足其各自的条件； ③如果该变压器容量较小，则3.4.1(4)方案是可行的。
3.5 主(或应急)照明汇流排与其下一级之间的短路选择性保护
至此，整个电力系统的保护，只剩下主(或应急)照明汇流排与主(或应急)照明
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分配电板或其他设备分配电板之间两级了。从本指南3.1.3对船舶电力系统短路电流的特点的分析已得出了结论：船舶电力系统这一部分的短路电流变化情况与陆上15kV及以下的电力系统相似。因此，断路器制造厂商所提供的保护协调资料应该是适用的。但需注意是各保护电器的整定值，应保证其具有足够的动作灵敏性，其灵敏系数一般不应低于1.3。
3.6 应急发电机与其以下级之间的短路选择性保护 3.6.1 应急发电机与其以下各级之间
在应急发电机供电情况下，同样应实现短路选择性保护。首先是应急发电机与应急汇流排之间的保护，这与本指南“3.2.2主发电机与以下各级”相当，但级数少了些，自主发机起依次有应急汇流排、应急照明汇流排、应急照明分配电板或其他设备分配电板引出馈电线处设置的保护。
因此，应急发电机的STD保护电流整定值，可同样按发电机断路器的要求整定；其时间整定值可视具体情况整定在0.3s左右，应注意与其下一级保护的协调。
不应在保护应急发电机的断路器中设有INST保护①。 3.6.2 应急电力和照明变压器初级电路与应急照明汇流排之间
此选择性短路保护问题实际上已在本指南3.4.2中得以实现，所不同的前者是由主发电机供电。而这里是由应急发电机供电。因此这里只要保证此变压器初级电路中的保护电器与应急发电机的STD保护之间的协调动作即可。
3.6.3 应急照明汇流排与其下一级之间
此与本指南3.5所列情况相当，在此情况下，按断路器制造厂商所提供的保护协调资料设计，即可实现这两级之间的短路选择性保护。与本指南3.5一样，需注意其保护电器的整定值，应保证具有足够的动作灵敏性。
①
除非该断路器的INST保护动作值满足下式要求：
Ii>1.2ipgE
2
，
式中：Ii ─ 断路器瞬动电流值；
ipgE— 应急发电机端短路的最大峰值短路电流。 即实际不起瞬动保护作用。
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3.7接地故障电流选择性保护
船上有时采用中性点接地的交流三相电力系统，特别是采用中性点经适当的阻抗接地的高压电力系统。这就会有接地故障电流出现，也就有个接地故障电流选择性保护问题。在此情况下，电力系统的有关部位一般采用带有接地故障的断路器作接地故障电流保护。其电流整定值应按电力系统的实际情况确定；其短暂延时的时间整定值应根据选用断路器的G故障保护的整定范围，按本指南3.1.2(3)②的要求确定。
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附录A 电力系统过电流选择性保护协调分析实例1
A.1 电力系统简介①
本实例是以国内建造的某铁路轮渡渡船的电力系统为基础，按本指南的要求对其系统保护进行了调整和修改的结果。
本船采用交流电力推进，系统电压为交流6600V，并采用公共电站。公共电站共配备4台6600V/2880kW发电机。在不同工况下的电能配置为：
航行工况: 4台发电机组； 进出港工况: 2台发电机组； 装卸货工况: 1台发电机组。
船上还配备了2台AC6600/400V，3ф，2200kVA电力变压器和1台AC400V，400kW应急发电机，对船上380V及以下电压等级的设备供电。
高压主配电板分1号高压配电板和2号高压配电板，采用具有STD保护的高压断路器连接。低压400V主汇流排采用不带脱扣器的断路器进行分段，起隔离作用。
其电力系统示意简图如图A.1所示。 A.2 概述
电力系统各级保护电器处可能出现的最大短路电流和最小短路电流，是进行其协调动作分析的依据。为进行协调分析方便，现将本电力系统几个相关故障点的短路电流计算值列于表A.2中。
相关故障点的短路电流值 表A.2
代号
故障点
位 置
最大短路电流 kA
Iac ip
最小短路电流 kA
Iac ip
B 主汇流排(高压) 20.65 7.29 5.52 1.99
C1 低压主汇流排 112.48 50.90 58.90 24.66 C2 应急汇流排 56.74 35.84 37.96 20.94
①D2 主照明汇流排 6.08 / 10.534.05 / 7.025.78 / 10.02 3.80 / 6.59D3 应急照明汇流排 4.17 / 7.22 2.84 / 4.92 4.03 / 6.98 2.72 / 4.72F 尾灯(航行灯之一) 0.03 / 0.06 0.02 / 0.04 0.03 / 0.06 0.02 / 0.04 注：①这里列出的两组数据，“前一数据”为400V/230V变压器初级侧短路电流值，“后一数据”为变压器次
级侧短路电流值
①
整套图纸送审时，不必加上这一部分。
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电力系统各级保护电器的设置及其整定值，见A.3部分。
电力系统相关各级保护电器协调动作分析、时间―电流特性曲线图以及对某些短路保护电器的动作灵敏性校核，见A.4部分。
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14 图意示统系力电 1.A 图 表A.3a 备 注 路器本身仅设LTD、STD两段保护；发电机发生内部故障时，差动保护电器使断路器瞬时脱扣。 用作发电机内部故障保护 表A.3b 备 注 路器仅设STD保护； 1为3台或4台发电机运行时的整定值；2为1号、2号配电板各1台发电机运时的整定值。 42 值定整其及 置。设列的所器j电.3A护保表 级~ 各a3统.A系表 3见.A详 断在继 断ddssII行 A 4AA A 404 9A4 4 4 25 =s7s= 值n5=6n In.I 值56 17s=4 5I0 定0= =% 5r5d5 定 =nn--II. 整.t.st1 12=T 整210..=d21s==dSN ==t rsI12 III ddss II nI % 器 nsn IIs ) n 0000.0 I s电围12135 1 ~ ~~ ~ 继范 ~ 1 11器围004. 3 护定.1.50..0.路范 ~~ 保 =00=0r==d(Irdsts断定-- 501.It=TS动器整 NII接整.00==dds s差 连器It和电 板 器 护类 DDT电路护类 D路护保种TTSLSN I配 断 压断保种-TS机保感 高电互流号感 发或电 2互流主(定 A 器、或电 器额电号(定A 器额 1 扣)继扣) 脱器护保脱器 动 等流 差等流 架电 0A52架电 0A52 壳级1壳级1 / / 商号 XX①XX商号XX 厂型XXXX厂型XX 值 值 定 6A9 路额2路定 5A9 分分额6 电电 机机机机 馈馈 称电电电电 或或称 接器 名发发发发号号号号 备备名连路断 1234 设设 代号 GGGG1234代号 BT 。明标应均中审送际实在，号型/商厂的器电护保用选所明标有没都中表各下以和处此① 注。 护 备保TSNI设不器路断 A① 7Ac 32 31 2①.值=s2sAn9=2I 9n.表定5=I 08r= 整.t0.ds 13t== rd IsI nsns I 00I 0. 围1253 1 ~ ~~ 范 ~ 定1 5 .101器整0...=000r===d路 IrdstsIt断器 机 动路 护类 DD电断保种TTLS推 侧感 。 s首互流0.或电3 =d(定A s器额t，扣)A05脱器4 =dsI等流 ：架电 0A5值2定壳级1整一 / 另商号X至X厂型X换X转动 值自 路定 ，A47中分额程过电动馈 推推起或称侧侧机备名首首动号号电设12在① 代号12：TT注BB ；电34护继保护段保两动D ，差。 T注S时 护 、障。保 D 故扣障备LT部脱故设内时部仅生瞬内身发器器本器路压器压断变路变使作 断在器用d3. AAA 表 01A60 6 0 1 值=s1s9n5=2=n I9n.I 定5=I0 % 4r2=d0.t.s2 整12t=T ==S rdN IsIII nI ns s% I 00nI0). 围12 30 15 5器范~ ~~ ~ ~电定1 11 .1..5继0.00. =0=d=0(r=sd护器整IrtIst=TS NI保 I动电 差 护护类 DDTS和 保种TTLSNI器保路感 断互流级或电 (定 A 器初器额电器扣)继压脱器护变保动推进等流 差架电 0A52壳级1 / 商号XXXX厂型XXXX 值 定 5A5 路额4分电变变馈 进 进 或称推器推器备名号压号压设12 代号12R RTTPP 6600V/400V配电变压器初级断路器和差动保护继电器 表A.3e 保 护 电 器 设备或馈电分路 代种类LTD Ir=0.1 ~ 10In Ir =1.9In=365A 名称 保护整定范围 整定值 备 注 号 额定值 厂商/ 壳架等级电流A 型号 A 脱扣器(或互感器)额定电流 A TR1 TR2 STD 差动保护继电器 INST 1号变压器 2号变压器 192 XXXX 1250 断路器本身仅设LTD、STD两段保护；在变压器发生内部故障时，差动保护继电器使断路器瞬时脱扣。 XXXX tr=0.1 ~ 120s Isd=0.1 ~ 5 In tsd=0.1 ~ 3.0s IINST=(0.5 ~ 50)% Intr=101s ① Isd=2.2 In=422A①tsd=0.3s IINST=20% In=38A 用作变压器内部故障保护。 注：①在检测到变压器空载励磁冲击电流时，自动转换至另一整定值：Isd= 850A，tsd= 0.75s 。 主、应急互连馈线断路器 表A.3f 断 路 器 保护种类LTD 800~1000，…，1600 tr=5,10,15,20,30s STD Isd=2,4,6,8,10In tsd=0.1,0.15,0.2,0.3sIr=800A tr=20s (6Ir) Isd=6.0 In=4800A tsd=0.2s ①设备或馈电分路 整定范围 整定值 备 注 代名称 号 800 额定值 厂商/ 壳架等级电流A 型号 A 脱扣器(或互感器)额定电流 A 主、应急互连馈线 800 XXXX 1600 由于此处对Icw要求较高，故选用壳架等级为1600A，具有LTD和STD两段保护的MCCB 注：①在此情况下，MCCB的可返回时间为180ms，最大全分断时间为250ms。 44 很等，架BC壳CM 用动；采 瞬用注高护，故 的保高 定性较备固择求 点选要。BscC一器IC为压对M B变处A0 CC作此0h43M合于为.A该适由级表 A )0 g r AAI0 3①k62s3 .值0(11. A0 =.62sn I0 表定=00== r2.d 整I=6sTtSN rIt= dI s I s A 3 0s . 000 43n I ，,0， A 01器, 围02,8…k3 55,,.路 范31656, ，,41 .=断, 定…020 T 1=,SN级 整，,ds1I 5=I.I初 0r0器器02t=d器 st路 压断路护类 变 DDTS级断保种TT明LSNI初照器感 。急压互流s应m0变或电51明(定 0A0为照器额2间主扣)时脱器断分全等流 大架电 0A0最壳级4，sm08 / 为商号XX间厂型XX时回 返值 可 定 0A8的B路额1CCM分，电压下馈 况或称变 情备名明器此照路断在设主器①： 注代号 T3 很54，BCCM 动。 瞬用注高护 的保 定性备固择点选一器为压B变CC作M合该适 )A r0 A值AI0k69①s00定(.5=1 n.41sI0 整=00==r I2.d=6sTtSNr=ItdsIIs 5s 320. 0 23n, 围,,I…Ak范…0021,，,8,05,5.定016,145,4. 0= 整10,，12,TS,=d1NI 55s.I0器2=I1r=tds t 路 T断护类 DDS保种TTLSNI感 互流 或电。定 0s(A5m器额1051扣)为脱器间时断等流 分架电 5A2全壳级2大最， s/ m商号X0X8厂型XX为间 时值 回4返 定 A4可路额1的分BC电变器CM馈 明路，下或称照断况备名急器情设应压此在 ①代号TE：1注 注 。i B3 .A备CCM表扣 脱 磁 热 为 此 A 0 0 值 2A 定04 ± -A0=0 rI6 整= TS器NII路断端出 引围 排范 --定流定固汇整明 照器 急 应路 护类 DTS、断保种TLNI主和感 排互流流或电 汇(定 A①0急器额4应扣) 脱器。例为等流A 0架电 04A0壳级1以处此 / ，商号XX器厂型X扣X脱 档值几 好 定A04有路额BC分CM电流汇的馈 汇明用或称明照使级备名照 急 排一设主排这 应流① ：代号BBL L注ME 。64BCA的护 保注段 两 D T备S和 DjT3L.A有表具 为 此 A )A0 2rI5 值224① 7. 1s 定=1=3 n(In.I0 整 0s0= .ds 15.t =22==rrd ItsI s n0 I )6 ， 5,nIs 围0008 .范131. -,,0 058,,.定26 1,, -04…,, 整8.221器0,=.(5ds0路 =1I==dst断器rIr t机 电路 发断护类 DD保种TTLS急 应感 。s互流m0或电7 3 2(定A2为器额7间扣)时脱器断分全等流大架电 0最A0，壳级8sm572 / 商号 为XX间厂型XX时回 返值可 2 定A2的7B路额CCM分，电机下馈 电况或称发情备名急此在设应①： 代号 注GE A.4 电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图 A.4.1 高压6600V部分 A.4.1.1协调分析
从图A.1可见，公共电站配电系统含高压和低压两大部分。其高压部分涉及对低压部分供电的过电流保护：自6600V主发电机断路器起至两高压配电板连接断路器和6600V/400V配电变压器初级断路器之间共3级。其过电流保护的设置，除对主发电机和配电变压器采用瞬时动作的差动保护继电器作内部故障保护以外，均采用具有LTD和STD保护的ACB进行保护。它们的动作电流和时间的整定值列于表A.3a、表A.3b和表A.3e中。显而易见，其相关断路器的STD保护时间整定值自主发电机起依次递减，并达到了本指南3.1.2(3)②的要求，实现了该部分的完全选择性保护。详见图A.4.1.2a相关断路器协调动作的时间―电流特性曲线图。
此外，自主发电机断路器起至两高压配电板连接断路器和首侧推断路器之间；自主发电机断路器起至两高压配电板连接断路器和推进变压器初级断路器之间：它们的过电流保护设置及其动作电流和时间的整定值列于表A.3c和表A.3d中，也同样可以达到了本指南3.1.2(3)②的要求，并实现了该部分的完全选择性保护。详见图A.4.1.2b和图A.4.1.2c相关断路器协调动作的时间―电流特性曲线图。
主发电机的欠电压保护、过电压保护、逆功率保护、相序保护和低频率保护等保护继电器或脱扣器均至少经1s的延时后动作。配电变压器断路器的欠电压脱扣器等均经短路选择性保护相协调的短暂延时后动作。
此外，用作主发电机内部故障保护用瞬时动作的差动保护，能同时起到主发电机之间短路选择性保护作用。
A.4.1.2 表明各级保护电器协调动作的时间―电流特性曲线图
详见下列时间―电流特性曲线图：
图A.4.1.2a主发电机断路器、两高压配电板连接断路器和配电变压器初级断路器协调动作的时间-电流特性图；
图A.4.1.2b首侧推断路器与主发电机断路器协调动作的时间-电流特性图；
图A.4.1.2c 主发电机断路器、两高压配电板连接断路器和推进变压器初级断路器协调动作的时间-电流特性图。
47
图中：A为主发电机断路器时间-电流特性图
B为1、2号高压配电板连接断路器时间-电流特性图
C为6600V/400V配电变压器初级断路器时间-电流特性图
图A.4.1.2a 主发电机断路器、两高压配电板连接断路器和配电
变压器初级断路器协调动作的时间-电流特性图
48
图中：A为主发电机断路器时间-电流特性图
B为首側推断路器时间-电流特性图
图A.4.1.2b首侧推断路器与主发电机断路器位
协调动作的时间-电流特性图
49
图中： A 为主发电机断路器时间-电流特性图
B为推进变压器初级断路器时间-电流特性图
C 为1、2号高压配电板连接断路器时间-电流特性图
图A.4.1.2c主发电机断路器、两高压配电板连接断路器和
推进变压器初级断路器协调动作的时间-电流特性图
50
A.4.2 低压400V/230V部分 A.4.2.1协调分析
(1)按时间原则实现过电流选择性保护
根据本社规范和本指南有关规定，本电力系统低压400V/230V部分的下列几级之间，系按时间原则实现过电流选择性保护：
①配电变压器初级ACB与主、应急互连馈线MCCB之间
如表A.3e和A.3f所示，该两断路器均采用STD作短路保护，它们的时间整定值：前者为0.3s，后者为0.2s 。后者的最大全分断时间为250ms，前者的可返回时间为270ms，故可实现完全选择性保护。
②配电变压器初级ACB与主照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间 与以上①相同，而这里的主照明变压器初级MCCB的STD保护时间整定值为0.1s，与其前级0.3s相差更大。且在流过其中的峰值短路电流ip的1/2倍值达到其瞬动值6.3kA时，该MCCB瞬时动作。因此，这两级之间可以实现完全选择性保护。
再看主照明变压器初级MCCB与其下一级MCCB之间，从表A.2可知，流过下一级MCCB的最大峰值短路电流ip的1/2倍值等于7.45kA。折算至变压器初级，则此时流过变压器初级MCCB相应的短路电流值为4.20kA，故该变压器初级MCCB不会瞬动(其瞬动值为6.3kA)，而是通过其STD保护经0.1s延时分断。显而易见，这两级MCCB之间按时间原则实现了完全选择性保护。
③主、应急互连馈线MCCB与应急照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间 其主、应急互连馈线MCCB与应急照明变压器初级MCCB两级之间与以上②相当，不同的是将上述的“配电变压器初级ACB”换成了“主、应急互连馈线MCCB”，该MCCB中STD保护的延时时间换成了0.2s，但也完全滿足本指南3.1.2(3)②的要求。 其应急照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间，同样从表A.2可知，流过下一级MCCB的最大峰值短路电流ip的1/2倍值等于5.11kA。折算至变压器初级，此时流过变压器初级MCCB相应的短路电流值为2.95kA，故该变压器初级MCCB不会瞬动(其瞬动值为4.0kA)，而是通过其STD保护经0.1s延时分断。同样，这两级MCCB之间按时间原则实现了完全选择性保护。
④ 应急发电机ACB与应急电力和照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间
51
此与以上③相同，不同的是将上述的“主、应急互连馈线MCCB”换成了“应急发电机ACB”，并将该ACB中STD保护的延时时间换成了“0.3s”，完全滿足本指南3.1.2(3)②的要求。其应急照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间，与以上③不同的是流过下一级MCCB的最大峰值短路电流减小了约21%，同样，这两级MCCB之间按时间原则实现了完全选择性保护。
(2)按制造厂商提供的保护协调资料实现过电流选择性保护
如本指南3.1.2(2)②b所述，主、应急照明汇流排引出分路MCCB与其下一级的MCCB或MCB之间，可按制造厂商提供的保护协调资料的规定选定，从而实现了过电流选择性保护。
A.4.2.2 某些短路保护电器的动作灵敏性校核
根据本指南对保护电器动作灵敏性的要求，考虑到本船船长达200m，其驾驶室在首部，主、应急配电板都在尾部。现选择其航行灯之一的尾灯，为校核其供电MCCB的短路保护动作灵敏性，经计算该处的最小二相短路的对称短路电流为：
Iac(2) = 40A×0.866 = 35A 。
现确定保护其馈电线的MCCB的瞬时动作值为：IINST = 20A，则其灵敏系数等于1.75，滿足本指南3.1.2(1)③的要求。
A.4.2.3表明各级断路器协调动作的时间―电流特性曲线图 详见下列时间―电流特性曲线图：
图A.4.2.3a 6600V/400V配电变压器初级ACB、主照明变压器初级MCCB和主照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图；
图A.4.2.3b 6600V/400V配电变压器初级ACB，主、应急汇流排互连馈线MCCB，应急照明变压器MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图；
图A.4.2.3c应急发电机ACB、应急照明变压器初级MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图。
52
图A.4.2.3a 6600V/400V配电变压器初级ACB、主照明变压器初级MCCB和
主照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图
53
图A.4.2.3b 6600V/400V配电变压器初级ACB，主、应急汇流排互
连馈线MCCB，应急照明变压器MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图；
54
图A.4.2.3c应急发电机ACB、应急照明变压器初级MCCB和应急照明汇
流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图
55
附录B 电力系统过电流选择性保护协调分析实例2
B.1 电力系统简介①
本实例是以国内建造的某散装货船的电力系统为基础，按本指南的要求对其系统保护进行了调整和修改的结果。
本船采用400V交流电力系统，主电源配备2台440kW发电机组和1台312kW发电机组。在不同工况下的电能配置为：
航行工况: 1台440kW发电机组；
进出港工况: 1台440kW发电机组和1台312kW发电机组； 装卸货工况: 2台440kW发电机组； 停泊工况： 1台312kW发电机组。
此外，还设有1台88kW发电机组作为应急电源。
主汇流排采用不带保护的断路器进行分段。
其电力系统示意图B.1所示
图 B.1 电力系统示意图 ①
整套图纸送审时，不必加上这一部分。
56
B.2 概述
电力系统各级保护电器处可能出现的最大短路电流和最小短路电流，是进行其协调动作分析的依据。为进行协调分析方便，现将本电力系统几个相关故障点的短路电流计算值列于表B.2中。
相关故障点的短路电流值 表B.2
故障点
代号
①1G、3G
B C1 D1 D2 F
位 置 发电机端 主汇流排 应急汇流排 主照明 汇流排 应急照明 汇流排 首楼 照明灯
最大短路电流
kA ip Iac
② ② 7.712.9138.10 14.92 14.55 9.94
③
3.98 2.53 6.89 4.38 2.26 1.46 3.93 2.53 0.069 0.049 0.119 0.084
1台440kW发电机供
电 kA ip Iac 12.04 4.56 15.95 6.35 8.99 5.47 3.41 2.10 5.91 3.64 2.07 1.31 3.59 2.27 0.069 0.049 0.119 0.084
应急发电机供电
kA ip Iac - - 4.08 1.59 - - 1.52 2.64 0.058 0.101
0.86 1.49 0.041 0.071
注： ①此为主汇流排处短路，单台发电机送出的短路电流；
②此为主汇流排处短路，312kW发电机送出的短路电流； ③这里列出的两组数据，“上一数据”为400V/230V变压器初级侧短路电流值，“下一数据”为变压器次级侧短路电流值。
电力系统各级保护电器的设置及其整定值，见B.3部分。
电力系统相关各级保护电器协调动作分析、时间―电流特性曲线图以及对某些断路器的动作灵敏性校核，见B.4部分。
B.3 系统各级保护电器的设置及其整定值 见表B.3a ~ 表B.3g所列。
57
式方时延 限注时 定 用备采护 保。)DFTFSO 中 t2a其I(.3B表 AAA 0 5k 9)r70 7I94 1 =6s. 值n( 40 Is=.1 0= 定90r 9.I= dn 整.1 sIt0 5.3 =21r =t= rd= IsiII s )r4 nIrI. n I 围0I 0.60,5 1 范1(13.~s ~0, 定44 2~.2 5.0~.02, 11==5 .i 整r.=0I I0ds= Id 器=str t 路 断 DDT器护类TTSLSN路保种I断机流电发或互感电定 0A0主器（额8 扣） 脱器 等流 架电 0A0 壳级8 / 商号 XX 厂型①XX 值 A A09 路定7 分额 电 馈 机机 或称电电 备名发发号号 设12 代号 GG12式方时延 限注时 定 用备采护 保。)DFTFSO 中 t2其I(.3bB表 AA 0 )0A 3k 3rI33 值5 1 9=6( s. 定nIs=46. r=40I0 整8. =ndI.1st10 5.1 =2r =t== rdi IsII s r nI4. I)r0I 0 ,n 603I 围.1(1. s~05,1 范~ 4 2~ 25. 定4.~.02, 511=.i 整0 =r. =0I I0ds= Id 器=str t 路 断 器护类 DDT路保种TTSLSNI断机感流电电发定 0主器（或互额A36扣）脱器等流 架电 0A3壳级6 / 商号 XX厂型XX 值 A A03路定5分额电馈 机或 称电备名发号设3 代号 G3 85 。明标应均中审送际实在，号型/商厂的器电护保用选所明标有没都中表各下以和处此① ；能性” c 扣.3B注脱表 量 能。 备“器有扣 具脱 器子 路电 断用 该采 A0 AA )00 5r0 ①0I0 61s4 值2 =( 24 s=.=r 定nI I0n 0=I.d1 整46. 0=4s1t r= =trd=is III nrII 器围0 n. sI1)031路~r121 范 I46~ .~断定.( 050s2线整 8 ≤.1d = s= tir~=d馈 I sI。6Is连器=mrt04互路1急断 为DDT应护类TTS间LSN、保种I时主回返互感流电可定大 0A3最器（或额6，s扣）m0脱器32为等流架电 间0A3时壳级6断分 / 全商号XX大厂型XX最的 B值 C AC A0M5路定2该分额，电下 馈 急线况或称应馈情备名、连此设主互在①： 代号 注 ；95能性” 扣注脱 量 能。.3d B备“器表有扣具脱 器子 路电 断用 该采 ②A A② 4 )一 A 31r2s0 7①5 值 =I057 102 .= 定n6I( 2s=0n rI 整56. 0=I=d1r 0s1t. =t8= r=i IdIs I ) nrr)I 0II 定 .6 围1(0s ~s15固 5( 范4.~ 0.n器定.7 0I 02=1路整 ~ d1= =st r5d= 断 I=sir器器tII；sm0压路4变断 T为 明护类 DDSN间。照保种TTLSI时些主回高流返取可应或互感电定 大值05最定器（额A2，整s扣）m项0脱器6两为该等流间， 架电 0时扰A5壳级2断干分的 全流/ 商号X大电X厂型X最磁X的励B击 C值C冲 M0的 A3该器路定1，压分额下变电馈 变况免 情避或称明器此了备名照压在为设主①②： 代号 注 T M ；能性” 扣注脱 量 备能。“器 有扣e具脱.3BB子C表C电M用 该采 ② AA② 4 0A 6) r4 0 6s6 7 值=In6=61 r0 定I (1sI.=00n .I 整46. 0=0=d1 r1st1 =tr== Idis II ) nrr ) I 0IIs定 .6 围1(0 ~s16固 50( 范4.~ . .7 0n 定02 ~ ≤I11 整= =d r5ds I=st=ri； 器器tIIsm0路路4断断 为DDT器护类TTS间 LSN压保种I时。回些变返高明可取照互感流电大应急定 0最值6应器（或额A1，定sm整扣）06项脱器为两间该等流 时，架电 0A5断扰壳级2分干全的 / 大流商号XX最电厂型XX的磁B励C C击值M冲 A5该的6路定，器分额下压电况变馈 明 情免或称照器此避备名急压在了设应变①为： 注 代号 TE 0；6能性” 扣注脱 f 量 .3能。B备“器表有扣 具脱 B磁 C C热 M用 该采 A 54 = 值 定nI 9 整.0 =r I )n I 0定. 围1固 ~( 范器定8 A.000路整 5= 断r I=i端器I出路引断 DT排护类T SLNI流保种汇明感流 照电急定 A0应器（或互额5 。、扣）例主脱器为A和05排等流 以流架电 0A0处汇壳级1此，急 器应/ 商号X扣X脱厂型XX档几定 好 5有4B 额值AC路CM分、急引的电排应排用使馈 级或称流和流一备名汇明汇 这①设急照明路分应主照出： 注 代号 应急发电机断路器 表B.3g 断路器 保护 =种类整定范围 整定值 LTD STD INST Ir= 0.4 ~1.0In Ir= 0.4 In= 160A tr= 1.0s(6Ir) tr= 0.5 ~24s(6Ir) Isd= 1.5 ~ 10 Ir Isd= 2.5 Ir= 400A tsd0.1,0.2,0.3,0.4s tsd=0.3s OFF 备 注 设备或馈电分路 代名称 额定值 厂商/ 壳架等脱扣器（或互感号 A 型号 级电流器）额定电流A A 158 XXXX 630 400 EG 应急 发电机 其中STD保护采用定时限延时方式2(It OFF)。 61 B.4 电力系统有关各级保护电器协调动作分析及时间―电流特性曲线图 B.4.1协调分析
B.4.1.1主发电机之间及其与下一级之间的短路选择性保护 (1)主发电机之间的短路选择性保护
采用保护发电机断路器的INST保护实现。其整定值：1G、2G为10.40kA；3G为6.93kA，均大于各自发电机短路电流(ipg/2)的1.2倍，滿足本指南3.2.1(1) 的要求。可实现这部分的短路选择性保护。
(2)按时间原则实现主发电机与其下一级之间的短路选择性保护 ①主发电机ACB与主、应急互连馈线MCCB之间
如表B.3a、B.3b和B.3c所示，该两断路器均采用STD作短路保护，它们的时间整定值：前者为0.4s，后者为0.2s 。后者的最大全分断时间为230ms，前者的可返回时间至少可达到250ms，故这两级可实现完全短路选择性保护。
②主发电机ACB与主照明变压器初级MCCB之间
与以上①相同，而这里的主照明变压器初级MCCB，从表B.3d中可知，STD保护动作时的最大全分断时间为60ms，故这两级可实现完全短路选择性保护。
(3)主发电机的欠电压保护和逆功率保护与短路选择性保护的协调
主发电机的欠电压脱扣器和逆功率保护继电器的动作，均应在发生故障后至少经1s的延时后动作，以能与上述相关的短路选择性保护相协调。
B.4.1.2照明变压器初级MCCB与下一级MCCB之间 (1)主照明变压器初级MCCB与下一级MCCB之间
由表B.3d可知，主照明变压器初级MCCB具有“能量脱扣”性能，其壳架等级电流为250A，其与下一级壳架等级电流之比大于2。且在流过其下一级MCCB的短路电流达到2.5kA及以上时，即实现了“能量脱扣”。由图B.4.3d可知该MCCB约在8ms时间内快速脱扣，分断故障电路，实现了完全短路选择性保护。
在流过其下一级MCCB的短路电流不足2.5kA的情况下，则流过变压器初级MCCB的短路电流不到1.44kA，则该初级MCCB不会瞬动。但只要流过变压器次级MCCB的短路电流大于500A时，则该次级MCCB即瞬时动作，约在8ms时间内即完全分断，流过其中的短路电流越大，由于其限流作用，分断时间更短些(详见图B.4.3d)。如
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这下一级保护有故障，则由其初级MCCB的STD保护动作，经60ms后切断故障电路，起到其下一级保护的后备保护作用。
(2)应急照明变压器初级MCCB与下一级MCCB之间
情况与上述(1)主照明变压器一样，在大短路电流下实现“能量脱扣”，而在较小短路电流下，以时间原则实现完全短路选择性保护。
B.4.1.3主、应急互连馈线MCCB与以下级MCCB之间 (1)主、应急互连馈线MCCB与应急汇流排引出分路MCCB之间
如表B.3c和表B.3f所示，这两级MCCB都具有“能量脱扣”性能。且其上一级MCCB壳架等级电流为630A为其下一级MCCB壳架等级电流100A的6.3倍，以及应急汇流排处的短路电流都在5kA以上。因此，此两级之间能以“能量脱扣”方式实现完全短路选择性保护。
(2)主、应急互连馈线MCCB与应急变压器初级MCCB之间
如表B.3c和表B.3e所示，这两级MCCB都具有“能量脱扣”性能。其上一级MCCB壳架等级电流为630A与其下一级MCCB壳架等级电流250A之比，虽然大于2。但由于从表B.2中的D2点可以看出，流过其中的短路电流不足250A的25倍，故不能实现“能量脱扣”。而是按“时间原则”实现了此两级之间的短路选择性保护：其上一级MCCB的STD保护的最大可返回时间为140ms大于其下一级MCCB的全分断时间60ms。
B.4.1.4应急发电机ACB与应急照明变压器初级MCCB及其下一级MCCB之间 此与以上B.4.1.3(2)相似，不同的是将上述的“主、应急互连馈线MCCB”换成了“应急发电机ACB”，并将该ACB中STD保护的延时时间换成了“0.3s”，完全滿足本指南3.1.2(3)②的要求。
在应急发电机供电情况下，其应急照明变压器初级MCCB和下一级MCCB之间，与以上B.4.1.2(2)不同的是流过下一级MCCB的短路电流减小了些。这两级MCCB之间系按时间原则实现了完全短路选择性保护。
B.4.1.5主、应急照明汇流排引出分路MCCB与其下一级的MCCB(或MCB)之间 如本指南3.1.2(2)②b所述，主、应急照明汇流排引出分路MCCB与其下一级的MCCB(或MCB)之间，如按制造厂商提供的保护协调资料的规定选定MCCB(或MCB)，则可实现这部分的过电流选择性保护。
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B.4.2 某些短路保护电器的动作灵敏性校核
根据本指南对保护电器动作灵敏性的要求，现选择首楼甲板照明灯，为校核其供电MCCB的短路保护动作灵敏性，经计算该处的最小二相短路的对称短路电流为：
Iac(2) = 84A×0.866 = 72.74A 。
现确定保护其馈电线的MCCB的瞬时动作值为：IINST = 50A，则其灵敏系数等于1.45，滿足本指南3.1.2(1)③的要求。
B.4.3 表明各级断路器协调动作的时间―电流特性曲线图
详见下列时间―电流特性曲线图：
图B.4.3a主发电机ACB、主照明变压器初级MCCB和主照明汇流排引出分路MCCB的协调动作时间―电流特性曲线图；
图B.4.3b主发电机ACB，主、应急汇流排互连馈线MCCB，应急照明变压器初级MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图；
图B.4.3c应急发电机ACB、应急照明变压器初级MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图；
图B.4.3d XX系列MCCB的能量脱扣区段协调动作的时间―电流特性曲线图。
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图B.4.3a主发电机ACB、主照明变压器初级MCCB和主照明 汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图
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图B.4.3b 主发电机ACB，主、应急汇流排互连馈线MCCB，应急照明变压器初级 MCCB和应急照明汇流排引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图
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图B.4.3c 应急发电机ACB、应急照明变压器初级MCCB和应急照明汇流排
引出分路MCCB协调动作的时间―电流特性曲线图
图B.4.3d XX系列MCCB的能量脱扣区段协调动作的时间―电流特性曲线图
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