申请/专利权人：江苏省镇江船厂(集团)有限公司

申请日：2018-05-02

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN108448531B

主分类号：H02H3/00

分类号：H02H3/00;H02H3/08;H02H3/10;H02H3/253

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2018.09.18#实质审查的生效;2018.08.24#公开

摘要：本发明公开了一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，包括低压断路器QF、低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F、电压继电器1KA、电压继电器2KA、中间继电器3KA、按钮S、二极管1VD、齐纳管2VD，本发明对趸船三相四线制配电系统的安全运行进行自动保护，一旦出现岸侧或船侧的零线电气连接失效、船体与岸地的电气连接失效、船体与岸地电位不等、断路器零极触头接触不良、电源三相任一相发生缺相、零线的任一处发生开路以及岸上低压电网接地装置出现故障等状况，能瞬时自动切断岸电电源以保护设备和人身安全。

主权项：1.一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，包括低压断路器QF、低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F、电压继电器1KA、电压继电器2KA、中间继电器3KA、按钮S、二极管1VD、齐纳管2VD，所述低压断路器QF为四极联动分合型，低压断路器QF三个相极具备复式或电子脱扣方式的过载与短路保护功能，零极上无保护，低压断路器QF配置有失压脱扣器TQ；岸电电缆将三相四线制岸电接到低压断路器QF进线端，三相四线制岸电的三根相线分别与低压断路器QF的相极A、B、C进线端连接，三相四线制岸电的中点零线与低压断路器QF的零极N进线端连接，用船用电缆从低压断路器QF出线端将岸电接至趸船主配电板上的主电源断路器Q的进线端，趸船主配电板上的零线汇流排接地；所述低压熔断器1F、按钮S的常闭触点、电压继电器1KA的常开触点、电压继电器2KA的常开触点、中间继电器3KA的常闭触点串联连接，串联电路的一端接三相四线制岸电的A相，串联电路的另一端接失压脱扣器TQ的线圈的一端，失压脱扣器TQ的线圈的另一端接二极管1VD的阳极，二极管1VD的阴极接齐纳管2VD的阴极，齐纳管2VD的阳极接中间继电器3KA的线圈的一端，中间继电器3KA的线圈的另一端接低压断路器QF的零极N的出线端，所述中间继电器3KA的常开触点两端接报警回路，所述低压熔断器2F的一端接三相四线制岸电的B相，低压熔断器2F的另一端串联电压继电器1KA的线圈后接三相四线制岸电的A相，所述低压熔断器3F的一端接三相四线制岸电的C相，低压熔断器3F的另一端串联电压继电器2KA的线圈后接三相四线制岸电的A相；还包括相序检测装置P，所述相序检测装置P接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端；还包括相序转换装置PA，所述相序转换装置PA接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端；所述齐纳管2VD的稳定电压选为6V，中间继电器3KA的额定电压选为DC6V。

全文数据：趸船三相四线制配电系统安全保护装置技术领域[0001]本发明涉及一种趸船三相四线制配电系统，尤其涉及一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，属于船舶电气系统技术领域。背景技术[0002]趸船是锚泊固定在岸边，作为装卸货物或供人员上下的浮码头，有许多地方已将趸船的用途扩大为餐饮娱乐等场所，有的趸船是用巨型旧船改造而成，如同一座设在水中的高层建筑，但是它不具备岸上建筑物接地装置的自然条件。近几年来对环境保护的新规定不断出台，要求船舶停靠码头时应停止自发电，以减少排放污染。2017年8月4日，交通运输部发布《关于推进长江经济带绿色航运发展的指导意见》，提出“大力推广靠港船舶使用岸电”，趸船更是首当其冲，需要全部改为接用岸电作为主电源。[0003]我国低压电网的电制是中性点接地的交流三相四线制配电系统，其额定频率为50Hz、额定电压为400V230V。在中国船级社CCS发布的《钢质内河船舶建造规范》（2016版第3篇第16章《趸船的附加要求》中，规定由岸电供电的“趸船配电系统应与岸电配电系统一致”，要求“趸船应设有将船体与岸上的接地装置进行可靠电气连接的措施”，还要求趸船“由岸上交流三相四线中点接地系统供电时，应设有将船体与岸电零线进行可靠电气连接的措施。”切实满足船舶规范这两项“可靠电气连接”的要求，对趸船三相四线制配电系统的安全运行十分重要。[0004]船舶规范规定船舶用作连接岸电的受电装置是岸电箱。现行CB373-85标准《岸电箱》第1.4条规定“岸电箱的主开关采用塑壳式空气断路器，均应装有过载及短路保护装置，根据用户需要可附加失压保护及相序转换装置”，第2.14条规定“岸电箱体上应装有安全接地螺柱”，“三相岸电箱的岸电电缆接线柱应带有中点零线接线柱。”可见岸电箱作为船侧受电装置，同时对岸电箱至主配电板之间的连接电缆进行保护，但不具备对船上三相四线制配电系统安全运行进行保护的功能。长期以来，船舶规范要求的上述两项“可靠电气连接”是否合格，都是由人进行观察检查后得出结论，对趸船三相四线制配电系统的安全运行，缺少连续的监控和有效的保护方法。[0005]趸船上的交流三相380V负载是由三相线电压U-V-W相供电，交流单相220V负载是由相电压U-E或V-E或W-E供电，采用人工的方法不可能对船舶规范所要求的上述两项“可靠电气连接”进行分秒不停地观察检查，船体与岸地的连接线开路或船体与岸电零线的连接线开路等故障时有发生，轻则烧坏设备，重则危及人身安全。例如因三相四线制配电系统零线开路造成的线路过电压，使在线使用的电器等单相负载烧坏的事故，造成设备损失。因此，研制一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，对趸船三相四线制配电系统的安全运行进行自动保护，一旦出现上述“可靠电气连接”失效等故障，能瞬时自动切断岸电电源以保护设备和人身安全，具有十分重要的意义。发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，对趸船三相四线制配电系统的安全运行进行自动保护，一旦出现岸侧或船侧的零线电气连接失效、船体与岸地的电气连接失效、船体与岸地电位不等、断路器零极触头接触不良、电源三相任一相发生缺相、零线的任一处发生开路以及岸上低压电网接地装置出现故障等状况，能瞬时自动切断岸电电源以保护设备和人身安全。[0007]本发明的目的通过以下技术方案予以实现：[0008]一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，包括低压断路器QF、低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F、电压继电器1KA、电压继电器2KA、中间继电器3KA、按钮S、二极管1VD、齐纳管2VD，所述低压断路器QF为四极联动分合型，低压断路器QF三个相极具备复式或电子脱扣方式的过载与短路保护功能，零极上无保护，低压断路器QF配置有失压脱扣器TQ;岸电电缆将三相四线制岸电接到低压断路器QF进线端，三相四线制岸电的三根相线分别与低压断路器QF的相极A、B、C进线端连接，三相四线制岸电的中点零线与低压断路器QF的零极N进线端连接，用船用电缆从低压断路器QF出线端将岸电接至趸船主配电板上的主电源断路器Q的进线端，趸船主配电板上的零线汇流排接地;所述低压熔断器1F、按钮S的常闭触点、电压继电器IKA的常开触点、电压继电器2KA的常开触点、中间继电器3KA的常闭触点串联连接，串联电路的一端接二相四线制岸电的A相，串联电路的另一端接失压脱扣器TQ的线圈的一端，失压脱扣器TQ的线圈的另一端接二极管IVD的阳极，二极管IVD的阴极接齐纳管2VD的阴极，齐纳管2VD的阳极接中间继电器3KA的线圈的一端，中间继电器3KA的线圈的另一端接低压断路器QF的零极N的出线端，所述中间继电器3KA的常开触点两端接报警回路，所述低压熔断器2F的一端接三相四线制岸电的B相，低压熔断器2F的另一端串联电压继电器IKA的线圈后接三相四线制岸电的A相，所述低压熔断器3F的一端接三相四线制岸电的C相，低压熔断器3F的另一端串联电压继电器2KA的线圈后接三相四线制岸电的A相。[0009]本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：[0010]前述趸船三相四线制配电系统安全保护装置，还包括指示灯H，所述指示灯H的一端接于低压熔断器2F和电压继电器IKA线圈之间，指示灯H的另一端接于低压熔断器3F和电压继电器2KA线圈之间。[0011]前述趸船三相四线制配电系统安全保护装置，还包括相序检测装置P，所述相序检测装置P接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端。[0012]前述趸船三相四线制配电系统安全保护装置，还包括相序转换装置PA，所述相序转换装置PA接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端。[0013]前述趸船三相四线制配电系统安全保护装置，齐纳管2VD的稳定电压选为6V，中间继电器3KA的额定电压选为DC6V。[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:对趸船三相四线制配电系统的安全运行进行自动保护，一旦出现岸侧或船侧的零线电气连接失效、船体与岸地的电气连接失效、船体与岸地电位不等、断路器零极触头接触不良、电源三相任一相发生缺相、零线的任一处发生开路以及岸上低压电网接地装置出现故障等状况，能瞬时自动切断岸电电源以保护设备和人身安全。本装置电路结构简单，采用的元器件较少且容易配置，对老趸船岸电箱或主配电板进行技改、新趸船安装和日后维修都很方便，安全保护范围广泛。附图说明[0015]图1是本发明的电气原理图；[0016]图2是趸船三相四线制主配电板一次系统示意图；[0017]图3是本发明应用于趸船主配电板的电路图。具体实施方式[0018]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。[0019]如图1所示，本发明的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，包括低压断路器QF、低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F、电压继电器1KA、电压继电器2KA、中间继电器3KA、按钮S、二极管1VD、齐纳管2VD、指示灯H，所述低压断路器QF为四极联动分合型，低压断路器QF三个相极具备复式或电子脱扣方式的过载与短路保护功能，零极上无保护，低压断路器QF配置有失压脱扣器TQ;岸电电缆将三相四线制岸电接到低压断路器QF进线端，三相四线制岸电的三根相线分别与低压断路器QF的相极A、B、C进线端连接，三相四线制岸电的中点零线与低压断路器QF的零极N进线端连接，用船用电缆从低压断路器QF出线端将岸电接至趸船主配电板上的主电源断路器Q的进线端，趸船主配电板上的零线汇流排接地;所述低压熔断器1F、按钮S的常闭触点、电压继电器IKA的常开触点、电压继电器2KA的常开触点、中间继电器3KA的常闭触点串联连接，串联电路的一端接三相四线制岸电的A相，串联电路的另一端接失压脱扣器TQ的线圈的一端，失压脱扣器TQ的线圈的另一端接二极管IVD的阳极，二极管IVD的阴极接齐纳管2VD的阴极，齐纳管2VD的阳极接中间继电器3KA的线圈的一端，中间继电器3KA的线圈的另一端接低压断路器QF的零极N的出线端，所述中间继电器3KA的常开触点两端接报警回路，所述低压熔断器2F的一端接三相四线制岸电的B相，低压熔断器2F的另一端串联电压继电器IKA的线圈后接三相四线制岸电的A相，所述低压熔断器3F的一端接三相四线制岸电的C相，低压熔断器3F的另一端串联电压继电器2KA的线圈后接三相四线制岸电的A相，所述指示灯H的一端接于低压熔断器2F和电压继电器IKA线圈之间，指示灯H的另一端接于低压熔断器3F和电压继电器2KA线圈之间。图1中的P为相序检测装置或使用转换装置PA，是CB373标准提出的附加可选项，所述相序检测装置P接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端。若岸电箱附加该装置，对本发明的原理与电路结构均无任何影响。[0020]在具体实施时，各电气元件的规格选型如下表所示：[0021][0022]如图1所示的虚线框中的岸电箱低压断路器QF，选用四极（即三个相极A、B、C与一个中点零极N联动分合型，低压断路器QF自身在三个相极上具备复式或电子脱扣方式的过载与短路保护功能，零极上无保护，附加失压脱扣器TQ的线圈额定电压选定为AC220V，且由相电压A-N供给电源，过载、短路、失压保护均动作于低压断路器QF自动分闸。由岸电电缆将三相四线制岸电接到岸电箱的低压断路器QF进线端，三根相线分别与其相极A、B、C连接，中点零线与其零极N连接。如图2所示，用船用电缆从岸电箱的低压断路器QF出线端将岸电接至趸船主配电板上的主电源断路器Q进线端，三相四线的U、V、W、E分别与主电源断路器Q进线端的U、V、W、E连接，按船舶规范要求“由岸上交流三相四线中点接地系统供电时，配电板的零线汇流排截面积应不小于相线截面积的一半，并应可靠接地接船体”。[0023]低压断路器QF未合闸时，无论是任何位置发生趸船船体与岸上的接地装置连接失效，或者是趸船船体与岸电零线连接失效，包括主配电板的汇流排E接地失效，均可能造成船体与岸地电位不等，若电位差产生的电压经二极管IVD整流后的直流电压大于齐纳管2VD稳定电压，齐纳击穿效应使中间继电器3KA吸合，其串联在低压断路器QF的失压脱扣器TQ的回路中的常闭触头动断，中间继电器3KA的常开触头动合接通报警回路，低压断路器QF无法合闸。[0024]三相四线制电源中任一相缺相，至少造成电压继电器1KA、2KA、低压断路器QF失压脱扣器TQ线圈中有一个失电，低压断路器QF无法合闸。[0025]三相四线制电源中零线断线，造成低压断路器QF失压脱扣器TQ线圈失电，低压断路器QF无法合闸。[0026]三相四线制电源状况正常时，电源指示灯H亮，电压继电器1KA、2KA得电吸合，若船规要求的“可靠电气连接”有效，船体与岸地等电位，中间继电器3KA无动作电源，低压断路器QF可合闸向趸船主配电板供电。[0027]低压断路器QF在合闸状态时，若三相四线制岸电电源发生任一相缺相，都将使电压继电器1KA、2KA与低压断路器QF失压线圈当中至少有一个失电，低压断路器QF失压脱扣自动分闸。[0028]低压断路器QF在合闸状态时，若三相四线制岸电电源的零线断线，使低压断路器QF失压脱扣线圈失电，低压断路器QF失压脱扣自动分闸。[0029]低压断路器QF在合闸状态时，按切断按钮S，低压断路器QF分闸。[0030]经计算，将齐纳管2VD的稳定电压选为6V产品允许实际稳定电压值略有偏差，约为5.5-6.5¥，中间继电器3以的额定电压选定为006¥，当电位不相等产生的电压多16¥时，经IVD整流后彡DC7V，可使齐纳管2VD齐纳击穿，确保中间继电器3KA可靠动作于低压断路器QF脱扣或使之无法合闸，并接通报警回路。[0031]本发明的趸船三相四线制配电系统的安全保护原理，不局限于由岸电箱的低压断路器QF进行安全保护，也可以由趸船主配电板上的主电源断路器Q进行安全保护，保护原理不变，如图3所示。图3中的主电源断路器Q为趸船主配电板上的主电源断路器，其额定电流可根据负荷电流的需要选配，主电源断路器Q应选用四极（即三个相极A、B、C与一个中点零极N联动分合型，主电源断路器Q自身在三个相极上具备复式或电子脱扣方式的过载、短路和备有欠压保护功能过载、短路电流整定值应小于岸电箱主断路器QF，零极上无保护，欠压脱扣器的线圈额定电压选定为AC220V，且由相电压A-N供给电源，过载、短路、欠压保护均动作于主电源断路器Q自动分闸。[0032]本发明的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，相比于现有技术，取得了以下有益效果：[0033]岸电箱主开关选用四极联动合分的断路器，以断路器的零极取代“中点零线接线柱”，为监测船体与岸地之间的电位提供采样点；或者以趸船主配电板上的主电源开关选用四极联动合分的断路器，为监测船体与岸地之间的电位提供采样点。采用2只电压继电器分别由电源侧线电压A-B相、A-C相供电，断路器失压脱扣器设定由相电压A-N供电，做到岸电电源相线中任一相缺相时，均能使主断路器自动分闸保护;将断路器失压脱扣器设定为AC220V，并设定为由电源侧相电压A-N供电，当电源侧的零线开路时，能使主断器自动分闸保护；采用2只电压继电器与断路器失压脱扣器配合，当发生岸电电源缺相或零线开路时，确保主断路器无法合闸；采用二极管IVD将船体与岸地电位不等产生的交流电压变为直流电压向齐纳管2VD提供电源，当电压大于齐纳管稳定电压值时，利用齐纳效应确保岸电箱主断路器无法合闸;将齐纳管稳定电压选定为6V，既能符合中间继电器额定电压的统一规格，又是因为齐纳管在稳定电压为6V时受温度影响最小，同时能做到船地与岸地电位差产生的电压在16V时（小于国网规范QGDW11468.1—2016规定的最高限值30V，确保岸电箱主断路器无法合闸以实现保护。[0034]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

权利要求：1.一种趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，包括低压断路器QF、低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F、电压继电器1KA、电压继电器2KA、中间继电器3KA、按钮S、二极管1VD、齐纳管2VD，所述低压断路器QF为四极联动分合型，低压断路器QF三个相极具备复式或电子脱扣方式的过载与短路保护功能，零极上无保护，低压断路器QF配置有失压脱扣器TQ;岸电电缆将三相四线制岸电接到低压断路器QF进线端，三相四线制岸电的三根相线分别与低压断路器QF的相极A、B、C进线端连接，三相四线制岸电的中点零线与低压断路器QF的零极N进线端连接，用船用电缆从低压断路器QF出线端将岸电接至趸船主配电板上的主电源断路器Q的进线端，趸船主配电板上的零线汇流排接地;所述低压熔断器1F、按钮S的常闭触点、电压继电器IKA的常开触点、电压继电器2KA的常开触点、中间继电器3KA的常闭触点串联连接，串联电路的一端接二相四线制岸电的A相，串联电路的另一端接失压脱扣器TQ的线圈的一端，失压脱扣器TQ的线圈的另一端接二极管IVD的阳极，二极管IVD的阴极接齐纳管2VD的阴极，齐纳管2VD的阳极接中间继电器3KA的线圈的一端，中间继电器3KA的线圈的另一端接低压断路器QF的零极N的出线端，所述中间继电器3KA的常开触点两端接报警回路，所述低压熔断器2F的一端接三相四线制岸电的B相，低压熔断器2F的另一端串联电压继电器IKA的线圈后接三相四线制岸电的A相，所述低压熔断器3F的一端接三相四线制岸电的C相，低压熔断器3F的另一端串联电压继电器2KA的线圈后接三相四线制岸电的A相。2.如权利要求1所述的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，还包括指示灯H，所述指示灯H的一端接于低压熔断器2F和电压继电器IKA线圈之间，指示灯H的另一端接于低压熔断器3F和电压继电器2KA线圈之间。3.如权利要求1所述的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，还包括相序检测装置P，所述相序检测装置P接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端。4.如权利要求1所述的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，还包括相序转换装置PA，所述相序转换装置PA接于低压熔断器1F、低压熔断器2F、低压熔断器3F的出线端。5.如权利要求1所述的趸船三相四线制配电系统安全保护装置，其特征在于，所述齐纳管2VD的稳定电压选为6V，中间继电器3KA的额定电压选为DC6V。

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