Защита ГЭУ необходима для предотвращения аварийных режимов установки в процессе ее эксплуатации. Характерно, что аварийные режимы в ГЭУ могут возникать не только при выходе из строя отдельных элементов, но и в нормальной эксплуатационной обстановке. Например, как было показано выше, в период реверсирования гребного электродвигателя возможен недопустимый разгон дизеля генератором, переходящим в двигательный режим.
Рассмотрим основные принципы конструирования защит и некоторые виды защиты ГЭУ постоянного тока.
При разработке защитных устройств нужно стремиться к тому, чтобы срабатывание защиты по возможности не выводило ГЭУ из эксплуатации, а ограничивало действие причины, вызвавшей срабатывание. В тех случаях, когда срабатывание защиты должно вывести ГЭУ из эксплуатации, следует предусмотреть возможность автоматического возвращения установки в исходное состояние после устранения причины, вызвавшей срабатывание защиты.
Обычно защита при срабатывании воздействует на возбуждение главных генераторов и гребных электродвигателей, снимая напряжение возбуждения без разрыва главной цепи. Такой подход к устройству защиты позволяет намного снизить габариты защитных устройств, так как разрыв главной цепи, по которой протекают большие токи, потребовал бы значительного увеличения габаритов реле, контакторов, выключателей.
I ЭУ постоянного тока должны иметь максимальную токовую защиту мгновенного действия от токов короткого замыкания и защиту, предохраняющую установку от перегрузок. Максимальная токовая защита должна быть отрегулирована так, чтобы она не срабатывала от перегрузок в режимах маневрирования судна и при эксплуатации ГЭУ в штормовую погоду. ГЭД в ГЭУ постоянного тока должен быть защищен от чрезмерного повышения угловой скорости при оголении гребного винта или потере винта. Кроме того, должна быть предусмотрена защита от разгона первичных двигателей со стороны генераторов, от непроизвольного реверса первичных двигателей, возможного при последовательном соединении генераторов.
На рис. 1 приведена принципиальная схема некоторых защит ГЭУ постоянного тока (для упрощения показана схема только для одного генератора). Элементами защиты в схеме являются контакты реле максимального тока РМ и контакты реле давления РД в системе охлаждающей воды дизеля.
Рис. 1. Принципиальная схема защиты ГЭУ постоянного тока.
Контакт РМ при нормальной работе ГЭУ замкнут. При возрастании тока главной цепи выше допустимого срабатывает реле максимального тока, включенное в цепь генератора (на схеме не показано), и контакт РМ размыкается.
Контакт РД размыкается в случае значительного снижения угловой скорости дизеля, так как насос охлаждающей воды приводится валом дизеля.
Контакты РМ и РД включены в цепь реле напряжения РН. В эту же цепь включен также контакт А селекторного переключателя генератора, контакт реле готовности дизеля ВГД, контакт выключателя поста управления ВПУ и контакт поста управления ПУ.
Как видно из схемы, если цепь реле РН замкнута, то замыкающий контакт РН обеспечивает подачу питания на контактор К, который включает контакторы КВГ и КВД, своими контактами обеспечивающими подачу питания в обмотку возбуждения генератора ОВГ и в обмотку возбуждения двигателя ОВД.
Если один из контактов в цепи РН будет разомкнут, то реле РН потеряет питание, контакторы К, КВГ и КВД также потеряют питание и возбуждение с главных электрических машин ГЭУ будет снято.
Важную роль в ГЭУ играет нулевая защита. Эта защита предотвращает пуск ГЭУ, если рукоятка поста управления не находится в исходном (нулевом) положении.
В рассматриваемой схеме нулевая защита обеспечивается следующим образом.
Контакт ПУ в цепи реле РН замкнут лишь в нулевом положении рукоятки поста управления. Во всех других положениях рукоятки контакт ПУ разомкнут, но шунтирован размыкающим блок-контактом РН. Следовательно, для включения реле РН при пуске ГЭУ необходимо рукоятку ПУ установить в нулевое положение.
Обмотки возбуждения генератора и двигателя при отключении от своих возбудителей размыкающими контактами КВГ и КВД подключаются на соответствующие разрядные сопротивления СР. Это необходимо для предотвращения пробоя изоляции обмоток вследствие наводимых в них значительных э. д. с. самоиндукции при разрыве цепей обмоток.
Иногда отдельные функции защиты возлагаются на систему автоматического регулирования различных величин ГЭУ. Так, в системе стабилизации мощности не требуется устанавливать дополнительную защиту от перегрузки ГЭУ.
Широкое распространение в схемах защиты ГЭУ имеют устройства контроля, сигнализации и блокировки. Эти устройства выполняются с помощью различных элементов автоматики и при отклонении контролируемых величин от допустимых воздействуют на световые и звуковые сигналы.