Для обеспечения надежной работы судовой электростанции и бесперебойного снабжения электроэнергией судовых потребителей необходимо правильно выбрать защиту от повреждений и ненормальных режимов работы элементов судовой электроэнергетической системы.

В связи с этим к защите предъявляют следующие основные требования:
1) селективность, или избирательность, действия защиты, под которой понимается отключение только поврежденного элемента или участка системы;
2) быстродействие, позволяющее повысить динамическую устойчивость генераторов судовой электростанции, сократить время работы приемников электроэнергии с пониженным напряжением и уменьшить повреждения, возможные при больших токах короткого замыкания;
3) надежность, предусматривающая постоянную готовность защиты к действию;
4) чувствительность к нарушениям нормальных условий работы установки и способность предупреждать их переход в аварийный режим.

Кроме того, очень важным обстоятельством является достаточная разрывная способность аппаратов защиты при отключении поврежденного участка системы.

Одним из основных элементов защиты является реле. Реле — это автоматически действующий аппарат, срабатывающий при достижении определенного значения величины, на изменение которой он реагирует. В судовых электротехнических установках применяются:
— реле управления, предназначенные для автоматического приведения в действие электрических систем;
— реле защиты, служащие для защиты электрических систем от воздействия на них параметров ненормальных режимов работы;
— сигнальные реле, предназначенные для приведения в действие звукового или светового сигнала.

Кроме назначения, реле подразделяются по ряду других признаков:
— по принципу действия — на электромагнитные, электродинамические, индукционные, электронные, тепловые, маятниковые, центробежные, поплавковые и др.;
— по параметру, на изменение которого они реагируют,— на токовые, реле напряжения, времени, скорости, уровня, давления и др.;
— по характеру изменения фактора, вызывающего срабатывание,— на максимальные, минимальные, дифференциальные и реле направления;
— по времени срабатывания — на реле мгновенного действия и с выдержкой времени.

Работа каждого реле характеризуется уставкой. Под уставкой понимают значение величины срабатывания, на которую реле заранее отрегулировано.

Кроме перечисленных видов реле в электротехнических установках применяют еще так называемые промежуточные реле, которые используются для усиления мощности контактов первичного реле и передачи управляющего сигнала одновременно по нескольким параллельным направлениям (например, на отключение, на световой и звуковой сигналы).

В процессе эксплуатации генераторов судовой электростанции возможны следующие их повреждения и нарушения нормальных режимов работы:
1) перегрузки генераторов по току и мощности;
2) короткие замыкания в сети, питаемой генератором;
3) короткие замыкания в обмотках генераторов (внутренние короткие замыкания);
4) переход генератора в двигательный режим.

В случае ненормального режима работы отключение генератора обычно производится универсальным генераторным автоматом селективного действия, который для этого имеет:
— максимальные расцепители, отключающие автомат при перегрузке или коротком замыкании;
— селективную пристройку, обеспечивающую выдержку времени отключения токов короткого замыкания;
— отключающий расцепитель, служащий для отключения автомата при срабатывании других видов защиты генератора.

Для того чтобы токи перегрузок и токи коротких замыканий отключались с различной выдержкой времени, автоматы серии AM снабжаются двумя механическими замедлителями расцепления. В связи с этим их время-токовая характеристика имеет зону перегрузок с токами отключения от 1,4 /НОм до 3 /1ЮМ и зону коротких замыканий от 3 /ном и выше. В первой зоне характеристика является обратнозависимой, и время срабатывания tCp на стройкой замедлителя расцепления в автоматах серии AM при перегрузках может изменяться от 3 до 15 с. Во второй зоне характеристика независимая, а время отключения коротких замыканий ^откл Для тех же автоматов может устанавливаться 0,18, 0,38, 0,63 и 1,0 с.

Таким образом, генераторный автомат не защищает генератор от перегрузок, величина которых меньше 1,4 /1ЮМ, а также от коротких замыканий в генераторе и кабельной перемычке между генератором и шинами ГРЩ, поскольку он сам устанавливается на ГРЩ.

Короткие замыкания в генераторе и кабельной перемычке отключаются от сети генераторным автоматом под действием тока, текущего к точке короткого замыкания от других параллельно работающих генераторов. Для защиты самого генератора в этом случае предусматривается так называемое г а-шение поля генератора, которое может осуществляться дгп как вручную, с помощью специ

ального рубильника гашения поля, так и автоматически.

Одна из схем автоматического гашения поля синхронных генераторов работает так. Во время нормальной работы генератора контакт К1 замкнут, а контакт К2 разомкнут; гасительное сопротивление отключено. Срабатывание автомата гашения поля Л/77 изменяет состояние контактов: сначала контактом К2 обмотка возбуждения замыкается на сопротивление гашения поля СГП, а затем контакт К1 отключает возбудитель от обмотки возбуждения. При включении обмотки возбуждения генератора на сопротивление гашения поля происходит быстрое снижение э. д. с. до остаточного напряжения, а следовательно, и исчезновение тока короткого замыкания в ко-роткозамкнутой цепи.

Схема гашения поля крупных генераторов должна включаться через блок-контакт генераторного автомата. Это обеспечит гашение поля генератора при отключении автомата под действием тока, текущего к точке короткого замыкания в нем от других параллельно работающих генераторов.

Рис. 1. Время-токовая характеристика универсальных селективных автоматов серии AM.

Рис. 2. Схема устройства автоматического гашения поля синхронных генераторов.

Если на электростанции устанавливается несколько генераторов и предусматривается их параллельная работа, то все генераторы должны иметь защиту от перехода в двигательный режим, что может произойти в случае прекращения подачи топлива (или пара) в первичный двигатель или выхода из строя муфты сцепле—ния генератора с первичным двигателем. При этом в генераторе постоянного тока изменится направление тока, а в синхронном генераторе изменится направление мощности. Потребление тока и мощности от других работающих генераторов вызовет их перегрузку и нарушение в электроснабжении других судовых потребителей. Поэтому генератор, перешедший в режим двигателя, должен быть немедленно отключен от сети.

Для отключения генераторов постоянного тока, перешедших в режим двигателя, используются реле обратного тока обычно электродинамической системы типа ДТ (динамическое токовое). Такое реле имеет токовую катушку КТ и катушку напряжения КН. В нормальном генераторном режиме обе катушки создают согласно действующие магнитные потоки, которые и удерживают контакт К в разомкнутом состоянии. При переходе генератора в двигательный режим изменяется направление тока в токовой катушке реле, ее магнитный поток ослабляет поток катушки напряжения и контакт реле К замыкается под действием пружины. Через замкнувшийся контакт К получает питание катушка отключающего расцепителя генераторного автомата и отключает автомат.