船舶電力系統(tǒng)概述（課堂PPT）

1、.1高級電工培訓課程高級電工培訓課程第一講第一講船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.2船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述 本講主要介紹船舶電力系統(tǒng)的組成，各組成部分的概念和特點，以及例舉對應的船舶設備。 另外，在本講中還相應描述船舶電力系統(tǒng)的特點，電氣設備正常工作的環(huán)境條件。 本講中，還將描述船舶電力系統(tǒng)的主要電氣參數(shù)：電流、電壓、頻率，以及各自的特性和條件。2.3船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)的組成 船舶電力系統(tǒng)主要由電源、配電裝置、電力網和負載四個部分組成。.4.5 因為電能的生產、輸送、分配和使用是同時進行的。所以這四個部分構成了一個完整的總體、缺一不可。 問題：電能的生產、輸

2、送、分配、使用分別是由電力系統(tǒng)的哪一個部分完成的？ 另外，由于敘述的對象不同，船舶電力系統(tǒng)還存在另一種組成方式：即由電站、配電系統(tǒng)和負載三個部分組成。這種組成方式將在后面的章節(jié)再做解釋。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.6電源電源 電源是將其他形式的能量轉換成電能的裝置。 船舶常用的電源有發(fā)電機組和蓄電池。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述柴油機發(fā)電機.7船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述（1）發(fā)電機組發(fā)電機組 發(fā)電機組是船舶最基本的供電單元，我廠承接的船舶一般使用柴油發(fā)電機組。 柴油發(fā)電機組一般由柴油機和發(fā)電機兩部分組成。它通過柴油機的運轉做功，點燃柴油和壓縮空氣的混合氣體，產生熱能，推動曲軸轉

3、動，帶動發(fā)電機的轉子，從而產生電能，輸出供負載使用。 每條船一般使用23臺發(fā)電機組，以及1臺應急發(fā)電機組。應急發(fā)電機組必須可以在正常電力短缺時自動啟動，并通過自動轉換開關連接到應急負荷。7.8船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述（2）蓄電池蓄電池 蓄電池，俗稱電瓶，又稱可充電電池，泛指所有在電量用到一定程度之后可以被再次充電、反復使用的化學能電池的總稱。 船用蓄電池主要有兩種：一種是船舶起動蓄電池，一種是船舶通信系統(tǒng)蓄電池。船舶起動蓄電池適用于船艙柴油發(fā)動機組，是船體運動的主要硬件設施，在發(fā)電機組起動瞬間能放出強大的電流，觸使發(fā)動機高速運轉從而帶動船舶。而船舶通信系統(tǒng)蓄電池主要用于船上應急照明、信

4、號燈、報警系統(tǒng)、UPS計算機備用電源、船上醫(yī)療器械、電信設備等，簡單點說，就是作為發(fā)電機故障下或不作用情況對船舶電力供應的一種后備裝置。8.9船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述92. 配電裝置配電裝置 主要用于控制、保護、測量、分配船舶電源產生的電力，并對船舶正常航行或應急狀況下所使用的電力和照明負載進行配電的開關設備和控制設備的組合裝置。.10 船舶配電裝置按照用途可以分為：（1） 主配電板對應主發(fā)電機。（2） 應急配電板對應應急發(fā)電機。（3） 區(qū)配電板對應各區(qū)域的配電。（4） 充放電板對應船舶蓄電池的充電、放電。（5） 岸電箱對應使用岸電時的配電。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.113.

5、船舶電力網船舶電力網 船舶電力網是全船電纜、電線的總稱，其作用是將電能的產生者（各種電源）和電能的消費者（各類電能用戶，即負載）聯(lián)系起來。 船舶電力網根據(jù)其所連接的負載性質，可分為動力電網、照明電網、應急電網、小應急電網（24V直流）、弱點電網等。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.124. 負載負載 負載是指連接在電路中的電源兩端的電子元件。船舶負載根據(jù)用途可以分為以下幾類： （1）各種船舶機械的電力拖動：如甲板機械（舵機、錨機、絞纜機、起貨機、舷梯絞車等）；艙室輔機（各種油泵、水泵、空壓機、冷凍機、輔助風機和空調等）；電推及工程船舶的生產機械。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.13 （2）電

6、氣照明工作場所和生活艙室的各種照明燈具和信號燈具等。 （3）船舶通信和電航儀器 通訊設備有無線電收發(fā)報機、衛(wèi)星通訊、無線電話、電話、廣播、聲光報警裝置、子母鐘、舵角指示儀器。電航儀器有雷達、衛(wèi)星導航儀、定位儀、電羅經、測深儀、計程儀等。 （4）其他用電設備：如電炊具、電熱器、電風扇、音像設備等附帶生活設備。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.14 電站和配電系統(tǒng)的概念。 關于船舶電力系統(tǒng)的另外一種組成方法認為，電力系統(tǒng)由電站（供電系統(tǒng)）和配電系統(tǒng)及負載組成。 電站是指發(fā)電機組至主配電板發(fā)電機控制屏，與前一種分法所不同的是，電站中包含了主配電板的發(fā)電機控制屏，認為發(fā)電過程，到主配電板的發(fā)電機控制屏

7、才算作結束。配電系統(tǒng)則是指主配電板的配電（負載）屏到負載的電源線為止，這一階段屬于配電過程。和前一種組成法略有不同，這種分法，相當于將配電板從發(fā)電機（負載）配電屏切開，一分為二。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.15 并車屏負載屏發(fā)電機控制屏.16二二. . 船舶電力系統(tǒng)的特點船舶電力系統(tǒng)的特點 船舶電力系統(tǒng)的特點船舶電力系統(tǒng)的特點（1）與陸上電力系統(tǒng)相比：電源多為獨立、單一電站；陸上電站種類更多，經常有多級電站變電。電站容量較?。側萘啃∮?000kW，單機小于1000kW），線路阻抗低，短路電流大；陸上電站容量大（大型水電站可以達到10萬至100萬kW）電力網輸電距離很短，一般不超過200

8、米；陸上可達300公里。且船舶輸電容量小，由于空間問題也無法采用架空線輸電，輸電電壓一般小于500V；而陸上輸電電壓可達500kV。船舶配電裝置一般比較簡單、可靠，只采用低壓電器開關及控制保護裝置，除照明配置容量較小的降壓變壓器外，沒有其他復雜的變壓裝置。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.17 （2）船舶上大的用電負載（如空壓機、消防泵等），功率很大，這些負載起動時引起的電網電壓降較大，因而對船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高要求，比如要求船用發(fā)電機的調壓器動態(tài)性要好，有強勵磁能力，發(fā)電機有較大的承受過載能力等。另外，由于船舶工況變動頻繁，要求發(fā)電機并車裝置簡單、可靠 。 （3）為了提高安全性，客

9、船和中大型貨船一般會配置獨立的應急電源，我廠承建的船舶一般使用應急發(fā)電機組和應急配電系統(tǒng)。它可以在主電站發(fā)生故障時，保證船舶安全航行所必須設備的用電。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.18 （4）軍艦為提高戰(zhàn)斗力和生命力，一般設置主副兩個電站分區(qū)進行供電，主要設備都有主副兩路實行二路供電。 （5）船舶艙室一般空間較小，供配電系統(tǒng)周圍的艙壁、管路材料都是導電體，因此絕緣要求更高。 （6）電氣設備之間有較大的電磁干擾，因此設備抗干擾的要求更高。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.19 電站和配電系統(tǒng)的概念。 關于船舶電力系統(tǒng)的另外一種組成方法認為，電力系統(tǒng)由電站（供電系統(tǒng)）和配電系統(tǒng)及負載組成。 電

10、站是指發(fā)電機組至主配電板發(fā)電機控制屏，與前一種分法所不同的是，電站中包含了主配電板的發(fā)電機控制屏，認為發(fā)電過程，到主配電板的發(fā)電機控制屏才算作結束。配電系統(tǒng)則是指主配電板的配電屏到負載的電源線為止，這一階段屬于配電過程。和前一種組成法略有不同，這種分法，相當于將配電板從發(fā)電機配電屏切開，一分為二。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.20電子設備的環(huán)境空氣溫度的上限為55 船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述2. 2. 船舶電氣設備的環(huán)境條件船舶電氣設備的環(huán)境條件（1）溫度：.21船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述（2）傾斜和搖擺要求：（3）電壓頻率變化：.22（4）其他條件因素小提示：設備為什么必須加

11、支架，螺絲為什么必須加彈墊。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述 船舶電氣設備必須適應：船舶電氣設備必須適應： . .振動和沖擊；振動和沖擊； . .傾斜和搖擺；傾斜和搖擺； . .環(huán)境溫度；環(huán)境溫度； . .潮濕、鹽霧、油霧、霉菌侵蝕；潮濕、鹽霧、油霧、霉菌侵蝕； . .電網電壓和頻率變化；電網電壓和頻率變化； . .防護要求。防護要求。.23 IP防護：是對固體和液體入侵防護.只存在與帶電體接觸危險環(huán)境IP20；.存在滴水和機械傷害的艙室環(huán)境IP22；.水和機械傷害危險較大的機器處所IP34；.水和機械傷害危險較大的艙室處所IP44，附具（附屬器具）IP55；.噴水、粉塵、嚴重機械傷害危險為I

12、P55和IP56；.大量水浸入危險的露天甲板為IP56；.爆炸危險除防爆功能外，還應滿足相應處所的防護等級。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.24.25 電流有直流和交流兩種。早期船舶多采用直流電力系統(tǒng)。我國艦船在60-70年代完成了向交流電制過渡，目前主要使用交流電制。然而艦船電力系統(tǒng)的電流種類，仍然會受到艦船能源類型或某種條件的限制，例如，采用蓄電池組為能源的常規(guī)潛艇，就很難推行交流電制；有較高調速要求的電力推進電力系統(tǒng)也往往采用直流電制。 船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述三三. . 船舶電力系統(tǒng)的電氣參數(shù)船舶電力系統(tǒng)的電氣參數(shù)1. 1. 電流種類電流種類.26 交流電站與直流電站相比，前

13、者設備成本和維護保養(yǎng)方面的費用及工作量比后者少得多；因為交流電動機沒有整流子，結構簡單、體積小、重量輕、運行可靠。鼠籠式電動機可以直接起動，控制設備少。此外，交流動力網絡與照明網絡之間可通過變壓器實現(xiàn)電氣隔離。使絕緣電阻低的照明電網基本上不影響動力電網。交流電制也有利于船舶電氣化程度的提高和系統(tǒng)容量的增長。直流電站的優(yōu)點是調壓并車簡單，電動機起動時沖擊小?？蓪崿F(xiàn)大范圈平滑調速(這對電動起貨機尤為有利)，蓄電池組充電無須整流器等。然而，由于電力電子技術的發(fā)展，直流電制的優(yōu)點越來越不明顯，交流電制在國內外各種船舶中占了主要地位。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.272. 電壓電壓 確定電力系統(tǒng)及其

14、負載的電壓等級，是電力系統(tǒng)設計的一項重要內容。從減少導體電流的角度來看。提高電壓是有利的，可以減小電器元件的導電截面，節(jié)約有色金屬。如以電器在電壓為127V時的重量為1，則當電壓為220V、380V和500V時，電器的重量分別近似地等于0.58、0.33和0.25。 另一方面，電壓的提高增加了電器滅弧的困難，為此對電氣設備的絕緣和安全方面提出了更高的要求，需要加大滅弧間隙，這樣又使電器的重量、尺寸增大，故在電壓高于600V時，其重量、尺寸減小很少。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.28 目前世界各國對電壓等級的考慮，主要與本國陸上電制的參數(shù)能統(tǒng)一。我國發(fā)電設備具有230V(單相)、400V (

15、三相)的額定電壓。歐盟從1992年起規(guī)定低壓發(fā)電設備的額定電壓只允許使用230V/400V。由于船舶容量的增加，提高電壓是必然趨勢。在一些大型船舶、工銼船舶及艦船上，電站容量已達20 000-40 000kW以上，單機功率達3 000-5 000kW,這時仍采用400V電壓等級已成為不可能。因為當三相400V和Cos=0.8，發(fā)電機額定相電流為5 700A時，就需要截面為3X240mm2的電纜18根并聯(lián)運行，這是不合理的。此外，這樣大的電流使開關保護電器復雜化。 綜上所述船舶電站額定電壓有向中壓發(fā)展的趨勢。國際電工委員會建議采用3. 3kV電壓；英美等國因為陸上有3.3，6. 6kV電壓等級，

16、所以這些國家在巨型船舶上采用3.3，6.6kV；德國允許最高工作電源電壓為11 000V。這是充分估計了船舶電壓發(fā)展趨勢的最高電壓。我國電力 推進系統(tǒng)最高允許電壓規(guī)定直流為1 000V ，交流為6 300V。英國“伊麗莎白皇后二世”號客輪(3臺5 500kW主發(fā)電機)和我國500t浮吊船上已采用了3. 3kV電壓。 我廠目前建造的7WT半潛船就使用了2200V的中壓發(fā)電機，并且即將承建的Red Box 極地重載運輸船和中海3.01萬噸也將使用中壓。 船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.293. 頻率頻率 船舶交流電力系統(tǒng)現(xiàn)行額定頻率有工頻和中頻兩種。工頻是船舶動力電氣設備使用的頻率，按各國傳統(tǒng)習慣，有50Hz和60Hz兩種。我國船舶與陸用電源一致，使用用50Hz的標準頻率。美國、韓國等采用60Hz。有些國家和地區(qū)如巴西、日本等采用50Hz和60Hz兩種頻率。 另外，在一定范圍內提高頻率?？商岣咦詣踊到y(tǒng)動作的快速性。降低電氣設備自動化元件的重量和尺寸。因此，船舶電力系統(tǒng)有采用中頻或局部設備由中頻發(fā)電機供電的可能。近年來，國外有些軍艦已開始采用400Hz頻率供電，我國艦船規(guī)范也推薦優(yōu)先采用400Hz頻率。船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)概述.