船舶電力系統(tǒng)概論

1、第一章 船舶電力系統(tǒng)概論船舶電力系統(tǒng)研究的對象是發(fā)電機(jī)發(fā)電、配電給各用電負(fù)載的問題。 船舶電力系統(tǒng)是向船舶用電負(fù)載供給電能的獨(dú)立電力系統(tǒng)。 近年來，在某些船舶上又出現(xiàn)了大功率、高電壓的高參數(shù)中壓電力系統(tǒng)。 船舶電力系統(tǒng)要切實(shí)保證全船的生產(chǎn)和生活用電的需要，必須達(dá)到下列基本要求： (1)安全(2)可靠在電能的發(fā)送、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。(3)優(yōu)質(zhì)(4)經(jīng)濟(jì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓、頻率和波形等質(zhì)量的要求。電力系統(tǒng)的投資要省、運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地節(jié)約電能。第1節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及基本參數(shù)1 船舶電力系統(tǒng)的組成：船舶電力系統(tǒng)主要

2、由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和電力負(fù)載四部分組成。 電源裝置配電裝置電力網(wǎng)負(fù)載中壓主電力系統(tǒng)電源：3臺5200KVA，720rpm，60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為Warsila 9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。其中No.1主發(fā)電機(jī)在裝載需要50Hz中壓電源供應(yīng)的貨物時，可以切換為2030KVA，600rpm，50Hz的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，單獨(dú)為50Hz的貨物負(fù)載電源供電，圖中用于中壓匯流排連接的斷路器KS1應(yīng)該處于分閘狀態(tài)。將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。 (1) 電源裝置柴油機(jī)發(fā)電機(jī)(2) 配電裝置 對電源和用電設(shè)備保護(hù)、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置。 按

3、用途可分為主配電板、應(yīng)急配電板、充發(fā)電板、區(qū)配電板、分配電板和岸電箱等幾種。 按形狀分可分為垂直立式、臺式、桌式和控制臺式四種。按外殼結(jié)構(gòu)可分為防護(hù)式、防滴式和防水式。(3) 船舶電力網(wǎng) 是全船電纜電線的總稱 ，包括動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)。 電加熱器、電風(fēng)扇、電視機(jī)。1）各種電力拖動設(shè)備舵機(jī)、錨機(jī)、起貨機(jī)、油泵及水泵等。2）船舶電氣照明設(shè)備照明燈具，信號燈等。3）船舶通信導(dǎo)航設(shè)備無線電收發(fā)報(bào)機(jī)、聲光報(bào)警裝置、電車鐘、舵角指示器、電羅經(jīng)、雷達(dá)等。4）其他設(shè)備(4) 負(fù)載: 用電設(shè)備 船舶電力系統(tǒng)是一個獨(dú)立的電力系統(tǒng)。2) 船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 總?cè)萘坎怀^各發(fā)電機(jī)容量的5

4、10倍的電網(wǎng)稱為獨(dú)立電網(wǎng)，船舶電力系統(tǒng)屬于獨(dú)立電網(wǎng)。 在獨(dú)立電網(wǎng)中，調(diào)節(jié)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的電壓或原動機(jī)的轉(zhuǎn)速，除了改變本身有功功率和無功功率的承擔(dān)外，還影響電網(wǎng)的頻率和電壓。 船舶電力系統(tǒng)通常只有一個電站工作，任何導(dǎo)致斷電的事故，都將危及船舶航行的安全。 船舶電站的容量相對負(fù)載來說是有限的，某些大電動機(jī)的容量與電站容量可相比擬，大電動機(jī)起動時的沖擊電流將引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，嚴(yán)重時會使某些設(shè)備退出工作。 船舶電站的容量較小。 電源與用電設(shè)備之間的距離很短，線路阻抗很小，因此短路電流很大。 船舶電力系統(tǒng)負(fù)載變化頻繁。 船舶電力系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣。 （1）船舶電站的容量較小 陸上電力系統(tǒng)單臺發(fā)電機(jī)容量最

5、大已達(dá)1200MW，電力系統(tǒng)總的裝機(jī)容量大約在1000MW 100000MW。陸上電力系統(tǒng)一般都由許多個不同類型的發(fā)電站聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，其電源容量可以認(rèn)為是無限大電源系統(tǒng)。船舶電力系統(tǒng)通常電源多為單一電站，船舶電站大多由2 4臺同容量、同型號的發(fā)電機(jī)組組成。船舶電站單機(jī)容量約為幾百幾千KW，船舶電站總裝機(jī)容量為（2 4）倍的單機(jī)容量。（2）電源與用電設(shè)備之間的距離很短，線路阻抗很小，因此短路電流很大。 船舶電站配電裝置也簡單、可靠，只采用低壓電器開關(guān)及控制和保護(hù)裝置，除照明須配置容量不大的變壓器外，并無其他的變壓設(shè)備，一般船舶電站直接對用電設(shè)備供電。 船舶用電設(shè)備雖然較多，但比較集中，在船舶有限的長

6、度內(nèi)，電源與用電設(shè)備之間的距離很短，因此線路阻抗很低，線路壓降小，電能損失較小，但短路電流大，特別是在匯流排處的短路故障。 （3）船舶電力系統(tǒng)負(fù)載變化頻繁 （5）應(yīng)急工況貨輪和油輪的典型運(yùn)行工況大致劃分如下：（1）航行工況（2）進(jìn)出港工況（3）裝卸貨工況（4）停泊工況由于船舶工況變化較多，不同工況對應(yīng)的船舶電力系統(tǒng)的用電量明顯不同。 （4）船舶電力系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣 船舶在海上航行，必然受到各種惡劣氣候條件的影響，給船舶電氣設(shè)備的正常、安全運(yùn)行帶來很多困難，這些困難可能造成比陸地上更加嚴(yán)重的后果。 環(huán)境溫度變化大相對濕度較大 金屬部件易于腐蝕 工作穩(wěn)定性差 電磁污染嚴(yán)重工作環(huán)境惡劣(三防:防潮濕

7、、防霉菌、防鹽霧)電氣設(shè)備的船用條件及基本要求 （1）適應(yīng)振動和沖擊的條件要求電氣設(shè)備應(yīng)能承受船舶正常運(yùn)營所產(chǎn)生的振動和沖擊。由于振動可使電氣設(shè)備的固定或連接部件松脫，使部件結(jié)構(gòu)損壞或失靈，因此這些部件要有防松脫的措施。對受振動影響較大的設(shè)備應(yīng)有減振或隔振措施，并且具有堅(jiān)固的耐振動和抗沖擊的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 主電站應(yīng)具有足夠高的電能質(zhì)量指標(biāo)（即電壓和頻率的穩(wěn)定度），以保證在各種狀況下電網(wǎng)的正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)應(yīng)具有合理的保護(hù)措施，以保證最大限度的供電連續(xù)性。發(fā)電機(jī)應(yīng)能輸出足夠大的穩(wěn)態(tài)電流，以維持動態(tài)穩(wěn)定，斷路器和開關(guān)應(yīng)有足夠的故障切斷能力和短時過電流能力。電氣設(shè)備應(yīng)能在船舶環(huán)境中可靠工作。（2）適應(yīng)傾

8、斜和搖擺的條件設(shè) 備 組 件傾斜角橫向縱向橫傾橫搖縱傾縱搖應(yīng)急電氣設(shè)備、開關(guān)設(shè)備、電器及電子設(shè)備22.522.51010上列以外的設(shè)備、組件1522.557.5（3）適應(yīng)環(huán)境溫度條件介 質(zhì)部 位溫 度 ()無限航區(qū)除熱帶海區(qū)外的有限航區(qū)空氣圍蔽處所內(nèi)045040溫度超過45(或40)或低于0的處所內(nèi)按這些處所的溫度按這些處所的溫度開敞甲板-2545-2540水3225（4） 耐受潮濕、鹽霧、油霧和霉菌的環(huán)境條件油霧和灰塵粘附于表面也增加了表面的漏電，而且阻礙散熱使溫升增高，潮濕的水分子滲入絕緣材料的裂縫和毛細(xì)孔中，使漏電流增大導(dǎo)致絕緣電阻的下降。 潮濕和鹽霧在絕緣材料表面形成漏電薄膜，在濕熱條

9、件下霉菌分泌有機(jī)酸，加劇了表面的潮濕性。（5） 適應(yīng)船舶電網(wǎng)電壓和頻率的波動設(shè) 備參數(shù)穩(wěn)態(tài)(%)瞬 態(tài)%恢復(fù)時間(s)一般交流設(shè)備電壓+6-10201.5頻率5105由直流發(fā)電機(jī)供電或經(jīng)整流器供電的直流設(shè)備電壓10-電壓周期性波動5-紋波電壓10-由蓄電池供電的設(shè)備：充電期間接于蓄電池者充電期間不接于蓄電池者電壓電壓+30-25+20-25-（6）滿足防護(hù)要求 由于一些艙室機(jī)器密布，空間狹小低矮，存在著設(shè)備或人員遭受各種侵害的復(fù)雜環(huán)境，因此船用電氣設(shè)備的防護(hù)等級類型也比較復(fù)雜多樣。為了避免電氣設(shè)備受到外部固體和液體異物的侵入而發(fā)生故障或損壞，為避免人身遭受觸電和機(jī)械傷害，一般電氣設(shè)備都應(yīng)有防護(hù)

10、殼罩。我國電氣設(shè)備的防護(hù)等級采用國際電工委員會（IEC）推薦的國際防護(hù)IP等級標(biāo)準(zhǔn)。防護(hù)標(biāo)志IP后面第一位數(shù)字表示防護(hù)固體異物侵入的等級，第二位數(shù)字表示防水液侵入的等級。兩位數(shù)字的意義見下表船用電氣設(shè)備根據(jù)安裝處所的不同有不同的最低防護(hù)等級要求： 只存在與帶電部分接觸危險(xiǎn)的干燥艙室為IP20級。 存在滴水和（或）中等機(jī)械傷害的機(jī)器艙室、控制室和配膳間等處所為IP22級，其附具（開關(guān)、分電箱等）為IP44級。存在較大水和機(jī)械侵害危險(xiǎn)的機(jī)器處所（如機(jī)艙花鐵板以下）為IP34級，其附具為IP55級。存在較大水和機(jī)械侵害危險(xiǎn)的壓載泵艙、冷藏艙、廚房和洗衣間等處所為IP44級，其附具為IP55級。存在噴

11、水、貨物粉塵、嚴(yán)重機(jī)械傷害、腐蝕性氣體的雙層底中的軸隧、管隧、干貨艙等處所為IP55和IP56級。存在大量水浸入危險(xiǎn)的露天甲板為IP56級。（7）滿足尺寸小，質(zhì)量輕要求由于船舶環(huán)境的限制，應(yīng)在滿足所需電氣特性的前提下，盡量選用外形尺寸小的電氣設(shè)備。在不影響設(shè)備性能和強(qiáng)度的前提下，盡量選用由輕質(zhì)材料制造的電氣設(shè)備，還應(yīng)考慮運(yùn)輸，安裝和檢修的便利。 （8）船舶電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)系 船舶電力系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)系是相互聯(lián)系的，燃油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)及其他系統(tǒng)相聯(lián)系。4 船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù) 船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)主要包括電源種類、電壓等級、頻率等級、船舶配電系統(tǒng)的線制等。正確地

12、選擇合適的船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù)，可以保證船舶電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。電源種類 電源種類又稱電制。除了某些特種工程船舶和小型船，如供水、供油船和小艇，仍采用直流電制或交、直流混合電制外，對于幾乎所有大、中型船舶，不論是液貨船、集裝箱船還是客船，都優(yōu)先采用交流電制。 船舶電力系統(tǒng)常采用交流和直流兩種電制。電壓等級 交流船舶電網(wǎng)多數(shù)為380V或?yàn)?40V。具體的額定電壓等級一般都盡可能與岸電相同。 某些(電推)船舶上采用的6KV 、3.3KV的電力系統(tǒng)。頻率等級 對于一些弱電設(shè)備，如無線電通信、導(dǎo)航系統(tǒng)，則采用500HZ和1000HZ的中頻電源等，這些中頻電源通常是由變流機(jī)組或變頻器供電。 規(guī)定船

13、舶交流配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz或60Hz。中國船級社鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范2006對船舶供電系統(tǒng)的最高電壓和頻率均有明確的規(guī)定。 船舶配電系統(tǒng)的線制 配電盤分配出去的電能必須與發(fā)電機(jī)的電源引線組成回路，因此，發(fā)電機(jī)電源引線方式不同，將決定不同的配電方式。線制是指連接船舶發(fā)電機(jī)與船舶用電設(shè)備的電力線路所采用的導(dǎo)線根數(shù)和連接方法。1）三相絕緣系統(tǒng)系統(tǒng)對地絕緣，較安全、可靠，供電連續(xù)性好，發(fā)生單相接地不形成短路，仍可維持電氣設(shè)備短時工作。特點(diǎn)：主電網(wǎng)絕緣電阻較高。便于測量對地絕緣。普遍采用 三相照明系統(tǒng)與動力系統(tǒng)無直接電的聯(lián)系，相互影響小但需用照明變壓器。照明線路的負(fù)載需采用雙保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)。

14、2）中性點(diǎn)接地的三相四線系統(tǒng) 特點(diǎn)：不需用照明變壓器。中性點(diǎn)接地電位固定，系統(tǒng)內(nèi)部過電壓較小。若單線接地，形成一相對地短路，可通過保護(hù)裝置切除，但供電連續(xù)性較差。火線對地220V，欠安全。3）中性點(diǎn)接地三線系統(tǒng)利用船體作為中線形成回路，節(jié)省電纜,容易發(fā)生觸電和短路故障。1600總噸及以上的船舶動力、電熱及照明配電系統(tǒng)，均不應(yīng)采用利用船體作回路的配電系統(tǒng)。又規(guī)定鋼鋁混合結(jié)構(gòu)的船舶，嚴(yán)禁鋁質(zhì)部分作導(dǎo)電回路。中國船級社鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范規(guī)定：對于油船、化學(xué)品船等液貨船及其他特殊船舶，必須注意其配電系統(tǒng)的特殊要求，如油船可以采用的配電系統(tǒng)只限制在： 直流雙線絕緣系統(tǒng)； 交流單相雙線絕緣系統(tǒng)； 交流

15、三相三線絕緣系統(tǒng)。接地和接地裝置 電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接稱接地。電氣設(shè)備的接地方式分三種：工作接地保護(hù)接地重復(fù)接地接觸電壓和跨步電壓 當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞時，人站在地面上接觸該電氣設(shè)備，人體所承受的電位差稱接觸電壓tou。 在接地故障點(diǎn)附近行走，人的雙腳之間所呈現(xiàn)的電位差稱跨步電壓Ustep， 例如，當(dāng)設(shè)備發(fā)生接地故障時，以接地點(diǎn)為中心的地表約20m半徑的圓形范圍內(nèi)，便形成了一個電位分布區(qū)。這時，如果有人站在該設(shè)備旁邊，手觸及帶電外殼，那么手與腳之間所呈現(xiàn)的電位差，即為接觸電壓tou?？绮诫妷旱拇笮∨c離接地點(diǎn)的遠(yuǎn)近及跨步的長短有關(guān)，離接地點(diǎn)越近，跨步越長，跨步電壓就越大。離接

16、地點(diǎn)達(dá)20m時，跨步電壓通常為零。1）. 保護(hù)接地將在故障情況下可能呈現(xiàn)危險(xiǎn)對地電壓的設(shè)備外露導(dǎo)電部分進(jìn)行的接地稱為保護(hù)接地。電氣設(shè)備上與帶電部分相絕緣的金屬外殼，通常因絕緣損壞或其他原因而導(dǎo)致意外帶電，容易造成人身觸電事故。為保障人身安全，避免或減小事故的危害性，電氣工程中常采用保護(hù)接地。 保護(hù)接地根據(jù)鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范2006規(guī)定，電氣設(shè)備保護(hù)接地的要求有：（1）電氣設(shè)備的金屬外殼均需要進(jìn)行保護(hù)接地。 （3）無論是專用導(dǎo)體接地還是靠設(shè)備底座接地，接觸面必須光潔平貼，接觸電阻不大于0.02，并有防松和防銹措施。 （2）當(dāng)電氣設(shè)備直接緊固在船體的金屬結(jié)構(gòu)上或緊固在船體金屬結(jié)構(gòu)有可靠電氣連接

17、的底座（或支架）上時，可不另設(shè)置專用導(dǎo)體接地。（4）電纜的所有金屬護(hù)套或金屬覆層須作連續(xù)的電氣連接，并可靠接地。（5）接地導(dǎo)體應(yīng)用銅或耐腐蝕的良導(dǎo)體制成，接地導(dǎo)體的截面積須符合規(guī)定的要求。2）. 工作接地在正常情況下，為了保證電氣設(shè)備可靠地運(yùn)行，而將電力系統(tǒng)中某一點(diǎn)接地稱為工作接地。例如，電源（發(fā)電機(jī)或變壓器）的中性點(diǎn)直接（或經(jīng)消弧線圈）接地，能維持非故障相對地電壓不變，電壓互感器一次側(cè)線圈的中性點(diǎn)接地，能保證一次系統(tǒng)中相對地電壓測量的準(zhǔn)確度。 鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范2006對船舶電氣設(shè)備工作接地的要求是：（1）工作接地與保護(hù)接地不能共用接地裝置； 工作接地（3）接地點(diǎn)位置應(yīng)選擇在便于檢修、維

18、護(hù)、不易受到機(jī)械損傷和油水浸漬的地方，且不應(yīng)固定在船殼板上；（2）工作接地應(yīng)接到船體永久結(jié)構(gòu)或船體永久連接的基座或支架上；（5）平時不載流的工作接地線截面積應(yīng)為載流導(dǎo)線截面積的一半，但不應(yīng)小于1.5mm2，其性能與載流導(dǎo)線相同； （6）工作接地的專用螺釘直徑不應(yīng)小于6mm；（4）利用船體做回路的工作接地線的型號和截面積，應(yīng)與絕緣敷設(shè)的那一級（或相）的導(dǎo)線相同，不能使用裸線。工作接地線應(yīng)盡量短，并妥為固定，接地電阻不大于0.01；3）. 屏蔽接地屏蔽接地是為了防止電磁干擾，在屏蔽體與地或干擾源的金屬機(jī)殼之間所做的良好電氣連接。 通信設(shè)備 屏蔽接地入級規(guī)范對屏蔽接地的主要要求是：（1）露天甲板和非

19、金屬上層建筑內(nèi)的電纜，應(yīng)敷設(shè)在金屬管內(nèi)或采用屏蔽電纜。（2）凡航行設(shè)備的電纜和進(jìn)入無線電室的所有電纜均應(yīng)連續(xù)屏蔽。與無線電室無關(guān)的電纜不應(yīng)經(jīng)過無線電室。若必須經(jīng)過時，應(yīng)將電纜敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，該管道進(jìn)、出無線電室均應(yīng)可靠接地。（3）無線電室內(nèi)的電氣設(shè)備應(yīng)有屏蔽措施。 （4）內(nèi)燃機(jī)（包括安裝在救生艇上的內(nèi)燃機(jī)）的點(diǎn)火系統(tǒng)和啟動裝置應(yīng)連續(xù)屏蔽。點(diǎn)火系統(tǒng)電纜可采用高阻尼點(diǎn)火線。（5）所有電氣設(shè)備、濾波器的金屬外殼、電纜的金屬屏蔽護(hù)套及敷設(shè)電纜的金屬管道，均應(yīng)可靠接地。4）. 其他接地（3）避雷接地（1）保護(hù)接零保護(hù)接零（2）重復(fù)接地 重復(fù)接地重復(fù)第二節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的類型 船舶電力系統(tǒng)可劃分為以下幾

20、種類型 單主電站船舶電力系統(tǒng) 多主電站船舶電力系統(tǒng) 節(jié)能型船舶軸帶發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng) 船舶綜合電力系統(tǒng) 單主電站船舶電力系統(tǒng) 船舶電力系統(tǒng)除了配備主電站以保證船舶正常運(yùn)行工況下各種用電設(shè)備的供電外，還設(shè)置應(yīng)急電站，用來保證船舶處于低負(fù)荷、應(yīng)急或其他特殊工況下部分電氣設(shè)備的供電。 正常情況下由主發(fā)電機(jī)供電給主配電板匯流排和應(yīng)急配電板匯流排。在主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障停止供電時，船舶負(fù)荷開關(guān)MCB4及應(yīng)急配電聯(lián)鎖開關(guān)EMCB均跳閘，船舶應(yīng)急配電盤ESB失電，延時后應(yīng)急發(fā)電機(jī)EG自動起動投入工作，向船舶應(yīng)急配電盤ESB供電。另外，當(dāng)船舶?？看a頭時，如果不使用通導(dǎo)設(shè)備，在船舶主電站正常供電的同時，可將應(yīng)急配電板上

21、的試驗(yàn)開關(guān)由零位轉(zhuǎn)至試驗(yàn)位，自動應(yīng)急控制系統(tǒng)立即發(fā)出使應(yīng)急配電板上的應(yīng)急配電聯(lián)鎖開關(guān)EMCB跳閘指令，應(yīng)急配電板立即失電，船舶應(yīng)急主發(fā)電機(jī)EG自動起動建壓后，船舶應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)EACB合閘向應(yīng)急電網(wǎng)供電。表面看，船舶主電站、應(yīng)急電站同時處于供電狀態(tài)，但它們并沒有向同一負(fù)載供電，并未真正并聯(lián)運(yùn)行。結(jié)束試驗(yàn)，將試驗(yàn)開關(guān)轉(zhuǎn)至零位，自動應(yīng)急控制系統(tǒng)檢測到主電網(wǎng)有電，控制船舶應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)EACB先跳閘，應(yīng)急配電聯(lián)鎖開關(guān)EMCB再合閘，恢復(fù)由船舶主電站向應(yīng)急配電板供電。多主電站船舶電力系統(tǒng) 多主電站船舶電力系統(tǒng)系指船舶上設(shè)有兩個以上主電站的電力系統(tǒng)，大型的航空母艦上有時甚至設(shè)置8個電站。這些電站分散

22、布置在船舶比較安全的部位，保證電力系統(tǒng)具有較高的供電可靠性。這種系統(tǒng)常用于戰(zhàn)斗艦艇、核動力艦或其他對供電可靠性有較高要求的艦船上。 某種類型艦艇的多主電站電力系統(tǒng)。艦上有兩個發(fā)電站：一組為汽輪機(jī)電站（艉電站）；另一組為柴油機(jī)電站（艏電站）。每個電站各裝有兩臺發(fā)電機(jī)組，同一電站發(fā)電機(jī)可長期并聯(lián)運(yùn)行。為了提高供電的可靠性，系統(tǒng)采用跨接線將艏艉兩電站的主配電板連接起來。 在非戰(zhàn)斗時，全艦負(fù)載輕，跨接線的自動開關(guān)（聯(lián)絡(luò)開關(guān)）接通，這時可只由一個電站向全艦供電。在戰(zhàn)斗時，跨接線上的開關(guān)斷開，兩電站獨(dú)立工作，分區(qū)供電。對重要負(fù)載，可以由兩個電站供電。當(dāng)一條供電線路斷電時，可以在負(fù)載處由轉(zhuǎn)換開關(guān)接到另一電站

23、的供電線路上去，以提高供電的可靠性。 節(jié)能型船舶軸帶發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng) 節(jié)能型船舶軸帶發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的一種利用主機(jī)余能發(fā)電的節(jié)能型電力系統(tǒng)。它除了有通常的柴油發(fā)電機(jī)組外，還配備有利用主機(jī)余能發(fā)電的軸帶發(fā)電機(jī)或利用主機(jī)排出廢氣發(fā)電的廢氣渦輪發(fā)電機(jī)。當(dāng)主機(jī)持續(xù)工作時，主要依靠軸帶發(fā)電機(jī)組提供全船所需的用電，運(yùn)行十分經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用也日趨廣泛。船舶綜合電力系統(tǒng) 傳統(tǒng)的船舶動力系統(tǒng)與船舶電力系統(tǒng)是相對獨(dú)立的，船舶動力系統(tǒng)通常由常規(guī)的柴油主機(jī)和其它機(jī)械裝置組成。船舶電力系統(tǒng)一般是作為輔助能源，與船舶推進(jìn)并沒有直接關(guān)聯(lián)。電力推進(jìn)的船舶，如破冰船、工程船等常采用推進(jìn)和供電聯(lián)合起來的電力系統(tǒng)，這樣的電力

24、系統(tǒng)具有更大的經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動性。 船舶中壓電力系統(tǒng)常用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)100規(guī)定中壓交流電力系統(tǒng)的定義是指額定電壓大于1000V，小于10000V的電力系統(tǒng)。 目前國內(nèi)外建造的大多數(shù)是440V，或380V低壓交流電力系統(tǒng)。以2002年底新建成的“泰安口”半潛式電力推進(jìn)特種運(yùn)輸船的中壓電力系統(tǒng)為例，簡單介紹中壓電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式特點(diǎn)。 3臺5200KVA，720rpm，60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為Warsila 9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。其中No.1主發(fā)電機(jī)在裝載需要50Hz中壓電源供應(yīng)的貨物時，可以切換為2030KVA，600rpm，50Hz的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，單獨(dú)為50Hz的貨物

25、負(fù)載電源供電，圖中用于中壓匯流排連接的斷路器KS1應(yīng)該處于分閘狀態(tài)。中壓主電力系統(tǒng)電源：450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的2臺900KVA、將電壓從6.6 KV轉(zhuǎn)變?yōu)?50V的旋轉(zhuǎn)變流器。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組發(fā)生故障或檢修時，以及在碼頭沒有載貨物時，電源來自1臺1125KVA，900rpm，60Hz的輔助發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)是Warsila 6L20，“泰安口”半潛式電力推進(jìn)船電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式 航行模式；裝載50Hz貨物的模式；機(jī)動操縱模式；動態(tài)定位模式1；動態(tài)定位模式2；港內(nèi)停泊模式1（不需要50Hz中壓貨物電源）；港內(nèi)停泊模式2（需要50Hz中壓貨物電源）；應(yīng)急工況；港內(nèi)停泊模式3(功率回饋模式)。不

26、同運(yùn)行模式的設(shè)置，是靠電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組、匯流排的不同連接組合實(shí)現(xiàn)的。 第三節(jié) 船舶電站的主接線船舶電站的主接線是指發(fā)電機(jī)通過開關(guān)設(shè)備和連接導(dǎo)線所組成的受電和配電的電路 把發(fā)電機(jī)和配電設(shè)備等用單線連接成的電路圖稱為電氣主接線圖 船舶電站的主接線在主配電板中表現(xiàn)為主匯流排（以下稱母線）的連接方式。從母線的數(shù)量上看，有單母線和雙母線形式；從母線的分段與否來看，有母線分段和母線不分段形式。 船舶電站的主接線主要有下列形式：單母線不分段單母線分段雙母線不分段雙母線分段單母線不分段的主接線 單電站母線分段主接線 母線分成兩段以后，形成兩個獨(dú)立的電網(wǎng)，有兩個母線電壓，許多控制電路要作相應(yīng)的處理。 開關(guān)Q3

27、把母線分隔成兩段，也可以說開關(guān)把兩段母線連接起來，故可以稱為母聯(lián)開關(guān)。 母聯(lián)開關(guān)一般采用如下形式：三個各相獨(dú)立的隔離器；三相隔離開關(guān)；三相斷路器。 采用斷路器操作起來較方便，可實(shí)現(xiàn)自動操作，且能通斷負(fù)載電流和短路故障電流，但體積較大，價格較貴。 船舶電站的主接線的母聯(lián)開關(guān)，通常采用隔離開關(guān)形式。采用隔離器雖然節(jié)省空間，但必須在無負(fù)載或已斷電條件下，采用絕緣手柄才能進(jìn)行分合操作；采用三相隔離開關(guān)比較簡單，價格又便宜，分段信號可以用位置開關(guān)來發(fā)出，但是不允許帶負(fù)載操作，且只能由人工完成； 有兩個電站的主接線兩個電站可以同時供電，也可以用一個電站向全船供電。當(dāng)一個電站不能供電時，由另一個維持電網(wǎng)供電

28、。這樣增強(qiáng)了船舶運(yùn)行的生命力，提高了供電的可靠性。 有的船舶如大型游輪和軍艦，設(shè)置兩個電站。兩個電站的母線通過各自的聯(lián)絡(luò)開關(guān)（Q5和Q6）和連接電纜相互連接。一個電站可以向另一個電站供電，兩個電站也可以并聯(lián)運(yùn)行。 連接兩個電站母線的開關(guān)稱為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，從原理上講，聯(lián)絡(luò)開關(guān)只需一臺，考慮到操作的方便性和可能出現(xiàn)的各種損壞，在兩個電站處各設(shè)一臺聯(lián)絡(luò)開關(guān)。 擔(dān)任聯(lián)絡(luò)任務(wù)的開關(guān)通常采用斷路器。 有兩臺軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺柴油發(fā)電機(jī)的主接線從船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，為了合理地使用能源，船舶電站的發(fā)電機(jī)不限于采用獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組，許多船舶電站采用了由主機(jī)帶動的發(fā)電機(jī)，稱為軸帶發(fā)電機(jī)。 還有由主機(jī)排氣驅(qū)動的透平發(fā)電機(jī)

29、，稱為廢氣透平發(fā)電機(jī)。 這類發(fā)電機(jī)只有在主機(jī)運(yùn)行時才能使用，因此還必須設(shè)置獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組。 有兩臺軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺柴油發(fā)電機(jī)的電站 由于轉(zhuǎn)速與頻率的嚴(yán)格關(guān)系，兩臺主機(jī)帶動的發(fā)電機(jī)不能并聯(lián)運(yùn)行。 船舶航行時如果要用兩臺軸帶發(fā)電機(jī)供電，母線就必須分成兩段分別供電。在這里隔離開關(guān)Q3是必須設(shè)置的，而且必須采用斷路器。 它與設(shè)置隔離開關(guān)的主接線一樣。不同的是，每段母線上設(shè)一臺軸帶發(fā)電機(jī)和一臺柴油發(fā)電機(jī)。這兩臺機(jī)可以并聯(lián)運(yùn)行，也可以通過Q3（合閘）向另一段母線供電。兩臺柴油發(fā)電機(jī)可以通過Q3（合閘）并聯(lián)運(yùn)行。 兩臺軸帶發(fā)電機(jī)（不管柴油發(fā)電機(jī)是否與之并聯(lián)）只有在Q3斷開時才能分段供電。 主母線在一側(cè)的三段

30、母線電站主接線某種工作船舶的電站，由兩臺軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺柴油發(fā)電機(jī)組成。 兩臺母聯(lián)斷路器把母線分成三段，主母線MB接兩臺柴油發(fā)電機(jī)：l段軸帶發(fā)電機(jī)母線SB1接1號軸帶發(fā)電機(jī)，2段軸帶發(fā)電機(jī)母線SB2接2號軸帶發(fā)電機(jī)。 電力負(fù)載有兩臺大功率側(cè)推電動機(jī)和其他大功率機(jī)械電動機(jī)，分別接在兩段軸帶發(fā)電機(jī)母線上。在作業(yè)狀態(tài)，為了避免啟動大功率電動機(jī)時的沖擊電流，斷開聯(lián)絡(luò)斷路器Q5和Q6，把母線分成三段，軸帶發(fā)電機(jī)分別向各自的母線供電，主母線MB由一臺或二臺柴油發(fā)電機(jī)供電，也可以合上 Q5斷開Q6，把母線分成二段，任一臺軸帶發(fā)電機(jī)向SB1和SB2供電。在正常航行狀態(tài)，合上Q5和Q6把母線連成一段，由任一臺軸

31、帶發(fā)電機(jī)向全船負(fù)載供電。 主母線在中間的三段母線電站主接線另一種三段母線的電站如下圖所示。不同的是軸帶發(fā)電機(jī)和側(cè)推電動機(jī)在主母線的兩側(cè)，它可以斷開一臺聯(lián)絡(luò)斷路器，用一臺軸帶發(fā)電機(jī)供自己母線的大功率電動機(jī)，合上另一臺聯(lián)絡(luò)斷路器，用另一臺軸帶發(fā)電機(jī)向全船負(fù)載供電，但一側(cè)的軸帶發(fā)電機(jī)不能向另一側(cè)的大功率電動機(jī)供電。 雙母線不分段的主接線 一臺軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺柴油發(fā)電機(jī)的電站,這可以看成是具有雙母線電站的例子。 主母線MB與兩臺柴油發(fā)電機(jī)G1和G2相連接。軸帶發(fā)電機(jī)母線SB與軸帶發(fā)電機(jī)G3連接，軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB上接有經(jīng)濟(jì)航行所需的負(fù)載，兩條母線可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)Q4連接起來，柴油發(fā)電機(jī)可以與軸帶發(fā)電

32、機(jī)并聯(lián)供電，也可以向軸帶發(fā)電機(jī)母線SB供電。 第四節(jié) 船舶主電站容量確定和發(fā)電機(jī)組臺數(shù)的選擇1 確定船舶電站容量的目的船舶在各種狀態(tài)下的用電量不盡相同，船舶主電站的容量并不是全船各用電設(shè)備功率之總和。 正確合理地計(jì)算船舶電站的容量和選擇發(fā)電機(jī)組的臺數(shù)，對于船舶運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的意義。 2 確定船舶電站容量和機(jī)組數(shù)量的方法為了確定船舶電站的容量和發(fā)電機(jī)組的功率及數(shù)量，首先要計(jì)算出全船電力負(fù)載所需的總功率，也就是全船用電設(shè)備的實(shí)際功率需要量。 船舶在不同的航行工況下，其計(jì)算負(fù)荷也是不相同的。然后再考慮其它因素，如電網(wǎng)損耗、同時系數(shù)等，最后才能確定發(fā)電機(jī)組的功率及數(shù)量，從而決定船舶電站

33、的總?cè)萘俊?船舶電站容量的計(jì)算方法很多， 絕大多數(shù)都是將負(fù)載分成連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載來計(jì)算。 由于所用負(fù)載功率的不同，連續(xù)負(fù)載與間斷負(fù)載的相加方式不同，引出了三類負(fù)載法、需要系數(shù)法、晝夜航行圖表法、概率論法、軟件仿真法等，每種方法里又分有很多公式和模型。其中三類負(fù)荷法、需要系數(shù)法、晝夜航行圖表法、概率論法四種方法用得較多。概率論法適用于同類型的船舶，它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，找到發(fā)電機(jī)功率與主機(jī)功率之間的關(guān)系，利用回歸分析方法，推導(dǎo)出一些公式，就可以在用電設(shè)備未確定前，預(yù)先確定發(fā)電機(jī)的容量。 晝夜航行圖表法適用于小船或電動輔機(jī)不多的船舶。三類負(fù)荷法、需要系數(shù)法應(yīng)用最多。 西歐和日本多采用需要系數(shù)法 我國

34、與前蘇聯(lián)等國采用三類負(fù)荷法 如果需要系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)以及同時系數(shù)等選得恰當(dāng)，能得到與實(shí)際情況相近的結(jié)果。 船舶電站容量的計(jì)算結(jié)果用表格的形式表示，稱作船舶電力負(fù)荷計(jì)算書。P32P35(僅此說明)3 船舶電力負(fù)荷的分類、特點(diǎn)31 船舶運(yùn)行工況分類在進(jìn)行電力負(fù)載計(jì)算時，通常要考慮船舶運(yùn)行工況，雖然不同類型、用途的船舶其運(yùn)行工況略有不同，但都有相同的基本運(yùn)行工況，為了使電站更合理地適應(yīng)各種工況的要求，電力負(fù)荷的計(jì)算應(yīng)按不同工況進(jìn)行。 船舶運(yùn)行工況一般可劃分成以下幾類： （1）航行工況：船舶全速、滿載航行狀態(tài)；（2）進(jìn)出港工況：港內(nèi)低速航行或靠離碼頭等機(jī)動狀態(tài)；（3）裝卸貨工況：貨船的裝卸貨或油船的裝卸

35、油狀態(tài)；（4）水上作業(yè)工況：調(diào)查船的海上作業(yè)、工程船舶的水上作業(yè)等；（5）停泊工況：船舶?？吭诖a頭或錨地上，無裝卸作業(yè)狀態(tài)；（6）應(yīng)急工況：指船舶在火災(zāi)或海損時的狀態(tài)。既有航區(qū)及使用目的的不同的區(qū)別，又有熱帶航行和寒帶航行、裝貨和不裝貨（特別是裝有冷藏貨物時很重要）、載客與不載客的差別，而且還有季節(jié)和時間的不同。例如：冬天和夏天、白天和黑夜、早晨和傍晚等。船舶運(yùn)行工況的劃分并不是一成不變的應(yīng)注意的是類型不同的船舶其運(yùn)行工況的劃分也完全不相同，所以考慮時應(yīng)視具體情況而定。例如對客船就不需要考慮裝卸貨工況，而根據(jù)其照明負(fù)荷的使用情況將其正常航行工況分為晝夜兩種工況進(jìn)行計(jì)算。32 船舶用電設(shè)備按功能

36、分類：1）動力裝置用輔機(jī)：為主機(jī)和主鍋爐等服務(wù)的輔機(jī)，如主海水冷卻泵、淡水冷卻泵、滑油泵、鼓風(fēng)機(jī)等；2）甲板機(jī)械：包括錨機(jī)、絞盤機(jī)、舵機(jī)、起貨機(jī)、舷梯絞車；3）艙室輔機(jī)：包括生活用水泵、消防泵，艙底泵、壓載泵、為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等；4）機(jī)修機(jī)械：包括機(jī)艙起重行車、車床、鉆床、刨床和電焊機(jī)等； 5）冷藏通風(fēng)：包括冷藏貨艙、伙食冷庫、空調(diào)裝置使用的輔機(jī)及通風(fēng)機(jī)等；6）弱電設(shè)備：包括導(dǎo)航通信設(shè)備、無線電設(shè)備、自動控制設(shè)備及充電裝置等； 7）照明設(shè)備：包括艙室照明、航行燈、信號燈、探照燈及電風(fēng)扇等使用照明電源的設(shè)備。 4 發(fā)電機(jī)容量和臺數(shù)的選擇原則 為了滿足船舶各運(yùn)行工況的用電，必須正確地選擇主發(fā)電機(jī)

37、的容量和臺數(shù)。 發(fā)電機(jī)容量的最后決定，應(yīng)根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算書的計(jì)算結(jié)果決定。 選擇發(fā)電機(jī)容量和臺數(shù)時，必須遵循的一般原則 （1）發(fā)電機(jī)容量和臺數(shù)的選擇應(yīng)滿足船舶各使用工況下的用電量；（2）主發(fā)電機(jī)臺數(shù)一般選23臺（至少2臺），盡可能采用同容量，同型號機(jī)組，從便于維護(hù)、保養(yǎng)和管理，有利于并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和減少備件；（3）發(fā)電機(jī)及其原動機(jī)，在不超過額定值而在額定值附近運(yùn)行時效率最高。在通常運(yùn)行狀態(tài)下，不得使發(fā)電機(jī)過載，發(fā)電機(jī)的額定容量要有適當(dāng)?shù)膬淞?。長期運(yùn)行（如航行）工況下，盡可能采用單機(jī)供電，其最高負(fù)荷率（發(fā)電機(jī)負(fù)荷功率/ 發(fā)電機(jī)額定功率）最好在80左右；（4）必須設(shè)置備用發(fā)電機(jī)組，其功率應(yīng)等于

38、電站中最大一臺機(jī)組的功率，保證當(dāng)最大一臺運(yùn)行發(fā)電機(jī)組損壞時，仍能滿足各種工況下船舶電能用戶的需要。（5）發(fā)電機(jī)容量和臺數(shù)的選擇還應(yīng)考慮主、輔機(jī)的壽命比，應(yīng)使其壽命盡量相等（使用時間相等）為最佳。5 需要系數(shù)法確定電站容量負(fù)載實(shí)際需要功率是由各設(shè)備的種類及其使用方法決定的，其值可用需要系數(shù)來計(jì)算。需要系數(shù)是用電設(shè)備實(shí)際所需要的功率與額定負(fù)載所需功率的比值。Psh:用電設(shè)備實(shí)際所需要的功率Pse:額定負(fù)載所需功率需要系數(shù)的大小綜合考慮了該用電設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)、工作制、同時工作的概率等各方面的因素，一般是根據(jù)多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)后取其平均值。下面列出了一些用電設(shè)備的需要系數(shù)。 負(fù)荷表的編制程序（1）計(jì)算各

39、類用電設(shè)備的額定負(fù)載所需功率Pse（2）選擇計(jì)算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，并按連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載加以區(qū)分，確定各類用電設(shè)備的需要系數(shù)。（3）將各類用電設(shè)備的額定負(fù)載所需功率乘以需要系數(shù)，然后總加起來，得到全船所需總功率。（4）選用間斷負(fù)載的同時系數(shù)，計(jì)算總需要功率。PG:計(jì)算總功率 Pci:各連續(xù)負(fù)載額定輸入功率 PIi:各間斷負(fù)載額定輸入功率 Ki:需要系數(shù) K2:同時系數(shù) （5）再考慮5網(wǎng)絡(luò)損耗，計(jì)算發(fā)電機(jī)所需總功率。（6）根據(jù)上述總功率，選擇發(fā)電機(jī)組的容量和臺數(shù)，并計(jì)算各工況下使用發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率。通常發(fā)電機(jī)應(yīng)有10%20%的儲備功率，最大負(fù)荷率在80%90%。作為計(jì)算實(shí)例，

40、見下表。6 三類負(fù)荷法確定電站容量由于需要系數(shù)法主要是根據(jù)用設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)和工作制等因素，只考慮一個總的需要系數(shù)Kc來確定用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的容量，因此，準(zhǔn)確性較差。對于用電設(shè)備較多、且有較充分?jǐn)?shù)據(jù)可供選用的較大型船舶，大多采用多系數(shù)的三類負(fù)荷法確定電站容量。 三類負(fù)荷法是將全船所有的電器設(shè)備按船舶不同工況下的使用情況分為三類，分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算，找出其用電規(guī)律，最終確定電站容量及發(fā)電機(jī)組臺數(shù)的方法。 它的主要特點(diǎn)是借助各種數(shù)據(jù)，求得各用電設(shè)備的幾種負(fù)荷系數(shù)，再確定每臺用電設(shè)備的實(shí)際需要功率。另外，還將各用電設(shè)備按其在船上的地位和作用，分成三類負(fù)載予以區(qū)別對待，并考慮同時使用情況，因此得出的結(jié)果比較精

41、確。 61 三類負(fù)荷的分類 計(jì)算全船電力負(fù)荷時，可將其按使用情況分為三類：例如：航行工況下的舵機(jī)，主機(jī)冷卻水泵；而在靠離碼頭工況下，雖然起錨機(jī)工作時間較短（僅有30分鐘左右），但在該工況下，它一直在使用，一般都算做第1類負(fù)荷；裝卸貨工況下的起貨機(jī)等； 第類負(fù)荷：某一運(yùn)行工況下連續(xù)使用的重要負(fù)荷。第類負(fù)荷：某一運(yùn)行工況下短時或重復(fù)短時使用的負(fù)荷。 例如：航行工況下的燃油離心分油機(jī)，燃油輸送泵、滑油輸送泵、衛(wèi)生水泵和空壓機(jī)等。 第類負(fù)荷：某一運(yùn)行工況下偶然短時使用的負(fù)荷以及按操作規(guī)程可以在電站尖峰負(fù)荷時間以外使用的負(fù)荷。 例如：靠離碼頭工況下的電動舷梯，航行工況下的機(jī)修設(shè)備等。 三類負(fù)荷的具體分法

42、，參見下表9萬噸級柴油機(jī)船舶電氣設(shè)備的負(fù)荷分類。62 電動機(jī)負(fù)荷系數(shù)計(jì)算電氣設(shè)備負(fù)荷系數(shù)，用某一期間內(nèi)的負(fù)荷平均需要功率與同一期間內(nèi)的負(fù)荷最大需要功率的比值來表征，即： 1）電動機(jī)利用系數(shù)K1 對電動機(jī)而言，每臺輔機(jī)選配的電動機(jī)有一額定功率P1，每臺輔機(jī)有一最大軸功率P2，所以可求得電動機(jī)的利用系數(shù)K1為 2）機(jī)械負(fù)荷系數(shù)K2 對電動機(jī)而言，每臺輔機(jī)選配的電動機(jī)有一額定功率P1，每臺輔機(jī)有一最大軸功率P2，所以可求得電動機(jī)的利用系數(shù)K1為 3）電動機(jī)負(fù)荷系數(shù)K3 由K1、K2兩式可求得電動機(jī)負(fù)荷系數(shù) K34）電動機(jī)以額定功率運(yùn)轉(zhuǎn)時從電網(wǎng)所吸收的功率P4式中e為電動機(jī)在額定功率時的效率 5）電動

43、機(jī)實(shí)際消耗的功率P5電動機(jī)實(shí)際消耗的功率P5為電動機(jī)實(shí)際從電網(wǎng)取得的功率，它是負(fù)荷計(jì)算的目標(biāo)值。 6）無功功率Q5的計(jì)算對于交流電動機(jī)，求出有功功率P5后，還要計(jì)算無功功率Q5。Q5P5 tg一般船舶在進(jìn)出港和航行等工況，總的功率因數(shù)是較高的，一般不低于07，所以對選擇發(fā)電機(jī)功率不會有很大影響，為簡化計(jì)算，可不計(jì)算無功功率。由于異步電動機(jī)的功率因數(shù)隨電動機(jī)的負(fù)荷降低而顯著下降，因此相當(dāng)于P3的功率因數(shù)亦需從電動機(jī)的特性曲線查出，缺少這類曲線時可參考下表。 63 負(fù)荷系數(shù)的確定1）負(fù)荷系數(shù)的確定當(dāng)數(shù)據(jù)充分時，一般機(jī)械的軸功率可由產(chǎn)品樣本查得，機(jī)械負(fù)荷系數(shù)可根據(jù)輪機(jī)部門提供的設(shè)備實(shí)際使用數(shù)據(jù)來確定

44、。這樣，負(fù)荷系數(shù)可根據(jù)輔機(jī)的軸功率、機(jī)械負(fù)載系數(shù)和電動機(jī)的額定功率求得。 如果沒有確切資料，可參考下表選取。 2） 同時系數(shù)的確定（1） 對第類負(fù)荷，有時考慮到各輔機(jī)和用電設(shè)備最大負(fù)荷的不同時性，可取其同時系數(shù)為0.80.9。 （2）對第類負(fù)荷，同時系數(shù)可按該負(fù)荷的平均工作時間和工作周期之比來估算。 當(dāng)沒有確切資料數(shù)時，可參考下表選取。 (3）對第類負(fù)荷，在計(jì)算全船電力負(fù)荷時通常可以不計(jì)第類負(fù)荷，但對小型船舶或考慮高峰負(fù)載時，發(fā)電機(jī)和原動機(jī)是否可能過載應(yīng)予以充分注意。 64 負(fù)荷表的編制 編制全船電力負(fù)荷表時，可按下述方法和程序進(jìn)行：（1）根據(jù)輪機(jī)等有關(guān)專業(yè)提供的數(shù)據(jù)，選擇電動機(jī)和電氣設(shè)備，并

45、計(jì)算各電動機(jī)和電氣設(shè)備的額定輸入功率。 （2）根據(jù)船舶類型選定所需計(jì)算工況，確定各工況下所需使用的電動機(jī)、電氣設(shè)備和使用情況，并進(jìn)行負(fù)荷分類。 （3）確定負(fù)荷系數(shù)，并計(jì)算各用電設(shè)備在各工況下的實(shí)際使用功率。（4）計(jì)算各工況下各類負(fù)荷的功率總和，選定同時系數(shù)，計(jì)算總功率。在交流系統(tǒng)中，有時還需要計(jì)算無功功率和平均功率因數(shù)。（5）考慮5的網(wǎng)絡(luò)損耗，確定出所需的總功率。（6）根據(jù)上述計(jì)算確定出的總功率，選擇發(fā)電機(jī)組的容量和臺數(shù)，并計(jì)算各工況下使用發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率。通常發(fā)電機(jī)應(yīng)有10%20%的儲備功率，最大負(fù)荷率在80%90%。分析沿?？拓洿娏ω?fù)荷計(jì)算書，P-31 第五節(jié) 船舶配電裝置船舶配電裝置

46、是用來接收和分配船舶電能，并能對船舶發(fā)電機(jī)、船舶電網(wǎng)及各種船舶用電設(shè)備進(jìn)行切換、控制、保護(hù)、測量和調(diào)整等工作的設(shè)備。 由各種開關(guān)、自動控制與保護(hù)裝置、測量儀表及互感器、調(diào)節(jié)和信號指示等電器設(shè)備按一定要求組合而成的一個整體。 船舶配電裝置的功能是集中、分配和控制電能。 （1）接收船舶發(fā)電機(jī)輸出的電能并對負(fù)載分配電能；(2）正常運(yùn)行時接通和斷開電路（手動或自動）。(3）電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時，保護(hù)裝置動作，切斷故障電路或發(fā)出報(bào)警信號。(4）測量和顯示電力系統(tǒng)運(yùn)行中的各種電氣參數(shù)，例如電壓、頻率、電流、功率、功率因數(shù)、絕緣電阻等。(5）進(jìn)行某些電氣參數(shù)或有關(guān)的其它參數(shù)的調(diào)整，如電壓、頻率

47、的調(diào)整。(6）對電路狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)以及偏離正常工作狀態(tài)進(jìn)行信號指示。51 配電裝置的種類(1) 主配電盤MSB（main switch board）又稱為總配電盤，用于控制、監(jiān)視和保護(hù)主發(fā)電機(jī)的工作，并對全船正常使用的電能進(jìn)行分配的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置。(2) 應(yīng)急配電盤 ESB（emergency switch board）用來控制、監(jiān)視和保護(hù)應(yīng)急發(fā)電機(jī)的工作，并在船舶應(yīng)急狀況下，對人員和船舶安全所必需的電力負(fù)載進(jìn)行配電的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置。(3) 充放電板 CDP（charging discharging panel）充放電板是用來控制和監(jiān)視充電電源的工作狀態(tài)和蓄電池組的

48、充電與放電情況，并將蓄電池組的電能分配給船上的低壓用電設(shè)備的裝置。 (4) 分配電盤DB（distribution board）和區(qū)域配電盤 SB（section board） 分配電盤和區(qū)域配電盤都是開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置，屬于次級配電盤。 (5) 岸電箱 SCB（ shore connection box）船舶?？看a頭或大修時，將岸上電源引入到船上岸電箱，再將其輸送到應(yīng)急配電盤和主配電盤進(jìn)行分配。（6）電工試驗(yàn)板TP（test Panel）裝于電工間，接有全船各種電源和必要的檢測儀表，專供船上檢修和校驗(yàn)各種用電設(shè)備的配電板。(7) 停泊配電板PSB（port duty switch

49、board）用于控制和監(jiān)視停泊發(fā)電機(jī)的工作狀況，并對停泊狀態(tài)下的負(fù)載進(jìn)行配電的配電裝置。(8) 駕駛室集控板WHC（wheelhouse group control panel）用來在駕駛室集中控制某些電氣設(shè)備，例如探照燈、霧笛、航行燈、信號燈、閃光燈、電鈴、廣播、聲力電話、自動電話、甚高頻電話、火并報(bào)警、風(fēng)油切斷按鈕、遇難報(bào)警、總動員按鈕、遙控按鈕等。52 匯流排（連接母線）匯流排是指配電盤中用銅質(zhì)裸條排制成的用于連接發(fā)電機(jī)電源引出線和各種電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)銅排，也稱連接母線。 (1）匯流排及其連接件應(yīng)為銅質(zhì)的，一般采用紫銅，匯流排的連接處應(yīng)作防腐和氧化處理，匯流排的允許最大溫升為45。匯流排應(yīng)滿足

50、以下要求： （2）匯流排的顏色、匯流排在配電盤內(nèi)的排列相序或極性，應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)范和規(guī)則的要求。 (3）匯流排在配電盤內(nèi)的最小電氣間隙與爬電距離，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范和規(guī)則的規(guī)定。 （4）交流三相四線制中中性線匯流排的截面積，應(yīng)不小于相匯流排截面積的50。（5）主匯流排分段,與主匯流排相連的發(fā)電機(jī)總?cè)萘砍^1000kw時，主匯流排至少應(yīng)分為兩部分，這兩部分之間可用負(fù)荷開關(guān)或自動開關(guān)連接起來。53 船舶主配電盤船舶主配電盤是船舶電力系統(tǒng)的中樞，是最主要的配電裝置。 一般來說，船舶主配電盤總是裝設(shè)于電源（發(fā)電機(jī)組）不遠(yuǎn)處。為了避免油水的沾污，大多裝于帶空調(diào)并隔音的集控室中。 它由多個金屬結(jié)構(gòu)的落地式箱、盤

51、或柜組裝而成，每一箱或柜稱為一個屏，屏與屏之間以螺釘固緊，每一屏的面板上裝有各種必須的配電電器和測量儀表。 由發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四部分組成。 并車屏負(fù)載屏發(fā)電機(jī)控制屏531 發(fā)電機(jī)控制屏發(fā)電機(jī)控制屏是用來控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護(hù)發(fā)電機(jī)組用的，每臺發(fā)電機(jī)組均需配備有單獨(dú)的控制屏。 發(fā)電機(jī)的控制屏面板常設(shè)計(jì)成上、中、下三部分。上面板安裝有測量儀表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈等；中間板上安裝有發(fā)電機(jī)主開關(guān)、按鈕、指示燈等；下面板內(nèi)一般安裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置中的相復(fù)勵變壓器，移相電抗器等較重的設(shè)備。為便于檢修，面板多制成門式。1） 調(diào)節(jié)裝置從功能分，發(fā)電機(jī)控制屏由調(diào)節(jié)裝置、控制裝置、檢測裝置和

52、保護(hù)裝置四部分組成：發(fā)電機(jī)控制屏一般包含有發(fā)電機(jī)自動并車裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機(jī)自動調(diào)頻調(diào)載裝置等。 面板上裝有調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的勵磁變阻器手輪，作調(diào)壓或轉(zhuǎn)移無功負(fù)載用。另外需設(shè)有充磁按鈕，充磁按鈕是當(dāng)發(fā)電機(jī)剩磁消失時進(jìn)行充磁之用，通常必須在勵磁變阻器調(diào)到零位才能充磁，電源可由蓄電池提供。 面板上裝有調(diào)速開關(guān)，控制發(fā)電機(jī)原動機(jī)調(diào)速器的伺服馬達(dá)，用于調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的頻率，或并車時調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率進(jìn)行整步或者在并聯(lián)運(yùn)行時轉(zhuǎn)移有功負(fù)載。（每臺發(fā)電機(jī)組一個）。2） 控制裝置包括發(fā)電機(jī)主開關(guān)ACB等。 發(fā)電機(jī)控制屏上裝設(shè)的萬能式空氣斷路器（又稱主開關(guān)），是發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的操作和保護(hù)電器。發(fā)電機(jī)主開關(guān)的額定容

53、量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定電流選擇。面板上裝有手動合閘手柄或合閘按鈕以及分閘按鈕，還有指示發(fā)電機(jī)與母線接通或斷開狀態(tài)的綠（表示接通）、紅（表示斷開）、黃（表示開關(guān)貯能）等指示燈。發(fā)電機(jī)主開關(guān)控制發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的正常通、斷，并對發(fā)電機(jī)作過載、短路、失壓等繼電保護(hù)（每臺發(fā)電機(jī)一臺）。 3） 檢測裝置主要由各種儀表、互感器組成。測量和監(jiān)視發(fā)電機(jī)參數(shù)的儀表主要包括： （1）電流表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)（每臺發(fā)電機(jī)一套），可以測量任意一相的負(fù)載線電流，其上限量程按發(fā)電機(jī)滿載電流的130150選擇。 （2）電壓表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)（每臺發(fā)電機(jī)一套），用以測量發(fā)電機(jī)任意兩線間的線電壓，也可以測量匯流排的電壓，電壓表上限量程按發(fā)電機(jī)的

54、額定電壓的120選擇。（3）交流三相功率表，測量各臺發(fā)電機(jī)的有功功率，每臺發(fā)電機(jī)一套。（4）頻率表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)（每臺發(fā)電機(jī)一套），通過轉(zhuǎn)換開關(guān)測量電網(wǎng)（匯流排）頻率或發(fā)電機(jī)頻率。 （5）在必要時，各發(fā)電機(jī)屏還需裝功率因數(shù)表及勵磁電流表等。4）互感器互感器是按一定的比例和精度變換電壓或電流大小的變換器。 互感器分為電壓互感器PT（potential transformer）和電流互感器CT (current transformer )兩種 互感器就是一種特殊變壓器。 互感器的主要作用如下:1)將大電壓、大電流按比例變換成小電壓、小電流，使測量儀表消耗的功率大幅減少； 2)使儀表、繼電保護(hù)裝置生產(chǎn)

55、標(biāo)準(zhǔn)化，且擴(kuò)大了儀表的使用范圍。 電壓互感器副邊額定電壓為 100 V、電流互感器副邊額定電流為 5 A(或1A)。 測量儀表，繼電保護(hù)及自動裝置都接在互感器的副邊，只要改變互感器的變比，同一塊電壓表或電流表便可以測量任意數(shù)值的高電壓或大電流。 3)使儀表、繼電保護(hù)和自動裝置通過互感器與原邊的高電壓和大電流隔離。 避免主電路的高壓直接引人儀表、繼電器的電路中，又可避免儀表、繼電器的故障影響主電路，提高了主電路和控制、測量及保護(hù)電路工作的安全性和可靠性，從而也保證了操作人員的人身安全。 1 電壓互感器電壓互感器高壓側(cè)的額定電壓有多種不同規(guī)格，而低壓側(cè)一般均為100V 被測電壓=電壓表讀數(shù) N1/

56、N2使用電壓互感器應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1）電壓互感器在連接時，要注意其一、二次線圈接線端子的極性，使用時要按照接線標(biāo)志正確接線，注意同名端。 國標(biāo)規(guī)定單相電壓互感器的一次線圈端子標(biāo)以A、X，二次線圈端子標(biāo)以a、x。A與a為同名端（同極性端），X與x也為同名端。 三相變壓器按照相序，一次線圈端子分別標(biāo)以A、B、C，或X、Y、Z，二次線圈端子分別標(biāo)以a、b、c，或x、y、z。這里A與a、B與b、C與c為相應(yīng)的同名端，X與x、Y與y、Z與z亦為同名端。 （2）電壓互感器原、副邊線圈都不允許短路，否則互感器將通過很大短路電流而燒毀，因此在電壓互感器原、副邊都裝設(shè)熔斷器作短路保護(hù)； （3）電壓互感器的鐵芯和

57、二次側(cè)的一端必須接地。這也是為了防止一、二次線圈絕緣擊穿時，一次側(cè)高壓穿入二次測，危及人身和設(shè)備的安全。 （4）為保證測量的準(zhǔn)確性，接在電壓互感器副邊的負(fù)載功率不應(yīng)超過其額定容量，即接在同一互感器副邊的儀表或自動裝置不允許太多，否則會使測量誤差增大，并使自動裝置及保護(hù)裝置誤動作。（5）電壓互感器應(yīng)按一次電壓、二次電壓（通常為 100 V）和精確度級別等條件進(jìn)行選擇。 2 電流互感器同電壓互感器一樣，電流互感器原邊額定電流（即被測電流）有各種不同的等級，而副邊一般均為5A或1A。為恒磁勢電器。 被測電流=電流表讀數(shù) N2/N1使用電流互感器應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 1）電流互感器的二次側(cè)在工作時不得開路

58、。 二次線圈可感應(yīng)危險(xiǎn)的高電勢，危及人身和設(shè)備的安全。 鐵芯由于磁通劇增而過熱，并產(chǎn)生剩磁，降低準(zhǔn)確度。所以電流互感器二次側(cè)工作時絕對不允許開路，安裝時，二次側(cè)接線一定要可靠連接、形成良好的電氣通路，且不允許設(shè)置熔斷器保護(hù)。 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)測量不同相電流的轉(zhuǎn)換過程中或安裝拆卸時，都應(yīng)保證電流互感器的次級回路處于短路狀態(tài)。 （2）電流互感器的鐵芯和二次側(cè)線圈有一端必須接地。 這樣做的目的是為了防止其一、二次線圈絕緣擊穿時，一次側(cè)的高壓串入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。 （3）電流互感器在連接時，要注意一、二次線圈端子的極性。 （4）為了保證精度，副邊所接負(fù)載阻抗不應(yīng)超出其額定容量。 （5）電流互感器

59、應(yīng)按一次電流、二次電流（一般為5A）和精確度級別等條件進(jìn)行選擇使用。（a）（b）（c）變壓器原、副邊繞組的同名端的測試 瞬時極性同極性端標(biāo)記“ ”同極性端的測定方法1） 交流法AXax把兩個線圈的任意兩端 (X - x)連接,然后在 AX 上加一小電壓 u 。測量：AXax說明 A 與 a 或 X 與 x 為同 極性端。 說明 A 與 x 或 X 與 a 是同 極性端；若若2）直流法設(shè)K閉合時 增加。感應(yīng)電流產(chǎn)生的,阻止 的增加。如果當(dāng) K 閉合時，mA 表正偏，則 Aa 為同極性端;如果當(dāng) K 閉合時，mA 表反偏，則 Ax 為同極性端3 頻率表頻率表用于測量船舶交流電站的頻率 4 保護(hù)裝置

60、發(fā)電機(jī)控制屏一般包含發(fā)電機(jī)主開關(guān)、逆功率繼電器、自動分級卸載裝置。 發(fā)電機(jī)主開關(guān)用以實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的短路、過載、欠壓保護(hù)。 逆功率繼電器，用于并聯(lián)運(yùn)行時做發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)用（每臺發(fā)電機(jī)一個）。 自動分級卸載裝置，用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的自動分級卸載保護(hù)。 532 并車屏 并車屏面板上一般安裝有同步表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)，各發(fā)電機(jī)共用一套。 平時轉(zhuǎn)換開關(guān)處在斷開位置，并車時與待并機(jī)電壓接通，儀表才投入工作。 并車屏面板上還安裝有同步指示燈、操縱按鈕及指示燈、熔斷器等等，在并車屏上可以操縱任意一臺發(fā)電機(jī)的調(diào)速、投入、切除、半自動或自動并車。 有的并車屏上還安裝隔離開關(guān)（可將左右兩側(cè)母線連通的開關(guān)）、具有粗同步并車裝