船舶電氣設(shè)備

船舶電氣設(shè)備第1頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

內(nèi)容簡介本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點和基本功能，對配電裝置中的重要設(shè)備和部件（包括配電板，應(yīng)急配電板，蓄電池，充放電板，岸電箱和萬能式自動空氣斷路器）作了詳情的敘述，此外，對船舶軸帶發(fā)電機主要類型及工作原理作了簡單介紹。

第2頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)一、船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電源裝置船舶配電裝置船舶電力網(wǎng)負載控制電器電工測量用儀器、儀表返回圖12-1典型船舶電力系統(tǒng)簡圖第3頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-1典型船舶電力系統(tǒng)簡圖返回第4頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四將機械能、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)電機和蓄電池。

1.船舶電源裝置柴油機發(fā)電機第5頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2.配電裝置

對電源即發(fā)電機發(fā)出的電能、電力網(wǎng)和電力負載進行保護，分配，轉(zhuǎn)換，控制和檢測的裝置。根據(jù)供電范圍和對象的不同可分為主配電板、應(yīng)急配電板、動力分配電板、照明分配電板和蓄電池充放電板等。第6頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3.船舶電力網(wǎng)

是全船電纜電線的總稱，作用是將各種電源與負載按一定關(guān)系連接起來。根據(jù)其所接負載的性質(zhì)，可分為動力電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)和小應(yīng)急電網(wǎng)等。第7頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四車床、鉆床、電焊機和盤車機等。①動力裝置用輔機滑油泵、海水冷卻泵、淡水泵、鼓風(fēng)機等。②甲板機械錨機、絞纜機、舵機、起貨機、舷梯機和起艇機等。③艙室輔機生活用水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服務(wù)的輔機等。④機修機械4.負載:用電設(shè)備，按系統(tǒng)可分為以下幾類：第8頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四⑤冷藏通風(fēng)空調(diào)裝置、伙食冷庫等用的輔機和通風(fēng)機等。⑥廚房設(shè)備電灶、電烤爐等廚房機械用輔機和電茶爐等。⑦照明設(shè)備機艙照明、住艙照明、甲板照明等照明設(shè)備，還包括航行燈、信號燈以及電風(fēng)扇等。第9頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四⑧弱電設(shè)備無線電通信、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備等。⑨自動化設(shè)備及其他自動化裝置、蓄電池充放電設(shè)備、冷藏集裝箱和艏側(cè)推裝置、電力推進船舶或特種工程船舶使用的推進電動機、生產(chǎn)機械和專用設(shè)備等。第10頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控制器和主令電器等。5.控制電器6.電工測量用儀器、儀表船舶上常用的電工測量儀表有萬用表、兆歐表、鉗形電流表、交（直）流電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表、頻率表、交流并車屏上的整步表、平時用于檢修的直流穩(wěn)壓電源和自耦變壓器、示波器等。第11頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。2.額定電壓等級

世界各國對電壓等級的選用與本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設(shè)備具有通用性。二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)1.電流種類(電制)

我國《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》規(guī)定：非電力推進船舶的限制電壓為500V，動力負載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380V，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250V，額定電壓為220V。第12頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3.額定頻率等級我國采用50Hz，西歐各國、美國采用60Hz的頻率標(biāo)準(zhǔn)。第13頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四三、船舶電力系統(tǒng)的特點（與陸電相比）（1）工作條件比較復(fù)雜，工作環(huán)境比較惡劣（2）與用電設(shè)備之間的距離很短，相互影響大（3）船舶電站容量相對較小。第14頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)船舶電站容量和發(fā)電機組臺數(shù)的選擇一、確定電站容量和發(fā)電機臺數(shù)的基本原則（5）應(yīng)急工況貨輪和油輪的典型運行工況大致劃分如下：（1）航行工況（2）進出港工況（3）裝卸貨工況（4）停泊工況1.船舶的運行工況返回第15頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2.確定電站容量的基本原則

電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運行況下的用電量，并有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，確保連續(xù)可靠的供電。但從經(jīng)濟性考慮，冗余功率又不能太大。

第16頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3.發(fā)電機組容量和數(shù)量的選擇原則

發(fā)電機組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘浚l(fā)電機組的單機容量和機組數(shù)量由以下幾個基本原則確定： 單機組容量 船舶電站必須有備用機組 各機組的使用壽命應(yīng)與主機壽命相當(dāng) 維修管理方便第17頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四二、應(yīng)急發(fā)電機容量的確定

一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機稱為應(yīng)急發(fā)電機。1．目的和原則第18頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四一般應(yīng)急發(fā)電機需對舵機之類較大的電動機負載供電

確定應(yīng)急發(fā)電機的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報警和信號裝置、火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備、應(yīng)急時使用的舵機、動力操作水密門及其指示器、報警器以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機供電的用電設(shè)備。2．容量確定第19頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四三、電站容量的計算電站容量的計算方法有許多種，海上運輸船舶一般都采用三類負荷法。三類負荷法是一種在電力設(shè)備具有較充分的數(shù)據(jù)前提下進行全船電力負荷計算的方法。1．負荷分類在計算全船電力負荷時，可將負荷按使用情況分為以下三類：（1）第Ⅰ類負荷：連續(xù)使用的負荷；第20頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）第Ⅱ類負荷：短時或重復(fù)短時使用的負荷；（3）第Ⅲ類負荷：偶爾短時使用的負荷以及按操作規(guī)程可以在電站尖峰負荷時間以外使用的負荷。三類負荷的分法與船舶運行工況有關(guān)，如在航行工況中連續(xù)使用的負荷屬于第Ⅰ類負荷；使用若干小時，停止使用若干小時的負荷屬于第Ⅱ類負荷。在靠離碼頭工況中，雖然起錨機的工作時間較短，但在此工況中，它一直使用，因此也算做第Ⅰ類負荷。

表12-1萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設(shè)備負荷分類第21頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四表12-1萬噸級柴油機遠洋船舶的電氣設(shè)備負荷分類

第Ⅰ類負荷第Ⅱ類負荷第Ⅲ類負荷第Ⅰ類負荷第Ⅱ類負荷第Ⅲ類負荷舵機起貨機起錨機絞纜機主機淡水泵主機海水泵主機滑油泵主機噴油嘴冷卻泵排氣渦輪滑油泵主機燃油循環(huán)泵透平發(fā)電機凝水泵鍋爐燃油泵鍋爐鼓風(fēng)機消防總用泵燃油分油機輕柴油分油機滑油分油機燃油駁運泵輕柴油輸送泵滑油輸送泵艙底泵壓載泵日用淡水泵衛(wèi)生水泵飲水泵熱水循環(huán)泵蒸發(fā)器凝水泵蒸發(fā)器給水泵主機盤車機機艙起吊機車床砂輪鉆床電焊機救生艇吊艇機舷梯起吊機探造燈消防泵貨油泵冷藏貨艙壓縮機冷卻泵貨艙通風(fēng)機機艙通風(fēng)機CO2室抽風(fēng)機冷藏機艙抽風(fēng)機冷藏機艙送風(fēng)機廚房送風(fēng)機廚房抽風(fēng)機浴室、廁所抽風(fēng)機照明設(shè)備助航、通訊用變流機主空氣壓縮機油灶鼓風(fēng)機空調(diào)壓縮機空調(diào)淡水泵空調(diào)送風(fēng)機伙食冷庫壓縮機電動鍋爐給水泵充電機組無線電雷達返回第22頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2．電動機負荷系數(shù)的計算（1）電動機利用系數(shù)Ｋ1

P

1：電動機額定功率；

P

2：電動機軸上拖動的機械設(shè)備的額定功率

。通常電動機的額定功率應(yīng)略大于機械設(shè)備的額定功率

第23頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）機械負荷系數(shù)K2

P3:電機拖動的機械設(shè)備的實際使用功率（3）電動機負荷系數(shù)K3

第24頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（4）電動機以額定功率運行時從電網(wǎng)吸收的功率

P4ηe:電動機在額定功率時的效率

（5）電動機實際消耗的功率P5

η'為電動機相當(dāng)于功率P2時的效率第25頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（6）無功功率Q5為電動機的功率因數(shù)角。

第26頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3．系數(shù)的確定

（1）負荷系數(shù)的確定

一般機械的軸功率可由產(chǎn)品樣本查得，機械負荷系數(shù)可根據(jù)輪機專業(yè)或舾裝專業(yè)提供的設(shè)備實際使用數(shù)據(jù)來確定。（2）同時系數(shù)的確定對第Ⅰ類負荷來說，考慮到各輔機和用電設(shè)備最大負荷的不同時性，同時系數(shù)選0.8～0.9第27頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四對第Ⅱ類負荷來說，可按該負荷平均使用時間與工作周期之比來估算：

4．負荷表的編制

（1）根據(jù)輪機、舾裝等專業(yè)提供的數(shù)據(jù)選擇電動機和電氣設(shè)備，并計算各電動機和電氣設(shè)備的額定所需功率；（2）根據(jù)船舶類型選擇所需計算工況，確定各工況下所需使用的電動機、電氣設(shè)備和使用情況，并進行分類；第28頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（3）確定負荷系數(shù)，并計算各用電設(shè)備的實際使用功率；（4）計算每一工況下各類負荷的總功率，按其同時系數(shù)計算總負荷。在交流電制中，還需要計算無功功率和平均功率因數(shù)；（5）考慮5%的網(wǎng)絡(luò)損耗，得出發(fā)電站的功率；（6）根據(jù)上述計算，選擇發(fā)電機組，并核算各工況下發(fā)電機的負荷百分率，一般來說發(fā)電機應(yīng)有10～20%的儲備功率。

第29頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)船舶配電裝置主要功能：

（1）正常運行時，手動或自動接通或切斷電源至用電設(shè)備間的供電網(wǎng)絡(luò)，對電網(wǎng)供電或停止供電。（2）測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)的各種電氣參數(shù)（電壓、頻率、電流、功率、功率因數(shù)、絕緣電阻等）。（3）調(diào)整電力系統(tǒng)的各電氣參數(shù)值（例如電壓、頻率的調(diào)整）。返回第30頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（4）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不能正常運行時，保護電路將自動地切斷故障電路或發(fā)出報警信號。（5）對電路狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)以及偏離正常的工作狀態(tài)進行信號顯示。

第31頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四一、主配電板并車屏負載屏發(fā)電機控制屏第32頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-4某輪主配電板的板面布置圖第33頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四控制屏內(nèi)還裝有逆功率繼電器和儀用互感器等。

1.發(fā)電機控制屏用來控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護發(fā)電機組。每臺發(fā)電機組均配有單獨的控制屏。其上部分裝有測量儀表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈、主要電源開關(guān)、原動機的調(diào)速開關(guān)和按鈕等

；下部一般安裝有發(fā)電機主開關(guān)，有的船舶也裝有發(fā)電機勵磁控制裝置。

第34頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四負載屏上裝有裝置式空氣開關(guān)、電壓表、電流表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關(guān)（如圖12-5

）等。2.并車屏并車屏用于交流發(fā)電機組的并聯(lián)運行、解列等操作。主要由頻率表（電網(wǎng)和待并機）、同步表與同步指示燈及其轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)速開關(guān)、合（分）閘按鈕、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。3.負載屏負載屏的主要功能是對各饋電線路進行控制、監(jiān)視和保護，通過裝在負載屏上的饋電開關(guān)將電能供給船上各用電設(shè)備或分配電板。它包括動力負載屏和照明負載屏。

第35頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-5岸電主開關(guān)連接圖返回第36頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四4.匯流排交流匯流排按從上到下(垂直排列)，從左到右，從前到后(水平布置)的順序依次為A相、B相、C相（或U相、V相、W相）。匯流排的顏色依次為綠色、黃色、褐色或紫色，中線為淺藍色(若有接地線則接地線為黃綠相間顏色)。

直流匯流排按從上到下(垂直排列)，從左到右，從前到后(水平布置)的順序依次為正極、中線、負極。其正極顏色為紅色，負極為藍色，中線為綠色和黃色相間色。第37頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四二、分配電板

分配電板是向成組用電設(shè)備進行供電的開關(guān)和控制設(shè)備的組合裝置。對額定電流不超過16A的電氣設(shè)備進行供電的開關(guān)板，也稱為分電箱，主要有動力分配電板和照明分配電板兩種。區(qū)域分配電板由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，是對耗電大于16A的電器設(shè)備進行供電的開關(guān)板。

第38頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四三、應(yīng)急配電板

應(yīng)急配電板的功能是控制和監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機組的工作狀況，并向應(yīng)急用電設(shè)備供電。它與應(yīng)急發(fā)電機組安裝在同一艙室內(nèi)，一般位于艇甲板上。應(yīng)急配電板由應(yīng)急發(fā)電機控制屏和應(yīng)急配電屏組成，其上面安裝的儀器儀表與主配電板類似，只是應(yīng)急發(fā)電機不需要并聯(lián)運行而無需逆功率繼電器和同步表。應(yīng)急發(fā)電機組均有自動起動裝置，當(dāng)主電網(wǎng)斷電并延時確認(rèn)后，應(yīng)急發(fā)電機組一般在45s內(nèi)可以自動起動成功并向應(yīng)急電網(wǎng)供電，而主電源恢復(fù)供電后，應(yīng)急發(fā)電機組便自動脫離并自動停車。第39頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)急配電板的接線應(yīng)該反映出主發(fā)電機、應(yīng)急發(fā)電機和岸電開關(guān)之間的電氣聯(lián)鎖。防止非同期合閘（在幾個電源之間）。

圖12-6船舶主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)間單線原理簡圖

第40頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四四、充放電板

船舶小應(yīng)急照明，操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用蓄電池，船舶設(shè)置充放電板對蓄電池進行充電、放電，實現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電。常用充放電板的原理接線如圖12-7

，主要有以下兩部分組成：1.電源部分目前交流船舶大都采用可控整流裝置把交流電變?yōu)橹绷麟姟D12-7中HZ1為整流電源開關(guān)，HZ2為整流后的總電源開關(guān)，電源回路中設(shè)置有熔斷器、電壓表和電流表。第41頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2.充放電回路在每一個充電回路應(yīng)設(shè)有防止逆流的逆電流繼電器或二極管，由圖12-7可見，當(dāng)主應(yīng)急電網(wǎng)都失電時，接觸器ZC1線圈失電，常閉觸頭閉合，直接向小應(yīng)急用電設(shè)備供電，其余用電設(shè)備分別利用開關(guān)送電。第42頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-7用整流器充電的充放電板原理圖返回第43頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四五、蓄電池

船上使用的應(yīng)急蓄電池有酸性（鉛）蓄電池和堿性（鐵鎳、鉻鎳）蓄電池兩種。船上一般采用酸性蓄電池為多，主要是因為其具有體積小，價格便宜，維護方便等優(yōu)點。

蓄電池主要有如下用途：⑴作為小應(yīng)急電源（應(yīng)急照明、航行燈）及內(nèi)部通訊電源；⑵作為機艙巡回監(jiān)視系統(tǒng)的備用控制電源；⑶作為應(yīng)急柴油發(fā)電機的起動電源；⑷作為救生艇柴油機的起動電源；⑸作為無線電收發(fā)報機的電源。第44頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-8酸性蓄電池結(jié)構(gòu)圖1-電極樁頭；2-透氣塞；3-連接條；4-容器1．酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)和工作原理酸性蓄電池主要由容器、極板、隔板三部分構(gòu)成，其外形結(jié)構(gòu)如圖12-8所示。

第45頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四酸性蓄電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲存和釋放電能的裝置。它的工作原理可用如下化學(xué)方程表示：（正極）（電解液）（負極）（正極）（電解液）（負極）通過化學(xué)方程式可以看出：蓄電池放電時會產(chǎn)生水，電解液比重降低；充電時生成硫酸，比重增加。根據(jù)這個原理，可以用比重計來測量電解液的比重，蓄電池的電動勢與電解液比重（相對密度）有關(guān)，比重高，電動勢也高，二者的關(guān)系可用經(jīng)驗公式表示如下：

E——蓄電池的電動勢，

d——電解液的比重。

第46頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2．蓄電池的充放電

蓄電池的充電分為初充電和經(jīng)常充電兩種。新的或長期庫存的蓄電池，必須經(jīng)過初充電后，才能投入使用。在使用過程中需經(jīng)常充電。

1）經(jīng)常充電酸性蓄電池：分兩個階段進行，第一階段充電使蓄電池電壓上升到每單元電池為2.4V，然后轉(zhuǎn)入第二階段充電，充電后調(diào)整電解液相對密度達到1.285左右，再以第二階段充電電流繼續(xù)充電1h，即告完畢。堿性蓄電池：第一階段用1/4容量的電流充電6～7h，第二階段用第一階段充電電流的一半充電2～3h然后再校正電解液，整個充電過程即告完畢。第47頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2）充電方法⑴恒壓充電法：⑵恒流充電法：⑶分段恒流充電法：⑷浮充法：第48頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3）過充電蓄電池在使用過程中往往因長期充電不足，過放電或外部短路等原因使極板硫化，從而使充電電壓和電解液相對密度都不容易上升。為了使蓄電池良好運行，對下列情況必須進行過充電：⑴蓄電池放電到極限電壓以下；⑵蓄電池放電后，停放1～2晝夜沒有及時充電；⑶蓄電池極板抽出過；⑷以最大電流放電超過限度；⑸電解液內(nèi)混有雜質(zhì)；⑹個別電池極板疏化，充電時相對密度不易上升。第49頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四酸性蓄電池的兩種過充電方法：⑴充電終了，改用正常充電率的一半電流繼續(xù)充電。在電壓和電解液相對密度均為最大值時，每隔半小時觀察一次電壓和測量相對密度。連續(xù)四次，如無變化，而極板冒氣激烈，即停止充電。⑵充電結(jié)束后，停止充電1h，再改用正常充電率的一半電流充電，至冒汽泡后停止1h，再充，如此重復(fù)2～3次，直至電壓及相對密度均無變化并冒泡劇烈為止。第50頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四4）蓄電池充、放電終了的判斷

（1）電解液的相對密度變化（2）蓄電池電壓的變化第51頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（1）蓄電池維護的周期、內(nèi)容與要求①每十天要檢查一次電壓、電解液的相對密度及高度

。②不經(jīng)常使用的蓄電池，每月至少要檢查一次，并進行補充電

。③蓄電池表面，每三個月進行一次徹底清潔

。3．蓄電池的日常維護、保養(yǎng)

對于酸性蓄電池：

第52頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四①每十五天要檢查一次電壓、電解液相對密度及高度

。②每兩個月檢查一次蓄電池螺絲塞和透氣橡皮套管

。③每六個月要徹底清潔一次蓄電池的外表面。

對于堿性蓄電池：

第53頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）蓄電池維護保養(yǎng)注意事項

①注意保持蓄電池表面及整體清潔。②保持極柱、夾頭和鐵質(zhì)提手等處的清潔。③平時注意蓋好注液孔的上蓋，以防止船舶航行時電解液溢出，或海水進入到蓄電池里，必須保持氣孔暢通。④蓄電池放電終了，應(yīng)及時按要求進行充電。⑤蓄電池室內(nèi)嚴(yán)禁煙火。⑥堿性蓄電池充電時，不要取下氣塞，以防進入大量碳酸氣，而使電解液失效。一般每年或使用過50～100次充放電循環(huán)，應(yīng)更換一次電解液，要注意保持排氣膠管暢通，定期打開氣塞排氣，防止氣體聚集太多而造成蓄電池膨脹。第54頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四岸電箱與主配電板之間，應(yīng)設(shè)有足夠容量的固定電纜。在主配電板上的岸電接線，應(yīng)裝有指示燈，以指示外來電源的電纜是否已經(jīng)帶電。六、岸電箱

第55頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四(1)檢查岸電電力系統(tǒng)參數(shù)（電制、電壓和頻率）是否與本船電網(wǎng)參數(shù)一致。若電制、頻率相同，僅電壓不同，可通過調(diào)壓器將岸電電壓變換成與本船電壓相等后，再接至船上電網(wǎng)。(2)檢查岸電相序與船上電網(wǎng)相序是否一致，如果相序不一致將會使船上電機反轉(zhuǎn)。一般船上的岸電箱內(nèi)均有相序指示燈或逆序繼電器，當(dāng)顯示相序正確時才能接岸電。(3)接通岸電后，不允許再起動船上主發(fā)電機或使應(yīng)急發(fā)電機合閘向電網(wǎng)供電，因此主配電板均設(shè)有與岸電的互鎖保護，使兩者不可能同時合閘。(4)若岸電為三相四線制時，應(yīng)將船體與岸上接地裝置相連，然后接岸電。交流船舶接岸電時，還應(yīng)注意如下各項：第56頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四船舶電力網(wǎng)泛指主配電板和應(yīng)急配電板到用電負載之間的電纜連線。因船舶負載的種類和數(shù)量頗多，不可能每個負載都直接由主配電板或應(yīng)急配電板供電，有許多成組用電設(shè)備是由區(qū)、分配電板供電。

第四節(jié)船舶電力網(wǎng)一次網(wǎng)絡(luò)：從主配電板到直接供電負載或分配電板之間的電網(wǎng)

二次網(wǎng)絡(luò)：由分配電板到負載之間的電網(wǎng)返回第57頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四(2)正常照明配電網(wǎng)絡(luò)——該電網(wǎng)由照明變壓器副邊算起通過主配電板中的照明負載屏饋電給各照明分配電板，再由各分配電板供電給全船所有艙室及甲板的照明燈具。(3)應(yīng)急電網(wǎng)——當(dāng)主電源失電時，應(yīng)急電源自動起動并通過應(yīng)急電網(wǎng)供電給應(yīng)急用戶。一、船舶電力網(wǎng)的分類(1)動力配電網(wǎng)絡(luò)——主要指供電給三相異步電動機負載的電網(wǎng)，也包括供電給380V三相電熱負載的電纜。該網(wǎng)絡(luò)輸送的電能占全船全部電能的70%左右。第58頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四(5)弱電網(wǎng)絡(luò)----是向全船無線電通訊設(shè)備、各種助航設(shè)備、信號報警系統(tǒng)等用戶供電的低壓直流電網(wǎng)或中頻電網(wǎng)，因其對供電電壓、頻率等有特殊要求，因此需專門配置蓄電池及變流機組（逆變裝置）。

(4)小應(yīng)急電網(wǎng)——由24V蓄電池提供的直流電通過小應(yīng)急電網(wǎng)饋電給小應(yīng)急照明以及主機操縱臺、主配電板前后、鍋爐儀表、應(yīng)急通道出入口處、艇甲板等處的照明以及助航設(shè)備等。蓄電池的容量應(yīng)滿足小應(yīng)急用戶使用半小時。第59頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四二、船舶電網(wǎng)的配電方式（接線方式）

1.配電方式分類1）500V以下電網(wǎng)的配電方式

大多船舶電壓等級在500V以下，采用兩種結(jié)線方式:枝狀和環(huán)狀。圖12-9船舶電網(wǎng)配電方式

第60頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四枝狀環(huán)狀返回圖12-9船舶電網(wǎng)配電方式

第61頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2）500V以上船舶電網(wǎng)的配電方式

隨著大型船舶及電力推進方式的船舶越來越多，船舶電網(wǎng)的電壓等級在升高，采用3300V和6600V中壓電網(wǎng)的為數(shù)也不少，

船舶中壓電網(wǎng)配電方式有四種。采用較多的是枝狀和樹干狀，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性不高，對重要負載在故障工況時有失電的可能。為了提高供電的可靠性，可采用橋狀配電或者采用互為備用的橋狀綜合配電方式，網(wǎng)絡(luò)不太復(fù)雜，但供電的可靠性提高，只要有一臺發(fā)電機正常工作，就可保證一些重要設(shè)備正常工作。目前采用這種方式的也不在少數(shù)。圖12-10中壓電網(wǎng)

第62頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-10中壓電網(wǎng)a)枝狀；b）樹干狀；c）橋狀；d)綜合狀返回第63頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（3）采用自動分級卸載裝置。在發(fā)電機高峰負載時，自動分級卸掉次要負載，以確保重要用電設(shè)備的安全和連續(xù)供電。

（2）兩路獨立饋電線供電。某些重要的負載如舵機、航行燈控制箱等。（1）由主配電板直接供電。如舵機、錨機、消防泵、艏艉側(cè)推器、消防自動噴淋系統(tǒng)、無線電電源板、電羅經(jīng)、航行燈控制箱、蘇伊士運河燈等。

指那些與船舶航行、貨物的保存、船舶與人身安全有關(guān)的電氣設(shè)備。在配電方面通常采取如下措施：2.重要負載的饋電方式

（4）分段匯流排供電方式。第64頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-11分段匯流供電方式

船上許多重要負載常是兩臺，將兩組分別由配電板上兩段獨立的匯流排供電（兩段匯流排之間用自動開關(guān)連接），則可提高供電的可靠性。第65頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3.主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)的連接方式

在正常條件下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，重要負載經(jīng)應(yīng)急配電板由主電源供電，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障、主匯流排失電時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，應(yīng)急電源則自動投入應(yīng)急電網(wǎng)向這些重要設(shè)備供電。圖12-12主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)的連接第66頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四動力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)采用變壓器隔離,絕緣性能相對較好,安全可靠。1.三相三線絕緣系統(tǒng)三、船舶電網(wǎng)的線制

圖12-13三相絕緣系統(tǒng)第67頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2.中性點接地的三相四線系統(tǒng)

照明和動力系統(tǒng)由同一電源供電，無需采用變壓器。相互影響大,可靠性降低,安全性差。圖12-14中性點接地的三相四線系統(tǒng)第68頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3)中性點接地的三相三線系統(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。圖12-15中性點接地三相系統(tǒng)第69頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四四、船舶電纜

船舶電纜在結(jié)構(gòu)上和用途上都區(qū)別于電線。船用電纜主要由導(dǎo)電芯線，電氣絕緣層和防護套三部分組成。圖12-16船用電纜構(gòu)造第70頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）電氣絕緣：將各導(dǎo)電部分隔離。（1）導(dǎo)電芯線：傳輸電能。選擇電纜的型號和截面須根據(jù)實際用途、額定電流、敷設(shè)場所的溫度和環(huán)境條件、以及用電設(shè)備的工作制等決定。

表12-2絕緣材料最高允許工作溫度絕緣材料最高允許工作溫度/C聚氯乙烯（一般）60聚氯乙烯（耐熱）75丁基橡膠80無機物95乙丙橡膠和交聯(lián)聚氯乙稀85硅橡膠95第71頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四第五節(jié)船舶電力系統(tǒng)的繼電保護一、概述1.繼電保護的任務(wù)和作用船舶電力系統(tǒng)中各種繼電保護裝置，主要就是為了實現(xiàn)安全可靠地供電。

船舶電力系統(tǒng)的不正常運行情況主要有過載、欠壓、過壓、欠頻、過頻、逆功率以及三相三線制中性點絕緣系統(tǒng)發(fā)生單相接地等。舶電力系統(tǒng)中最常見最嚴(yán)重的故障就是各種形式的短路。

返回圖12-17短路故障示意圖第72頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-17短路故障示意圖返回第73頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四要限制不正常運行和短路的破壞作用，其中最有效的辦法之一，就是在船舶電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備上，裝設(shè)繼電保護裝置，以自動迅速地切除故障。繼電保護的任務(wù)可歸納為：(1)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或足以造成故障的發(fā)生時，繼電保護裝置將自動地、迅速地并有選擇性地切除發(fā)生故障的電氣設(shè)備，以保護設(shè)備，并保證非故障部分正常安全運行。(2)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生不正常運行情況時，繼電保護裝置應(yīng)自動發(fā)出報警信號，使值班人員及時進行處理，防止事故發(fā)生，或自動切除不正常運行的電氣設(shè)備，防止事故的再擴大。(3)配合自動控制裝置，自動消除或減少事故及不正常運行情況。

第74頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四船舶發(fā)電機的保護；船舶變壓器的保護；船舶電網(wǎng)的保護；船舶電動機的保護等。船舶電力系統(tǒng)的繼電保護主要包括：第75頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2．對繼電保護裝置的基本要求（1）具有選擇性繼電保護的選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)僅把故障元件切除，使停電范圍盡量縮小，從而保證電力系統(tǒng)中其他非故障部分仍然能夠繼續(xù)安全地運行。

MMM圖12-18保護性選擇示意圖第76頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）具有速動性繼電保護的速動性就是保護裝置的動作時限應(yīng)力求短。迅速切除故障可減輕被保護設(shè)備的損壞程度；防止故障蔓延，縮小破壞范圍；減少對非故障部分的影響，保證其正常安全運行。

（3）具有靈敏性繼電保護裝置的靈敏性是指對于其保護范圍內(nèi)的故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏性愈高，故障發(fā)覺和切除得就愈早，從而對系統(tǒng)的影響和設(shè)備的破壞就愈小。保護裝置的靈敏性，用靈敏度來表示。

第77頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（4）具有可靠性繼電保護裝置的可靠性是指裝置本身要能可靠地工作，對它保護范圍之內(nèi)的故障，不應(yīng)拒絕動作，在正常運行或不屬于它保護的范圍故障時，不應(yīng)誤動作。否則，它本身就可能成為產(chǎn)生和擴大事故的根源。

第78頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四二、繼電保護的基本工作原理

圖12-19繼電保護構(gòu)成原理圖正如人工尋找故障時的道理一樣，繼電保護的基本工作原理，就是利用在發(fā)生各種故障或不正常運行情況時，必定要出現(xiàn)的、特有的現(xiàn)象，作為自動控制的信號，自動判斷故障，而后進行必要的處理。第79頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四三、船舶同步發(fā)電機的保護及保護裝置

根據(jù)我國《鋼質(zhì)海船建造與入級規(guī)范》規(guī)定，對500V以下同步發(fā)電機，針對其不正常運行情況和可能出現(xiàn)的故障，主要設(shè)置如下繼電保護：過載保護及優(yōu)先脫扣、外部短路保護、欠壓保護和逆功率保護。第80頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四1．發(fā)電機的外部短路保護對于船舶發(fā)電機外部短路保護一般應(yīng)設(shè)有短路短延時和短路瞬時動作保護。當(dāng)短路電流達2～2.5倍的額定電流時，保護裝置延時0.2～0.6s動作，使發(fā)電機主開關(guān)自動跳閘。當(dāng)短路電流達5～10倍的額定電流時，保護裝置應(yīng)瞬時動作，使發(fā)電機主開關(guān)自動跳閘。因此，船舶發(fā)電機的外部短路保護裝置中，一般設(shè)有兩套電流保護裝置，根據(jù)短路電流的大小，實行短延時或瞬時動作保護。船舶發(fā)電機的外部短路保護由萬能式自動空氣斷路器中的過電流脫扣器承擔(dān)。

第81頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

2．發(fā)電機的過載保護為了最大限度地保證供電的連續(xù)性，船用發(fā)電機廣泛采用自動分級卸載保護裝置。發(fā)電機一旦發(fā)生過載現(xiàn)象，自動保護裝置將次要負載逐級卸去，同時發(fā)出報警信號，如到了允許的時限，仍不能消除過載現(xiàn)象，保護裝置則應(yīng)動作，發(fā)出發(fā)電機過載跳閘的指令。第82頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

3．發(fā)電機的欠壓保護船舶發(fā)電機的欠壓保護是由萬能式自動空氣斷路器中的失壓脫扣器來實現(xiàn)的。4．逆功率保護同步發(fā)電機的逆功率保護由逆功率繼電器承擔(dān)。逆功率繼電器有感應(yīng)式、電子式等多種類型，我國船舶電站大多采用GG-21型感應(yīng)式逆功率繼電器。圖12-20是GG-21型的結(jié)構(gòu)原理圖。第83頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12－20GG-21型逆功率繼電器原理圖返回第84頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四四、船舶電網(wǎng)的保護及保護裝置船舶電氣系統(tǒng)的保護包括船舶發(fā)電機外部短路保護，過載、欠壓、逆功率保護；船舶電網(wǎng)的過載、短路保護，電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測；接用岸電時的相序保護等。船舶中采用繼電器保護裝置來實現(xiàn)。船舶在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求繼電器保護裝置的工作具有可靠性、選擇性、準(zhǔn)確性，既能適時切除故障以防止故障蔓延，又要盡量縮小停電區(qū)域，使非故障部分能繼續(xù)正常運行，減輕損害程度。第85頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四1．電網(wǎng)的短路保護船舶電網(wǎng)的短路保護要求良好的選擇性，當(dāng)發(fā)生短路故障時，僅允許切除有故障的線路部分。通常對各級保護裝置的動作整定值按時間原則或電流原則予以整定。如圖12-21，若按時間原則整定，則應(yīng)有t1>t2>t3，即各級保護裝置動作時間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機處逐級增大，如按電流原則整定，則應(yīng)有I1>I2>I3。第86頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-21船舶電網(wǎng)短路保護示意返回第87頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

2．電網(wǎng)的過載保護船舶電網(wǎng)大多為幅射型饋線式配電網(wǎng)絡(luò)，饋線的截面積又都與發(fā)電機及用電設(shè)備的容量相配合的。由于發(fā)電機和用電設(shè)備的過載保護裝置同時保護了電網(wǎng)，電網(wǎng)中不設(shè)專門的過載保護裝置。須指出的是，舵機電動機和它的供電線路根據(jù)規(guī)范要求均不設(shè)過載保護，只設(shè)短路保護和過載報警裝置。第88頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四3．單相接地及電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測⑴單相接地監(jiān)視船舶配電板上大多裝有絕緣指示燈（亦稱地氣燈）以監(jiān)視電網(wǎng)的單相接地。圖12-22是地氣燈的電氣工作原理圖。⑵電網(wǎng)絕緣監(jiān)測配電板兆歐表安裝在主配電板上，它能在線隨時監(jiān)測船舶電網(wǎng)的絕緣電阻。兆歐表其工作原理如圖12-23所示。第89頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12－22絕緣指示燈電路圖返回第90頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-23兆歐表原理圖返回第91頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四4．岸電的相序和斷相保護相序及斷相保護由負序繼電器完成。第92頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四五、萬能式自動空氣斷路器國內(nèi)外制造的船用發(fā)電機主開關(guān)的型式很多,結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本原理大同小異，一般都是由觸頭單片、滅弧裝置、自動脫扣機構(gòu)，操作機構(gòu)和保護裝置組成。其結(jié)構(gòu)框圖見圖12-24。

1．觸頭和滅弧系統(tǒng)自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進行滅弧。第93頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四2.自由脫扣機構(gòu)自由脫扣機構(gòu)的作用是使觸頭保持完好閉合或迅速斷開。圖12-25所示是一個四連桿機構(gòu)，它是觸頭系統(tǒng)和操作傳動裝置之間的聯(lián)系機構(gòu)。

3.操作機構(gòu)操作機構(gòu)用于控制自由脫扣機構(gòu)的動作，實現(xiàn)觸頭閉合或斷開。

（1）手動操作各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通常有轉(zhuǎn)動和上下扳動兩種型式。

第94頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（2）電磁或電動合閘DW-94型電動合閘主開關(guān)采用電動操作時，其合閘操作線路原理如圖12-26所示。DW-95、DW-98型電動合閘采用電磁操作，其合閘操作線路原理圖如圖12-27所示。AH型采用電磁鐵直推式合閘，線路原理圖如圖12-28所示。第95頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四萬能式自動空氣斷路器通常設(shè)有電流脫扣器、失壓脫扣器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機構(gòu)的作用來實現(xiàn)對主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護及遙控分勵操作。其原理示意圖如圖12-29所示。（3）保護元件：第96頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-24萬能式自動空氣斷路器的框圖返回第97頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四(a)合閘位置(b)分閘位置(c)為準(zhǔn)備合閘位置圖12-25自由脫扣機構(gòu)示意圖返回第98頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-26電動合閘原理圖返回第99頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-27DW98電磁合閘控制線路圖12-28AH型電磁合閘原理圖返回第100頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-29脫扣器原理示意圖返回第101頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四第六節(jié)船舶軸帶發(fā)電機系統(tǒng)一、軸帶發(fā)電機的特點動力來源于船舶主機的發(fā)電機稱為軸帶發(fā)電機（ShaftGenerator簡稱SG），由軸帶發(fā)電機向船上電網(wǎng)饋送電能的系統(tǒng)稱為軸帶發(fā)電系統(tǒng)。圖12-30表示軸帶發(fā)電機（SG）和船舶主機（ME）之間的關(guān)系。圖12-30軸帶發(fā)電機和船舶主機之間的關(guān)系圖

返回第102頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

1.軸帶發(fā)電機的優(yōu)點

（1）能有效利用主機能源（2）利于能量綜合利用。（3）能減少潤滑油消耗及副機維護保養(yǎng)費用。（4）節(jié)約費用，節(jié)省空間。

2.軸帶發(fā)電裝置的類型根據(jù)螺旋槳型式不同，軸帶發(fā)電機可分為定距槳（FPP）和變距槳（CPP）軸帶發(fā)電兩種裝置。第103頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

3.軸帶發(fā)電機的功率輸出特性變轉(zhuǎn)速的軸帶發(fā)電機允許輸出的功率，因受電樞電流和勵磁電流額定值的限制，在不同的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)是有所不同的，其典型功率輸出特性如圖12-31所示。第104頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-31軸帶發(fā)電機的功率輸出特性返回第105頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四二、軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成原理1.軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的組成圖12-32是定距槳晶閘管變流器軸帶發(fā)電機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)主要由三大部分組成：①主回路有功通道②無功通道③控制器

2.系統(tǒng)基本工作原理第106頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四

3.軸帶發(fā)電機的運行操作（1）軸帶發(fā)電機系統(tǒng)起動程序

圖12-33表示的是軸帶發(fā)電機自動起動程序框圖。（2）軸帶發(fā)電機與輔助發(fā)電機并聯(lián)和轉(zhuǎn)換如果是手動并車，其整步合閘、負載轉(zhuǎn)移和輔助柴油發(fā)電機的解列與一般的手動準(zhǔn)同步并車操作相同。這一切操作通常是由自動并車裝置完成。第107頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（3）停機條件導(dǎo)致停機的條件如下：①按停機按鈕；②電源故障；③運行故障（短路、過載、欠壓、轉(zhuǎn)速過低、頻率過高等）；④系統(tǒng)中任一電機繞組過熱等。第108頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（4）正常停機的操作程序當(dāng)船舶需要轉(zhuǎn)入機動工況（如進港等）時，因主機將進行減速、倒車、停車等操縱，軸帶發(fā)電機應(yīng)停止工作。起動柴油輔助發(fā)電機組，并切除次要負載。完成輔助發(fā)電機的手動或自動并車及轉(zhuǎn)移負荷之后才能操縱主機減速或倒車。當(dāng)主機轉(zhuǎn)速降低到額定轉(zhuǎn)速的40％以下時，軸帶發(fā)電機勵磁終止，主開關(guān)跳閘。逆變器停止觸發(fā)，軸帶發(fā)電機終止發(fā)電。第109頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四（5）軸帶發(fā)電機運行中存在的問題船舶在整個運輸過程中必然會遇到移泊、緊急停車和緊急倒車等情況。這些均涉及到軸帶發(fā)電機和輔助柴油發(fā)電機帶電轉(zhuǎn)換和并聯(lián)運行問題。4.軸帶發(fā)電機的布置形式軸帶發(fā)電機可以布置在柴油機自由端或是齒輪端，采用傳動齒輪進行傳動，軸帶發(fā)電機除了作為發(fā)電機外，有的船舶緊急情況下還可作為電動機。第110頁，共121頁，2023年，2月20日，星期四圖12-32軸帶發(fā)