船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件

第12章船舶電力系統(tǒng)組成§12.1概述

§12.2配電裝置§12.3萬能式自動空氣斷路器§12.4船舶電網(wǎng)§12.5電網(wǎng)保護及保護裝置§12.6同時發(fā)電機保護及保護裝置§12.7軸帶發(fā)電機裝置船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第1頁

內(nèi)容簡介本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)組成、特點和基本功效，對配電裝置中主要設(shè)備和部件（包含配電板，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）作了詳情敘述，另外，對船舶軸帶發(fā)電機主要類型及工作原理作了簡單介紹。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第2頁§12.1概述

12.1.1系統(tǒng)組成及特點1)船舶電力系統(tǒng)組成電源裝置配電裝置電力網(wǎng)負載船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第3頁船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第4頁將機械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苎b置。船舶電源主要是指發(fā)電機和蓄電池。

(1)電源裝置柴油機發(fā)電機船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第5頁(2)配電裝置

對電源和用電設(shè)備保護、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制裝置。

按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個。

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)可分為防護式、防滴式和防水式。(3)船舶電力網(wǎng)

是全船電纜電線總稱，包含動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第6頁船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第7頁中壓主電力系統(tǒng)電源：

3臺5200KVA，720rpm，60Hz主發(fā)電機組，柴油機為Warsila9L32，能夠單獨或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。其中No.1主發(fā)電機在裝載需要50Hz中壓電源供給貨物時，能夠切換為2030KVA，600rpm，50Hz模式運轉(zhuǎn)，單獨為50Hz貨物負載電源供電，圖中用于中壓匯流排連接斷路器KS1應(yīng)該處于分閘狀態(tài)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第8頁船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第9頁

電加熱器、電風(fēng)扇、電視機。1）各種電力拖動設(shè)備舵機、錨機、起貨機、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)報機、聲光報警裝置、電車鐘、舵角指示器、電羅經(jīng)、雷達等。4）其它設(shè)備(3)負載:用電設(shè)備船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第10頁（3）船舶是一個工作環(huán)境惡劣場所。（1）船舶電力系統(tǒng)是一個獨立電力系統(tǒng)。（2）船舶電網(wǎng)輸電距離短，線路阻抗低，各處短路電流大。2)船舶電力系統(tǒng)特點船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第11頁我國采取50Hz，日本、美國等采取60Hz頻率標準。

幾乎全部大中型船舶均采取交流電力系統(tǒng)。2)額定電壓等級

交流船舶電網(wǎng)多數(shù)為380V或為440V。一些船舶上采取6KV、3.3KV電力系統(tǒng)。3)額定頻率12.1.1系統(tǒng)組成及特點1)電流種類(電制)船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第12頁12.1.2發(fā)電機容量及臺數(shù)確定標準

1)船舶運行工況（5）應(yīng)急工況貨輪和油輪經(jīng)典運行工況大致劃分以下：（1）航行工況（2）進出港工況（3）裝卸貨工況（4）停泊工況船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第13頁2)確定電站容量基本標準電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運行況下用電量，并有適當(dāng)裕量，確保連續(xù)可靠供電。但從經(jīng)濟性考慮，冗余功率又不能太大。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第14頁3)發(fā)電機組容量和數(shù)量選擇標準（3）普通船舶電站設(shè)置2至3臺(包含備用機組)同型號、同容量機組，最多為4臺。（1）應(yīng)能滿足船舶在各種運行工況下用電量,并有適當(dāng)裕量,以確保連續(xù)可靠供電。以實際用電量最大運行工況為基礎(chǔ)來確定。（2）裕量功率不能太大，以確保其經(jīng)濟性。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第15頁(4)發(fā)電機組總?cè)萘繘Q定于電站總?cè)萘?，發(fā)電機組單機容量和機組數(shù)量由以下幾個基本標準確定： 單機組容量 船舶電站必須有備用機組 各機組使用壽命應(yīng)與主機壽命相當(dāng) 維修管理方便船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第16頁12.1.4應(yīng)急發(fā)電機容量確定普通規(guī)范都要求客船和500總噸以上貨船應(yīng)設(shè)有獨立應(yīng)急電源。它能夠是發(fā)電機，也能夠是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用發(fā)電機稱為應(yīng)急發(fā)電機。確定應(yīng)急發(fā)電機容量通?；谙率鲈O(shè)備所需電功率，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固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要船內(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)急時使用舵機、動力操作水密門及其指示器、報警器、其它需要應(yīng)急發(fā)電機供電用電設(shè)備普通應(yīng)急發(fā)電機需對舵機之類較大電動機負載供電船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第17頁§12.2配電裝置12.2.1配電裝置分類

主配電板應(yīng)急配電板蓄電池充放電板分配電板岸電箱和交流配電板船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第18頁12.2.2主配電板組成及功效由發(fā)電機控制屏、并車屏、負載屏和連接母線四部分組成。并車屏負載屏發(fā)電機控制屏船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第19頁其下部分普通安裝發(fā)電機勵磁控制裝置；控制屏內(nèi)裝有逆功率繼電器、儀用互感器。1)發(fā)電機控制屏用來控制、調(diào)整、監(jiān)視和保護發(fā)電機組。每臺發(fā)電機組均配有單獨控制屏。其上部分裝有電流表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)、電壓表及其轉(zhuǎn)換開關(guān)、頻率表、功率表、功率因數(shù)表；其中間部分安裝發(fā)電機主開關(guān)、原動機調(diào)速開關(guān)、按鈕等；船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第20頁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岸電開關(guān)等。2)并車屏用作發(fā)電機組并車整步操作。其面板上裝有同時表、同時指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕及指示燈等。有些并車屏里面還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同時電抗器等。3.負載屏用來分配電能并對各饋電線路進行控制、監(jiān)視和保護，并將電能供給各用電設(shè)備或分電箱。包含動力負載屏和照明負載屏。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第21頁4)匯流排交流匯流排顏色A相為綠色，B相為黃色，C相為褐色或紫色，中線為淺藍色。直流匯流排顏色正極為紅色，負極為藍色，中線為綠色和黃色間隔。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第22頁12.2.3分配電板

實際中,區(qū)配電板和分配電板統(tǒng)稱為分配電板。區(qū)（分）配電板是向成組用電設(shè)備進行供電開關(guān)和控制設(shè)備組合裝置。區(qū)配電板主要是控制其它區(qū)域配電板、分配電板或向正常工作電流大于16A電氣設(shè)備供電。分配電板普通只向單一性質(zhì)負載供電,主要用作對額定電流不超出16A最終分支電路進行電能分配。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第23頁12.2.4應(yīng)急配電板

用來控制和監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機組工作情況，并向船舶應(yīng)急用電設(shè)備供電。應(yīng)急配電板用于應(yīng)急發(fā)電機控制和監(jiān)視，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)，普通位于艇甲板上。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，其上面安裝儀器儀表與主配電板基本相同。應(yīng)急發(fā)電機總是單機運行，所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同時表。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第24頁應(yīng)急電網(wǎng)平時可由主配電板供電，唯當(dāng)主發(fā)電機發(fā)生故障或檢修時才由應(yīng)急發(fā)電機組供電。主配電板連通應(yīng)急配電板有供電聯(lián)絡(luò)開關(guān),它與應(yīng)急配電板主開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以確保主發(fā)電機并向電網(wǎng)供電(即主網(wǎng)不失電)時，應(yīng)急發(fā)電機組不工作。應(yīng)急配電板電源開關(guān)與主配電板接向應(yīng)急配電板供電聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第25頁12.2.5充放電板船舶小應(yīng)急照明，操縱儀器和無線電設(shè)備電源均采取蓄電池，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。

（4）當(dāng)主電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)都失電情況下，能自動接通蓄電池放電回路直接向小應(yīng)急用戶供電。（1）對船上安裝蓄電池組進行充電和放電；（2）控制和監(jiān)視充電電源工作情況；（3）將蓄電池組電能分配給船上低壓用電設(shè)備；船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第26頁船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第27頁12.2.6蓄電池

1)蓄電池在船舶上應(yīng)用(1)作為應(yīng)急電源或備用電源，普通商船都把蓄電池作為船舶小應(yīng)急電源，在船舶主電網(wǎng)失電而應(yīng)急發(fā)電機組還未正常供電時間內(nèi)，蓄電池組則供電給小應(yīng)急負載；(2)作為低壓設(shè)備電源（如供電給無線電收發(fā)報機、自動電話交換機和各種警報器）；(3)作為應(yīng)急發(fā)電機組和救生艇上柴油機起動電源，用作羅經(jīng)直流電源等。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第28頁2)船用蓄電池類別船用蓄電池有酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。酸性蓄電池也稱為鉛酸蓄電池，船用歷史最久，慣用于柴油機起動和應(yīng)急照明。堿性蓄電池包含鎘-鎳蓄電池、鐵-鎳蓄電池、鋅-銀蓄電池和鎘-銀蓄電池等，主要用于無線電通信設(shè)備。但價格較高，民用船舶較少采取。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第29頁3)蓄電池主要性能酸性電池充放電曲線

堿性電池充放電曲線

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第30頁4)蓄電池結(jié)構(gòu)及工作原理(1)酸性蓄電池

酸性蓄電池結(jié)構(gòu)酸性蓄電池主要由容器、極板和隔板等幾部分組正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2）負極活性物質(zhì)是海綿狀純鉛（Pb）船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第31頁酸性蓄電池電解液為濃度在27％--37％稀硫酸溶液，比重為1．28—1．31。酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸化學(xué)反應(yīng)來儲存電能和釋放電能，充電時電解液稀硫酸比重會增加；放電時因為生成水，比重降低。實際工程中采取比重計來測量電解液比重，從而預(yù)計出蓄電池電動勢大小。酸性蓄電池電動勢，主要與電解液比重d相關(guān)。比重高，電動勢也高，E與d之間關(guān)系可由經(jīng)驗公式來表示。如在蓄電池充電完成將外電路斷開后，測得比重為1.28時，則依據(jù)上式可估算出其電動勢為2.12V。放電充電正極電解液負極正極電解液負極船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第32頁(2)堿性蓄電池

由容器、極板和活性物質(zhì)組成堿性蓄電池可分為鎘—鎳(Cd-NJ)、鐵-鎳(Fe-Ni)、鋅—銀(Zn-Ag)、鎘—銀(Cd-Ag)等系列。船舶主要采取鎘—鎳、鐵—鎳蓄電池，下面以鎘—鎳堿性蓄電池為例作介紹。堿性蓄電池電解液為20％氫氧化鉀(KOH)水溶液(或純氫氧化鈉溶液)，比重為1.2~1.27。蓄電池充電時將電能變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來，放電時將化學(xué)能變?yōu)殡娔茌斔徒o用電設(shè)備，兩電極所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是可逆。在充放電過程中總化學(xué)反應(yīng)方程式為：船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第33頁放電充電正極電解液負極正極電解液負極堿性蓄電池中每個電池電動勢為1.25V。放電時，電壓改變在1.2~1V范圍內(nèi)，電流增大時可到達0.7V，低于0.7V就不應(yīng)再放電。充電時，電壓改變在1.4~I.8V范圍內(nèi)。電解液在充放電過程中只作電流傳導(dǎo)體，不參加化學(xué)反應(yīng)，其濃度不變，因而不能依據(jù)比重來判斷充放電程度，只能采取測量電壓方法來判斷堿性蓄電池充放電程度。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第34頁(2)蓄電池容量

蓄電池儲存電能能力稱為容量。容量普通用安培·小時來表示，它等于放電電流I與放電時間t乘積，即，Q=I?t(Ah)。蓄電池容量普通是以8小時作為標準放電電流。酸性蓄電池通常以10小時放電電流為標準放電電流。額定容量被定義為在電解液溫度為25℃，以10小時放電電流連續(xù)放電至終止電壓時所輸出容量。比如200Ah容量酸性蓄電池是指能以20A電流放電10h。蓄電池容量與放電電流大小及電解液溫度相關(guān)，所以假如超出標準放電電流進行放電，不但會降低容量，而且會嚴重影響蓄電池壽命。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第35頁5)船用蓄電池充放電方式充電方法恒電流充電、恒電壓充電、恒電流恒電壓充電、連續(xù)補充充電、分段充電。充電種類

首次充電、正常充電、均衡充電均衡充電——多個小電池組合使用蓄電池在長時間使用后，各小電池往往產(chǎn)生相對密度、容量和不均衡現(xiàn)象，為此需要每個月進行一次均衡充電，其方法是先進行正常充電；靜置1小時后，用首次充電第二階段電流充到有猛烈氣泡產(chǎn)生為止；再靜置1小時，重復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對密度保持穩(wěn)定才完成。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第36頁5)船用蓄電池維護保養(yǎng)（1）酸性蓄電池a.電解液應(yīng)每半個月檢驗液面高度，每年進行化驗檢驗。要及時補充電解液，注液孔螺帽應(yīng)旋緊，以防電解液濺出。b.應(yīng)保持蓄電池表面清潔，為預(yù)防極柱夾頭生銹，其表面應(yīng)涂上一層凡士林油膜。c.蓄電池室應(yīng)保持良好通風(fēng)，并禁止煙火。d.過充電--酸性蓄電池在運行中往往因長時間充電不足或過放電等原因造成極板硫化，這時要對蓄電池進行過充電，使蓄電池恢復(fù)到良好運行狀態(tài)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第37頁（2）堿性蓄電池a.每半個月檢驗一次電壓、電解液密度和高度，及時補充電解液。b.保持氣塞透氣或定時打開氣塞放氣。c.堿性蓄電池外殼帶電(正極)，存放時須防金屬將負極與外殼接觸，引發(fā)短路。d.普通工作10~12次充放電循環(huán)或每個月進行一次過充電。e.每年或使用50~100次左右時，應(yīng)更換電解液。電解液更換應(yīng)在放電狀態(tài)下進行，必要時可用純水清洗，并及時注入更換電解液。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第38頁岸電箱通常設(shè)置在主甲板以上位置,面板上應(yīng)設(shè)有指示燈以指示外來電纜是否有電,箱內(nèi)還應(yīng)設(shè)置岸電相序監(jiān)視設(shè)備。12.2.7岸電箱相序指示器：選取兩個指示燈時，亮指示燈表示超前相，暗指示燈表示滯后相；采取一個指示燈時，亮?xí)r表示超前相。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第39頁萬能式自動空氣斷路器框圖是一個帶有保護裝置開關(guān)電器。由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、自由脫扣機構(gòu)、操作傳動裝置和保護元件組成?！?2.3萬能式自動空氣斷路器船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第40頁12.3.1觸頭和滅弧系統(tǒng)自動空氣斷路器大多是采取滅弧柵進行滅弧在合閘時弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。而分閘時，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產(chǎn)生電弧在弧觸頭熄滅。

觸頭由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。主觸頭負擔(dān)電路正常工作電流?；∮|頭是為了防止斷開電路時產(chǎn)生電弧燒壞主觸頭而設(shè)置。副觸頭是考慮到斷開電路時，電流由主觸頭移到弧觸頭瞬間，可能因壓降太大產(chǎn)生電弧燒壞主觸頭而設(shè)置。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第41頁自由脫扣機構(gòu)作用是使觸頭保持閉合或快速斷開。（a）合閘位置（b）分閘位置（c）準備合閘位置12.3.2自由脫扣機構(gòu)船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第42頁自動空氣斷路器傳動裝置有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等幾個。合閘前都必須使儲能彈簧儲能,自由脫扣機構(gòu)“再扣”,利用儲能彈簧釋放能量實現(xiàn)合閘。1)手動操作12.3.3操作機構(gòu)各種類型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。

c.AH型采取電磁鐵直推式合閘2)電磁或電動合閘a.DW-94型采取電動合閘b.DW-95、DW-98型采取電磁合閘船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第43頁DW-94電動合閘原理圖船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第44頁DW-94型電動合閘主開關(guān)采取電動操作時，其合閘操作線路原理如圖所表示。當(dāng)發(fā)電機建立電壓后，紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，操作電動機M通電轉(zhuǎn)動，使彈簧儲能，直至凸輪將儲能開關(guān)中常開觸點閉合，常閉觸點斷開，此時黃色指示燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機構(gòu)己處于“再扣”位置。合閘時，按—下合閘按鈕SBl，電動機再次轉(zhuǎn)動，使儲能彈簧釋放，主開關(guān)合閘，此時綠色指示燈亮，表示合閘完成。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第45頁DW-98電磁合閘控制線路

AH型電磁合閘原理圖

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第46頁3)保護元件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，經(jīng)過它們對自由脫扣機構(gòu)作用米實現(xiàn)對主電路短路、過載、失壓、欠壓等保護及遙控分勵操作。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第47頁DW-98電磁合閘控制線路AH型電磁合閘原理圖船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第48頁§12.4船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng)即船舶電力網(wǎng)，系指介于船舶電源和用電設(shè)備之間傳輸、分配電能傳輸線路總稱

二次網(wǎng)絡(luò)：由分配電板到負載之間電網(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電網(wǎng)船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第49頁1)主電網(wǎng)由主發(fā)電機經(jīng)過主配電板供電網(wǎng)絡(luò)，包含動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)分別供電給動力負載和照明負載。12.4.1船舶電網(wǎng)分類2)應(yīng)急電網(wǎng)由應(yīng)急發(fā)電機經(jīng)過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池經(jīng)過蓄電池充放電板供電電路，。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第50頁3)小應(yīng)急電網(wǎng)由蓄電池經(jīng)過蓄電池充放電板用以傳輸、分配暫時應(yīng)急電能網(wǎng)絡(luò)。對裝設(shè)應(yīng)急發(fā)電機組但無自起動裝置船舶，要求安裝暫時應(yīng)急照明電網(wǎng)，而且蓄電池容量能滿足連續(xù)供電30分鐘。4)弱電電網(wǎng)向全船無線電通信設(shè)備、各種助航設(shè)備、船內(nèi)通信設(shè)備（如電話、廣播等）以及信號報警系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)稱為弱電電網(wǎng)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第51頁12.4.2船舶電網(wǎng)結(jié)線方式1)船舶電網(wǎng)結(jié)線方式

(1)500V以下電網(wǎng)結(jié)線方式

大多船舶電壓等級在500V以下，采取兩種結(jié)線方式:放射式和環(huán)式。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第52頁放射式環(huán)式船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第53頁(2)500V以上電網(wǎng)結(jié)線方式

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第54頁（3）采取自動分級卸載裝置。但發(fā)電機出現(xiàn)過載時，自動分級卸卸掉次要負載，從而使發(fā)電機恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

（2）兩路獨立饋電線供電。一些主要負載如舵機、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、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。指直接與船舶航行、貨物保留、船舶與人身安全相關(guān)電氣設(shè)備。在配電方面通常采取以下辦法：2)主要負載饋電方式

（4）分段匯流排供電方式。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第55頁分段匯流供電方式船上許多主要負載常是兩臺，將兩組分別由配電板上兩段獨立匯流排供電（兩段匯流排之間用自動開關(guān)連接），則可提升供電可靠性。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第56頁2)主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)連接方式

在正常條件下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，主要負載經(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)向這些主要設(shè)備供電。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第57頁動力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)采取變壓器隔離,絕緣性能相對很好,安全可靠。1)三相絕緣系統(tǒng)12.4.3船舶電網(wǎng)線制

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第58頁2)中性點接地三相四線系統(tǒng)

照明和動力系統(tǒng)由同一電源供電，無需采取變壓器。相互影響大,可靠性降低,安全性差。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第59頁3)中性點接地三線系統(tǒng)利用船體作為中線形成回路，節(jié)約電纜,輕易發(fā)生觸電和短路故障。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第60頁12.4.4船舶電纜按其用途可分為電力電纜和射頻電纜兩大類。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。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第61頁3)防護套：保護電纜不受油水、鹽霧、化學(xué)腐蝕和機械損傷（或阻燃）。2)電氣絕緣：芯線之間、芯線與外界之間絕緣。1)導(dǎo)電芯線：傳輸電能。選擇電纜型號和截面須依據(jù)實際用途、額定電流、敷設(shè)場所溫度和環(huán)境條件、以及用電設(shè)備工作制等決定。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第62頁§12.5電網(wǎng)保護及保護裝置船舶電網(wǎng)保護主要包含短路保護、過載保護、單相接地或絕緣下降以及接用岸電時相序及斷相保護等。為防止船舶電網(wǎng)在出現(xiàn)短路故障時造成無須要大范圍停電，對短路保護裝置最主要是必須含有很好選擇性。12.5.1電網(wǎng)短路保護1)動作值整定標準（1）按照時間標準：以各級保護裝置動作時間整定值不一樣來實現(xiàn)選擇性，整定標準是各級開關(guān)或保護裝置整定值朝發(fā)電機方向逐層增大。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第63頁（2）按照電流標準：以各級電流整定值不一樣來實現(xiàn)選擇性，動作電流整定值也應(yīng)確保自負載向發(fā)電機方向逐步遞增。2)保護裝置對于保護裝置通常可采取萬能式自動空氣開關(guān)、裝置式自動空氣開關(guān)和熔斷器（保險絲）等來實現(xiàn)。從發(fā)電機至萬能式自動開關(guān)這段電路較短，故障可能性不大，所以可不設(shè)短路保護。由主配電板至用電設(shè)備部分電路能夠與用電設(shè)備共用一套保護裝置，裝在出線端。主配電板至分配電板（箱）可采取裝置式自動空氣開關(guān)或熔斷器。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第64頁12.5.2電網(wǎng)過載保護對船舶電網(wǎng)過載保護普通不需要單獨考慮裝設(shè)保護裝置。自發(fā)電機至主配電板那部分電網(wǎng)可與發(fā)電機共用一套保護裝置。自主配電板至負載電路，可由用電設(shè)備過載保護裝置來實現(xiàn)保護。主配電板與分配電板之間可由裝置式自動空氣開關(guān)做過載保護裝置。對于舵機供電線路，不論舵機本身還是線路均不設(shè)過載保護裝置。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第65頁12.5.3單相接地及電網(wǎng)絕緣監(jiān)測船舶電網(wǎng)是否單相接地能夠采取絕緣指示燈（又稱為地氣燈）來監(jiān)測。1)單相接地船舶電網(wǎng)普通采取三相三線絕緣制系統(tǒng)，電網(wǎng)中任何一相接地，將造成另外兩相對地均為線電壓，嚴重影響人身安全，若再有一相接地，就會引發(fā)兩相短路故障。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第66頁正常工作時，三個燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而亮度相同。若某一相(設(shè)圖中A相）出現(xiàn)接地故障，則燈HL1熄滅，而HL2、HL3兩端電壓上升為線電壓，燈泡亮度增強。這么，值班人員就能方便地判斷哪一相發(fā)生接地故障。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第67頁2)電網(wǎng)絕緣監(jiān)測配電板式兆歐表由測量機構(gòu)（表頭）和附加裝置（整流電源）組成。當(dāng)電網(wǎng)絕緣電阻下降時，漏電電流增大，表頭指針偏轉(zhuǎn)就大，如一相接地，表頭指針偏轉(zhuǎn)最大，絕緣電阻指示值為零。表頭上可直接讀出電網(wǎng)絕緣電阻值，配電板兆歐表能夠經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)分別測量動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)絕緣電阻值。船舶要求該值大于1MΩ。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)絕緣電阻。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第68頁船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第69頁§12.6同時發(fā)電機保護及保護裝置主要設(shè)置外部短路保護、過載保護、欠壓保護以及逆功率保護等。12.6.1發(fā)電機外部短路保護

船舶低壓同時發(fā)電機電壓，大多在500V以下，且有定時絕緣檢驗和日常維護，發(fā)電機內(nèi)部短路概率相當(dāng)小，故普通不考慮裝設(shè)專門發(fā)電機內(nèi)部保護裝置。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第70頁外部短路保護由自動空氣斷路器中過電流脫扣器或綜合保護裝置中晶體管低壓繼電器來實現(xiàn)。是指發(fā)電機輸出電流大大超出了其額定工作電流。保護標準應(yīng)兼顧到選擇性、快速性和可靠性,常采取時間標準和電流標準相結(jié)合方法。普通設(shè)有兩套過電流保護裝置我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》要求：對于船舶發(fā)電機外部短路保護，普通應(yīng)設(shè)有短路短延時和短路瞬間動作保護。短路短延時保護起動電流整定為3~5倍發(fā)電機額定電流，動作時限整定為0.2~0.6s，作用于發(fā)電機跳閘；短路瞬時保護起動電流整定為5~10倍發(fā)電機額定電流，瞬時動作于發(fā)電機跳閘。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第71頁12.6.2發(fā)電機過載保護

同時發(fā)電機過載，主要是指發(fā)電機輸出功率和電流超出了它額定值。保護標準是：首先確保發(fā)電機不受損壞；其次應(yīng)避開短暫過載,盡可能不中止供電；過載保護應(yīng)含有一定時限。自動分級卸載裝置是一個過載保護。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層卸去，同時發(fā)出報警信號，如到了允許時限，仍不能消除過載現(xiàn)象，保護裝置則應(yīng)動作，發(fā)出發(fā)電機過載跳閘指令。

船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第72頁與短路保護一樣，船舶同時發(fā)電機過載保護也是由萬能式自動空氣開關(guān)中過電流脫扣器或綜合保護裝置中過電流繼電器來實現(xiàn)，只是其動作整定值不一樣。我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》要求：對有分級自動卸載裝置發(fā)電機過載保護，當(dāng)過載達110％～120％額定值時，延時5～10秒使自動卸載裝置動作，自動卸掉部分次要負載，當(dāng)過載達150％額定值時，延時10~20秒，過載保護裝置動作，使發(fā)電機自動跳閘。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第73頁12.6.3發(fā)電機欠壓保護在電網(wǎng)電壓低時，確保發(fā)電機從電網(wǎng)上自動斷開或合不上閘，以實現(xiàn)對發(fā)電機和電動機保護。也含有一定延時。船舶同時發(fā)電機欠壓保護是由自動空氣斷路器中失壓扣器或綜合保護裝置中晶體管低壓繼電器來實現(xiàn)。我國《入級規(guī)范》要求：對帶時限發(fā)電機欠壓保護，當(dāng)發(fā)電機端電壓低于其額定電壓值70%~80%時，延時1.5~3s動作；對不帶時限發(fā)電機欠壓保護，當(dāng)發(fā)電機端電壓低于其額定電壓40%~75%時，瞬時動作。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第74頁12.6.4逆功率保護同時發(fā)電機不是發(fā)出有功功率，而是從電網(wǎng)吸收有功率時，稱為同時發(fā)電機逆功率運行。我國《入級規(guī)范》要求：并聯(lián)運行同時發(fā)電機應(yīng)設(shè)有延時1~10s動作逆功率保護。逆功率整定值按原動機類型不一樣而整定：原動機為柴油機時，發(fā)電機額定功率8%~15%；原動機為渦輪機時，發(fā)電機額定功率2%~6%。當(dāng)供電壓下降至額定電壓50%時，逆功率保護不應(yīng)失效，但其動作值能夠有所改變。

實現(xiàn)逆功率保護元件是逆功率繼電器。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第75頁GG-21型感應(yīng)式逆功率繼電器原理圖接線圖船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第76頁繼電器鋁質(zhì)圓盤固定在一根轉(zhuǎn)軸上，軸上齒輪對與動觸頭相連，圓盤上方鐵心繞有電流線圈Wi，經(jīng)過經(jīng)電流互感器后發(fā)電機輸出電流；圓盤下方鐵心繞有電壓線圈Wu，經(jīng)電壓互感器后連接在發(fā)電機電壓端。逆功率動作值大小，可經(jīng)過改變電流線圈匝數(shù)來實現(xiàn)。調(diào)整止檔塊位置，能夠改變動觸頭行程，以整定延時時限。時限普通可在2，3，5，7，9，12s內(nèi)整定。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第77頁§12.7軸帶發(fā)電機裝置船舶軸帶發(fā)電裝置是由船舶主機驅(qū)動發(fā)電機供電裝置，它利用主機富裕功率來到達節(jié)能目標。最近幾年來新造定時集裝箱船、礦砂船、散裝液貨船大多數(shù)安裝了軸帶發(fā)電機系統(tǒng)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第78頁其主要優(yōu)點表達在以下幾個面：節(jié)約燃料和燃料費用。因為主機燃用劣質(zhì)燃料油作為燃料，熱效率高、經(jīng)濟性好。降低輔助柴油機組運行時間和消耗，降低了對應(yīng)維修工作量和維修費用。降低滑油消耗。船舶在航行中不使用輔助柴油發(fā)動機組，也就降低其消耗滑油。有利于機艙布置。因為輔助柴油發(fā)動機組總工作時間縮短，故可選取較高速柴油發(fā)動機組。使用軸帶發(fā)電機時，往往會降低一臺輔機，機艙空間節(jié)約了。改進機艙工作環(huán)境。降低機艙噪音，同時也降低了機艙熱源。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第79頁軸帶發(fā)電機系統(tǒng)也存在一些缺點：船舶在港作業(yè)時，不能用軸帶發(fā)電機供電，仍需要輔助柴油發(fā)動機組供電。對于交流電制船舶，若非恒定轉(zhuǎn)速主機，則必須采取特殊辦法，確保電網(wǎng)頻率恒定，故使整個系統(tǒng)變得較為復(fù)雜。一次投資(即造船成本)較大，即使能夠從營運成本降低好處中得到賠償，不過這個賠償是和軸帶發(fā)電機功率相關(guān)(功率越大越好)，還與時間利用率(即船舶在一年中航行時間)相關(guān)。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第80頁12.7.1船舶軸帶發(fā)電機主要類型軸帶發(fā)電機裝置類型大致可分為以下幾個：頻率變動型軸帶發(fā)電機裝置，它包含變距槳普通式和定距槳普通式．頻率穩(wěn)定型軸帶發(fā)電機裝置，它又分為；定速類，包含渦輪連軸節(jié)式，油壓驅(qū)動式，油類多板離合器式無級調(diào)速齒輪箱式；晶閘管逆變器式；跨軸式；旋轉(zhuǎn)變流機類，包含直流式和交流式；感應(yīng)恒頻式，分為旋轉(zhuǎn)式，靜止式，晶閘管逆變器式。復(fù)合軸帶發(fā)電機裝置，它包含：高經(jīng)濟軸帶發(fā)電機裝置，超經(jīng)濟軸帶發(fā)電機裝置，帶發(fā)電機電動裝置；多功效齒輪箱式軸帶發(fā)電機組合裝置；廢氣渦輪軸帶發(fā)電組合裝置。船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件第81頁1軸帶發(fā)電機；2晶閘管整流器；3電抗器；4