船舶電力系統(tǒng)的組成講義課件(ppt 89頁).ppt

1、第12章 船舶電力系統(tǒng)的組成,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)的保護(hù)及保護(hù)裝置 12.6 同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)及保護(hù)裝置 12.7 軸帶發(fā)電機(jī)裝置,內(nèi) 容 簡 介,本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)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(jī)主要類型及工作原理作了簡單介紹。,12.1 概述,12.1.1 系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),1) 船舶電力系統(tǒng)的組成,電源裝置,配電裝置,電力網(wǎng),負(fù)載,將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置

2、。 船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。,(1) 電源裝置,(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)。,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

3、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)。,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,(3) 負(fù)載 :用電設(shè)備,（3）船舶是一個工作環(huán)境惡劣的場所。,（1）船舶電力系統(tǒng)是一個獨(dú)立的電力系統(tǒng)。,（2）船舶電網(wǎng)的輸電距離短，線路阻抗低，各處短路電流大。,2) 船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn),我國采用50Hz，

4、日本、美國等采用60Hz的頻率標(biāo)準(zhǔn)。,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,交流船舶電網(wǎng)多數(shù)為380V或?yàn)?40V。某些船舶上采用的6KV 、3.3KV的電力系統(tǒng)。,3) 額定頻率,12.1.1 系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),1) 電流種類(電制),12.1.2 發(fā)電機(jī)容量及臺數(shù)確定的原則,1) 船舶的運(yùn)行工況,（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,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(yùn)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(jì)性考慮，冗余功率又不能太大。,3)

5、 發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則,（3）一般船舶電站設(shè)置2至3臺(包括備用機(jī)組)同型號、同容量的機(jī)組，最多為4臺。,（1）應(yīng)能滿足船舶在各種運(yùn)行工況下的用電量,并有適當(dāng)?shù)脑Ａ?以保證連續(xù)可靠的供電。以實(shí)際用電量最大的運(yùn)行工況為基礎(chǔ)來確定。,（2）裕量功率不能太大，以保證其經(jīng)濟(jì)性。,(4) 發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘?，發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量由以下幾個基本原則確定： 單機(jī)組容量 船舶電站必須有備用機(jī)組 各機(jī)組的使用壽命應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng) 維修管理方便,12.1.4 應(yīng)急發(fā)電機(jī)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(dú)立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)

6、急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。,確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)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(bào)警和信號裝置、火災(zāi)探測和報(bào)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(jī)、動力操作水密門及其指示器、報(bào)警器、其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備,一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對舵機(jī)之類較大的電動機(jī)負(fù)載供電,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,12.2.2 主配電板的構(gòu)成及功能,由發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四

7、部分組成。,其下部分一般安裝發(fā)電機(jī)的勵磁控制裝置；控制屏內(nèi)裝有逆功率繼電器、儀用互感器。,1) 發(fā)電機(jī)控制屏,用來控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護(hù)發(fā)電機(jī)組。每臺發(fā)電機(jī)組均配有單獨(dú)的控制屏。,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(jī)的主開關(guān)、原動機(jī)的調(diào)速開關(guān)、按鈕等；,負(fù)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)等。,2) 并車屏,用作發(fā)電機(jī)組的并車整步操作。其面板上裝有同步表、同步指示燈、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)、粗同步電抗器等。,3.負(fù)載屏,用

8、來分配電能并對各饋電線路進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)，并將電能供給各用電設(shè)備或分電箱。包括動力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏。,4) 匯流排,交流匯流排的顏色A相為綠色，B相為黃色，C相為褐色或紫色，中線為淺藍(lán)色。,直流匯流排的顏色正極為紅色，負(fù)極為藍(lán)色，中線為綠色和黃色間隔。,12.2.3 分配電板,實(shí)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(jìn)行供電的開關(guān)和控制設(shè)備的組合裝置。區(qū)配電板主要是控制其他區(qū)域配電板、分配電板或向正常工作電流大于16A的電氣設(shè)備供電。,分配電板一般只向單一性質(zhì)負(fù)載供電,主要用作對額定電流不超過16A的最后分支電路進(jìn)行電能分配。,12.2.4 應(yīng)急配電板,

9、用來控制和監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的工作情況，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(jī)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(jī)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(jī)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基本相同。應(yīng)急發(fā)電機(jī)總是單機(jī)運(yùn)行，所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。,應(yīng)急電網(wǎng)平時可由主配電板供電，唯當(dāng)主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或檢修時才由應(yīng)急發(fā)電機(jī)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)急配電板的主開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證主發(fā)電機(jī)并向電網(wǎng)供電 (即主網(wǎng)不失電) 時，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不工作。,應(yīng)急配電板的電源開關(guān)與主配電板接向應(yīng)急配

10、電板供電聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖。,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)備的電源均采用蓄電池，船舶設(shè)置充放電板對蓄電池進(jìn)行充電、放電，實(shí)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)都失電的情況下，能自動接通蓄電池的放電回路直接向小應(yīng)急用戶供電。,（1）對船上安裝的蓄電池組進(jìn)行充電和放電；,（2）控制和監(jiān)視充電電源的工作情況；,（3）將蓄電池組的電能分配給船上的低壓用電設(shè)備；,12.2.6 蓄電池,1) 蓄電池在船舶上的應(yīng)用,(1) 作為應(yīng)急電源或備用電源，一般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(jī)組尚未正常供電的時間內(nèi)，蓄電池組則供電給小應(yīng)急負(fù)

11、載；,(2) 作為低壓設(shè)備的電源（如供電給無線電收發(fā)報(bào)機(jī)、自動電話交換機(jī)和各種警報(bào)器）；,(3)作為應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和救生艇上柴油機(jī)的起動電源，用作羅經(jīng)的直流電源等。,2) 船用蓄電池的類別,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，常用于柴油機(jī)的起動和應(yīng)急照明。,堿性蓄電池包括鎘-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，民用船舶較少采用。,3) 蓄電池的主要性能,4) 蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理,(1) 酸性蓄電池,酸性蓄電池的結(jié)構(gòu),酸性蓄電池主要由容器、極板和隔板等幾部分組,正極的活性物質(zhì)是二氧化鉛（Pb

12、O2）,負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛（Pb）,酸性蓄電池的電解液為濃度在27-37的稀硫酸溶液，比重為128131。酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲存電能和釋放電能的，,充電時電解液稀硫酸的比重會增加；放電時由于生成水，比重降低。實(shí)際工程中采用比重計(jì)來測量電解液的比重，從而估計(jì)出蓄電池電動勢的大小。酸性蓄電池的電動勢，主要與電解液比重d有關(guān)。比重高，電動勢也高，E與d之間的關(guān)系可由經(jīng)驗(yàn)公式來表示。,如在蓄電池充電完畢將外電路斷開后，測得的比重為1.28時，則根據(jù)上式可估算出其電動勢為2.12V。,(2) 堿性蓄電池,由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成,堿性蓄電池可分為鎘鎳(Cd-NJ)、鐵

13、-鎳(Fe-Ni)、鋅銀(Zn-Ag)、鎘銀(Cd-Ag)等系列。船舶主要采用鎘鎳、鐵鎳蓄電池，下面以鎘鎳堿性蓄電池為例作介紹。,堿性蓄電池的電解液為20的氫氧化鉀(KOH)水溶液(或純氫氧化鈉溶液)，比重為1.21.27。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)生的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：,堿性蓄電池中每個電池的電動勢為1.25V。放電時，電壓變化在1.21V范圍內(nèi)，電流增大時可達(dá)到0.7V，低于0.7V就不應(yīng)再放電。充電時，電壓變化在1.4I.8V范圍內(nèi)。,電解液在充放電過程中只作電流的傳導(dǎo)體，不參與化學(xué)反應(yīng)，其濃

14、度不變，因而不能根據(jù)比重來判斷充放電的程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充放電的程度。,(2) 蓄電池的容量,蓄電池的儲存電能的能力稱為容量。容量一般用安培小時來表示，它等于放電電流I與放電時間t的乘積，即，Q=I t(Ah) 。,蓄電池的容量一般是以8小時作為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。,酸性蓄電池通常以10小時的放電電流為標(biāo)準(zhǔn)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的容量。 例如200Ah容量的酸性蓄電池是指能以20A的電流放電10h。 蓄電池的容量與放電電流的大小及電解液的溫度有關(guān)，因此如果超過標(biāo)準(zhǔn)放電電流進(jìn)行放電，不但會降低容量，而且會嚴(yán)

15、重影響蓄電池的壽命。,5) 船用蓄電池的充放電方式,充電的方法,恒電流充電、恒電壓充電、恒電流恒電壓充電、連續(xù)補(bǔ)充充電、分段充電。,充電種類,初次充電 、正常充電、均衡充電,均衡充電多個小電池組合使用的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，為此需要每月進(jìn)行一次均衡充電，其方法是先進(jìn)行正常充電；靜置1小時后，用初次充電第二階段的電流充到有劇烈氣泡產(chǎn)生為止；再靜置1小時，反復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對密度保持穩(wěn)定才完成。,5) 船用蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),（1）酸性蓄電池,a. 電解液應(yīng)每半個月檢查液面高度，每年進(jìn)行化驗(yàn)檢查。要及時補(bǔ)充電解液，注液孔螺帽應(yīng)旋緊，以防電解液濺

16、出。 b. 應(yīng)保持蓄電池表面清潔，為防止極柱夾頭生銹，其表面應(yīng)涂上一層凡士林油膜。 c. 蓄電池室應(yīng)保持良好的通風(fēng)，并嚴(yán)禁煙火。 d. 過充電-酸性蓄電池在運(yùn)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(jìn)行過充電，使蓄電池恢復(fù)到良好的運(yùn)行狀態(tài)。,（2）堿性蓄電池,a. 每半個月檢查一次電壓、電解液密度和高度，及時補(bǔ)充電解液。 b. 保持氣塞透氣或定期打開氣塞放氣。 c. 堿性蓄電池的外殼帶電(正極)，存放時須防金屬將負(fù)極與外殼接觸，引起短路。 d. 一般工作1012次充放電循環(huán)或每月進(jìn)行一次過充電。 e. 每年或使用50100次左右時，應(yīng)更換電解液。電解液的更換應(yīng)在放電狀

17、態(tài)下進(jìn)行，必要時可用純水清洗，并及時注入更換的電解液。,岸電箱通常設(shè)置在主甲板以上的位置,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)置岸電相序的監(jiān)視設(shè)備。,12.2.7 岸電箱,相序指示器：選用兩個指示燈時，亮的指示燈表示超前相，暗的指示燈表示滯后相；采用一個指示燈時，亮?xí)r表示超前相。,萬能式自動空氣斷路器的框圖,是一種帶有保護(hù)裝置的開關(guān)電器。由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、自由脫扣機(jī)構(gòu)、操作傳動裝置和保護(hù)元件組成。,12.3 萬能式自動空氣斷路器,12.3.1 觸頭和滅弧系統(tǒng),自動空氣斷路器大多是采用滅弧柵進(jìn)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

18、是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產(chǎn)生的電弧在弧觸頭熄滅。,觸頭由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。,主觸頭承擔(dān)電路的正常工作電流。,弧觸頭是為了避免斷開電路時產(chǎn)生的電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。,副觸頭是考慮到斷開電路時，電流由主觸頭移到弧觸頭的瞬間，可能因壓降太大產(chǎn)生電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。,自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用是使觸頭保持閉合或迅速斷開。,（a）合閘位置,（b）分閘位置,（c）準(zhǔn)備合閘位置,12.3.2 自由脫扣機(jī)構(gòu),自動空氣斷路器的傳動裝置有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等幾種。合閘前都必須使儲能彈簧儲能,自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”,利用儲能彈簧釋放的能量實(shí)現(xiàn)合閘。,1) 手動操作,12.3.3 操作機(jī)構(gòu),各種類

19、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。,c. AH 型采用電磁鐵直推式合閘,2) 電磁或電動合閘,a. DW-94 型采用電動合閘,b. DW-95、DW-98 型采用電磁合閘,DW-94電動合閘原理圖,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所示。當(dāng)發(fā)電機(jī)建立電壓后，紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，操作電動機(jī)M通電轉(zhuǎn)動，使彈簧儲能，直至凸輪將儲能開關(guān)中的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，此時黃色指示燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)己處于“再扣”位置。合閘時，按下合閘按鈕SBl，電動機(jī)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

20、，表示合閘完畢。,DW-98電磁合閘控制線路,AH型電磁合閘原理圖,3) 保護(hù)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，通過它們對自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用米實(shí)現(xiàn)對主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護(hù)及遙控分勵操作。,DW-98電磁合閘控制線路,AH型電磁合閘原理圖,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)備之間的傳輸、分配電能的傳輸線路的總稱,二次網(wǎng)絡(luò)：由分配電板到負(fù)載之間的電網(wǎng),一次網(wǎng)絡(luò)：從主配電板到直接供電負(fù)載或分配電板之間的電網(wǎng),1) 主電網(wǎng),由主發(fā)電機(jī)通過主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)，包括動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)分別供電給動力負(fù)載和照明負(fù)載。,12.4.

21、1 船舶電網(wǎng)的分類,2) 應(yīng)急電網(wǎng),由應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池通過蓄電池充放電板供電的電路， 。,3) 小應(yīng)急電網(wǎng),由蓄電池通過蓄電池充放電板用以傳輸、分配臨時應(yīng)急電能的網(wǎng)絡(luò)。對裝設(shè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組但無自起動裝置的船舶，要求安裝臨時應(yīng)急照明電網(wǎng)，而且蓄電池的容量能滿足連續(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(bào)警系統(tǒng)供電的網(wǎng)絡(luò)稱為弱電電網(wǎng)。,12.4.2 船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式,1) 船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式,(1) 500V以下電網(wǎng)的結(jié)線方式,大多船舶電壓等級在500V以下，采用兩種結(jié)線方式: 放射式和環(huán)式。,放射式,環(huán)

22、式,(2) 500V以上電網(wǎng)的結(jié)線方式,（3）采用自動分級卸載裝置。但發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過載時，自動分級卸卸掉次要負(fù)載，從而使發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。,（2）兩路獨(dú)立饋電線供電。某些重要的負(fù)載如舵機(jī)、航行燈控制箱等。,（1）由主配電板直接供電。如舵機(jī)、錨機(jī)、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(yùn)河燈等。,指直接與船舶航行、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(fù)載的饋電方式,（4）分段匯流排供電方式。,分段匯流供電方式,船上許多重要負(fù)載常是兩臺，將兩組分別由配電板上兩段獨(dú)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

23、供電的可靠性。,2) 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(fù)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。,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) 三相絕緣系統(tǒng),12.4.3 船舶電網(wǎng)的線制,2) 中性點(diǎn)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。,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。,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

24、主要由導(dǎo)電芯線，電氣絕緣層和防護(hù)套三部分組成。,3) 防護(hù)套：保護(hù)電纜不受油水、鹽霧、化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷（或阻燃）。,2) 電氣絕緣：芯線之間、芯線與外界之間的絕緣。,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(shí)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。,12.5 電網(wǎng)的保護(hù)及保護(hù)裝置,船舶電網(wǎng)的保護(hù)主要包括短路保護(hù)、過載保護(hù)、單相接地或絕緣下降以及接用岸電時的相序及斷相保護(hù)等。,為避免船舶電網(wǎng)在出現(xiàn)短路故障時造成不必要的大范圍停電，對短路保護(hù)裝置最主要的是必須具有較好的選擇性。,12.5.1 電網(wǎng)的短路保護(hù),1) 動作值的整定原則,（1）按照時間原則

25、：以各級保護(hù)裝置的動作時間整定值的不同來實(shí)現(xiàn)選擇性，整定的原則是各級開關(guān)或保護(hù)裝置的整定值朝發(fā)電機(jī)的方向逐級增大。,（2）按照電流原則：以各級電流的整定值的不同來實(shí)現(xiàn)選擇性，動作電流的整定值也應(yīng)保證自負(fù)載向發(fā)電機(jī)的方向逐漸遞增。,2) 保護(hù)裝置,對于保護(hù)裝置通?？刹捎萌f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(xiǎn)絲）等來實(shí)現(xiàn)。,從發(fā)電機(jī)至萬能式自動開關(guān)這段電路較短，故障的可能性不大，因此可不設(shè)短路保護(hù)。,由主配電板至用電設(shè)備部分電路可以與用電設(shè)備共用一套保護(hù)裝置，裝在出線端。,主配電板至分配電板（箱）可采用裝置式自動空氣開關(guān)或熔斷器。,12.5.2 電網(wǎng)的過載保護(hù),對船舶電網(wǎng)的過載保護(hù)一

26、般不需要單獨(dú)考慮裝設(shè)保護(hù)裝置。,自發(fā)電機(jī)至主配電板的那部分電網(wǎng)可與發(fā)電機(jī)共用一套保護(hù)裝置。,自主配電板至負(fù)載的電路，可由用電設(shè)備的過載保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。,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(hù)裝置。,對于舵機(jī)供電線路，不論舵機(jī)本身還是線路均不設(shè)過載保護(hù)裝置。,12.5.3 單相接地及電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測,船舶電網(wǎng)是否單相接地可以采用絕緣指示燈（又稱為地氣燈）來監(jiān)測。,1) 單相接地,船舶電網(wǎng)一般采用三相三線絕緣制系統(tǒng)，電網(wǎng)中的任何一相接地，將造成另外兩相對地均為線電壓，嚴(yán)重影響人身安全，若再有一相接地，就會引起兩相短路的故障。,正常工作時，三個燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而

27、亮度相同。若某一相(設(shè)圖中的A相）出現(xiàn)接地故障，則燈HL1熄滅，而HL2、HL3兩端的電壓上升為線電壓，燈泡亮度增強(qiáng)。這樣，值班人員就能方便地判斷哪一相發(fā)生接地故障。,2) 電網(wǎng)絕緣監(jiān)測,配電板式兆歐表由測量機(jī)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)的絕緣電阻值，配電板兆歐表可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)分別測量動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)的絕緣電阻值。船舶要求該值大于1M。,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。,12.6 同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)及保護(hù)裝置,主要設(shè)置外部短路

28、保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)以及逆功率保護(hù)等。,12.6.1 發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù),船舶低壓同步發(fā)電機(jī)的電壓，大多在500V以下，且有定期的絕緣檢查和日常維護(hù)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路的概率相當(dāng)小，故一般不考慮裝設(shè)專門的發(fā)電機(jī)內(nèi)部保護(hù)裝置。,外部短路保護(hù)由自動空氣斷路器中的過電流脫扣器或綜合保護(hù)裝置中的晶體管低壓繼電器來實(shí)現(xiàn)。,是指發(fā)電機(jī)的輸出電流大大超過了其額定工作電流。,保護(hù)原則應(yīng)兼顧到選擇性、快速性和可靠性,常采用時間原則和電流原則相結(jié)合的方法。,一般設(shè)有兩套過電流保護(hù)裝置,我國鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范規(guī)定：對于船舶發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)，一般應(yīng)設(shè)有短路短延時和短路瞬間動作保護(hù)。短路短延時保護(hù)的起動電流整

29、定為35倍的發(fā)電機(jī)額定電流，動作時限整定為0.20.6s，作用于發(fā)電機(jī)跳閘；短路瞬時保護(hù)的起動電流整定為510倍的發(fā)電機(jī)額定電流，瞬時動作于發(fā)電機(jī)跳閘。,12.6.2 發(fā)電機(jī)的過載保護(hù),同步發(fā)電機(jī)的過載，主要是指發(fā)電機(jī)的輸出功率和電流超過了它的額定值。,保護(hù)的原則是：首先保證發(fā)電機(jī)不受損壞；其次應(yīng)避開短暫的過載,盡量不中斷供電；過載保護(hù)應(yīng)具有一定的時限。,自動分級卸載裝置是一種過載保護(hù)。發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生過載現(xiàn)象，自動保護(hù)裝置將次要負(fù)載逐級卸去，同時發(fā)出報(bào)警信號，如到了允許的時限，仍不能消除過載現(xiàn)象，保護(hù)裝置則應(yīng)動作，發(fā)出發(fā)電機(jī)過載跳閘的指令。,與短路保護(hù)一樣，船舶同步發(fā)電機(jī)的過載保護(hù)也是由萬能式

30、自動空氣開關(guān)中的過電流脫扣器或綜合保護(hù)裝置中的過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)，只是其動作整定值不同。,我國鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范規(guī)定：對有分級自動卸載裝置的發(fā)電機(jī)的過載保護(hù)，當(dāng)過載達(dá)110120額定值時，延時510秒使自動卸載裝置動作，自動卸掉部分次要負(fù)載，當(dāng)過載達(dá)150額定值時，延時1020秒，過載保護(hù)裝置動作，使發(fā)電機(jī)自動跳閘。,12.6.3 發(fā)電機(jī)的欠壓保護(hù),在電網(wǎng)電壓低時，保證發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)上自動斷開或合不上閘，以實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的保護(hù)。也具有一定的延時。,船舶同步發(fā)電機(jī)的欠壓保護(hù)是由自動空氣斷路器中的失壓扣器或綜合保護(hù)裝置中的晶體管低壓繼電器來實(shí)現(xiàn)。,我國入級規(guī)范規(guī)定：對帶時限的發(fā)電機(jī)欠壓保護(hù)

31、，當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓低于其額定電壓值的70%80%時，延時1.53s動作；對不帶時限的發(fā)電機(jī)欠壓保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓低于其額定電壓的40%75%時，瞬時動作。,12.6.4 逆功率保護(hù),同步發(fā)電機(jī)不是發(fā)出有功功率，而是從電網(wǎng)吸收有功率時，稱為同步發(fā)電機(jī)的逆功率運(yùn)行。,我國入級規(guī)范規(guī)定：并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)有延時110s動作的逆功率保護(hù)。逆功率整定值按原動機(jī)類型不同而整定：原動機(jī)為柴油機(jī)時，發(fā)電機(jī)額定功率的8%15%；原動機(jī)為渦輪機(jī)時，發(fā)電機(jī)額定功率的2%6%。當(dāng)供電壓下降至額定電壓的50%時，逆功率保護(hù)不應(yīng)失效，但其動作值可以有所改變。,實(shí)現(xiàn)逆功率保護(hù)元件是逆功率繼電器。,GG-21型感應(yīng)式逆

32、功率繼電器,原理圖,接線圖,繼電器的鋁質(zhì)圓盤固定在一根轉(zhuǎn)軸上，軸上的齒輪對與動觸頭相連，圓盤上方的鐵心繞有電流線圈Wi，通過經(jīng)電流互感器后的發(fā)電機(jī)輸出電流；圓盤下方的鐵心繞有電壓線圈Wu，經(jīng)電壓互感器后連接在發(fā)電機(jī)的電壓端。,逆功率動作值的大小，可通過改變電流線圈的匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整止檔塊的位置，可以改變動觸頭的行程，以整定延時的時限。時限一般可在2，3，5，7，9，12s內(nèi)整定。,12.7 軸帶發(fā)電機(jī)裝置,船舶軸帶發(fā)電裝置是由船舶主機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)供電的裝置，它利用主機(jī)富裕功率來達(dá)到節(jié)能的目的。最近幾年來新造的定期集裝箱船、礦砂船、散裝液貨船大多數(shù)安裝了軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。,其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個面

33、： 節(jié)省燃料和燃料費(fèi)用。由于主機(jī)燃用劣質(zhì)燃料油作為燃料，熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好。 降低輔助柴油機(jī)組的運(yùn)行時間和消耗，減少了相應(yīng)的維修工作量和維修費(fèi)用。 減少滑油消耗。船舶在航行中不使用輔助柴油發(fā)動機(jī)組，也就減少其消耗的滑油。 有利于機(jī)艙的布置。由于輔助柴油發(fā)動機(jī)組總的工作時間縮短，故可選用較高速的柴油發(fā)動機(jī)組。使用軸帶發(fā)電機(jī)時，往往會減少一臺輔機(jī)，機(jī)艙的空間節(jié)省了。 改善機(jī)艙工作環(huán)境。降低機(jī)艙的噪音，同時也減少了機(jī)艙的熱源。,軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)： 船舶在港作業(yè)時，不能用軸帶發(fā)電機(jī)供電，仍需要輔助柴油發(fā)動機(jī)組供電。 對于交流電制的船舶，若非恒定轉(zhuǎn)速的主機(jī)，則必須采取特殊措施，保證電網(wǎng)的頻率

34、的恒定，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，雖然可以從營運(yùn)成本降低的好處中得到補(bǔ)償，但是這個補(bǔ)償是和軸帶發(fā)電機(jī)的功率有關(guān)(功率越大越好)，還與時間的利用率(即船舶在一年中航行的時間)有關(guān)。,12.7.1 船舶軸帶發(fā)電機(jī)的主要類型,軸帶發(fā)電機(jī)裝置的類型大致可分為以下幾種： 頻率變動型軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它包括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(jī)裝置，它又分為；定速類，包括渦輪連軸節(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(jī)類，包括直流式和交流式；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(jī)裝置，它包括：高經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置，超經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置，帶發(fā)電機(jī)電動裝置；多功能齒輪箱式軸帶發(fā)電機(jī)組合裝置；廢氣渦輪軸帶發(fā)電組合裝置。,1 軸帶發(fā)電機(jī)；2 晶閘管整流器；3 電抗器；4 晶閘管逆變器；5 短路電抗器；6同步調(diào)相機(jī)；7 勵磁