12船舶电气系统的组成

1、第12 章 船舶电力系统的组成,12 -1 概述 12 -2 配电装置 12 -3 万能式自动空气断路器 12 -4 船舶电网 12 -5 电网的保护及保护装置 12 -6 同步发电机的保护及保护装置 12 -7 轴带发电机装置,内 容 简 介,本章主要介绍船舶电站的基本组成部分及其作用、电网的保护以及保护装置等内容。,12 -1 概述,由电源、配电装置、电力网和负载四部分组成。 是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。,12.1.1系统的组成及特点,典型 船舶电力系统,(1)电源：,电源是将其他形式的能量（如机械能、化学能等）转换为电能的装置。,船舶电源,接受和分配电能的装置,也是对电源、电力网和负载进行保护、监视、测量和控制的装置。,配电装置,（2）配电装置：,船舶输电电缆和电线的总称。,船舶电力网,（3）船舶电力网：,用电设备,1）甲板机械及舵机,锚机、起货机、绞缆机、拖缆机等。,2）动力装置用辅机,主机滑油泵、主机海水泵、主机淡水泵、机舱风机等。,（4）负载：,3）舱室辅机,生活水泵、消防泵、舱底泵以及辅锅炉服务的辅机等。,电加热器、电风扇、电视机、照明设备、冷

2、藏通风。,7）其他设备：,6）船舶通信导航设备,无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵角指示器、电罗经、雷达等。,4）电力推进设备,主电力推进装置、艏艉侧推装置等。,5）机修设备,车床、钻床、电焊机、弯管机等。,（3）船舶是一个工作环境恶劣的场所。,（1）船舶电力系统是一个独立的电力系统。,（2）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。,2） 船舶电力系统的特点,我国采用50Hz，日本、美国、西欧等采用60Hz的频率标准。,1.电流种类，即电制,几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。,2.额定电压,交流船舶电网多数为380V或为440V。某些船舶上采用的3.3KV的电力系统。,3.额定频率,12.1.2 船舶电力系统基本参数,12.1.3发电机容量及台数确定的原则,（5）应急工况,电站发电机组数量的选择和单机容量的确定既与电站容量有关，也与各工况的用电量大小和相对运行周期的长短有关。,1）船舶的运行工况,货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：,（1）航行工况,（2）进出港工况,（3）装卸货工况,（4）停泊工况,（2）船舶电站必须有备用机组一般设置24台。,（1）应能满足船舶

3、在各种运行工况下的用电量,并有适当的裕量,以保证连续可靠的供电。以实际用电量最大的运行工况为基础来确定。,（2）裕量功率不能太大，以保证其经济性。,3）发电机组容量和数量的选择原则,发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基本原则确定：,（1）单机组容量以最高负荷率80为宜,2）确定电站容量的基本原则,（3）确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿命应与主机寿命相当。,（4）维修管理方便。,12.1.4 应急发电机容量的确定,2）容量确定 满足供给：航行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警、信号装置、火灾探测、报警装置、防火门的固定释放；紧急状态船内通信、应急消防泵、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急舵机、电梯、无线电等。,1）目的和原则 500总吨及以上，设发电机或蓄电池作为应急电源。应急发电机能45秒自动起动合闸，容量满足公约规定,12-2 配电装置,由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线组成。,按用途可分为主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板、分配电板和岸电箱等几种。,按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。,按外

4、壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。,12.2.2 主配电板的构成及功能,12.2.1 配电装置的分类,其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；控制屏内装有逆功率继电器、仪用互感器。,用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组均配有单独的控制屏。,其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开关、频率表、功率表、功率因数表；,其中间部分安装发电机的主开关、原动机的调速开关、按钮等；,（1）发电机控制屏,负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开关等。,用作发电机组的并车整步操作。其面板上装有同步表、同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器等。,（3）负载屏,用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护，并将电能供给各用电设备或分电箱。包括动力负载屏和照明负载屏。,（2）并车屏,交流汇流排的颜色A相为绿色，B相为黄色，C相为褐色或紫色，中线为浅蓝色。,直流汇流排的颜色正极为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色间隔。,（4）汇流排,12.2.3 分配电板,区（分）配电板是向成组

5、用电设备供电的开关和控制设备的组合装置。主要是控制其他区域配电板、分配电板或向正常工作电流大于16A的电气设备供电。,分配电板一般只向单一性质负载供电,主要用作对额定电流不超过16A的最后分支电路进行电能分配。,实际中，区配电板和分配电板统称为分配电板。,应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板供电联络开关之间设有电气联锁。,用来控制和监视应急发电机组的工作情况，并向船舶应急用电设备供电。 位于艇甲板，仪表配置与主配电板相同。,12.2.4 应急配电板,（4）当主电网、应急电网都失电的情况下，能自动接通蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。,其的作用是：,（1）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；,（2）控制和监视充电电源的工作情况；,（3）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备；,12.2.5 充放电板,12.2.6 蓄电池,1）蓄电池在船舶上的应用,1、小应急电源 2、低压设备电源 此外，应急发电机组和救生艇起动电源，其他直流电源,2）船用蓄电池的类别,酸性：铅酸蓄电池 碱性：镉-镍蓄电池、铁-镍蓄电池、锌-银蓄电池、鎘-银蓄电池,3）蓄电池的主要性能,性能指标：开路电压、工

6、作电压、电池容量、寿命、储存期,酸性：每个小电池电动势为2.02.1V。放电，电压下降，到达某一电压则急剧下降，称为放电终止电压。10小时放电率的中止电压1.8V。充电，电压变化2.052.8V，充电终期每个小电池2.52.8V。,碱性：每个小电池电动势为1.3V。额定放电率的平均放电电压为11.2V。放电电流增大时，电压可达0.7V，低于此值不应再放电。充电，电压变化1.41.8V。,电压V,1、充电曲线 2、8h放电曲线 3、5h放电曲线 4、 3h放电曲线 5、 1h放电曲线,4）蓄电池的结构和工作原理,（1）酸性蓄电池,酸性蓄电池主要由容器、极板和隔板等几部分组成。,正极的活性物质是二氧化铅（PbO2）,负极的活性物质是海绵状纯铅（Pb）,工作原理可用如下化学反应方程式表示：,电解液比重1.21.27，用测量电动势的方法来判断。一般每个蓄电池的电动势为1.25V，放电时的电压在11.2V，充电时在1.41.8V。,电解液为浓度在2737的稀硫酸溶液，比重为1.281.31。,蓄电池的电动势E与电解液的比重d之间的关系可由经验公式来表示，即：,E0.84d,（2）碱性蓄电池,酸性

7、蓄电池通常以10小时的放电电流为标准放电电流。额定容量被定义为在电解液温度为25，以10小时放电电流连续放电至终止电压时所输出的容量。,（3）蓄电池的容量,蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培小时来表示，它等于放电电流I与放电时间t的乘积，即：,QIt（Ah）,5）船用蓄电池的充放电方式,（1）充电方法和种类： A 充电方法 恒流充电； 恒压充电； 恒电流恒电压； 分段充电,B 充电种类,初次充电； 第一阶段，电流为额定0.07，单格电压2.4V止 第二阶段，电流为额定0.04，单格电压2.5V止 正常充电； 第一阶段，电流为额定0.1，充电67h止 第二阶段，电流为额定0.05，充电23h止 均衡充电；（各小电池密度不均衡） 每月一次，先正常充，1h后，小电流至冒气泡，再1h，反复,C 蓄电池充放电方式,6）船用蓄电池的维护保养 （1）酸性蓄电池,定期（1520天）检查，液面在极板上10mm20mm 清洁、接线柱涂凡士林 严禁烟火，保持通风 过充电：正常充电后，10小时放电率的1/2或3/4充电1h，停1h，然后反复，至刚一充电就强烈气泡止。,（2）碱性蓄电池,定期（152

8、0天）检查，液面在极板上10mm20mm 保持气塞透气，定期打开气塞放气。 外壳带电，存放时防止金属将负极与外壳接触 工作1012h过充电一次或者每月一次 每年或使用50100次更换电解液。更换在放电状态进行，可水清洗后注入。,船舶接用岸电时，首先应保证岸电的基本参数（电制、额定电压及额定频率）与船舶电力系统的参数一致； 其次要保证岸电的相序与船电一致； 最后还应确认船舶主发电机（或应急发电机）已脱离电网，通常为了保险起见，配电板上主开关与岸电开关之间设有联锁保护环节，以保证船舶电源供电时，不允许岸电的接入。,12.2.7 岸电箱,1）岸电箱应有下列设施,能切断所有绝缘极的断路器或开关熔断器； 指示端电压的指示灯或电表 用于连接软电缆的合适接线端子； 中性点接地的三相交流岸电，应设有接地接线柱； 应有监视岸电极性或相序是否相符的设施； 标明船电系统的配电系统形式、额定电压和频率； 有时船东要求有电度表,2）接岸电时注意事项,岸电箱与主配电板应固定电缆敷设且足够； 中点接地的船体与岸电地相连接，船体做回路的，不应以海水或者陆地做岸电回路； 岸电箱内有接线柱。,设相电压为UP，灯泡电阻为R

9、1、R2，电容容抗为XC，取R1R2 XCR。,由三相电路的理论计算得知，当电容接的为A相时，则B相灯泡两端的电压为UB1.49UP，C相灯泡两端的电压为UC0.4UP当电容所接的相为A相时，则灯泡较亮的那一相为B相，暗的那一相为C相。通常，L1为白色（或绿色）灯泡，L2为红色灯泡。,逆序继电器,逆序继电器又称为负序继电器。它是一种保护装置，其作用是为了防止船舶接岸电时相序接错或出现断相引起单相运行。逆序继电器通常由负序电压滤过器和电压继电器组合而成。,当负序过滤器的输入三相电压对称且为正序时，其输出电压Umn0，中间继电器不动作。,当输入电压出现断相或负序时，输出电压Umn0，中间继电器动作。,当输入电压出现断相或负序时，输出电压Umn0，中间继电器动作，经时间继电器延时，使岸电开关的失压脱扣器动作，岸电开关自动断开防止岸电的接入，起到保护作用。,根据负序滤过器的电路，电压 分别为：,当输出电压为正序，即A-B-C时，则Umn=0。,当输入电压为负序电压时，Umn1.5Ubc，即负序滤过器的输出电压为1.5倍的线电压，因此中间继电器动作，经时间继电器的延时，岸电开关自动断开，从而起动负序保护作用。,当输入电压为负序电压时， （A-C-B）与（a-b-c）一致。,当输入电压出现断相时，将变为单相运行，三相电路不对称。负序滤过器的输出电压Umn为0.5倍的线电压，此电压经整流后，加到中间继电器，以保证岸电开关不能合闸。,综上所述，当接线相序正确，且三相电压对称时，负序继电器的输出电压为零，岸电开关可以合上闸，而一旦相序接错或一相断线时，负序继电器的输出电压不为零，岸电开关合不上闸。,12 -3 万能式自动空气断路器,图12-8 万能式自动空气断路器的框图,由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。,是一种带有保护装置的开关电器。,合闸顺序：弧触头副触头主触头 分闸顺序：主触头副

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