船舶配电系统.docx

第2章船舶配电系统船舶配电装置船舶配电装置是用来接收和分配船舶电能，并对发电机和电网进行保护、测量和调整 等工作的设备，它是由多种开关、保护电器、测量仪表、调节和信号装置等电器设备按一 定要求组合而成的，其功能有：1. 正常运行时接通和断开电路（手动或自动）2. 电力系统发生不正常运行时，保护装置动作，进行报警或切断故障电路3. 测量和显示运行中的各种电气参数，如电压、频率、电流、功率、功率因数、绝缘 值等4. 进行某些电气参数或有关的其它参数的调整，如电压、频率等5. 对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号指示船舶配电装置的种类，按其用途可分为以下几类：1. 主配电盘一一对船舶主发电机的工作及船上所有用电设备的供电进行通断、监视、 控制和保护的配电盘2. 应急配电盘一一对应急发电机及其所供给的应急负载起通断、监视、控制和保护的 配电盘3. 充放电盘一一用来控制和监视充电电源的工况与蓄电池组的充放电，并将蓄电池组 的电能分配给船上低压直流用电设备4. 岸电箱一一在船舶进厂时或停靠在码头时，船上发电机停止供电，将岸上电源线接 到岸电箱，再由岸电箱送电到应急配电盘或主配电盘后再向全船供电。

5. 分配电盘一一将由主配电盘输送来的电能向不同区域的成组用电设备进行配电分 配电盘通常根据配电负荷的性质分为：动力、照明、无线电、助航通讯等多种类型下面分别对几种配电装置逐一进行简单说明主配电盘：船舶发电机发出的电能先送到主配电盘其作用是控制和保护发电机、负载馈线及用 电设备，还能测量各种电气参数，指示工作状态，监视电网绝缘，控制发电机的并联运行 等它是船舶电站电能集中和分配的控制中心主配电盘主要由以下几部分组成：1. 发电机控制屏：一般包括含有励磁控制部分、发电机主开关及其指示与操纵机构、 发电机保护单元自动装置及测量仪表等2. 并车屏：一般安装有母线分段开关、同步并车用电抗器及其接触器，有的船装有自 动并车装置也放在本屏内，在面板上有同步表、同步灯及转换开关3. 负载屏：分为重要动力负载屏、非重要动力负载屏、照明负载屏及重要负载组合启 动屏等负载屏上装有起通断和保护作用的塑壳式自动空气开关和检测负载电流大小的电 流表，有的还有绝缘监视器，以及与应急配电盘和岸电箱联系的自动开关4. 汇流排：一般为紫铜制成，宽度在15 mm〜100 mm之间，厚度在2 mm〜8 mm之间，其 载流量一般按照所有发电机并联运行时的额定电流的75%计算，如果一根母线的载流量不够，可采用几根迭加，但此时的安全载流量应相应降低。

应急配电盘：包括应急发电机控制屏和负载屏，应急发电机控制屏主要包括主开关和必要的测量仪 表、转换开关和互感器，负载屏主要向应急用户供电应急发电机组装有自动启动装置， 一旦主电网失电，应急发电机组将按程序自动启动，建立电压后并能自动合上应急发电机 主开关主发电机1到其它发电机I主开关辅触头曰日岸电应急配电盘应急发电机自启动装置WD联络开关应急（停泊）发电机主配电板图主发■电机发应急、发电机函岸电间胸联锁"岸电箱：岸电箱能满足接岸电时的各项要求1. 岸电箱内应设有能切断所有绝缘极（相）的自动开关，在岸电箱与主配电盘上应有 岸电指示灯；2. 对岸电为中点接地的交流三相系统，应设有一接地接线柱，以便将船体接到岸上的 接地装置或岸上电网的零点；3. 应有检测监视岸电极性（直流）和相序（交流）的措施；4. 接岸电时，还需注意将拖引的电缆固定在框架上，再接岸电箱端子，以使电缆端子 不受机械应力为防止非同期供电运行，在主发电机、应急发电机和岸电之间应有联锁环节，如图4-2-1 所示，这一环节能满足如下要求：1. 当有一台主开关处于合闸状态时，断开应急发电机自动启动装置，禁止岸电开关合 闸；当所有主发电机主开关均处于跳闸状态时，应自动启动应急发电机，并供电；当主发 电机恢复供电时能自动断开应急发电机主开关。

2. 当应急发电机主开关合闸时，禁止岸电开关合闸，并且不允许通过联络开关向主配 电盘供电3. 当主发电机或应急发电机合闸供电时，不允许岸电开关接通船舶主开关船舶主开关又称万能式自动空气断路器，是一种带有保护装置的开关电器，对主电路 进行过载、短路、欠压等保护，常分为塑壳式和框架式两种，国内船舶常用的万能式自动 空气断路器主要有DW95、DW98、DW914 (AH)等几大类万能式自动空气断路器的结构如图4-2-2所示，主要由触头系统、灭弧装置、自由脱 扣机构、锁扣装置、操作传动机构、合闸操作及控制电路组成图4-2-2万能式自动空气断路器的框图触头系统一般每相有2〜3个相互并联的触头组成，即主触头、辅触头和弧触头主触头承担电 路正常的工作电流；弧触头是为了避免主触头断开时产生的电弧烧坏主触头而设置的；辅 触头是考虑到断开电路时，在电流由主触头移到弧触头的瞬间，可能因压降太大，产生电 弧烧坏主触头而设置的触头系统在合闸瞬间的接通顺序为：弧触头一辅触头一主触头；分闸时触头系统断开 的顺序为：主触头一辅触头一弧触头当弧触头出现故障失去作用时，辅触头可以代替弧 触头工作主触头一般由导电性能良好的银钨合金制成，辅触头一般用紫铜制成，弧触头一般用 铜或钨合金制成。

下面以目前使用较多的DW914(AH)型主开关的触头系统为例作简单介绍触头系统由图4-2-3可以看出，有两挡触头，包括主触头和弧触头，保证弧触头先于 主触头接通，而迟于主触头分开，以便限制主触头的电磨损，主触头每相有2个，弧触头 每相有1个，触头系统采用电动补偿回路，保证了足够的电动稳定性，正常使用中，弧触 头不用更换，必要时，可方便地更换动静触头，三相触头装在绝缘性能良好的底板上，构 成了断路器的触头系统灭弧室采用了栅片灭弧方式，上部有冷却电弧和限制飞弧距离的 灭弧栅，灭弧室外壳采用胶木压制件，强度很高，灭弧室内壁衬有耐电弧的绝缘材料板， 相间隔板不仅将各极分隔，而且将机构与触头系统隔开，当燃弧时，灭弧室下端形成一个 压力区域，对电弧产生了气吹作用，加速了电弧向上的运动，该措施有助于灭弧，有效地 防止了相间短路1静弧触头2静主触头3底板4触头支架5软连接6支架7触头弹簧8接点9绝缘拉杆10螺母11调整螺杆12动触头13动主触头14动弧触头A弧触头开距B主触头开距图 4-2-3触头结构示意图灭弧装置自动空气断路器通常采用灭弧栅进行灭弧灭弧装置由许多长短不一的铁质栅片和绝 缘材料构成的灭弧罩组成。

为减少电弧进入栅片的阻力，灭弧栅做成“人”字形缺口，相 邻栅片的缺口互相错开，按一定的间隔距离交叉排列当断开电路产生电弧时，由于电磁 力的作用，将电弧吸入栅片，分割成许多短的小段，从而实现迅速灭弧的效果自由脱扣机构自由脱扣机构的功能主要为：将手柄或电动合闸部分的操作传给触头系统；当合闸操 作完成后，维持触头系统处于接通状态；保护部分动作能够使它自由脱扣自由脱扣机构 一般采用四连杆机构锁扣装置发生紧急情况时，为了不间断供电，有时不得不采取宁使电气设备受损伤，也要保证 供电的原则，这时可将万能式自动空气断路器的锁扣装置放在锁的位置，把脱扣器锁住操作传动机构万能式自动空气断路器的三种操作传动方式:手柄合闸操作方式；电磁合闸操作方式;电动机合闸操作方式常用的万能式自动空气断路器一般采用按钮合闸操作，用按钮去控 制电磁铁或电动机进行合闸，此外一般还保留手柄操作方式合闸操作的步骤是：首先，使断路器内部的储能弹簧储能，再使自由脱扣机构“再扣”， 然后利用已储能的弹簧释放能量使主触头快速闭合合闸时间与操作无关，仅与断路器内 部机构有关采用电磁合闸，合闸时间在0.1秒左右，采用电动机合闸，合闸时间在0.3〜 0.4秒左右。

断路器的机构采用多连杆结构，采用了滚轮滑动支点，减少了脱扣环节的磨 擦，减少了脱扣力，保证了脱扣力的稳定性，提高了机构的寿命和可靠性下图为DW914(AH)型主开关的操作传动机构，图4-2-7为电磁铁合闸机构示意图，图 4-2-4为闭合位置，图4-2-5为脱扣位置；图4-2-6为分闸位置(即复位再扣位置)参照图4-2-7所示，主轴5焊上连接杠杆，两边的连接杠杆上装有分闸弹簧，中间的 连接杠杆与机构的连杆15相连，组成自由脱扣机构图4-2-4所示，为机构处在闭合位置，由图可以看出，触头的闭合条件是脱扣杠杆13 的一端顶住脱扣杆12和连杆14相连的活动转轴，连杆14和连杆15相连接的活动转轴被 合闸掣板子19顺时针转动一个角度，具备了分闸的条件，因此当给分闸信号时，脱扣指 20拔动脱扣掣子19顺时针转动一个角度，脱扣杠杆13也顺时针向下转动自由脱扣机构 被瓦解，断路器脱扣，此时为图4-2-5的位置由于再扣弹簧7的拉力作用连杆14和15 之间的转轴受力，如图4-2-6所示，即机构再扣复位，为再次闭合准备了条件手动闭合是由于手柄逆时针向下转动，手动合闸连杆8带动合闸连杆9逆时针转动， 推动合闸连杠11顺时针转动，推动连杆机构完成闭合操作手柄闭合仅作为检修、维护、调 整之用。

电磁铁合闸是由铁心导杆10向上运动，直接推动合闸连杆11，完成闭合操作图4-2-5脱扣位置图4-2-6机构复位4-2-4闭合位置①O——移勃轴 0 —■闹定辅0 @何' 莒⑬⑳区L静触头L再扣邮簧脱如杠杆巳劫魅头8.含闸连杆",连杆由绝缘拘杆&- O闸连杆15.谗杆电连接杠杵10. •战铁心导柠16.触头弹费3主轴lb合闻连杆1L触头支架6.分岫棒簧12.脱扣料11&软连接图4-2-7电磁铁合闸机构示意图19.却.21.22,掣子脱扣指台闸掣板姬头撞杆2.2.6储能机构对于部分型号的船舶主开关带有电动或手动的储能机构，作用是在主开关分闸后为下 次合闸作好准备下面就以DW914(AH)型主开关的储能机构为例作简单介绍DW914(AH)型 主开关的储能机构由图4-2-11和图4-2-8的闭合位置，图4-2-10储能再扣位置来表示，其 自由脱扣机构和电磁铁合闸原理相同如图4-2-11所示，手动储能手把向下转动，带动手动储能连杠向上，(图4-2-11的 30、31)，同时带动手动储能杠杆和棘抓，使棘轮顺时针转动在图4-2-8的位置为储能弹簧释放后，断路器闭合位置，图4-2-11中储能弹簧的释放 使凸轮带动连杆26,上升到最高点，从而推动合闸连杆10向上运动，使合闸连杆9顺时 针转动推动连杆机构快速合闸，达到闭合位置，当接收到脱扣信号后，掣子19顺时针转动， 由于分闸弹簧和触头弹簧力，也使脱扣杠杆13顺时针转动，连杆机构瓦解，成分闸位置， 如图4-2-9。

手把逆时针向下运动，带动棘轮顺时针转动，连杆26向下运动，使合闸储能 杠杆也顺时针转动，使储能弹簧拉伸，当脱扣杠杆13复位到再扣位置，弹簧储能完毕，为 再次合闸准备了条件，其位置如图4-2-10所示虹静触头2. 触头3. 绝缘拉朴4连接杠杆4轴5.分陆弹簧7.复S.亍俩圜轮8.含闸连芹E. 0制连杆11.说扣指1七脱扣打斧13.脱扣杠轩述杆15.连斤1G.触头津簧- ■移动墙 "-.触为支架。