船舶電站第一章1

1、第一章第一章 船舶電力系統(tǒng)概論船舶電力系統(tǒng)概論 o 第一節(jié)第一節(jié) 船舶電力系統(tǒng)船舶電力系統(tǒng)o 第二節(jié)第二節(jié) 船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù)船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù)o 第三節(jié)第三節(jié) 船舶電站船舶電站o 第四節(jié)第四節(jié) 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng)o 第五節(jié)第五節(jié) 配電裝置配電裝置o 第六節(jié)第六節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的可靠性及生命力概念船舶電力系統(tǒng)的可靠性及生命力概念第一節(jié) 船舶電力系統(tǒng)o 電力系統(tǒng)：n 由發(fā)電、變配電、輸電和用電四部分設(shè)備構(gòu)成的統(tǒng)一整體。船舶電力系統(tǒng)o 分為船舶電站、船舶電網(wǎng)和用電設(shè)備。船舶電站o 由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和主配電裝置組成。船舶電網(wǎng)：n 全船電纜電線和配電裝置以一定方式連接起來的組合體，是聯(lián)系電能的生產(chǎn)者

2、(各種電源)和電能的消費(fèi)者(各種用電設(shè)備)的中間環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)分配和輸送電能的任務(wù)。n 分類：o 動(dòng)力電網(wǎng)o 照明電網(wǎng)o 應(yīng)急電網(wǎng)o 弱電電網(wǎng)配電裝置o 定義n 用來接收和分配電能，并對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)視、測量、指示、調(diào)整、變換和控制等工作的設(shè)備。o 配電裝置分類n 船舶電站：主配電板(MSB)n 船舶電網(wǎng)中間：分配電板(SSB)n 應(yīng)急電力系統(tǒng)：應(yīng)急配電板(ESB)n 蓄電池：充放電板(CDP)o 分配電板：可分為動(dòng)力配電板和照明配電板。船舶用電設(shè)備分類o 船舶各種機(jī)械的電力拖動(dòng)n 包括甲板機(jī)械、艙室機(jī)械、電力推進(jìn)和工作船舶用的生產(chǎn)機(jī)械o 船舶照明設(shè)備o 船舶通訊和導(dǎo)航設(shè)備o 艦船上生活所需

3、的其它用電設(shè)備G-主發(fā)電機(jī)；EG-應(yīng)急發(fā)電機(jī)；ACB-發(fā)電機(jī)主開關(guān)；EACB-應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)；MSB-主配電板；ESB-應(yīng)急配電板；MCB-配電開關(guān)；M-電動(dòng)機(jī)；DSB-分配電板；RSB-無線電分配電板；EMCB-應(yīng)急配電開關(guān)；ISW-隔離開關(guān)；ISB-照明配電板；EISB-應(yīng)急照明配電板；IDSB-照明分配電板；EDSB-應(yīng)急分配電板；Tr-照明變壓器；ETr-應(yīng)急照明變壓器船舶電力系統(tǒng)示意圖船舶電力系統(tǒng)特點(diǎn)o船舶電站和電力系統(tǒng)容量較??；o船舶電氣設(shè)備比較集中，電網(wǎng)較小。o艦船電氣設(shè)備工作條件惡劣。序號(hào)工作條件要 求序號(hào)工作條件要 求1周圍溫度-25 +457傾斜周期橫傾22.52相對(duì)濕度

4、 95%長期橫傾15（應(yīng)急設(shè)備22.5）3凝 露有 長期縱傾104鹽 霧有8 振 動(dòng)有5油 霧有9 沖 擊有6霉 菌有 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況o 艦船電力系統(tǒng)的發(fā)電功率逐年增大。o 電力系統(tǒng)的設(shè)備性能和供電指標(biāo)有了很大的提高。o 電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制和自動(dòng)化。o 在艦船電力系統(tǒng)中廣泛采用各種新技術(shù)。船舶電站自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)： 維持船舶電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性，增強(qiáng)船舶運(yùn)行的生命力。 提高船舶電站供電質(zhì)量，使各用電負(fù)載處于良好的工作狀態(tài)。 自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用充分發(fā)揮了電力設(shè)備的潛在功能，并使船員的操作量大大下降，勞動(dòng)強(qiáng)度減輕。 減少船員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和船舶運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 自動(dòng)化可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的

5、最佳運(yùn)行方式，提高設(shè)備運(yùn)行的效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性。第二節(jié) 船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù)o 基本參數(shù)：n 電流種類n 電壓等級(jí)n 頻率標(biāo)準(zhǔn)o 功能n 決定船舶電站工作的可靠性和電氣設(shè)備的重量、價(jià)格和尺寸。電流種類o 分類：n 直流和交流。o 交流電站優(yōu)點(diǎn)：n 設(shè)備成本和維護(hù)保養(yǎng)方面的費(fèi)用及工作量少；n 交流動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)與照明網(wǎng)絡(luò)之間可通過變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離；n 交流電制有利于船舶電氣化程度的提高和系統(tǒng)容量的增長。二、電壓等級(jí)o 提高電壓等級(jí)意義n 可以減小電器元件的導(dǎo)電截面，節(jié)約有色金屬。n 例如：以電器在電壓為127V時(shí)的重量為1， 則當(dāng)電壓為220V時(shí)重量為0.58； 380V時(shí)重量為0.33； 500

6、V時(shí)重量為0.25。o 我國發(fā)電設(shè)備的額定電壓n 230V（單相）n 400V（三相）o 船舶電站額定電壓有向中壓發(fā)展的趨勢n 國際電工委員會(huì)建議采用3.3kV電壓；n 英美等國在巨型船舶上采用3.3、6.6kV；n 德國允許最高工作電源電壓為11000V。三、額定頻率o 船舶交流電力系統(tǒng)現(xiàn)行額定頻率有工頻和中頻兩種。n 工頻是船舶動(dòng)力電氣設(shè)備使用的頻率，有50Hz和60Hz兩種。o 提高頻率，可以提高自動(dòng)化系統(tǒng)動(dòng)作的快速性，降低電氣設(shè)備的重量和尺寸。o 近年來，國外有些軍艦已開始采用400Hz頻率供電，我國艦船規(guī)范也推薦優(yōu)先采用400Hz頻率。電源采用中頻400Hz的優(yōu)點(diǎn)l 減少電氣設(shè)備重量

7、。l 用靜止整流器對(duì)直流用電設(shè)備供電時(shí)，濾波要求低。l 因短路電流近似與短路電路電抗成反比，電抗隨著頻率而增大，因此可限制短路電流。l 動(dòng)態(tài)性能好。l 電動(dòng)機(jī)在高頻輕載時(shí)， 高。cos第三節(jié) 船舶電站o 由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和主配電裝置組成。o 按原動(dòng)機(jī)類型分類： 柴油發(fā)電機(jī)組 汽輪發(fā)電機(jī)組 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組 蒸汽發(fā)電機(jī)組 軸帶發(fā)電機(jī)組 核能發(fā)電機(jī)組o 定義：船舶電力系統(tǒng)的中樞，其作用是用來控制和監(jiān)視主發(fā)電機(jī)的工作，并將主發(fā)電機(jī)送出的電能向全船電網(wǎng)進(jìn)行分配。o 軍用船舶：布置在船舶防護(hù)較好的地方。o 民用船舶：安裝于機(jī)艙控制室內(nèi)。主配電裝置主配電裝置 發(fā)電機(jī)控制屏 并車屏 負(fù)載屏 連接母線發(fā)電機(jī)控

8、制屏組成 發(fā)電機(jī)主開關(guān)及其指示操作部分 發(fā)電機(jī)的保護(hù) 發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制與調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)頻率手動(dòng)調(diào)節(jié) 測量部分發(fā)電機(jī)并車屏組成 分段母線的隔離開關(guān) 手動(dòng)及自動(dòng)并車時(shí)的檢查 測量儀表 轉(zhuǎn)換開關(guān)簡單的并車屏常與發(fā)電機(jī)控制屏合二為一。發(fā)電機(jī)負(fù)載屏組成 控制負(fù)載供電的自動(dòng)開關(guān) 測量裝置 報(bào)警裝置o 分類n 動(dòng)力負(fù)載屏n 照明負(fù)載屏連接母線o 從連接母線(匯流排)的連接上能直接反映出全船的供、配電情況。o 公共母線可為一整體，也可分兩段，中間用隔離開關(guān)連接。o 采用分段母線的方式，發(fā)電機(jī)組可以并聯(lián)供電，也可單獨(dú)分區(qū)供電。第四節(jié) 船舶電網(wǎng)o 船舶電網(wǎng)n 船舶電纜、導(dǎo)線和配電裝置，以一定的聯(lián)接方式組成的整體；n

9、 聯(lián)接電源和負(fù)載之間的橋梁。o 基本要求n 生命力強(qiáng)；n 經(jīng)濟(jì)性好；n 安裝、使用和維護(hù)方便、靈活。船舶電網(wǎng)的線制o 直流電的船舶n 雙線絕緣系統(tǒng)n 負(fù)極接地雙線系統(tǒng)o 直流電的船舶n 以船體作為負(fù)極回路的單線系統(tǒng)o 交流單相的船舶n 雙線絕緣系統(tǒng)n 一線接地的雙線系統(tǒng)船舶電網(wǎng)的線制o 三相交流電的船舶n 有三線絕緣系統(tǒng)(三相三線系統(tǒng))、n 中點(diǎn)接地的四線系統(tǒng)(三相四線系統(tǒng))n 利用船體作為中性線回路的三線系統(tǒng)(中點(diǎn)接地的三線系統(tǒng))。三相三線系統(tǒng)三相四線系統(tǒng)中點(diǎn)接地的三線系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)o 供電網(wǎng)絡(luò)n 指主發(fā)電機(jī)與主配電板之間、應(yīng)急發(fā)電機(jī)與應(yīng)急配電板之間、主配電板之間，以及主配電板與應(yīng)急

10、配電板之間的電氣聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)。o 配電網(wǎng)絡(luò)n 指主配電板及應(yīng)急配電板到用電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。主配電板與分配電板之間的網(wǎng)絡(luò)為一次配電網(wǎng)絡(luò)。一次配電網(wǎng)絡(luò)。分配電板到各用電負(fù)載之間的網(wǎng)絡(luò)為二次配電網(wǎng)絡(luò)。二次配電網(wǎng)絡(luò)。供電網(wǎng)絡(luò)o 單主電站供電網(wǎng)絡(luò)：多用于民用船舶12多主電站供電網(wǎng)絡(luò)：多用于軍用艦艇及大型客船MSB1配電網(wǎng)絡(luò) 動(dòng)力電網(wǎng)：供電給電動(dòng)機(jī)負(fù)載和600W以上的電熱裝置和1kW以上的探照燈。 正常照明電網(wǎng)：聯(lián)接到主配電板變壓器副邊，供電給照明分配電箱。 應(yīng)急電網(wǎng)：正常電網(wǎng)失電，能自動(dòng)接通。 小應(yīng)急電網(wǎng)：24V蓄電池。 弱電電網(wǎng)：向全船無線電通訊設(shè)備、助航設(shè)備、通訊設(shè)備、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)供電。配電電網(wǎng)的結(jié)線方式

11、饋線式配電電網(wǎng)的結(jié)線方式 干線式混合式饋線式干線式混合式供電生命力供電生命力強(qiáng)，本饋線受到破壞不影響其它饋線工作供電生命力弱。干線中有一處損壞造成短路，使主配電板上的干線自動(dòng)開關(guān)跳閘，整個(gè)干線失去電源供電生命力。介于饋線式和干線式之間使用維護(hù)可在主配電板上控制供電和檢測各負(fù)載與饋線式相反與饋線式相似對(duì)水密隔艙電纜多，穿過水密艙壁和甲板而降低了艙室的水密性與饋線式相反與饋線式相似安裝工作敷設(shè)復(fù)雜，工作量大方便，工作量小與饋線式相似適用范圍（1）近代艦船（2）重要負(fù)荷、大功率負(fù)荷（1）電氣設(shè)備少的輕型艦船（2）照明網(wǎng)絡(luò)（3）非重要負(fù)荷，小功率負(fù)荷（1）輕型及輔助艦艇（2）民用船舶配電系統(tǒng)圖和電力系

12、統(tǒng)圖o 配電系統(tǒng)圖：用來表示各電源裝置與各受電器之間的聯(lián)系。o 電力系統(tǒng)圖：分一次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖和二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖。n 一次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖：表示從電源、主配電板到各分配電箱(板)及從主配電板到由它直接供電的用電器間的聯(lián)系。n 二次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖：表示從分配電箱到各用電器間的聯(lián)系。 第五節(jié) 配電裝置o 船舶配電裝置n 用來接收和分配電能的電氣裝置，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制、保護(hù)、測量和調(diào)整。n 組成包括：開關(guān)電器保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備測量儀表調(diào)節(jié)和信號(hào)裝置聯(lián)接母線船舶配電裝置o 功能：n 正常運(yùn)行時(shí)接通和開斷電路。n 電力系統(tǒng)發(fā)生不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，進(jìn)行報(bào)警或切斷故障電路。n 測量和顯示運(yùn)行中的各種參數(shù)。n 調(diào)整

13、某些電氣參數(shù)或有關(guān)的其他參數(shù)。 信號(hào)指示正常和不正常工作狀態(tài)。配電裝置的分類按用途分類n (1)總配電板(主配電板)n (2)應(yīng)急配電板n (3)充放電板n (4)岸電箱n (5)分配電板(分配電箱)按結(jié)構(gòu)型式分3類:n(1)防護(hù)式n(2)防滴式n(3)防水式配電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置的要求o 配電裝置的骨架和箱體應(yīng)有足夠強(qiáng)度，使用在振動(dòng)和沖擊下不發(fā)生有害變形。o 配電裝置應(yīng)在保證電氣性能的前提下，具有最小的尺寸和重量。o 配電裝置的電器布置應(yīng)便于控制、觀看、調(diào)整、檢修和拆換。o 主配電板應(yīng)布置在防護(hù)較好的地點(diǎn)。o 分配電板應(yīng)安裝在靠近其供電的負(fù)荷集中區(qū)域，以縮短線路，方便操作。第六節(jié) 船舶電力系

14、統(tǒng)的可靠性及生命力概念o 可靠性：指研究對(duì)象在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。o 規(guī)定條件：指研究對(duì)象所處的環(huán)境、運(yùn)行條件和工作方式。n 環(huán)境：可分為氣候、生化、機(jī)械和電磁等方面，如溫度、濕度、震動(dòng)、噪音等。n 運(yùn)行條件：指對(duì)象的工作電壓、電流、應(yīng)力等。n 工作方式：指連續(xù)工作或斷續(xù)工作，以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換等。o 可靠性分固有可靠性和使用可靠性兩種。o 可靠性用可靠度或故障率來衡量，均與概率有關(guān)。o 可靠性研究不能脫離具體研究對(duì)象。o 船舶電力系統(tǒng)的可靠性：在其所處的特定條件下，在船舶的生命期內(nèi)，能保證不間斷供電且保證一定的電能質(zhì)量的能力。保證可靠性的措施o組成系統(tǒng)的各元器件或設(shè)備應(yīng)有足夠的可靠性。o系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)保證供電量、運(yùn)行安全和維護(hù)方便。o制訂系統(tǒng)的操作和維護(hù)規(guī)章制度，盡可能減少或避免人為失誤。o通過檢測手段，在故障前兆時(shí)期及時(shí)報(bào)警，以避免故障發(fā)生。o把大系統(tǒng)劃分成多個(gè)不同功能的子系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)保持相對(duì)獨(dú)立性。o有必要的后備保障。應(yīng)急電力系統(tǒng)o 應(yīng)急電力系統(tǒng)n 船舶電力系統(tǒng)(稱為主系統(tǒng)) 的后備系統(tǒng)。n