船舶高壓電力系統(tǒng)

1、電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系第七章第七章 船舶高壓電力系統(tǒng)船舶高壓電力系統(tǒng)隨著船舶電氣設備自動化程度的不斷提高以及船員生活、工作條件隨著船舶電氣設備自動化程度的不斷提高以及船員生活、工作條件的逐步改善，船舶電氣負荷急速增加，相應的船舶發(fā)電機的功率也的逐步改善，船舶電氣負荷急速增加，相應的船舶發(fā)電機的功率也隨之大幅度增加。隨之大幅度增加。 目前大型船舶電力系統(tǒng)容量設計值已高達目前大型船舶電力系統(tǒng)容量設計值已高達15MVA20 MVA，大，大型型豪華游輪更高達豪華游輪更高達0MVA。 已經(jīng)被廣泛采用近半個多世紀的船舶低壓電力系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代已經(jīng)被

2、廣泛采用近半個多世紀的船舶低壓電力系統(tǒng)已無法滿足現(xiàn)代化大型船舶電力系統(tǒng)容量的要求，船舶高壓電力系統(tǒng)有不斷增加的化大型船舶電力系統(tǒng)容量的要求，船舶高壓電力系統(tǒng)有不斷增加的趨勢，這將給船舶電力系統(tǒng)帶來一系列新的變化。趨勢，這將給船舶電力系統(tǒng)帶來一系列新的變化。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系促使船舶采用高壓電力系統(tǒng)的主要原因促使船舶采用高壓電力系統(tǒng)的主要原因1) 目前目前，船舶低壓工頻發(fā)電機的設計容量上限為船舶低壓工頻發(fā)電機的設計容量上限為2.5MW，超過這，超過這個極限的發(fā)電機在設計技術上是困難的，在經(jīng)濟上也不合算。個極限的發(fā)電機在設計技術上是困難的

3、，在經(jīng)濟上也不合算。如今很多大型船舶的電站容量已達到十幾如今很多大型船舶的電站容量已達到十幾MW甚至幾十甚至幾十MW，按此條件采用常規(guī)船用低壓發(fā)電機，一艘船上將安裝十幾臺甚按此條件采用常規(guī)船用低壓發(fā)電機，一艘船上將安裝十幾臺甚至更多的發(fā)電機組，這顯然是不合理的，實船上也無法實現(xiàn)。至更多的發(fā)電機組，這顯然是不合理的，實船上也無法實現(xiàn)。2) 隨著船舶電站容量的增大，當船舶電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時隨著船舶電站容量的增大，當船舶電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時,短短路電流也大幅度增加。如果采用低電壓等級的船舶電力系統(tǒng)，路電流也大幅度增加。如果采用低電壓等級的船舶電力系統(tǒng)，大幅度增加的短路電流已使目前所能生產(chǎn)出的開

4、關電器與保護大幅度增加的短路電流已使目前所能生產(chǎn)出的開關電器與保護裝置的斷流容量無法滿足要求。裝置的斷流容量無法滿足要求。3）如果輸送大功率電能仍采用低電壓等級）如果輸送大功率電能仍采用低電壓等級，船舶電纜的截面會很船舶電纜的截面會很粗，并需多股并聯(lián)，造成電纜的發(fā)熱量增大、線路傳輸損耗嚴粗，并需多股并聯(lián)，造成電纜的發(fā)熱量增大、線路傳輸損耗嚴重，布線與安裝上更加困難。隨著電壓等級的提高，輸送同一重，布線與安裝上更加困難。隨著電壓等級的提高，輸送同一功率采用的電纜規(guī)格與數(shù)量都可大幅下降。在船舶電纜的選擇功率采用的電纜規(guī)格與數(shù)量都可大幅下降。在船舶電纜的選擇上，采用高電壓等級的優(yōu)越性最為顯著。上，采

5、用高電壓等級的優(yōu)越性最為顯著。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系采用船舶高壓電力系統(tǒng)后，保護裝置、接地、高壓變采用船舶高壓電力系統(tǒng)后，保護裝置、接地、高壓變壓器、變配電方式、主開關型式、電纜端頭的構造及壓器、變配電方式、主開關型式、電纜端頭的構造及處理方法都與低壓船舶電力系統(tǒng)有很大差別，特別是處理方法都與低壓船舶電力系統(tǒng)有很大差別，特別是船舶高壓電力系統(tǒng)往往采用中性點接地方式，與低壓船舶高壓電力系統(tǒng)往往采用中性點接地方式，與低壓電力系統(tǒng)普遍采用中性點絕緣方式有著明顯的區(qū)別，電力系統(tǒng)普遍采用中性點絕緣方式有著明顯的區(qū)別，中性點采用何種接地方式也是船舶高

6、壓電力系統(tǒng)需要中性點采用何種接地方式也是船舶高壓電力系統(tǒng)需要解決的關鍵技術。目前，從國內(nèi)外應用來看，船舶高解決的關鍵技術。目前，從國內(nèi)外應用來看，船舶高壓電力系統(tǒng)普遍采用高電阻接地方式。船舶高壓電力壓電力系統(tǒng)普遍采用高電阻接地方式。船舶高壓電力系統(tǒng)給船舶電氣系統(tǒng)帶來一系列新的變化，船舶設計、系統(tǒng)給船舶電氣系統(tǒng)帶來一系列新的變化，船舶設計、使用、管理者必須特別注意。使用、管理者必須特別注意。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系1 1 船舶高壓電力系統(tǒng)電壓等級船舶高壓電力系統(tǒng)電壓等級世界各國以及在不同應用領域關于電力系統(tǒng)電壓等級的標世界各國以及在不同應用領

7、域關于電力系統(tǒng)電壓等級的標準并不完全一致。準并不完全一致。美國電氣和電子工程師協(xié)會美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE標準規(guī)定，額定電壓大于標準規(guī)定，額定電壓大于1KV，小于，小于10KV的電力系統(tǒng)為中壓交流電力系統(tǒng)。其中的電力系統(tǒng)為中壓交流電力系統(tǒng)。其中常用的有常用的有33KV /30KV、66KV /60KV、11KV /100KV三個等級，上述等級中分子、分母分別表示額三個等級，上述等級中分子、分母分別表示額定頻率為定頻率為60HZ、50Hz的電力系統(tǒng)所對應的額定電壓。的電力系統(tǒng)所對應的額定電壓。在中壓電壓等級之上，在中壓電壓等級之上，IEEE標準還有高壓和超高壓電壓等標準還有高壓和超高壓電

8、壓等級。級。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系中國船級社中國船級社CCS鋼質(zhì)海船入級規(guī)范鋼質(zhì)海船入級規(guī)范2009（第四分冊）（第四分冊）對交流高壓電氣裝置特殊要求對交流高壓電氣裝置特殊要求中指出：中指出：交流高壓電氣裝置適用于額定電壓交流高壓電氣裝置適用于額定電壓(相間電壓相間電壓)超過超過1kV的的交流三相電氣裝置。除另有明文規(guī)定外，低壓電氣設備的交流三相電氣裝置。除另有明文規(guī)定外，低壓電氣設備的構造和安裝一般也適用于交流高壓電氣裝置。系統(tǒng)額定電構造和安裝一般也適用于交流高壓電氣裝置。系統(tǒng)額定電壓應不超過壓應不超過15kV。但如有特殊需要，經(jīng)。但如

9、有特殊需要，經(jīng)CCS同意可以采同意可以采用更高的電壓等級。用更高的電壓等級。可見，中國船級社規(guī)定，超過低壓電壓等級的船舶電力系可見，中國船級社規(guī)定，超過低壓電壓等級的船舶電力系統(tǒng)就稱為船舶高壓電力系統(tǒng)，這樣，船舶高壓電力系統(tǒng)的統(tǒng)就稱為船舶高壓電力系統(tǒng)，這樣，船舶高壓電力系統(tǒng)的電壓等級在電壓等級在1KV至至15KV之間。之間。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2 船舶高壓電力系統(tǒng)防護要求船舶高壓電力系統(tǒng)防護要求船舶高壓電氣設備的外殼防護等級均應與其安裝場所相適船舶高壓電氣設備的外殼防護等級均應與其安裝場所相適應，除至少應符合外殼防護等級的最低要求外，還

10、應滿足應，除至少應符合外殼防護等級的最低要求外，還應滿足下列要求：下列要求： (1) 旋轉(zhuǎn)電機的外殼防護等級至少應為旋轉(zhuǎn)電機的外殼防護等級至少應為IP23，其接線盒，其接線盒的防護等級至少應為的防護等級至少應為IP44。安裝在非專職人員可以到達處。安裝在非專職人員可以到達處所的電動機，其外殼防護等級至少為所的電動機，其外殼防護等級至少為IP4X，以防止人員接，以防止人員接近或觸及電機的帶電或轉(zhuǎn)動部分；近或觸及電機的帶電或轉(zhuǎn)動部分； (2) 變壓器的外殼防護等級至少應為變壓器的外殼防護等級至少應為IP23，如安裝在非，如安裝在非專職人員可以到達的處所時，則其外殼防護等級至少為專職人員可以到達的處

11、所時，則其外殼防護等級至少為IP4X。 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系(3) 具有金屬外殼的控制設備、配電設備組件和靜止變換具有金屬外殼的控制設備、配電設備組件和靜止變換器的外殼防護等級至少應為器的外殼防護等級至少應為IP32，如安裝在非專職人員可，如安裝在非專職人員可以到達的處所時，則其外殼防護等級至少為以到達的處所時，則其外殼防護等級至少為IP4X。(4)由于功率大，損耗的絕對值也大，加上機艙壓力水霧由于功率大，損耗的絕對值也大，加上機艙壓力水霧滅火系統(tǒng)對船舶發(fā)電機防護性能的要求，所以船舶高壓發(fā)滅火系統(tǒng)對船舶發(fā)電機防護性能的要求，所以船舶高壓

12、發(fā)電機絕大多數(shù)采用空氣一水冷卻方式，其防護等級一般為電機絕大多數(shù)采用空氣一水冷卻方式，其防護等級一般為IP54以上，可滿足以上，可滿足IP44的最低要求。至于冷卻水用淡水的最低要求。至于冷卻水用淡水還是海水視具體船舶設計而定，但不論何種水質(zhì)，空氣一還是海水視具體船舶設計而定，但不論何種水質(zhì)，空氣一水冷卻器均應做成雙管式，具有泄漏傳感器報警裝置。水冷卻器均應做成雙管式，具有泄漏傳感器報警裝置。 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系3 3 船舶高壓電力系統(tǒng)中性點接地方式船舶高壓電力系統(tǒng)中性點接地方式目前目前, , 船舶高壓電力系統(tǒng)在國內(nèi)尚處于起步階段。特別

13、是隨著船舶船舶高壓電力系統(tǒng)在國內(nèi)尚處于起步階段。特別是隨著船舶高壓電力系統(tǒng)的推廣使用，中性點接地技術越來越引起船舶設計者高壓電力系統(tǒng)的推廣使用，中性點接地技術越來越引起船舶設計者的廣泛重視。中性點采用何種接地方式是船舶高壓電力系統(tǒng)需要解的廣泛重視。中性點采用何種接地方式是船舶高壓電力系統(tǒng)需要解決的關鍵技術、熱點問題。決的關鍵技術、熱點問題。3.1 3.1 電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點（電力系統(tǒng)的中性點（neutral pointneutral point）運行方式是指電源或變壓器）運行方式是指電源或變壓器中性點采用什么方式接地。中性點采用什么方式接地。3.2 3

14、.2 中性點運行方式分類中性點運行方式分類通常中性點運行方式分為以下幾種：通常中性點運行方式分為以下幾種：（1 1）不接地方式，又稱中性點絕緣；）不接地方式，又稱中性點絕緣；（2 2）直接接地方式，中性點直接與接地裝置連接；）直接接地方式，中性點直接與接地裝置連接；（3 3）消弧線圈接地方式，中性點經(jīng)電抗器（稱消弧線圈）與接地）消弧線圈接地方式，中性點經(jīng)電抗器（稱消弧線圈）與接地裝置連接。裝置連接。（4 4）電阻接地方式，中性點經(jīng)過電阻與接地裝置連接；）電阻接地方式，中性點經(jīng)過電阻與接地裝置連接；電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系3.3 3.3 中性

15、點接地方式分析中性點接地方式分析電力系統(tǒng)中性點的接地方式是一項綜合性技術問題，必須電力系統(tǒng)中性點的接地方式是一項綜合性技術問題，必須考慮以下幾個方面的因素：電力系統(tǒng)供電的安全性、連續(xù)考慮以下幾個方面的因素：電力系統(tǒng)供電的安全性、連續(xù)性和可靠性；過電壓保護和絕緣技術措施的配合；繼電保性和可靠性；過電壓保護和絕緣技術措施的配合；繼電保護構成和斷路器跳閘方式；配電網(wǎng)和線路的結構；人身和護構成和斷路器跳閘方式；配電網(wǎng)和線路的結構；人身和設備的安全等。設備的安全等。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（1 1）中性點不接地方式）中性點不接地方式由于不接地方式的中

16、性點對地絕緣，較安全、可靠，當電由于不接地方式的中性點對地絕緣，較安全、可靠，當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，不會影響三相電壓各相之間力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，不會影響三相電壓各相之間的對稱關系，一線接地也不形成短路，可以繼續(xù)帶接地故的對稱關系，一線接地也不形成短路，可以繼續(xù)帶接地故障運行障運行2 2小時，供電連續(xù)性好。中性點不接地電力系統(tǒng)，小時，供電連續(xù)性好。中性點不接地電力系統(tǒng)，單相接地電流由電力系統(tǒng)對地分布電容電流決定。對于輸單相接地電流由電力系統(tǒng)對地分布電容電流決定。對于輸電線路距離較近的低壓電力系統(tǒng)，輸電線路各相對地的電電線路距離較近的低壓電力系統(tǒng)，輸電線路各相對地的電容較小，因此接地

17、故障電流也很小，瞬時性故障往往自動容較小，因此接地故障電流也很小，瞬時性故障往往自動消除。因接地電流小，對通信電路的干擾也小。消除。因接地電流小，對通信電路的干擾也小。中性點不接地方式的缺點是當一相接地時，另外兩相對地中性點不接地方式的缺點是當一相接地時，另外兩相對地電壓升高，最大至相電壓的倍，易使絕緣薄弱處擊穿，造電壓升高，最大至相電壓的倍，易使絕緣薄弱處擊穿，造成兩相接地短路。成兩相接地短路。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系對高電壓、長距離輸電線路單相接地的電容電流一般很大，對高電壓、長距離輸電線路單相接地的電容電流一般很大，該電容電流超前電壓

18、，當故障點的電容電流在第一個半波該電容電流超前電壓，當故障點的電容電流在第一個半波過零熄弧時，加在故障點上的電壓正好為峰值，若電容電過零熄弧時，加在故障點上的電壓正好為峰值，若電容電流過大，空氣游離嚴重，極易將故障點重新?lián)舸?，這種重流過大，空氣游離嚴重，極易將故障點重新?lián)舸@種重燃有時難以避免。在接地處容易發(fā)生電弧周期性的熄滅與燃有時難以避免。在接地處容易發(fā)生電弧周期性的熄滅與重燃，出現(xiàn)所謂間歇電弧，引起電網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成重燃，出現(xiàn)所謂間歇電弧，引起電網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成間歇性弧光過電壓，可能擊穿設備絕緣，造成短路故障。間歇性弧光過電壓，可能擊穿設備絕緣，造成短路故障。為避免發(fā)生間歇電弧

19、，要求為避免發(fā)生間歇電弧，要求3 310 kV10 kV電網(wǎng)單相接地電流小電網(wǎng)單相接地電流小于于30A30A，35kV35kV以上電網(wǎng)單相接地電流小于以上電網(wǎng)單相接地電流小于10A10A。因此，中性。因此，中性點不接地方式對高電壓、長距離輸電線路不適宜。點不接地方式對高電壓、長距離輸電線路不適宜。船舶低壓電力系統(tǒng)一般采用中性點不接地方式。船舶低壓電力系統(tǒng)一般采用中性點不接地方式。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（2 2）直接接地方式）直接接地方式中性點直接接地方式的優(yōu)點是一相接地時，其他兩相對地中性點直接接地方式的優(yōu)點是一相接地時，其他兩相對地電壓

20、不升高，不存在間歇電弧造成的過電壓危險。因此，電壓不升高，不存在間歇電弧造成的過電壓危險。因此，可降低整個電力系統(tǒng)的絕緣水平。這對于可降低整個電力系統(tǒng)的絕緣水平。這對于 110kV110kV及以上的及以上的超高壓電網(wǎng)降低造價尤為重要，因此超高壓電網(wǎng)降低造價尤為重要，因此 110kV110kV及以上電網(wǎng)普及以上電網(wǎng)普遍采用直接接地方式。另外，中性點直接接地系統(tǒng)單相接遍采用直接接地方式。另外，中性點直接接地系統(tǒng)單相接地時，短路電流很大，可使保護繼電器迅速、準確地動作，地時，短路電流很大，可使保護繼電器迅速、準確地動作，提高保護的可靠性。但由于短路電流很大，需要選擇容量提高保護的可靠性。但由于短路電

21、流很大，需要選擇容量較大的開關及設備，并有造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和對通信線路造較大的開關及設備，并有造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和對通信線路造成強烈干擾等的缺點。成強烈干擾等的缺點。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（3 3）消弧線圈接地方式）消弧線圈接地方式消弧線圈接地方式是利用電抗器的感性電流補償電網(wǎng)的容消弧線圈接地方式是利用電抗器的感性電流補償電網(wǎng)的容性電流，可使接地電流大為減少。若感性電流等于容性電性電流，可使接地電流大為減少。若感性電流等于容性電流，則可達到完全補償，對熄滅接地電弧非常有利。但實流，則可達到完全補償，對熄滅接地電弧非常有利。但實際上完全補償是不可

22、能的，這是由于存在線路電阻、接地際上完全補償是不可能的，這是由于存在線路電阻、接地點電阻、漏電阻，變壓器和消弧線圈的有功損耗等，使故點電阻、漏電阻，變壓器和消弧線圈的有功損耗等，使故障點流過一個不大的剩余電流。在正常運行時，如果三相障點流過一個不大的剩余電流。在正常運行時，如果三相線路對地分布電容不對稱，或出現(xiàn)一相斷線時，可能出現(xiàn)線路對地分布電容不對稱，或出現(xiàn)一相斷線時，可能出現(xiàn)消弧線圈與分布電容的串聯(lián)諧振，這時電力系統(tǒng)中性點可消弧線圈與分布電容的串聯(lián)諧振，這時電力系統(tǒng)中性點可能出現(xiàn)危險的高電位。為此，消弧線圈一般采用過補償運能出現(xiàn)危險的高電位。為此，消弧線圈一般采用過補償運行，即電感電流大于

23、電容電流，這是消弧線圈接地方式的行，即電感電流大于電容電流，這是消弧線圈接地方式的一個缺點。此外，系統(tǒng)運行較復雜，設備投資也較大一個缺點。此外，系統(tǒng)運行較復雜，設備投資也較大。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系（4 4）高電阻接地方式）高電阻接地方式高電阻接地方式的最大特點是當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，可高電阻接地方式的最大特點是當電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，可以繼續(xù)帶接地故障運行以繼續(xù)帶接地故障運行2 2小時，但也可以選擇定時或快速跳閘。小時，但也可以選擇定時或快速跳閘。高電阻接地系統(tǒng)的設計應符合中性點接地電阻小于或等于電力系統(tǒng)高電阻接地系統(tǒng)的設

24、計應符合中性點接地電阻小于或等于電力系統(tǒng)各相對地分布電容的總容抗，即各相對地分布電容的總容抗，即RN XcoRN Xco的準則，以限制由于電的準則，以限制由于電弧接地故障產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓?；〗拥毓收袭a(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓。電力系統(tǒng)采用電阻接地方式的目的是給接地故障點注入阻性電流，電力系統(tǒng)采用電阻接地方式的目的是給接地故障點注入阻性電流，使接地故障電流呈阻容性質(zhì)，減小接地故障電流與電壓的相位差角，使接地故障電流呈阻容性質(zhì)，減小接地故障電流與電壓的相位差角，降低故障點電流過零熄弧后的重燃率。當阻性電流足夠大時，重燃降低故障點電流過零熄弧后的重燃率。當阻性電流足夠大時，重燃將不再發(fā)生，這樣可以防止間歇性弧

25、光接地過電壓和諧振過電壓；將不再發(fā)生，這樣可以防止間歇性弧光接地過電壓和諧振過電壓；電力系統(tǒng)中性點采用高電阻接地還可以限制單相接地故障電流，而電力系統(tǒng)中性點采用高電阻接地還可以限制單相接地故障電流，而且，阻容性電流大于容性電流還可提高零序保護靈敏度，以作用于且，阻容性電流大于容性電流還可提高零序保護靈敏度，以作用于斷路器跳閘，滿足繼電保護的要求。斷路器跳閘，滿足繼電保護的要求。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 4 4 船舶高壓配電盤船舶高壓配電盤高壓配電盤與低壓配電盤有很大的不同：高壓配電盤與低壓配電盤有很大的不同：每一屏只有一條電路；每屏內(nèi)部具有

26、相互隔離的開關室、電纜室、每一屏只有一條電路；每屏內(nèi)部具有相互隔離的開關室、電纜室、低壓室等不同功能的結構；低壓室等不同功能的結構；每屏內(nèi)部具有聯(lián)鎖保護的操作要求，俗稱每屏內(nèi)部具有聯(lián)鎖保護的操作要求，俗稱“五防措施五防措施”。 所謂所謂“五防五防”即防止誤跳、合斷路器，防止帶負荷拉、合隔離開關，即防止誤跳、合斷路器，防止帶負荷拉、合隔離開關，防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離開關，防止人員誤入帶電防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離開關，防止人員誤入帶電間隔。間隔。高壓配電盤每屏頂部具有泄弧通道，以泄放掉故障電弧產(chǎn)生的有害高壓配電盤每屏頂部具有泄弧通道，以泄放掉故障電弧產(chǎn)生的有害氣體和金屬離

27、子。氣體和金屬離子。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系高壓配電盤絕大多數(shù)采用抽出式真空斷路器、高壓配電盤絕大多數(shù)采用抽出式真空斷路器、SF6SF6斷路器等，小功斷路器等，小功率饋電可采用抽出式熔斷器及真空接觸器。斷路器及接觸器的通斷率饋電可采用抽出式熔斷器及真空接觸器。斷路器及接觸器的通斷均需通電，所以其操作電源均需采用均需通電，所以其操作電源均需采用UPSUPS供電，可以是直流，也可供電，可以是直流，也可以是交流。以是交流。 高壓配電盤母線按高壓配電盤母線按ccsccs規(guī)范要求規(guī)范要求“應將主配電板至少分成應將主配電板至少分成2 2個獨立的個獨立的

28、分段，通過至少分段，通過至少1 1個斷路器或其他合適的隔離設備分隔開，每個斷路器或其他合適的隔離設備分隔開，每1 1分段分段至少由至少由1 1臺發(fā)電機供電。如臺發(fā)電機供電。如2 2個獨立配電板由電纜進行連接，則在電個獨立配電板由電纜進行連接，則在電纜的每一端應設有斷路器纜的每一端應設有斷路器”。由于分段斷路器的下端不可能再從該屏中接匯流排引上連接到第二由于分段斷路器的下端不可能再從該屏中接匯流排引上連接到第二分段母線，只能旁接至另一屏再引上連接第二分段母線，這屏就稱分段母線，只能旁接至另一屏再引上連接第二分段母線，這屏就稱為提升屏或母聯(lián)開關屏，是低壓配電盤中不會有的特殊的一屏結構。為提升屏或母

29、聯(lián)開關屏，是低壓配電盤中不會有的特殊的一屏結構。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系高壓斷路器本體不像低壓斷路器那樣帶有保護裝置，而是通過獨立高壓斷路器本體不像低壓斷路器那樣帶有保護裝置，而是通過獨立的繼電保護裝置綜合所有的保護功能來控制斷路器。目前采用的均的繼電保護裝置綜合所有的保護功能來控制斷路器。目前采用的均為數(shù)字式多功能繼電器，具有強大的測量、顯示、控制功能。中壓為數(shù)字式多功能繼電器，具有強大的測量、顯示、控制功能。中壓配電盤的保護除了短路、過載、低壓過壓、逆功率等是與低壓配電配電盤的保護除了短路、過載、低壓過壓、逆功率等是與低壓配電板相同外還

30、有中壓電力系統(tǒng)需要的縱差、零序、零序縱差等保護。板相同外還有中壓電力系統(tǒng)需要的縱差、零序、零序縱差等保護。零序電流實質(zhì)上就是單相接地保護，是中性點接地系統(tǒng)所必須的。零序電流實質(zhì)上就是單相接地保護，是中性點接地系統(tǒng)所必須的。高壓配電板的控制與低壓配電板類似，對于高壓發(fā)電機而言，具有高壓配電板的控制與低壓配電板類似，對于高壓發(fā)電機而言，具有與低壓發(fā)電機完全相同的同步控制要求，包括調(diào)壓、調(diào)速、同步檢與低壓發(fā)電機完全相同的同步控制要求，包括調(diào)壓、調(diào)速、同步檢測以及自動準同步或手動準問步控制。除了在高壓配電盤上進行控測以及自動準同步或手動準問步控制。除了在高壓配電盤上進行控制外，還可在機艙操控臺上進行控

31、制。制外，還可在機艙操控臺上進行控制。 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系5 船舶高壓電力系統(tǒng)主接線船舶高壓電力系統(tǒng)主接線船舶電站的主接線是指發(fā)電機通過開關設備和連接導線所船舶電站的主接線是指發(fā)電機通過開關設備和連接導線所組成的供配電的電路。把發(fā)電機和變配電設備等用單線連組成的供配電的電路。把發(fā)電機和變配電設備等用單線連接成的電路圖稱為船舶高壓電力系統(tǒng)主接線圖。下圖是某接成的電路圖稱為船舶高壓電力系統(tǒng)主接線圖。下圖是某電力推進船舶高壓電力系統(tǒng)主接線圖，下面對其做簡單介電力推進船舶高壓電力系統(tǒng)主接線圖，下面對其做簡單介紹。紹。該船舶高壓電力系統(tǒng)采用該船

32、舶高壓電力系統(tǒng)采用4臺臺3390KVA，6.6KV ， 50Hz ， 296A的高壓主發(fā)電機的高壓主發(fā)電機DG1、DG2、DG3、DG4，各臺高壓主發(fā)電機可以單獨也可以并聯(lián)向高壓電，各臺高壓主發(fā)電機可以單獨也可以并聯(lián)向高壓電網(wǎng)供電。網(wǎng)供電。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系高壓匯流排由兩臺高壓母聯(lián)斷路器高壓匯流排由兩臺高壓母聯(lián)斷路器HBUS TIE1和和HBUS TIE2分為左、右舷兩段分為左、右舷兩段, 2臺主發(fā)電機與左舷高壓匯流排臺主發(fā)電機與左舷高壓匯流排HBBA直接相連，另直接相連，另2臺主發(fā)電機與右舷高壓匯流排臺主發(fā)電機與右舷高壓匯流排HBB

33、B直接相連，船舶高壓電站主接線形式是單母線分段直接相連，船舶高壓電站主接線形式是單母線分段式。式。左舷高壓匯流排左舷高壓匯流排HBBA與右舷高壓匯流排與右舷高壓匯流排HBBB分別通過分別通過高壓變壓器高壓變壓器TR1、TR2將將6.6 KV高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷恨D(zhuǎn)變?yōu)?00V的低的低電壓，向電壓，向400V的低壓匯流排的低壓匯流排MBB供電。左舷高壓匯流排供電。左舷高壓匯流排HBBA與右舷高壓匯流排與右舷高壓匯流排HBBB分別向左右舷各一臺推進分別向左右舷各一臺推進高壓變壓器高壓變壓器PTR1、PTR2供電，再由供電，再由PTR1、PTR2向船向船舶主推進電機供電。舶主推進電機供電。電力系統(tǒng)及其自

34、動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系0104為高壓隔離開關，是具有可見斷開點的開關，可為高壓隔離開關，是具有可見斷開點的開關，可將對應的高壓主開關與高壓匯流排斷開，有利于檢修對應將對應的高壓主開關與高壓匯流排斷開，有利于檢修對應的高壓主開關及高壓發(fā)電機。的高壓主開關及高壓發(fā)電機。0506為高壓接地開關，在停電維修對應的高壓匯流排為高壓接地開關，在停電維修對應的高壓匯流排時，應合上相應的接地開關，以保證被維修高壓匯流排可時，應合上相應的接地開關，以保證被維修高壓匯流排可靠接地，防止高壓匯流排上積累的電荷對維修操作人員的靠接地，防止高壓匯流排上積累的電荷對維修操作人員的

35、影響。影響。低壓匯流排由低壓母聯(lián)斷路器低壓匯流排由低壓母聯(lián)斷路器MBUS TIE1分為兩段分為兩段, 低低壓匯流排也是單母線分段式。壓匯流排也是單母線分段式。低壓匯流排除由高壓匯流排供電外，還可由低壓匯流排除由高壓匯流排供電外，還可由1臺低壓輔助臺低壓輔助發(fā)電機發(fā)電機DG5供電。供電。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系6 高壓變壓器預充磁高壓變壓器預充磁從電機學原理來看，變壓器合閘時類同于電動機起動，都從電機學原理來看，變壓器合閘時類同于電動機起動，都有大電流沖擊，其非周期

36、分量可達十幾倍額定電流。在高有大電流沖擊，其非周期分量可達十幾倍額定電流。在高壓電力系統(tǒng)中的高壓降壓日用變壓器容量一般也相當大，壓電力系統(tǒng)中的高壓降壓日用變壓器容量一般也相當大，可能與高壓發(fā)電機容量相當，所以其合閘沖擊電流可能會可能與高壓發(fā)電機容量相當，所以其合閘沖擊電流可能會引起發(fā)電機跳閘。引起發(fā)電機跳閘。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，高壓變壓器往往采用預充磁方式為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，高壓變壓器往往采用預充磁方式合閘，以減少沖擊電流，在延時若干秒鐘后再接通高壓變合閘，以減少沖擊電流，在延時若干秒鐘后再接通高壓變壓器的主供電斷路器，類似于電動機降壓起動裝置被旁路壓器的主供電斷路器，類似于電動機降壓起動

37、裝置被旁路切換。切換。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系預充磁通常有兩種方式：預充磁通常有兩種方式：1) 采用降壓限流電阻的方式。采用降壓限流電阻的方式。高壓主變壓器初級繞組先通過電阻接至高壓配電盤母線，高壓主變壓器初級繞組先通過電阻接至高壓配電盤母線，經(jīng)延時后高壓主變壓器主開關接通，電阻被旁路切換，然經(jīng)延時后高壓主變壓器主開關接通，電阻被旁路切換，然后再斷開電阻電路，這類似于電動機降壓起動裝置被旁路后再斷開電阻電路，這類似于電動機降壓起動裝置被旁路切換。切換。2)采用預充磁小型變壓器的方式。采用預充磁小型變壓器的方式。 預充磁小型變壓器可以由高壓匯

38、流排供電（采用預充磁小型變壓器可以由高壓匯流排供電（采用K1、K2、T1支路），也可由低壓匯流排供電（采用支路），也可由低壓匯流排供電（采用K3、K4、T2支路），因此，采用預充磁小型變壓器的方式實現(xiàn)電路又支路），因此，采用預充磁小型變壓器的方式實現(xiàn)電路又可分成兩種形式?？煞殖蓛煞N形式。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 預充磁小型變壓器預充磁小型變壓器T1的容量僅為主變壓器的容量僅為主變壓器T的的1%，其變比與高，其變比與高壓主變壓器壓主變壓器T一致，一致， 高壓主變壓器高壓主變壓器T投入運行前，邏輯控制系統(tǒng)先接通投入運行前，邏輯控制系統(tǒng)先接通K1

39、，由于，由于T1容量很小，所以雖然有一定的勵磁涌流，但此勵磁電流值很小，容量很小，所以雖然有一定的勵磁涌流，但此勵磁電流值很小，對電網(wǎng)影響很小。經(jīng)一定的延時后，預充磁小型變壓器對電網(wǎng)影響很小。經(jīng)一定的延時后，預充磁小型變壓器T1充磁充磁結束，再接通結束，再接通K2，T1由高壓匯流排供電，給由高壓匯流排供電，給T的次級繞組提供的次級繞組提供低電壓，這樣，低電壓，這樣，T的初級繞組會感應一個高電壓，經(jīng)延時后，完的初級繞組會感應一個高電壓，經(jīng)延時后，完成成T的預充磁過程。高壓主變壓器主開關的預充磁過程。高壓主變壓器主開關ACB3合閘，然后合閘，然后K1、K2斷開。斷開。 如果船舶低壓匯流排如果船舶低

40、壓匯流排MBB無電，無電，ACB4可直接合閘，高壓變壓可直接合閘，高壓變壓器器T投入運行。投入運行。 如果此時船舶低壓匯流排如果此時船舶低壓匯流排MBB由低壓發(fā)電機由低壓發(fā)電機G3供電，則供電，則ACB4應按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件合閘，高壓變壓器應按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件合閘，高壓變壓器T投入運投入運行之后，可停掉船舶低壓發(fā)電機行之后，可停掉船舶低壓發(fā)電機G3，船舶低壓匯流排完全由，船舶低壓匯流排完全由T提供電能。提供電能。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 從低壓電網(wǎng)接通一臺等壓變比為從低壓電網(wǎng)接通一臺等壓變比為1的小型變壓器與高壓變壓

41、器的的小型變壓器與高壓變壓器的次級繞組相聯(lián)，高壓變壓器的初級繞組同樣會感應出一個相應的高次級繞組相聯(lián)，高壓變壓器的初級繞組同樣會感應出一個相應的高電壓，經(jīng)延時后，高壓主變壓器主開關合閘，然后再斷開小型變壓電壓，經(jīng)延時后，高壓主變壓器主開關合閘，然后再斷開小型變壓器。高壓主變壓器器。高壓主變壓器T投入運行前，投入運行前，HBB船舶高壓匯流排和船舶高壓匯流排和MBB 船船舶低壓匯流排均應有電（分別由船舶高壓發(fā)電機和船舶低壓發(fā)電機舶低壓匯流排均應有電（分別由船舶高壓發(fā)電機和船舶低壓發(fā)電機提供）。邏輯控制系統(tǒng)接通提供）。邏輯控制系統(tǒng)接通K3，經(jīng)一定的延時后再接通，經(jīng)一定的延時后再接通K4，通過，通過等

42、壓變比的小型變壓器等壓變比的小型變壓器T2給高壓主變壓器給高壓主變壓器T的次級繞組提供低電壓，的次級繞組提供低電壓，這樣，這樣，T的初級繞組會感應一個高電壓。經(jīng)延時后，完成的初級繞組會感應一個高電壓。經(jīng)延時后，完成T的預充磁的預充磁過程。過程。按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件，高壓變壓器主開關按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件，高壓變壓器主開關ACB3 合閘，合閘，之后，斷開之后，斷開K3、K4。按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件，高壓主變壓器主開關按與低壓發(fā)電機準同步并車的條件，高壓主變壓器主開關ACB4合合閘，這樣，可以斷開閘，這樣，可以斷開ACB5，停掉船舶低壓發(fā)電機，停掉船舶低壓發(fā)電機G3，船舶

43、低壓匯，船舶低壓匯流排完全由高壓主變壓器流排完全由高壓主變壓器T提供電能。提供電能。 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系7 7 船舶高壓電力系統(tǒng)的隔離開關與接地開關船舶高壓電力系統(tǒng)的隔離開關與接地開關船舶高壓電力系統(tǒng)，操作人員即使沒有直接接觸帶電設備，如果不船舶高壓電力系統(tǒng)，操作人員即使沒有直接接觸帶電設備，如果不慎距離帶電設備太近，小于規(guī)定的安全操作距離，也將可能受到嚴慎距離帶電設備太近，小于規(guī)定的安全操作距離，也將可能受到嚴重的觸電事故。船舶高壓電力系統(tǒng)的變壓器、電流、

44、電壓互感器、重的觸電事故。船舶高壓電力系統(tǒng)的變壓器、電流、電壓互感器、斷路器等一般要求安裝在完全封閉的開關柜中。當需要帶電操作某斷路器等一般要求安裝在完全封閉的開關柜中。當需要帶電操作某些設備時，要嚴格按照安全操作規(guī)程，使用專用的絕緣工具進行。些設備時，要嚴格按照安全操作規(guī)程，使用專用的絕緣工具進行。維修時，必須停電進行。同時，船舶高壓電力系統(tǒng)設計中安裝了必維修時，必須停電進行。同時，船舶高壓電力系統(tǒng)設計中安裝了必要的隔離開關與接地開關，以保證操作人員的安全。要的隔離開關與接地開關，以保證操作人員的安全。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系由于斷路器的

45、斷開點在外部是看不見的，不同于傳統(tǒng)的船舶低壓電由于斷路器的斷開點在外部是看不見的，不同于傳統(tǒng)的船舶低壓電力系統(tǒng)，船舶高壓電力系統(tǒng)為了保證在維修時操作人員的人身安全，力系統(tǒng)，船舶高壓電力系統(tǒng)為了保證在維修時操作人員的人身安全，在船舶高壓主發(fā)電機斷路器與中壓匯流排之間，還有在中壓匯流排在船舶高壓主發(fā)電機斷路器與中壓匯流排之間，還有在中壓匯流排連接斷路器的兩端，以及在變壓器的斷路器與中壓匯流排之間，都連接斷路器的兩端，以及在變壓器的斷路器與中壓匯流排之間，都串聯(lián)了隔離開關。串聯(lián)了隔離開關。隔離開關是具有可見斷開點的開關，但無滅弧裝置，因此不能帶負隔離開關是具有可見斷開點的開關，但無滅弧裝置，因此不能

46、帶負荷分、合閘。荷分、合閘。使用時，與斷路器的分、合閘操作順序有先后規(guī)定，有時也與斷路使用時，與斷路器的分、合閘操作順序有先后規(guī)定，有時也與斷路器有機械或者電氣的連鎖。器有機械或者電氣的連鎖。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 為了確保維修操作人員的人身安全，使其正在接觸的線路無電，船為了確保維修操作人員的人身安全，使其正在接觸的線路無電，船舶中壓電力系統(tǒng)供配電線路上還安裝了多處舶中壓電力系統(tǒng)供配電線路上還安裝了多處接地開關接地開關。接地開關接地開關的一端與母線（線路）相連，另一端與接地點可靠相連。的一端與母線（線路）相連，另一端與接地點可靠相連。與

47、隔離開關相同，與隔離開關相同，接地開關也沒有滅弧裝置，也不能帶負荷分、合接地開關也沒有滅弧裝置，也不能帶負荷分、合閘。閘。在停電維修某段線路和設備時，應合上相應的接地開關，已保在停電維修某段線路和設備時，應合上相應的接地開關，已保證被維修線路和設備可靠的接地，防止線路上電荷積累，或者在斷證被維修線路和設備可靠的接地，防止線路上電荷積累，或者在斷路器意外合閘時，由于線路三相接地，短路電流會使斷路器立即跳路器意外合閘時，由于線路三相接地，短路電流會使斷路器立即跳閘。閘。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系8 8 船舶高壓電力系統(tǒng)繼電保護船舶高壓電力系統(tǒng)繼電

48、保護高壓配電盤的保護除了短路、過載、低壓過壓、逆功率等是與低高壓配電盤的保護除了短路、過載、低壓過壓、逆功率等是與低壓配電板相同外還有高壓電力系統(tǒng)需要特殊保護。壓配電板相同外還有高壓電力系統(tǒng)需要特殊保護。發(fā)電機定子內(nèi)部縱差動保護發(fā)電機定子內(nèi)部縱差動保護 同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子接地保護同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子接地保護 同步發(fā)電機的定子接地保護同步發(fā)電機的定子接地保護電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系發(fā)電機外部短路縱聯(lián)差動保護原理接線圖發(fā)電機外部短路縱聯(lián)差動保護原理接線圖 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系發(fā)電機內(nèi)部短路縱聯(lián)

49、差動保護原理接線圖發(fā)電機內(nèi)部短路縱聯(lián)差動保護原理接線圖 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系發(fā)電機定子接地保護原理接線圖發(fā)電機定子接地保護原理接線圖 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系高壓發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護高壓發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護疊加直流電壓式一點接地保護原理接線圖疊加直流電壓式一點接地保護原理接線圖 電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系9 船舶高壓電力系統(tǒng)的安全操作和管理船舶高壓電力系統(tǒng)的安全操作和管理船舶高壓電力系統(tǒng)，操作人員即使沒有直接接觸帶電設船舶高壓電力系統(tǒng)，

50、操作人員即使沒有直接接觸帶電設備，如果不慎距離帶電設備太近，小于規(guī)定的安全操作備，如果不慎距離帶電設備太近，小于規(guī)定的安全操作距離，也將可能受到嚴重的觸電事故。船舶高壓電力系距離，也將可能受到嚴重的觸電事故。船舶高壓電力系統(tǒng)的變壓器、電流互感器、電壓互感器、斷路器等一般統(tǒng)的變壓器、電流互感器、電壓互感器、斷路器等一般要求安裝在完全封閉的開關柜中。當需要帶電操作某些要求安裝在完全封閉的開關柜中。當需要帶電操作某些設備時，要嚴格按照安全操作規(guī)程，佩帶絕緣手套、穿設備時，要嚴格按照安全操作規(guī)程，佩帶絕緣手套、穿絕緣鞋、使用專用的絕緣工具進行。絕緣鞋、使用專用的絕緣工具進行。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2

51、022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系1）船舶高壓發(fā)電機檢修操作規(guī)程）船舶高壓發(fā)電機檢修操作規(guī)程船舶高壓發(fā)電機只在做備用機時進行檢修，以保證船舶船舶高壓發(fā)電機只在做備用機時進行檢修，以保證船舶電站供電的連續(xù)性。檢修船舶高壓發(fā)電機前，必須將發(fā)電站供電的連續(xù)性。檢修船舶高壓發(fā)電機前，必須將發(fā)電機組方式選擇開關打到電機組方式選擇開關打到“手動手動”位置，防止發(fā)電機組位置，防止發(fā)電機組誤誤啟動。斷開船舶高壓發(fā)電機主開關，關閉勵磁電源，合啟動。斷開船舶高壓發(fā)電機主開關，關閉勵磁電源，合上接地開關，打開發(fā)電機外殼，才能進行檢修。如果需上接地開關，打開發(fā)電機外殼，才能進行檢修。如果需要測量船舶高壓主發(fā)電機繞組的絕緣，必須將發(fā)電機接要測量船舶高壓主發(fā)電機繞組的絕緣，必須將發(fā)電機接地電阻斷開。地電阻斷開。檢修時，操作人員必須配戴絕緣手套，穿絕緣鞋。檢修時，操作人員必須配戴絕緣手套，穿絕緣鞋。電力系統(tǒng)及其自動化課 件2022-2-17輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系2） 船舶高壓斷路器檢修操作規(guī)