1船舶電力系統(tǒng)及配電裝置

1、船舶電力系統(tǒng)基本知識。船舶電力系統(tǒng)主要由電源，配電裝置，電網與負載四部分組成。船舶電力系統(tǒng)的特點及對其基本要求：單機容量為400800kW，應能承受較大的過載能力。 船舶電網輸電線路短。發(fā)電機端電壓，電網電壓，負荷電壓大多在同一個電壓等級，輸配電 裝置系統(tǒng)比較簡單。一般設內部過載及外部短路保護。船舶電氣設備工作環(huán)境惡虐。受潮引 起絕緣下降，機械沖擊導致部件松動。船舶電力系統(tǒng)的基本參數：電流種類，額定電壓，額定頻率等級。1）電制的選擇?，F代絕 大多數采用交流電制，船舶造價和維修費用明顯降低。2）額定電壓的選擇。目前主電站動 力電網額定電壓不是采用380V就是采用440V的標準，照明電網額定電壓不

2、是采用220V 就是采用110V的標準，臨時應急照明電網與弱電電網一般采用24V的標準。3）額定頻率 的選擇。50Hz和60Hz兩種標準。頻率提高可提高自動化系統(tǒng)動作的快速性，但導致交流 阻抗增大，損耗增大，機械噪聲也較大。船舶電網。1）船舶電網的電制。三相三線絕緣系統(tǒng)應用最為普遍，安全可靠。三相四線，因為不是絕 緣系統(tǒng)，碰到一根電網線就會觸電，單相接地故障即會短路，船舶較少使用。利用船體作中 性線回路的三相三線系統(tǒng)，應船體流過較大電流，易發(fā)生觸電事故。2）船舶電網的供電網絡。指發(fā)電機與配電板之間的電氣連接網絡。3）船舶電網的配電網絡。船舶配電網絡可分為：動力電網600W）以上，這些設備由主配

3、 電板直接供電，也可由分配電板供電。照明電網，經照明變壓器降壓后配電。應急電網，特 別重要設施，如舵機，消防泵，重要區(qū)域照明。臨時應急照明電網，蓄電池供電的網絡。應 急照明，主機操縱臺，主配電板前后，鍋爐儀表，應急出口，艇甲板等處的最低照明。弱電電網。船舶電網一次配電網絡結線方式。饋線式結線：每一根電纜都是由主配電板直接引出，各自 獨立且只向一個用電設備或一個分配電板供電。便于集中控制。干線式：主配電板引出幾根 干線電纜，所有用電設備是由串接在干線上的分線盒供電。海上運輸船舶的一次配電網絡通 常均采用饋線式供電；二次配電網絡中動力電網也是采用饋線式供電，照明電網大多數采用 干線式供電。船舶電網

4、的保護。1）船舶電網的過載保護。主配到分配電板間過載可能性極小，不設保護。 但用電設備到主（分）配電板間的電纜是按用電設備的額定容量選擇的，用電設備都設有過 載保護。2）船舶電網的短路保護。短路保護都設在電源測的出線端。只切除故障部分電路， 前一級保護裝置不應動作，保障其他設備繼續(xù)運行。船舶配電裝置。配電裝置按用途分類：主配電板，應急配電板，充放電板，岸電箱，分配電箱。船舶主配電板：一般由發(fā)電機控制屏，負載屏，并車屏，匯流排組成。主配電板作用：接通 斷開電路；保護裝置，切斷故障設備網絡，警報；測量各電氣參數；調整各參數，并聯(lián)運行 的各發(fā)電機組有功，無功功率進行調整；顯示電路狀態(tài)。發(fā)電機控制屏：

5、主要由測量儀表及其轉換開關，指示燈，發(fā)電機主開關，發(fā)電機繼電保護器， 調速開關，發(fā)電機勵磁裝置等部分組成。發(fā)電機控制屏上的指示燈主要:黃色停機烘潮。白色發(fā)電機組啟動成功，電壓建立后指示燈亮。紅色發(fā)電機組運行但主開關未合閘時亮。綠色發(fā)電機組運行主開關合閘后亮。主開關（ACB）故障跳閘后ATR上紅色指示燈亮，轉動復位開關ATR，ACB故障復位后 ACB才能合閘。負載屏。由配電開關，熔斷器，部分還有電流表及其轉換開關組成。大負載裝有電流表，照明配電屏 上除配電開關，其上部一般還有電壓表，電流表，配電板式兆歐表及各自轉換開關等電器。 并車屏。主要由頻率表，同步表與同步指示燈及轉換開關，調速開關，合閘按

6、鈕等部分組成?？梢詫?任意一臺發(fā)電組進行調速，投入電網，切除等操作。匯流排。最大允許溫升為45C，一相綠色，二相黃色，三相褐色或紫色，中性線為淺藍色。配電裝置的維護和保養(yǎng)。表面：日常應檢查測量儀表，開關，指示燈是否完好。主開關：各活動零件，緊固件。合閘 操作機構，滅弧罩，觸頭光潔。檢查過載，失壓，短路，欠壓。逆功率繼電器。充磁裝置： 隔離二極管，防止倒流。運行中船舶主配電板日常管理：1）觀察儀表讀數，做好記錄。2）發(fā)電機組間功率分配是否 合理。3）對檢修設備應在斷開開關處掛告示牌。4）主配電板周圍保持暢通無阻。發(fā)電機的保護。關于發(fā)電機出現過電壓的情況。對于不可控自勵發(fā)電機，從調壓器的工作原理看

7、出幾乎不可 能；對帶電壓校正器的發(fā)電機，在可控硅失控等情況下完全可能產生。對于頻率不正常的保 護，下降則觸發(fā)壓力故障報警，上升有飛車保護。當事故對電器設備嚴重損壞時，觸發(fā)保護 可以更有效的保證航行安全。NO.1發(fā)電機的過載保護。承受電流過載的能力。完全允許一定時限的過載而不要求立即跳 閘，如大電機的啟動大電流應避免過載保護提前動作。分級卸載功能，使中斷供電的可能性 降到最低，自動切斷那些不危機船舶安全的設備。發(fā)電機的過載保護主要由框架式自動空氣 斷路器中的過流脫扣器來承擔。NO.2發(fā)電機的外部短路保護。導線絕緣老化，機械損傷，誤操作，導電物品掉到匯流排。 離發(fā)電機遠處短路，希望負載開關動作，近

8、端短路，會產生巨大短路電流，保護裝置應瞬時 動作，立即切斷發(fā)電機供電電路。發(fā)電機短路保護也是由空氣斷路器中的過流脫扣器來承擔。 NO.3發(fā)電機的欠壓保護。調壓器失靈，發(fā)電機外部短路尚未切除，嚴重欠頻，均可產生電 壓下降。欠壓會導致電流增大。保護的作用就是斷開或合不上閘。欠壓保護實際上還是短路 保護的后備，短路必定會發(fā)生欠壓。有較大負荷啟動也會引起暫時欠壓，不應動作。發(fā)電機 欠壓保護由空氣斷路器的失壓脫扣器來承擔。NO.4發(fā)電機的逆功率保護。當一臺發(fā)電機的原動機發(fā)生故障，不但不輸出反而會吸收功率， 會使其他發(fā)電機過載。但并車瞬間會出現逆功率，此時保護不應動作。延時。發(fā)電機逆功率 保護主要由逆功率

9、繼電器來承擔。自動化控制系統(tǒng)具有各項保護功能，但整定值均小于自動 空氣斷路器等常規(guī)保護設備，故常規(guī)裝置可作后備保護設施。自動空氣斷路器。空氣斷路器ACB（Air Circuit Breaker）也稱為萬能式空氣開關。既是開關，也是保護電器。 其組成有：觸頭系統(tǒng)，滅弧裝置，自由脫扣機構，合閘操作傳動機構，鎖扣裝置。NO.1觸頭滅弧系統(tǒng)。閉合次序：先接通弧觸頭，再接通預接觸頭，最后接通主觸頭；斷開 次序：先斷開主觸頭，再斷開預接觸頭，最后斷開弧觸頭。滅弧室的設置有效防止了相間短 路。NO.2過流，失壓，分勵脫扣器。過流脫扣根據其結構一般作為特大短路（發(fā)電機近端短路） 瞬時動作保護用。另有微機控制的

10、電子脫扣器。過載長延時保護;短延時短路保護；瞬時跳 閘；優(yōu)先卸載。NO.3自由脫扣機構。只有當自由脫扣器機構處于“再扣”（復位）狀態(tài)時，自動空氣斷路 器才能合閘。NO.4合閘操作機構。一般船用自動空氣斷路器都采用按鈕合閘操作，但其內部實際合閘操 作機構不是電磁鐵形式就是電動機形式。首先使斷路器內部的合閘主彈簧蓄能，并使自由脫 扣機構再扣，然后利用已蓄能的彈簧釋放能量使主觸頭快速閉合；也有利用電磁鐵動作的沖 擊力快速合閘，合閘時間與操作無關，僅與斷路器內部機制有關，0.1s。NO.5合閘操作電路。電磁鐵合閘操作電路；電動機合閘操作電路。NO,6鎖扣裝置。鎖扣有兩種：一種是緊急情況，即使發(fā)生短路，

11、斷路器也不會跳閘。一種 是一旦鎖住，斷路器就不能合閘。自動空氣斷路器的維護要求：1）應將各電磁鐵工作表面的防銹油或油脂擦凈，以免影響開 關動作。2）注意絕緣表面的清潔。3）傳動機構部分應涂潤滑油。4）各螺釘螺栓緊固。5） 清除滅弧室內灰塵。6）斷路器主觸頭接觸良好。7）定期檢查各脫扣器的電流整定值和延時 時間，特別是半導體脫扣器，應定期試驗按鈕檢查其動作?？諝鈹嗦菲鞒Ｒ姽收系呐袆e與排除：NO.1無法合閘。1）應解除OFF鎖扣裝置。2）抽出位置不正確。3）應卸下抽出手柄。4） 失壓線圈沒電。5）手動儲能。6）緊固端接觸情況。NO.2無法跳閘?？墒謩硬僮?。NO.3無法儲能。1）施加電壓。2）已施加

12、電壓，檢查緊固接觸情況。NO.4異常溫度上升。1）重新緊固。2）清潔，檢查觸頭。3）減少通電電流。NO.5 UNT不吸引。1）未輸入電壓。2）跳閘端子短路。3）檢查輸出電壓。4）檢查UNT 線圈。NO.6輔助開關不發(fā)生切換。1）連接器斷開。2）工作部件折損。NO.7無法進行抽出和插入操作。1）先按OFF按鈕，再插入抽出手柄。2）將抽出手柄左右 少許轉動，在容易推入的位置將鎖定板推入。塑殼式自動空氣斷路器的機構比框架式簡單，操作手柄四個位置：合閘位，脫扣位，分閘位 與復位位。當自動跳閘后，再合閘時應將手柄推向下端復位位，使自由脫扣機構處于“再扣” 狀態(tài)，然后才可合閘。逆功率繼電器。船舶同步發(fā)電機

13、逆功率保護用的逆功率繼電器，是一個具有功率方向的器件。它可判別同步 發(fā)電機有功功率的方向，當同步發(fā)電機發(fā)生逆功率且達到或超過整定逆功率值時，經一定延 時后逆功率繼電器動作，將發(fā)電機從電網上切除。船舶電網絕緣檢測。船舶電網對地絕緣電阻的測量：1）接地燈。一燈不亮，另兩燈比原來亮，則發(fā)生接地故障。 一燈不亮，另兩燈常態(tài)，則燈泡損壞或接觸不良。若有一燈較暗，則絕緣較低。注意若三相 絕緣均不好，則三亮度相同，易給操作人員誤判斷。2）配電板式兆歐表。雖然兆歐表的一端接電網的任一相，但是所測的絕緣電阻卻是三相電 網總的絕緣電阻。3）船舶電網絕緣監(jiān)測儀。由半導體電子電路組成的監(jiān)測報警系統(tǒng)，是一種連續(xù)監(jiān)測船舶

14、電 網對地絕緣狀況的裝置，大多連接有兆歐表，這一配電板上兆歐表是連續(xù)測量電網對地的絕 緣電阻，一旦當電網的絕緣電阻低于設定值，即發(fā)出聲，光報警，同時配電板上的兆歐表指 示當前絕緣電阻值。下雨天，風浪天，沖洗甲板后船舶電網對地絕緣電阻會大大下降。動力電網對地絕緣電阻正 常值大多在1MQ上下，照明電網對地絕緣電阻正常大多在0.40.8MQ，部分船舶正常值僅 有0.1MQ。當對船體的絕緣電阻一旦下降至每伏電源電壓100Q以下時必須觸發(fā)報警裝置。 船舶電網接地故障的查找：第一步，打開配電板式兆歐表測量照明電路，兆歐表指示此時為零。第二步，主配電板前，逐個拉掉照明配電開關，若仍為0，則合上這一配電開關，

15、接地點不 在這一配電區(qū)域。第三步，拉區(qū)域開關的次序：船員居住區(qū)一一甲板照明區(qū)一一機艙照明區(qū)一一駕駛室通，導 設施。第四步，找出故障分配電開關后，切斷該路供電，關上兆歐表開關。第五步，在分配電箱前，首先將箱內保險絲全部拆下或將支路配電小開關全部拉下，這樣各 個支路間互相隔離，用兆歐表逐個測量各分支電路對地絕緣狀況。第六步，找到接地分支電路后，合上其余配電小開關或裝上其余保險絲，在主配合上這一路 向其供電。第七步，查找具體接地點時，應從中間接線盒斷開，判斷是哪一區(qū)域接地。 第八步，小區(qū)域中只有有限的幾個供電點，主要檢查插座，可移動電器，接著查找燈頭，插 頭，開關部分引線，燈頭，插頭，開關內部，甚至

16、接線盒至用電器間電纜。岸電供電。換接岸電的操作一般是在主配電板上進行，在主配電板上除岸電開關外，還設有岸電指示燈， 以指示岸電電纜已經通電。換接岸電操作：1）進廠塢修時，將岸上電力電纜接在岸電箱的岸電接線柱上，合上配電開 關，岸電電源指示燈亮。2）由岸電箱上的相序測定器指示岸電與船電相序，若不一致，岸 電箱上開關合上即跳閘。3）在主配電板前，岸電指示燈亮，分斷發(fā)電機主開關，電網失電 后立即將岸電開關合上。接岸電注意事項：1）電流種類應一致。2）額定頻率，額定電壓一致。3）當岸電為三相四 線制時，需將岸電中性線接在岸電箱上接船體的接線柱上。4）合上岸電開關，只有當岸電 船電相序一致時，才可到主配

17、電板前進行轉接岸電操作。5）嚴禁船電，岸電同時合閘。6） 某些船舶設有船電與陸上電源并聯(lián)設施，僅允許短暫的并聯(lián)運行。值得注意的是：對于三相三線絕緣系統(tǒng)的船舶，一旦換接三相四線制的岸電后，此時船舶動 力電網已不是一個絕緣系統(tǒng)，故應關閉電網絕緣檢測儀，以免不停報警，若測量動力電網對 地絕緣，絕緣電阻指示必為零。相序測定器。岸電箱上相序測定器在電容支路中串接一個常開按鈕，當岸電送至岸電箱但按鈕未按下時， 兩個指示燈亮且亮度相同；按鈕按下后，一個燈亮，一個燈暗，若兩個燈的亮暗關系與標記 的亮暗一致，說明相序一致。船舶主配電板及其檢修。船舶主配電板線路雖然不盡相同，但它們都是由一些基本環(huán)節(jié)所組成，它們通

18、常是：發(fā)電機 主開關，發(fā)電機及電網參數的測量與信號指示，發(fā)電機調壓裝置，發(fā)電機保護裝置，負載配 電裝置，負載啟動控制裝置，發(fā)電機組并聯(lián)運行裝置，岸電供電，匯流排，照明變壓器。主配電板與應急配電板間關系。主配電板上連接應急配電板的開關大多采用帶有三段保護特 性的塑殼式自動空氣開關，應急配電板上的聯(lián)絡開關大多采用配上電動合閘操作機構的塑殼 式自動空氣開關。船電與岸電間應是互為連鎖關系，實現連鎖關系的方案很多，大多數是通過各自主開關的失 壓脫扣器實現的。船舶電網失電后處理。NO.1對于具有自動電力管理系統(tǒng)電網失電后的處理。1）值班員僅 需按照報警指示故障進行相應檢查，排除處理即可。2）首先查看報警指

19、示。警報必指示發(fā) 電機短路，控制系統(tǒng)自動切換至非自動狀態(tài)。應答后到主配電板后面仔細檢查匯流排是否發(fā) 生短路，找到短路點排除后才可按復位按鈕。常規(guī)電站電網失電后的處理。1）并車操作時發(fā)生電網跳電。通常絕大多數兩臺機組多為短 路保護跳閘。復位過流繼電器，復位逆功率繼電器。2）運行機組因機械故障跳閘電網失電。首先應答警報，消聲，報警裝置或指示滑油失壓或 指示超速等機械故障，然后啟動備用機組，檢修故障機組。3）單機運行過載跳閘，電網失電若機艙報警則先應答警報，消聲，復位過載保護裝置，然 后合上發(fā)電機主開關，再按功率大小逐級啟動，最后再啟動大負荷投入運行。4）運行機組因發(fā)電機短路或失壓保護跳閘失電。檢查故障機組的發(fā)電機調壓器；若電壓正 常，可能失短路保護，應檢查主配電板匯流排是否短路