船舶電力系統(tǒng)

第六章船舶電力系統(tǒng)§6—1船舶電力系統(tǒng)概述一、船舶電力系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)是由電源裝置、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成并按照一定方式連接的整體，是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖6—1所示。圖6—1典型船舶系統(tǒng)簡圖G—應(yīng)急發(fā)電龜動機(jī)；空弋?dāng)嗦菲鲌D6—1典型船舶系統(tǒng)簡圖G—應(yīng)急發(fā)電龜動機(jī)；空弋?dāng)嗦菲鱥MCB一肢置宣■蹈費(fèi)、ABTS一忙疏群轉(zhuǎn)換揉也罪1■電回厘昏羅中一亂推問弟保護(hù),帝電他回點(diǎn)保護(hù)MCB1） 電源裝置。將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。2） 配電裝置。對電源和用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置。3） 船舶電力網(wǎng)。是全船電纜電線的總稱，也是電能的生產(chǎn)者（各種電源）和電能的消耗者（各類用電設(shè)備）的中間傳遞環(huán)節(jié)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)其所連接的負(fù)載性質(zhì)和類別可以分為動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)等。4） 負(fù)載。即用電設(shè)備。船舶負(fù)載有：甲板機(jī)械、船舶舵機(jī)、動力裝置用輔機(jī)（為主機(jī)和主鍋爐等服務(wù)的輔機(jī)，如主機(jī)滑油泵、海水冷卻泵、淡水冷卻泵和鼓風(fēng)機(jī)等）、艙室輔機(jī)（生活水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等）、電力推進(jìn)設(shè)備（主電力推進(jìn)裝置、首尾側(cè)推裝置等）、機(jī)修機(jī)械（車床、鉆床、電焊機(jī)等）、冷藏通風(fēng)（冷藏集裝箱、空調(diào)裝置、伙食冷庫和通風(fēng)機(jī)等）、照明設(shè)備、船舶通信導(dǎo)航設(shè)備（無線電通信設(shè)備、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備）等。船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)根據(jù)船用負(fù)載的特點(diǎn)，船舶電力系統(tǒng)的電站容量、連接方式、電壓等級、配電裝置等及陸上電力系統(tǒng)有著很大的差別。從驅(qū)動發(fā)電機(jī)的原動機(jī)形式分類，船舶發(fā)電機(jī)組有柴油發(fā)電機(jī)組、蒸汽發(fā)電機(jī)組、汽輪發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)組等。船舶電站單機(jī)容量一般不超過lOOOkW,裝機(jī)總功率不超過5000kW（電力推進(jìn)船和特種船除外），相比陸上要小得多。船舶電力系統(tǒng)大多采用多臺同容量同類型的發(fā)電機(jī)組聯(lián)合供配電的方式，以方便管理維護(hù)。正常航行時僅有1臺或2臺發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電，但是要求船舶發(fā)電機(jī)組有較高品質(zhì)的調(diào)速和調(diào)壓裝置來滿足負(fù)載變化、在突發(fā)局部故障時也能保障船舶安全運(yùn)行。船舶電網(wǎng)的輸電距離短，線路阻抗低，各處短路電流大。短路電流所產(chǎn)生的電磁機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)易使開關(guān)、匯流排等設(shè)備遭受損傷和破壞。因此，船舶輸電電纜采用沿艙壁或艙頂走線，電纜的分支和轉(zhuǎn)接均在配電板（箱）或?qū)ＴO(shè)的分線盒內(nèi)完成，不允許外部有連接點(diǎn)。二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)是指電流種類（電制）、額定電壓和額定頻率的等級。電流種類（電制）早期船舶采用直流電制，主要基于直流發(fā)電機(jī)調(diào)壓容易、直流配電裝置簡潔、直流電動機(jī)調(diào)速平滑等優(yōu)點(diǎn)。但直流電制在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可維修性方面的缺陷甚多，而電力電子技術(shù)的發(fā)展突破了交流電力系統(tǒng)的調(diào)壓、調(diào)頻、并聯(lián)運(yùn)行等一系列難點(diǎn)，使交流電制占據(jù)了主要地位。除了采用直流電力系統(tǒng)或交直流混合電力系統(tǒng)的特殊工程船舶外，幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。額定電壓等級船舶電力系統(tǒng)額定電壓等級的選用直接關(guān)系到電力系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的重量和尺寸， 提高電壓利于減少導(dǎo)線中的電流、提高設(shè)備功率、減小艙容，利于提高經(jīng)濟(jì)性，隨之對電氣設(shè)備的絕緣和安全方面的要求也更高。世界各國對電壓等級的選用及本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設(shè)備具有通用性。例如美國和日本采用450V、60Hz的電制，而我國和前蘇聯(lián)等均采用400V、50Hz的電制。隨著船舶發(fā)展大型化，目前采用電力推進(jìn)的商船、滾裝船和一些工程船舶電站的容量都比較大（高達(dá)幾萬千瓦），出現(xiàn)了6kV、3.3kV以上中壓等級的船舶電站。我國用電設(shè)備的額定電壓有24V、110V、220V、380V、1kV、3kV、6kV、10kV等。根據(jù)電源電壓的額定值比同級電力系統(tǒng)用電設(shè)備的額定電壓高5%左右的原則，發(fā)電機(jī)的額定電壓為115V、230V、400V、1.05kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV等。我國（鋼質(zhì)海船入級及建造規(guī)范》規(guī)定：非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500V，動力負(fù)載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380V，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250V，額定電壓為220V。額定頻率交流船舶電力系統(tǒng)的額定頻率一般沿用各國陸地上的頻率標(biāo)準(zhǔn)，我國采用50Hz，西歐、美國采用60Hz。這里不包括弱電設(shè)備所需的特殊頻率以及海上平臺等特殊設(shè)備的電源頻率。三、發(fā)電機(jī)容量及臺數(shù)確定的原則船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組數(shù)量是從滿足船舶用電的需求，并保證船舶的安全性和經(jīng)濟(jì)性而確定的。船舶電站容量既不等于全船所有用電設(shè)備的標(biāo)稱電功率的總和，也不等于船舶某一運(yùn)行工況下所用全部用電設(shè)備標(biāo)稱電功率的總和。因為船舶在不同運(yùn)行工況下投入運(yùn)行的用電設(shè)備不同，用電量也不同；即便在同一運(yùn)行工況下各用電設(shè)備的運(yùn)行時間長短不同，負(fù)荷變化的情況也不同；每一用電設(shè)備實際所需的電功率大多小于其標(biāo)稱電功率。電站發(fā)電機(jī)組數(shù)量的選擇和單機(jī)容量的確定既及電站容量有關(guān)，也及各工況的用電量大小和相對運(yùn)行周期的長短有關(guān)。船舶的運(yùn)行工況船舶營運(yùn)中有航行工況（貨船的全速滿載航行時間約占船舶運(yùn)行周期的41%，油船占64%）、進(jìn)出港工況（船舶進(jìn)出港低速航行、靠離碼頭等機(jī)動時間約占運(yùn)行周期的1%）、裝卸貨工況（貨船裝卸所載貨物期間約占運(yùn)行周期的18%，油船占7%）、停泊工況（貨船的無裝卸作業(yè)停泊時間約占運(yùn)行周期的40%，油船占28%）、應(yīng)急工況（發(fā)生進(jìn)水、火災(zāi)等海損引起主發(fā)電機(jī)失效而啟用應(yīng)急發(fā)電機(jī)的工況）。確定電站容量的基本原則電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運(yùn)行工況下的用電量，并有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚_保連續(xù)可靠的供電。但從經(jīng)濟(jì)性考慮，冗余功率乂不能太大。發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘?，確定發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量的基本原則是：單機(jī)組容量以最高負(fù)荷率為80%來確定為宜；船舶電站必須有備用機(jī)組，其容量要能滿足船舶各運(yùn)行工況的用電需求；確定單機(jī)組容量和機(jī)組數(shù)量時，要考慮各機(jī)組的使用壽命應(yīng)及主機(jī)壽命相當(dāng)，維修管理方便。若以高效率經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為原則，針對電站容量和各工況的用電量及其相對運(yùn)行周期等具體情況，可選擇小功率多機(jī)組，或大功率少機(jī)組，或不同功率的機(jī)組。一般船舶電站設(shè)置2至3臺（包括備用機(jī)組）同型號、同容量的機(jī)組，最多為4臺。有些船舶在無作業(yè)停泊期間用電量少，常設(shè)1臺小容量的系泊發(fā)電機(jī)。船舶電站的實際容量綜合考慮了船舶電動機(jī)的利用系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)、同時性系數(shù)等因素。四、應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定目的和原則一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)該具有獨(dú)立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)有滿足規(guī)則要求的起動裝置。當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害引起主電源供電失效時它應(yīng)能自動起動和自動連接于應(yīng)急配電板，盡快地承載額定負(fù)載，最長時間不得超過45s。應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)確保海上人命安全公約(SOLAS)和主管機(jī)關(guān)有關(guān)規(guī)定的供電范圍和供電時間，并應(yīng)考慮到這些用電設(shè)備可能同時工作。容量確定不同種類、噸位的船舶，其應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的電氣設(shè)備范圍也略有不同。確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報警和信號裝置、火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備、應(yīng)急時使用的舵機(jī)、動力操作水密門及其指示器、報警器，以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，如船員或船員提升至甲板上以便逃脫的電梯應(yīng)急裝置、應(yīng)急用無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等。一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對舵機(jī)之類較大的電動機(jī)負(fù)載供電，在確定其容量時，應(yīng)考慮到最大電動機(jī)起動時瞬態(tài)電壓降的影響?！?—2船舶配電裝置配電裝置是接收和分配電能，并對電網(wǎng)實現(xiàn)保護(hù)的設(shè)備。有些配電裝置(例如主配電板、應(yīng)急配電板和蓄電池充放電板等)還具有對電源裝置、用電設(shè)備進(jìn)行測量、保護(hù)和控制的功能。一、 配電裝置分類船用配電裝置種類很多，如面向主發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測的主配電板，面向應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制和監(jiān)測的應(yīng)急配電板，面向蓄電池組控制和監(jiān)測的蓄電池充放電板。此外還有區(qū)域分配電板、岸電箱和交流配電板等。二、 主配電板的構(gòu)成及功能船舶主配電板是船舶電力系統(tǒng)的中樞，擔(dān)負(fù)著對主發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的控制、保護(hù)、監(jiān)測和配電等多種功能。一般由發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四部分組成。發(fā)電機(jī)控制屏。包含有發(fā)電機(jī)主開關(guān)及操縱器件、指示燈和儀表、發(fā)電機(jī)勵磁控制和保護(hù)環(huán)節(jié)等。每臺發(fā)電機(jī)組均配有單獨(dú)的控制屏，用于控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)、監(jiān)測發(fā)電機(jī)?？刂破撩姘宕篌w分上、中、下三部分，上部裝有電壓表、電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān)、頻率表、功率表、功率因數(shù)表以及原動機(jī)的調(diào)速開關(guān)和按鈕等；中部安裝有發(fā)電機(jī)主開關(guān)；下部一般安裝有發(fā)電機(jī)勵磁控制裝置，控制屏內(nèi)還裝有逆功率繼電器和儀用互感器等。并車屏。包含有同步表、同步指示燈、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕及狀態(tài)顯示指示燈等。有的還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗器、自動并車裝置等。并車屏用于交流發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行、解列等操作。負(fù)載屏。包括動力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏，通常安裝有裝置式自動空氣開關(guān)、電壓表、電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表以及及岸電箱相連的岸電開關(guān)。它們是用于分配電能并完成對各饋電線路進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)等。各用電設(shè)備或分電箱的電能通過裝置空氣開關(guān)供給。有些動力負(fù)載屏上還裝有重要泵的組合起動裝置。匯流排。配電板上主匯流排及連接部件是銅質(zhì)的，連接處作了防腐或防氧化處理。匯流排能承受短路時的機(jī)械沖擊力，其最大允許溫升為45°C。交流匯流排按從上到下（垂直排列）、從左到右、從前到后（水平布置）的順序依次為A相、B相、C相。匯流排的顏色依次為綠色、黃色、褐色或紫色，中線為淺藍(lán)色（若有接地線則接地線為黃綠相間顏色）。直流匯流排按從上到下（垂直排列）、從左到右、從前到后（水平布置）的順序依次為正極、中線、負(fù)極。其正極顏色為紅色，負(fù)極為藍(lán)色，中線為綠色和黃色相間色。三、 分配電板分配電板是由過載保護(hù)電器組成的集合體，對額定電流不超過16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板，也稱為分電箱，主要有動力分配電板和照明分配電板兩種。區(qū)域分配電板由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，是對耗電大于16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板。四、 應(yīng)急配電板應(yīng)急配電板用于應(yīng)急發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)視，并向應(yīng)急用電設(shè)備供電。它及應(yīng)急發(fā)電機(jī)組安裝在同一艙室內(nèi)，一般位于艇甲板上。應(yīng)急配電板由應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制屏和應(yīng)急配電屏組成，其上面安裝的儀器儀表及主配電板基本相同。應(yīng)急發(fā)電機(jī)總是單機(jī)運(yùn)行，所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。應(yīng)急電網(wǎng)平時可由主配電板供電，惟當(dāng)主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或檢修時才由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電。主配電板連通應(yīng)急配電板有供電聯(lián)絡(luò)開關(guān)，它及應(yīng)急配電板的主開關(guān)之間設(shè)有電氣連鎖，以保證主發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電（即主網(wǎng)不失電）時，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不工作。一旦主發(fā)電機(jī)開關(guān)跳閘，經(jīng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的自動起動裝置確認(rèn)后，自動起動應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，并合閘向應(yīng)急電網(wǎng)供電。平時需要檢查和試驗應(yīng)急發(fā)電機(jī)組時，可把應(yīng)急發(fā)電機(jī)工作方式選擇開關(guān)置于試驗位置，使應(yīng)急發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)。有些米用自動管理的應(yīng)急電站，只有在應(yīng)急發(fā)電機(jī)工作后應(yīng)急電網(wǎng)才允許轉(zhuǎn)換為由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電，以免及主電網(wǎng)發(fā)生沖擊。五、充放電板船舶小應(yīng)急照明、操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用蓄電池，船舶設(shè)置充放電板對蓄電池進(jìn)行充電、放電，實現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電。常用充放電板的接線原理如圖6—2所示，主要由兩個部分組成。電源部分目前采用交流電的船舶大都采用整流裝置把交流電變?yōu)橹绷麟?。圖中SA1為整流電源開關(guān)，SA2為整流后的電源開關(guān)，電源回路中設(shè)置有熔斷器、電壓表和電流表。新造交流電制船舶已采用晶閘管整流器，組成三相或單相可控整流裝置。充放電回路在每一個充電回路應(yīng)設(shè)有防止逆流的逆電流繼電器或二極管，圖6—2中，因電源是硅整流器，本身有防止逆流作用，故充電回路不再設(shè)置逆電流繼電器。當(dāng)主、應(yīng)急電網(wǎng)都失電時，接觸器KMl線圈失電，常閉觸頭閉合，直接向小應(yīng)急用電設(shè)備供電，其余用電設(shè)備分別利用開關(guān)送電。圖6—2 用整流器充電的充放電板原理圖六、蓄電池蓄電池在船舶上的應(yīng)用蓄電池是任何類型的機(jī)動船舶都無法離開的可靠電源設(shè)備，其用途之一是作為應(yīng)急電源或備用電源，一般商船都把蓄電池作為船舶小應(yīng)急電源，在船舶主電網(wǎng)失電而應(yīng)急發(fā)電機(jī)組尚未正常供電的時間內(nèi)，蓄電池組則供電給小應(yīng)急負(fù)載；用途之二是作為低壓設(shè)備的電源（如供電給無線電收發(fā)報機(jī)、自動電話交換機(jī)和各種警報器）。此外，蓄電池也用作應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和救生艇上柴油機(jī)的起動電源，以及羅經(jīng)的直流電源等。船用蓄電池的類別船用蓄電池有酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。酸性蓄電池也稱為鉛酸蓄電池，船用歷史最久，常用于柴油機(jī)的起動和應(yīng)急照明。堿性蓄電池包括鎘一鎳蓄電池、鐵一鎳蓄電池、鋅一銀蓄電池和鎘一銀蓄電池等，主要用于無線電通信設(shè)備。但價格較高，民用船舶較少采用。蓄電池的主要性能蓄電池的主要性能指標(biāo)包括開路電壓、工作、電壓、電池容量、使用溫度、壽命和儲存期等。酸性蓄電池中每個小電池的電動勢為2.0-2.1V。放電時，電壓逐漸下降，到達(dá)某一電壓（稱放電終止電壓）時，則急劇下降，當(dāng)?shù)椭练烹娊K止電壓時不再放電。10h放電率的每個小電池放電終止電壓為1.8V。充電時，電壓變化在2.05—2.8V范圍，充電終期電壓每個小電池為2.5—2.8V。充電設(shè)備的電壓應(yīng)考慮能調(diào)節(jié)到每個小電池2.8V的數(shù)值。堿性蓄電池中每個小電池的電動勢為1.3V左右，在額定放電率時平均放電電壓為1.2V。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式，充放電特性是不同的。蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理1）酸性蓄電池酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖6—3所示，主要由容器、極板和隔板三部分組成。盛裝電解液和支撐極板的容器，具有防止酸液泄漏、耐腐蝕和堅固等特性。鉛酸蓄電池容器有玻璃槽、鉛襯槽、塑料槽、硬橡膠槽等，船上多數(shù)使用后兩種。船用酸性電池的極板常采用鉛銻合金制成柵格式，柵格中壓人活性物質(zhì)，正極的活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛（Pb）。為增加容量，蓄電池的正極板和負(fù)極板制成許多片，分別并聯(lián)在一起接成兩組，構(gòu)成蓄電池的正負(fù)極。隔板用橡膠、塑料或木板等絕緣材料制成。為保證電解液的自由流通，同時乂不致使極板脫落的活性物質(zhì)經(jīng)隔板及相鄰隔板相通，隔板上開有大小適中的孔。酸性蓄電池的電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%—37%的稀疏酸溶液，相對密度為1.28—1.31。酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲存電能和釋放電能的，其工作原理由下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示：PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4（正極）（電解液） （正極）（電解液）（負(fù)極）圖6—3酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)蓄電池的正負(fù)極板插入硫酸溶液時，極板之間將產(chǎn)生2V左右的電動勢，一旦外電路接通則形成放電電流，同時在電池內(nèi)部正負(fù)極板及硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸變成硫酸鉛，當(dāng)正、負(fù)極板都變成同樣的硫酸鉛后，蓄電池便不能再放電了，必須通過充電來恢復(fù)成原來的PbO2和Pb。顯然蓄電池的充電和放電是可逆的。由式(6—1)可知，充電時電解液稀硫酸的相對密度會增加；放電時由于生成水，相對密度降低。實際工程中采用比重計來測量電解液的相對密度，從而估計出蓄電池電動勢的大小。酸性蓄電池的電動勢，主要及電解液相對密度d有關(guān)。相對密度高，電動勢也高，E及d之間的關(guān)系可由經(jīng)驗公式來表示，即E=0.84+d(6—1)如在蓄電池充電完畢將外電路斷開后，測得的相對密度為1.28時，則根據(jù)上式可估算出其電動勢為2.12V。堿性蓄電池堿性蓄電池具有體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、工作電壓平穩(wěn)、能大電流放電、使用壽命較長和易于攜帶等特點(diǎn)，近年來在遠(yuǎn)洋船上的應(yīng)用增多。缺點(diǎn)是堿性蓄電池比酸性蓄電池的額定電壓低，提供相同的供電電壓，堿性蓄電池通常在數(shù)量上要比酸性蓄電池多出67%，成本較高。堿性蓄電池可分為鎘一鎳(Cd—Ni)、鐵一鎳(Fe—Ni)、鋅一銀(Zn—Ag)、鎘一銀(Cd—Ag)等系列。船舶主要采用鎘一鎳、鐵一鎳蓄電池，下面以鎘一鎳堿性蓄電池為例作介紹。堿性蓄電池主要由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成。容器用鍍鎳鋼板制成，直接及電解液或一組極板接觸，所以堿性蓄電池的外殼帶電：正極由氧化鎳粉、石墨粉組成，石墨粉主要用來增強(qiáng)導(dǎo)電性，不參及化學(xué)反應(yīng)；負(fù)極由氧化鎘和氧化鐵粉組成，摻人氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性，防止氧化鎘結(jié)塊，增加極板的容量；正負(fù)極上的這些活性物質(zhì)分別包在穿孔的鋼帶中，加壓成型后構(gòu)成電池的正負(fù)極，兩極之間用耐堿的硬橡膠隔開。堿性蓄電池電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鉀(KOH)水溶液(或純氫氧化鈉溶液)，相對密度為1.2—1.27。蓄電池充電時將電能變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來，放電時將化學(xué)能變?yōu)殡娔茌斔徒o用電設(shè)備，兩電極所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)方程式Cd+2KOH+2Ni(OH)3=Cd(OH)2+2KOH+2Ni(OH)2(6—2)（負(fù)極）（電解液）（正極） （負(fù)極）（電解液）（正極）從上式可知，電解液在充放電過程中只作電流的傳導(dǎo)體，不參及化學(xué)反應(yīng)，其濃度不變，因而不能根據(jù)相對密度來判斷充放電的程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充放電的程度。堿性蓄電池中每個電池的電動勢為1.25V。放電時，電壓變化在12~1V范圍內(nèi)，電流增大時可達(dá)到0.7V，低于0.7V就不應(yīng)再放電。充電時，電壓變化在1.4—1.8V范圍內(nèi)。3）蓄電池的容量容量是描述蓄電池儲存電能能力的物理量，單位為安培小時（A?h）。它用充足電的蓄電池放電到規(guī)定終了電壓（一般為額定電壓的90%）時所放出的能量來表示，以放電電流 I及放電時間t的乘積描述，即Q=I?t（A?h）。酸性蓄電池通常以10h的放電電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流（即經(jīng)過10h使蓄電池放完電的放電電流），因此，額定容量被定義為在電解液溫度為25笆，以10h放電電流連續(xù)放電至終止電壓時所輸出的容量。例如200A?h容量的酸性蓄電池是指能以20A的電流放電10h。蓄電池的容量及放電電流的大小及電解液的溫度有關(guān)，因此如果超過標(biāo)準(zhǔn)放電電流進(jìn)行放電，不但會降低容量，而且會嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。關(guān)于堿性蓄電池一般是以8h作為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。船用蓄電池的充放電方式1）充電的方法和種類蓄電池的充電方法和類型有多種，應(yīng)根據(jù)蓄電池的用途和經(jīng)濟(jì)性來選用。（1） 充電方法恒電流充電——以恒電流充電至放電結(jié)束；恒電壓充電一一給蓄電池加以恒定電壓進(jìn)行充電（由于充電初期通過電流大，應(yīng)根據(jù)該電流選定整流器的容量）；恒電流恒電壓充電一一在充電初期通以適當(dāng)?shù)暮愣ù箅娏?，達(dá)到某一電壓時，保持恒定電壓進(jìn)行連續(xù)充電；連續(xù)補(bǔ)充充電一一給無負(fù)載的蓄電池自行放電進(jìn)行補(bǔ)充充電的方法；分段充電一一按2段的段變化恒電壓或恒電流充電電流進(jìn)行充電。（2） 充電種類初次充電一一使用鉛酸蓄電池時，初次向電池內(nèi)加入電解液進(jìn)行充電，充電的第一階段電流為額定容量的0.07，充到單格電壓上升到2.4V為止；第二階段電流為額定容量的0.04，充到單格電壓上升到2.5V，且相對密度和電壓在3h內(nèi)穩(wěn)定。正常充電一一對已經(jīng)放過電的蓄電池，為了使其恢復(fù)到原來規(guī)定容量而進(jìn)行的充電，充電分兩階段進(jìn)行，第一階段按標(biāo)準(zhǔn)充電制的電流（額定容量的0.1）充電6—7h；第二階段用第一階段充電電流的一半充電2—3h。

均衡充電一一多個小電池組合使用的蓄電池在長時間使用后，各小電池往往產(chǎn)生相對密度、容量的不均衡現(xiàn)象，為此需要每月進(jìn)行一次均衡充電，其方法是先進(jìn)行正常充電；靜置1h后，用初次充電第二階段的電流充到有劇烈氣泡產(chǎn)生為止；再靜置1h，反復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對密度保持穩(wěn)定才完成。（3）蓄電池充放電方式目前，船舶上采用的充放電方式有交互充放電方式、浮充方式以及交互充放電和浮充相組合的方式。各種充放電方式的特點(diǎn)如表6—1所示。表6—1各充放電方式比較方式主要特征主要優(yōu)缺點(diǎn)交互充1.兩組蓄電池的充電和放電相互互1.在進(jìn)行充電一放電轉(zhuǎn)換放電方換；時，負(fù)載側(cè)出現(xiàn)瞬時斷式2.充電裝置僅接入一組蓄電池，另電；一組蓄電池接人負(fù)載；2兩組蓄電池分別獨(dú)立，3充電裝置不能及負(fù)載回路相接；.一組故障時，另一組蓄4一般米用連續(xù)補(bǔ)充充電方法.電池仍可供電，可靠性高浮充方1.蓄電池和負(fù)載并聯(lián)于充電裝置，1.由于浮充時由充電裝置式浮充電壓保持恒定；給負(fù)載供電，停電時由蓄2.充電時，蓄電池僅通過補(bǔ)充充電電池給負(fù)載供電，故無瞬的電流；電壓波動小；時斷電，3由于充電回路都設(shè)有限流環(huán)節(jié)，.2.正常時蓄電池保持最合當(dāng)出現(xiàn)大電流負(fù)載時，將由蓄電適的充電電流，處于良好池負(fù)擔(dān)部分負(fù)載，當(dāng)電流負(fù)載消的過充電狀態(tài)，因此延長失后，蓄電池放電部分由充電裝蓄電池壽命；

置補(bǔ)充充電；3.充電裝置負(fù)擔(dān)正常負(fù)載4停電時，蓄電池負(fù)擔(dān)全部負(fù)載；.電流和蓄電池充電電流，5.失電恢復(fù)后，充電裝置負(fù)擔(dān)正常蓄電池負(fù)擔(dān)大電流和停電負(fù)載，并給蓄電池充電時負(fù)載，所以充電裝置和蓄電池容量減少交互充根據(jù)需要，通常有下述兩種組合：1.需2組充電裝置，蓄電放電方1利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，將一組蓄電池接?池容量大；式和浮人快速充電裝置，另一組蓄電池2.兩組蓄電池可互為備充方式及浮充充電裝置和負(fù)載并聯(lián)；用，可靠性高組合2.僅設(shè)置一個充電裝置，正常時23.充電裝置為1臺，蓄電組蓄電池都及負(fù)載和充電裝置并池容量小；聯(lián)，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，可對其中一組4.可靠性高蓄電池進(jìn)行均衡充電船用蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)酸性蓄電池電解液應(yīng)每半個月檢查液面高度，每年進(jìn)行化驗檢查。要及時補(bǔ)充電解液，注液孔螺帽應(yīng)旋緊，以防電解液濺出。應(yīng)保持蓄電池表面清潔，為防止極柱夾頭生銹，其表面應(yīng)涂上一層凡士林油膜。蓄電池室應(yīng)保持良好的通風(fēng)，并嚴(yán)禁煙火。過充電一一酸性蓄電池在運(yùn)行中往往因長時間充電不足或過放電等原因造成極板硫化，這時要對蓄電池進(jìn)行過充電，使蓄電池恢復(fù)到良好的運(yùn)行狀態(tài)。過充電是指在正常充電后，再用10h放電率的1/2或3/4的小電流進(jìn)行充電1匕然后停1h，如此反復(fù)進(jìn)行，直至剛一接通充電電源就發(fā)生強(qiáng)烈氣泡為止。堿性蓄電池每半個月檢查一次電壓、電解液密度和高度，及時補(bǔ)充電解液。保持氣塞透氣或定期打開氣塞放氣。堿性蓄電池的外殼帶電(正極)，存放時須防金屬將負(fù)極及外殼接觸，引起短路。（4） 一般工作10—12次充放電循環(huán)或每月進(jìn)行一次過充電。（5） 每年或使用50—100次時，應(yīng)更換電解液。電解液的更換應(yīng)在放電狀態(tài)下進(jìn)行，必要時可用純水清洗，并及時注入更換的電解液。六、岸電箱船舶停泊碼頭或進(jìn)塢修理時，一般接用岸電電源。在碼頭上設(shè)置有及岸電連接的裝置，船舶一靠碼頭即可使用岸電。船上發(fā)電機(jī)組全部停機(jī)，既可減少靠岸時的值班人員，乂便于對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行正常的維護(hù)或修理。直流電制船舶進(jìn)塢修理時，須接用直流岸電，船塢中可以安裝直流岸電箱，也可以不安裝直流岸電箱而將直流岸電電纜直接拉至機(jī)艙主配電板供電。由于碼頭上陸用電源多為交流電，考慮停泊碼頭時接用交流岸電的需要，設(shè)置了交流岸電箱。交流岸電的供電方式有兩種：接用單相交流岸電，僅供船上照明電路使用，此時，配電板內(nèi)照明匯流排及電力匯流排分開；船上安裝一臺變流機(jī)組或整流裝置，將交流岸電變?yōu)橹绷麟?，再供電給船上的停泊負(fù)載。交流電制船舶則無論進(jìn)塢修理還是停泊碼頭，都應(yīng)設(shè)置交流岸電箱以接用交流岸電。岸電箱的容量依據(jù)停泊負(fù)載來確定，各類船舶的停泊負(fù)載不同，通常包括：照明設(shè)備、日用設(shè)備（日用海水泵、日用淡水泵以及空壓機(jī)等）、冷藏空調(diào)設(shè)備、廚房設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、通信設(shè)備、修理機(jī)械和娛樂設(shè)備等。設(shè)計岸電箱及接岸電的基本要求如下：1） 岸電箱應(yīng)有下列設(shè)施岸電箱內(nèi)應(yīng)設(shè)有能切斷所有絕緣極（相）的斷路器或開關(guān)加熔斷器；指示端電壓的指示燈或電表；用于連接軟電纜的合適接線端子；對岸電為中性點(diǎn)接地的交流三相系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)有接地接線柱，以便將船體接至岸上的接地裝置或岸上電網(wǎng)的零點(diǎn)；應(yīng)有監(jiān)視岸電極性（直流時）和相對船舶配電系統(tǒng)的相序（三相交流時）是否相符的設(shè)施；標(biāo)明船電系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的形式、額定電壓和頻率（對于交流）的銘牌;有時根據(jù)船東要求還應(yīng)裝設(shè)電度表。2） 接岸電箱時應(yīng)注意的問題岸電箱應(yīng)安裝在便于連接來自外部電源軟電纜的場所，根據(jù)安裝的處所，選擇合適的外殼防護(hù)等級。岸電箱及主配電板間應(yīng)以固定敷設(shè)的電纜連接，該電纜應(yīng)有足夠的的定額。當(dāng)岸電或（和）船電系統(tǒng)為中性點(diǎn)接地的交流三相系統(tǒng)時，應(yīng)將船體及岸地相連接。利用船體作導(dǎo)電回路的船舶，在接岸電時，不能以陸地或海水作岸電回路，而應(yīng)以絕緣的岸電相線將船體及岸電網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)或接地的相線或接地的負(fù)極相連。岸電箱內(nèi)應(yīng)有連接此電纜的接線柱。三相交流岸電箱上常采用指示燈組成相序指示器。其接線方式有多種，如圖6—4所示。選用2個指示燈時，亮的指示燈表示超前相，暗的指示燈表示滯后相；采用1個指示燈時，燈亮表示超前相。圖6—4相序指示燈電路圖2個指示燈HL的電阻應(yīng)該相等，或指示燈HL的電阻和電阻R的阻值相等，并滿足uCR=1。根據(jù)計算所得的指示燈和電容的參數(shù)列入表6—2。表6—2相序指示器的參數(shù)電網(wǎng)電容器C/PF指示燈HL電阻R/kQ110V，50Hz6~7110V，25W36220V，50Hz1~2220V,25W380V，50Hz0.1XD4型§6—3船舶應(yīng)急電源一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)該具有獨(dú)立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)有滿足規(guī)則要求的起動裝置。當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害引起主電源供電失效時它應(yīng)能自動起動和自動連接于應(yīng)急配電板，盡快地承載額定負(fù)載，最長時間不得超過45s。應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)確保海上人命安全公約(SOLAS)和主管機(jī)關(guān)有關(guān)規(guī)定的供電范圍和供電時間，并應(yīng)考慮到這些用電設(shè)備可能同時工作。不同種類、噸位的船舶，其應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的電氣設(shè)備范圍也略有不同。確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通常基于下述設(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報警和信號裝置、火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備、應(yīng)急時使用的舵機(jī)、動力操作水密門及其指示器、報警器，以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，如船員或船員提升至甲板上以便逃脫的電梯應(yīng)急裝置、應(yīng)急用無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等。一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對舵機(jī)之類較大的電動機(jī)負(fù)載供電，在確定其容量時，應(yīng)考慮到最大電動機(jī)起動時瞬態(tài)電壓降的影響?！?—4發(fā)電機(jī)主開關(guān)船舶發(fā)電機(jī)主開關(guān)常采用萬能式自動空氣斷路器，自動空氣斷路器乂稱自動開關(guān)。船舶常用的有：框架式即萬能式自動開關(guān)(如國產(chǎn)DW型)和裝置式(如國產(chǎn)DZ型)自動開關(guān)。發(fā)電機(jī)的主開關(guān)，是發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)的接人部件。在非正常運(yùn)行情況下，如發(fā)生過載、電網(wǎng)短路、發(fā)電機(jī)欠壓等，它能自動從電網(wǎng)上斷開發(fā)電機(jī)。因此它既是開關(guān)電器，乂是保護(hù)電器。裝置式自動空氣開關(guān)一般用作支路、負(fù)載屏、照明屏等的開關(guān)電器，不同型號產(chǎn)品具有不同的保護(hù)功能，一般都具有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能。國內(nèi)外制造的船用發(fā)電機(jī)主開關(guān)的形式很多，結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本原理大同小異，一般都是由觸頭單片、滅弧裝置、自由脫扣機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置組成。其結(jié)構(gòu)框圖見圖6—5。圖6—5萬能式自動空氣斷路器的框圖一、 觸頭和滅弧系統(tǒng)觸頭在切斷時電流很大會產(chǎn)生電弧，因此必須具有完善的觸頭系統(tǒng)：由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。主觸頭承擔(dān)電路的正常工作電流，弧觸頭是為了防止主觸頭斷開電路時產(chǎn)生的電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。在合閘時弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。而分閘時，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產(chǎn)生的電弧在弧觸頭中熄滅。自動空氣斷路器大多采用滅弧柵進(jìn)行滅弧。二、 自由脫扣機(jī)構(gòu)自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用是使觸頭保持完好閉合或迅速斷開。圖6—6所示是一個四連桿機(jī)構(gòu)，它是觸頭系統(tǒng)和操作傳動裝置之間的聯(lián)系機(jī)構(gòu)。正常觸頭閉合狀態(tài)見圖6—6(a)所示，而圖6—6(b)為分閘位置。由于銜鐵動作，使頂桿向上逆動，撞擊連桿接點(diǎn)，四連桿剛性連接被破壞，脫扣機(jī)構(gòu)動作，使主觸頭處于斷開狀態(tài)。圖6-6(c)為準(zhǔn)備合閘位置。當(dāng)脫扣后，需再次合閘時，應(yīng)先將手柄向下拉，使四連桿機(jī)構(gòu)成剛性連接狀態(tài)，做好合閘準(zhǔn)備，一旦需要合閘，只需將手柄往上推即可。(a)合閘位置(b)分閘位置 (c)準(zhǔn)備合閘位置圖6—6自由脫扣機(jī)構(gòu)示意圖三、操作機(jī)構(gòu)操作機(jī)構(gòu)用于控制自由脫扣機(jī)構(gòu)的動作，實現(xiàn)觸頭閉合或斷開。自動空氣斷路器的操作傳動裝置常見的有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等。但無論哪一種操作方式，合閘前都必須先將儲能彈簧儲能，使自由脫扣機(jī)構(gòu)處于“再扣”位置，然后利用儲能彈簧釋放能量實現(xiàn)合閘。使用彈簧加載以閉合和斷開斷路器是由在現(xiàn)場的制動操作裝置執(zhí)行的，通過安裝有關(guān)的附件，也可以用電氣遙控操作。手動操作各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通常有轉(zhuǎn)動和上下扳動兩種形式。幾種常見的國產(chǎn)自動空氣斷路器的手動操作方法如下：早期國產(chǎn)的DW—94型自動空氣斷路器合閘時，先將手柄搖38圈左右，通過蝸輪、蝸桿傳動將儲能彈簧拉長儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，然后再搖2—4圈，使儲能彈簧釋放，以實現(xiàn)合閘。DW-95型和DW—98型主開關(guān)合閘時，需先將手柄逆時針轉(zhuǎn)110°和90°，然后再順時針轉(zhuǎn)一定角度，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，再繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)一定角度即實現(xiàn)合閘。AH型主開關(guān)合閘時首先將手柄向下扳，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，再將手柄扳向上方，即實現(xiàn)合閘。各類自動開關(guān)都有手動機(jī)械脫扣按鈕，分閘時，只要按下“分閘”按鈕即可實現(xiàn)分閘操作。尚有一些自動開關(guān)，利用扳動手柄儲能，使用手動機(jī)械合閘按鈕合閘。電磁或電動合閘DW—94型電動合閘主開關(guān)采用電動操作時，其合閘操作線路原理如圖6—7所示。當(dāng)發(fā)電機(jī)建立電壓后，紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，操作電動機(jī)M通電轉(zhuǎn)動，使彈簧儲能，直至凸輪將儲能開關(guān)中的常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，此時黃色指示燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)已處于“再扣”位置。合閘時，按一下合閘按鈕SB1，電動機(jī)再次轉(zhuǎn)動，使儲能彈簧釋放，主開關(guān)合閘，此時綠色指示燈亮，表示合閘完畢。

圖6—7DW—94圖6—7DW—94電動合閘原理圖DW—95、DW—98型電動合閘采用電磁操作，其合，閘操作線路原理圖如圖6—8所示。發(fā)電機(jī)建立電壓1后，交流電壓經(jīng)二極管VD整流向電容C充電。合閘時，按下按鈕SB，電容C就會對繼電器KA放電，使KA的常開觸點(diǎn)KA4和KA5閉合，接通合閘電磁鐵線圈KM，在電磁吸力的作用下儲能彈簧拉長儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)已處于“再扣”位置。由于電容兩端的電壓很快下降，因此當(dāng)下降到繼電器KA的釋放電壓時，KA的常開觸點(diǎn)KA4和KA5斷開，合閘電磁鐵線圈KM斷電，儲能彈簧釋放，自由脫扣機(jī)構(gòu)動作實現(xiàn)合閘。合閘后，由于主開關(guān)副觸點(diǎn)斷開，此時再按下按鈕SB，不會再有合閘動作。圖6—8DW—98電磁合閘控制采用線圖6—9AH圖6—8DW—98電磁合閘控制采用線圖6—9AH型電磁鐵合閘原理圖AH型采用電磁鐵直推式合閘，線路原理圖如圖6—9所示。發(fā)電機(jī)建立電壓后，按下電磁控制開關(guān)，繼電器KA1通電，其常開觸點(diǎn)KAl閉合后繼電器KA2有電，其常開觸點(diǎn)KA2閉合，合閘線圈KM通電，快速將動銜鐵吸上，利用動銜鐵的質(zhì)量和速度，通過電磁合閘柱銷，對四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一較大的沖擊，推動合閘機(jī)構(gòu)合閘。合閘后，自動開關(guān)的輔助常開觸點(diǎn)DW閉合，繼電器KA3通電，其常閉觸點(diǎn)KA3斷開；繼電器KA1斷電，其常開觸點(diǎn)KA1斷開；控制繼電器KA2失電，觸點(diǎn)KA2斷開，從而使合閘線圈KM斷電，電磁吸力消失，合閘動銜鐵恢復(fù)原樣，為下次合閘作準(zhǔn)備。保護(hù)元件萬能式自動空氣斷路器通常設(shè)有電流脫扣器、失壓脫扣器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用來實現(xiàn)對主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護(hù)及遙控分勵操作。其原理示意圖如圖6-10所示。圖6-10脫扣器原理示意圖過電流脫扣器一般有電磁式和半導(dǎo)體式，它被用作發(fā)電機(jī)的短路和過載保護(hù)，一般具有反時限延時動作、定時限動作和瞬時動作三種動作特性。當(dāng)短路故障和過載現(xiàn)象發(fā)生時，瞬時或經(jīng)短延時或經(jīng)長延時后接通電磁鐵使過電流脫扣器瞬時動作，開關(guān)自動跳閘。延時元件通常采用鐘表機(jī)構(gòu)或利用RC充放電回路等來實現(xiàn)。如DW—94型延時采用鐘表和齒輪擺式時間繼電器完成，DW—95型、DW—98型則采用電容充放電延時。欠壓脫扣器一般由一個瞬時動作的電壓繼電器組成，當(dāng)線路電壓低于規(guī)定的整定值時，由于電磁吸力的不足引起繼電器釋放，通過自由脫扣機(jī)構(gòu)使開關(guān)自動跳閘。為避免電網(wǎng)電壓瞬時波動產(chǎn)生誤動作，可采用延時，延時時間一般為1?3s。分勵脫扣器主要用于遠(yuǎn)距離控制自動開關(guān)的斷開，當(dāng)按下分勵脫扣按鈕時，繼電器吸合，通過自由脫扣機(jī)構(gòu)將自動開關(guān)斷開?！?-5船舶電網(wǎng)及電纜船舶電網(wǎng)即船舶電力網(wǎng)，系指介于船舶電源和用電設(shè)備之間的傳輸、分配電能的傳輸線路。一、船舶電網(wǎng)的分類船舶電網(wǎng)根據(jù)供電電源的不同可分為：主電網(wǎng)由主發(fā)電機(jī)通過主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)，包括動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)，分別供電給動力負(fù)載和照明負(fù)載。應(yīng)急電網(wǎng)由應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池通過蓄電池充放電板供電的電路，它的供電范圍見表6—3。表6—3應(yīng)急電源供電的電氣設(shè)備

序號供電系統(tǒng)客船貨船總噸國際航行國內(nèi)航行N5000500~50001航行燈及信號燈****僅對油船2通道、出入口、扶梯、應(yīng)急出口的照明****3登艇處的甲板和舷外放艇時所需的照明，救生筏、救生浮件儲放處的照明****4機(jī)艙、爐艙、主機(jī)操縱臺、鍋爐水位表及氣（汽）壓表、總配電盤前后、應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、舵機(jī)艙等的照明****5駕駛室、海圖室、無線電室、消防設(shè)備控制站照明****6船員和旅客公共艙室、旅客超過16人居住艙室的照明****7白晝信號探照燈*建議*大于150總噸的國際航行船舶8無線電測向儀*建議*國際航行船舶9應(yīng)急消防泵*10緊急集合報警裝置***建議注：1）“*”標(biāo)記表示必須由應(yīng)急電源供電；2） 表內(nèi)2、3、4、5、6等項所列設(shè)備同樣也適用于由臨時應(yīng)急照明電源供電；3） 小應(yīng)急電網(wǎng)。由蓄電池通過蓄電池充放電板用以傳輸、分配臨時應(yīng)急電能的網(wǎng)絡(luò)。對裝設(shè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組但無自起動裝置的船舶，要求安裝臨時應(yīng)急照明電網(wǎng)，而且蓄電池的容量能滿足連續(xù)供電30min。根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和用途不同，船舶電網(wǎng)還有其他的分類。通常將由主配電板直接向區(qū)配電板、分配電板和負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)稱為一次系統(tǒng)，由區(qū)配電板或分配電板向負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)稱為二次系統(tǒng)。船舶電網(wǎng)中為動力設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)稱為動力網(wǎng)絡(luò)，向照明設(shè)備、電風(fēng)扇及小容量電熱設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)稱為照明網(wǎng)絡(luò)，而為各導(dǎo)航、通信無線電設(shè)備和監(jiān)測報警系統(tǒng)等供電的網(wǎng)絡(luò)稱為弱電二、船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式大多數(shù)船舶電壓等級在500V以下，采用兩種結(jié)線方式：放射式和環(huán)式，如圖6-11結(jié)線示意圖。（a）放射式 （b）環(huán)式圖6-11船舶電網(wǎng)結(jié)線方式1）放射式特點(diǎn)放射式結(jié)線的每一饋電線均由主配電板直接引出，并且各自獨(dú)立，它只向一個分配電板或一個用電設(shè)備供電。其特點(diǎn)是：從總配電板引出的各

饋電線路都安裝有自動開關(guān)，便于集中控制。但是由于用電設(shè)備很多，主配電板需要集中大量的電纜端頭和自動開關(guān)，不僅電纜耗量多，而且主配電板的尺寸也相應(yīng)增大，一旦饋電線路發(fā)生故障，則該路的電氣設(shè)備或分配電板將失電，可靠性較差。2）環(huán)式特點(diǎn)按環(huán)式結(jié)線的網(wǎng)絡(luò)，其主饋電線是一個環(huán)形閉合回路，它經(jīng)過串接在主饋電線路上的各個分線盒供電給用電設(shè)備或分配電板。其優(yōu)點(diǎn)是：每一個用電設(shè)備均可以從線路的兩個方向獲得供電，當(dāng)一路主饋電線路出現(xiàn)故障時，另一路仍可以保持供電；此外，減少了主饋電電纜的數(shù)量和長度及主配電板的尺寸。其缺點(diǎn)是不便于在主配電板上對各饋電線路實行集中控制。目前，除了少數(shù)對供電可靠性要求特別高的商船和大型客船采用環(huán)狀電網(wǎng)外，絕大部分船舶采用放射式結(jié)線方式。重要負(fù)載的饋電方式船舶重要負(fù)載是指那些及船舶航行、貨物的保存、船舶及人身安全有關(guān)的設(shè)備。這些重要負(fù)載包括：主機(jī)滑油泵、冷卻水泵、燃油輸送泵、燃油分油機(jī)、空壓機(jī)、循環(huán)水泵、鍋爐給水泵以及風(fēng)機(jī)、舵機(jī)、錨機(jī)、主機(jī)控制裝置、導(dǎo)航及通信設(shè)備和各種報警裝置，對這些設(shè)備要求工作可靠，因此在配電時通常采取：1） 主配電板直接供電方式。如用于舵機(jī)、錨機(jī)、消防泵、消防自動噴淋系統(tǒng)、無線電電源板、陀螺羅經(jīng)、航行燈控制箱、蘇伊士運(yùn)河燈等。2） 兩路獨(dú)立饋電線供電。如用于某些重要的負(fù)載如舵機(jī)、航行燈控制箱等。3） 采用自動分級卸載裝置。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過載時，自動分級卸載裝置卸掉次要負(fù)載，從而使發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。4） 分段匯流排供電方式。它的供電方式參見圖6-12，當(dāng)某一段匯流排上的線路發(fā)生故障乂未能及時排除時，匯流排上的自動開關(guān)動作將兩段匯流排分開，保用屯設(shè)備 用屯設(shè)備\\\\分?jǐn)嚅_關(guān)\\\\分?jǐn)嗌P(guān)用屯設(shè)備 用屯設(shè)備\\\\分?jǐn)嚅_關(guān)\\\\分?jǐn)嗌P(guān)匯流排接其它電源方式@ 圖6@2分段匯流排供電方式主電網(wǎng)及應(yīng)急電網(wǎng)的連接方式船舶重要設(shè)備除在正常條件下由主電網(wǎng)供電外，還須備有在應(yīng)急情況下的應(yīng)急電源供電。例如舵機(jī)、航行燈和通信之類設(shè)備都分別有獨(dú)立的饋電線及主電網(wǎng)及應(yīng)急電網(wǎng)相連，通常有半數(shù)的電纜是不載流的，造成極大的浪費(fèi)。實際上采用如圖6-17的連接方式，在正常條件下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，重要負(fù)載經(jīng)應(yīng)急配電板由主電源供電，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障、主匯流排失電

時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，應(yīng)急電源則自動投入應(yīng)急電網(wǎng)向這些重要設(shè)備供電。船舶電網(wǎng)這種連接方式是將應(yīng)急電網(wǎng)視為主電網(wǎng)的一個組成部分。三、船舶電網(wǎng)的線制交流船舶的三相交流電力系統(tǒng)有中心點(diǎn)接地的三相四線、中心點(diǎn)接地的三相三線、三相三線絕緣電力系統(tǒng)等三種。最后一種方式安全可靠，即使在照明系統(tǒng)的絕緣電阻降低的情況下也不會影響動力系統(tǒng)，為目前大多數(shù)交流船舶所采用。（a（a）二相二線（c）中心點(diǎn)接地的三相二線四、船舶電纜船舶電纜和電線在結(jié)構(gòu)和用途上都有區(qū)別。電線的芯線外層覆有保證電氣絕緣用的絕緣 5 3 〔層，而電纜除了電氣絕緣層外還有用以外界各種因素（火、油水、機(jī)械等）危害的防 云久護(hù)套。船舶電網(wǎng)中采用的絕大部分是電纜，而電線僅用于電氣設(shè)備的內(nèi)部接線和一音~T55?I分生活艙室的照明線路。 64 2船用電纜主要由導(dǎo)電芯線、電氣絕緣層和防護(hù)套三部分組成，其構(gòu)造見圖6-14。 圖6-14船用電纜構(gòu)造導(dǎo)電芯線導(dǎo)電芯線是電纜傳輸電能的部分，它是由不少于7根0.26—2.47mm的圓形軟銅絲絞合而成的。船用電纜根據(jù)不同需要可作成單芯、雙芯、三芯和多芯。芯線的截面根據(jù)不同載流量的需要有0.8—400mm2等各種不同規(guī)格。有關(guān)電纜的導(dǎo)體根數(shù)和線徑可由有關(guān)產(chǎn)品樣本中查得。必須注意國外船用電纜的芯數(shù)和導(dǎo)體截面規(guī)格及我國的有所不同。選擇電纜時，必須根據(jù)使用條件，保證電纜實際通過的電流低于其允許電流。電纜的允許電流取決于電纜的絕緣材料，并以最高允許溫度為基準(zhǔn)決定的。電氣絕緣絕緣層的作用是將各導(dǎo)電部分隔離以防止接地或相間短路。要延長電纜使用壽命，必須提高絕緣層的性能。各種絕緣材料的允許工作溫度如表6-4所示。表6-4絕緣材料最高允許工作溫度絕緣材料最高允許工作溫度/°c聚氯乙烯（一般）60聚氯乙烯（耐熱）75丁基橡膠80無機(jī)物95乙丙橡膠和交聯(lián)聚氯乙烯85硅橡膠95選擇電纜的型號和截面應(yīng)根據(jù)實際用途、額定電流、敷設(shè)場所的溫度和環(huán)境條件，以及用電設(shè)備的工作制等決定?！?—6船舶電力系統(tǒng)保護(hù)及裝置船舶電氣系統(tǒng)的保護(hù)包括船舶發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)；過載、欠壓、逆功率保護(hù)；船舶電網(wǎng)的過載、短路保護(hù)；電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測；接用岸電時的相序保護(hù)等。船舶中采用繼電器保護(hù)裝置來實現(xiàn)。船舶在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求繼電器保護(hù)裝置的工作具有可靠性、選擇性、準(zhǔn)確性，既能適時切除故障以防止故障蔓延，乂要盡量縮小停電區(qū)域，使非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行，減輕損害程度。一、電網(wǎng)的短路保護(hù)船舶電網(wǎng)的短路保護(hù)要求良好的選擇性，當(dāng)發(fā)生短路故障時，僅允許切除有故障的線路部分。通常對各級保護(hù)裝置的動作整定值按時間原則或電流原則予以整定。如圖6—15，若按時間原則整定，則應(yīng)有t1>t2>t3,即各級保護(hù)裝置動作時間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級增大；如按電流原則整定，則應(yīng)有11>12>13,，即各級保護(hù)裝置動作電流的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級增大。實際應(yīng)用時，常將兩者結(jié)合起來綜合考慮，以滿足選擇性保護(hù)的要求。短路保護(hù)裝置通常采用萬能式自動空氣開關(guān)、裝置式自動空氣開關(guān)及熔斷器等。裝置式自動空氣開關(guān)裝有電磁脫扣器，大量5片X）"應(yīng)用于各種配電裝置，熔斷器一般用作電AJ 1’Jy的末級保護(hù)。在船舶電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的短路保護(hù)裝置通常設(shè)在靠近電源側(cè)的 'r-出線端，所以電網(wǎng)不設(shè)專門的短路保護(hù)裝置，而是及發(fā)電機(jī)及負(fù)載的短路保護(hù)共用一套保護(hù)裝置。 圖6—15船舶電網(wǎng)短路保護(hù)示意圖二、電網(wǎng)的過載保護(hù)船舶電網(wǎng)大多為輻射型饋線式配電網(wǎng)絡(luò)，饋線的截面積乂都及發(fā)電機(jī)及用電設(shè)備的容量相配合的。由于發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的過載保護(hù)裝置同時保護(hù)了電網(wǎng)，所以，電網(wǎng)中不設(shè)專門的過載保護(hù)裝置。應(yīng)指出的是，舵機(jī)電動機(jī)和它的供電線路根據(jù)規(guī)范要求均不設(shè)過載保護(hù)，只設(shè)短路保護(hù)和過載報警裝置。三、 單相接地及電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測單相接地監(jiān)視船舶電網(wǎng)一般采用三相三線絕緣制系統(tǒng)，電網(wǎng)中的任何一相接地，將造成另外兩相對地均為線電壓，嚴(yán)重影響人身安全，若再有一相接地，就會引起兩相短路的故障。這類潛在的危險性必須及時發(fā)現(xiàn)，予以排除。船舶配電板上大多裝有絕緣指示燈（亦稱地氣燈）以監(jiān)視電網(wǎng)的單相接地。圖6—16是絕緣指示燈的電氣工作原理圖例如三相交流系統(tǒng)正常工作時，三個燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而亮度相同。若某一相（如圖中的A相）出現(xiàn)接地故障，則燈HL1熄滅，而HL2、HL3 （a）三相交流（b）直流兩端的電壓上升為線電壓，燈泡 圖6—16絕緣指示燈電路圖亮度增強(qiáng)。這樣，值班人員就方便地判斷哪一相發(fā)生接地故障。電網(wǎng)絕緣監(jiān)測配電板式兆歐表安裝在主配電板上，它能在線隨時監(jiān)測船舶電網(wǎng)的絕緣電阻。兆歐表的工作原理如圖6—17所示。配電板式兆歐表由測量機(jī)構(gòu)（表頭）和附加裝置（整流電源）組成。當(dāng)電網(wǎng)絕緣電阻下降時，漏電電流增大，表頭指針偏轉(zhuǎn)就大，如一相接地，表頭指針偏轉(zhuǎn)最大，絕緣電阻指示值為零。表頭上可直接讀出電網(wǎng)的絕緣電阻值，配電板兆歐表可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)分別測量動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)的絕緣電阻值。船舶要求該值大于1MQ?！?—7船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)船舶軸帶發(fā)電裝置是由船舶主機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)供電的裝置，它利用主機(jī)富裕功率來達(dá)到節(jié)能的目的。最近幾年來新造的定期集裝箱船、礦砂船、散裝液貨船大多數(shù)安裝了軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個面：節(jié)省燃料和燃料費(fèi)用。由于主機(jī)燃用劣質(zhì)燃料油作為燃料，熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好。降低輔助柴油機(jī)組的運(yùn)行時間和消耗，減少了相應(yīng)的維修工作量和維修費(fèi)用。減少滑油消耗。船舶在航行中不使用輔助柴油發(fā)動機(jī)組，也就減少其消耗的滑油。有利于機(jī)艙的布置。由于輔助柴油發(fā)動機(jī)組總的工作時間縮短，故可選用較高速的柴油發(fā)動機(jī)組。使用軸帶發(fā)電機(jī)時，往往會減少一臺副機(jī)，機(jī)艙的空間節(jié)省了。改善機(jī)艙工作環(huán)境。降低機(jī)艙的噪聲，同時也減少了機(jī)艙的熱源。軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)：船舶在港作業(yè)時，不能用軸帶發(fā)電機(jī)供電，仍需要輔助柴油發(fā)動機(jī)組供電。對于交流電制的船舶，若非恒定轉(zhuǎn)速的主機(jī)，則必須采取特殊措施，保證電網(wǎng)頻率的恒定，故使整個系統(tǒng)變得較為復(fù)雜。造船投資成本較大，雖然可以從營運(yùn)成本降低的好處中得到補(bǔ)償，但是這個補(bǔ)償不僅和軸帶發(fā)電機(jī)的功率有關(guān)（功率越大越好），還及時間的利用率（即船舶在一年中航行的時間）有關(guān)。一、船舶軸帶發(fā)電機(jī)的主要類型軸帶發(fā)電機(jī)裝置的類型大致可分為以下幾種：頻率變動型軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它包括變距槳普通式和定距槳普通式。頻率穩(wěn)定型軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它乂分為：定速類，包括蝸輪聯(lián)軸節(jié)式、油壓驅(qū)動式、油類多板離合器式、無級調(diào)速齒輪箱式；晶閘管逆變器式；跨軸式；旋轉(zhuǎn)變流機(jī)類，包括直流式和交流式；感應(yīng)恒頻式、分為旋轉(zhuǎn)式、靜止式，晶閘管逆變器式。復(fù)合軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它包括：高經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置、超經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置、軸帶發(fā)電機(jī)電動裝置、多功能齒輪箱式軸帶發(fā)電機(jī)組合裝置、廢氣渦輪軸帶發(fā)電組合裝置。常用軸帶發(fā)電機(jī)裝置系統(tǒng)框圖如圖6—18所示。圖6-18軸帶發(fā)電機(jī)裝置系統(tǒng)框圖1一軸帶發(fā)電機(jī)；2一晶閘管整流器；3一電抗器；4一晶閘管逆變器;5一短路電抗器；6一同步調(diào)相機(jī)；7一勵磁變換器；8一控制裝置；9一勵磁變壓器；10一負(fù)載二、變螺距槳船舶的軸帶發(fā)電機(jī)船舶軸帶發(fā)電機(jī)由主機(jī)驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速隨主機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，因此根據(jù)主機(jī)的運(yùn)行條件，對主機(jī)轉(zhuǎn)速的變化需進(jìn)行補(bǔ)償，以便獲得恒頻、恒壓的電力是問題的關(guān)鍵。按照其有無補(bǔ)償，則補(bǔ)償方式可以分為：無頻率補(bǔ)償型S/G系統(tǒng)這種軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是由主機(jī)和定距螺旋槳的推進(jìn)系統(tǒng)驅(qū)動，主機(jī)轉(zhuǎn)速未采取機(jī)械或電氣的措施進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于軸帶發(fā)電機(jī)的頻率隨主機(jī)轉(zhuǎn)速而變化，這種軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)只能在其頻率不超出船舶規(guī)范允許范圍時才可使用。頻率補(bǔ)償型S/G系統(tǒng)在這種系統(tǒng)中，采用機(jī)械或電氣的控制手段保持船舶電網(wǎng)的頻率，軸帶發(fā)電機(jī)裝置組成的（CPP+S/G）屬于這種系統(tǒng)。變距槳和軸帶發(fā)電機(jī)裝置組成（CPP+S/G）在該系統(tǒng)中，主機(jī)和軸帶發(fā)電機(jī)之間裝有減速齒輪裝置。船速取決于變距槳的螺距大小，主機(jī)轉(zhuǎn)速及軸帶發(fā)電機(jī)的頻率大致恒定。在CPP+S/G系統(tǒng)中，只在切換發(fā)電機(jī)時，才可以和其他發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，因為長時間并聯(lián)運(yùn)行是非常困難的。例如在主機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速，可變螺距不處于最佳螺距工況，將會導(dǎo)致動力裝置效率迅速遞減。變距槳船舶軸帶發(fā)電機(jī)裝置的工作原理由于變距槳船舶采用的主機(jī)都為定速定向型，在正常航行時主機(jī)的轉(zhuǎn)速維持在一個設(shè)定的速度上（額定轉(zhuǎn)速），而且主機(jī)的轉(zhuǎn)向是一定的，不需要換向，航速是靠調(diào)節(jié)槳葉的角度來實現(xiàn)的，所以這類船舶大都采用軸帶發(fā)電機(jī)，且不需加恒頻裝置。軸帶發(fā)電機(jī)及主機(jī)軸之間是靠機(jī)械傳動裝置（減速齒輪箱）聯(lián)在一個系統(tǒng)中，因此整個系統(tǒng)的組成比較簡單，其工作原理及系泊（輔助）發(fā)電機(jī)的工作原理大致相同。在船舶機(jī)動航行或進(jìn)出港時，由于主機(jī)負(fù)荷變化比較大，為了安全起見，采用系泊發(fā)電機(jī)供電；在船舶定速航行時切換為軸帶發(fā)電機(jī)供電，整個系統(tǒng)操作方便，維護(hù)較其他幾種類型工作量要小得多。這種類型軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)是：軸帶發(fā)電機(jī)的輸出電源頻率受到主機(jī)負(fù)荷變化的影響，一旦工況不好或負(fù)荷幅度波動較大，則軸帶發(fā)電機(jī)輸出電源頻率也將發(fā)生較大變化，顯然對電網(wǎng)上的負(fù)載、設(shè)備是很不利的。軸帶發(fā)電機(jī)可以和其他發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，但時間不宜過長，這主要是因為主機(jī)及副機(jī)的工作特性有差別，兩者很難做到機(jī)械特性一致。因此在船舶自動電站的管理裝置的設(shè)計上，就應(yīng)考慮到這個問題。只允許在相互轉(zhuǎn)換的過程中短時間的并聯(lián)運(yùn)行，確保電站安全運(yùn)行。軸帶發(fā)電機(jī)輸出功率的大小還要受到主機(jī)允許輸出功率的限制。當(dāng)主機(jī)負(fù)荷較大或由于各種因素的影響使主機(jī)帶負(fù)荷的能力下降時，軸帶發(fā)電機(jī)的輸出功率就不能增大，否則會引起主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行，這時為了保證主機(jī)的正常工作，需要切除軸帶發(fā)電機(jī)變換為系泊發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電。三、定距槳船舶的軸帶發(fā)電機(jī)定距螺旋槳、定速裝置和軸帶發(fā)電機(jī)裝置組成(FPP+CS+S/G)在這種系統(tǒng)中，推進(jìn)軸和軸帶發(fā)電機(jī)之間裝有定速裝置。當(dāng)推進(jìn)軸轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持恒定。定速裝置有多片離合器式、渦流聯(lián)軸器式、液壓轉(zhuǎn)換器式和電控星形齒輪。但這種軸帶發(fā)電機(jī)裝置不能和其他發(fā)電機(jī)持續(xù)并聯(lián)運(yùn)行，而且當(dāng)速度和額定轉(zhuǎn)速差異較大時，裝置容量將受到限制，效率降低，在100%額定轉(zhuǎn)速時，總體效率％萬=0.93；當(dāng)70%額定轉(zhuǎn)速時，總體效率，9=0.83，故其應(yīng)用受到限制。定距螺旋槳、軸帶發(fā)電機(jī)和恒定頻率裝置組成(FPP+S/G+CF)在這種系統(tǒng)中，軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是可變的，但由于采取了電氣控制方式，使得供給船舶電網(wǎng)的電源頻率保持恒定。這種系統(tǒng)不但在換接時可以及其他發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，而且可以長期持續(xù)并聯(lián)運(yùn)行。目前，由于電力電子元件在電氣控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，這種軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)被采用得越來越多。如"AGE〃晶閘管軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)就屬于(FPP+S/G+CF)類型。但是，這種軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成比較復(fù)雜，涉及的控制元件也比較多，一旦出現(xiàn)故障，檢修工作難度很大。§6—8 船舶中壓系統(tǒng)簡介一、船舶中壓電力系統(tǒng)簡介有關(guān)中壓電力系統(tǒng)的定義，各個國家以及在不同領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)是不完全一致的。常用的IEEE標(biāo)準(zhǔn)100規(guī)定：中壓交流電力系統(tǒng)是指額定電壓大于1000V、小于10000V的電力系統(tǒng)；在此之上，還有高壓和超高壓。對于額定頻率為60Hz的電力系統(tǒng)，中壓的額定值有2.3、4.16、6.6kV等級；而額定頻率為50Hz的電力系統(tǒng)，中壓的額定值有3.3、6.0、10kV等級。 目前國內(nèi)外建造的船舶大多數(shù)是440V或380V低壓交流電力系

統(tǒng)。隨著船舶用電量的增加，發(fā)電機(jī)容量的增加，特別是一些特種用途船舶所裝備的大功率中壓用電設(shè)備，使中壓開始進(jìn)入船舶電力系統(tǒng)和供配電裝置領(lǐng)域，而且前景良好。例如，一些大型集裝箱船舶側(cè)推器的中壓電動機(jī)、變頻控制裝置和配電網(wǎng)絡(luò)，電力推進(jìn)船舶的中壓發(fā)電、配電、用電設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)以2002年底新建成的“泰安口”半潛式電力推進(jìn)特種運(yùn)輸船的中壓電力系統(tǒng)為例，簡單介紹中壓電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式的特點(diǎn)。3主甄電凱，疝kV*T^r/tmn電Tfc3主甄電凱，疝kV*T^r/tmn電Tfc6.6kV/?\ 左魅電推\ 同羅馬達(dá)1 47MW右薜電推同岳馬達(dá)4.7MW圖6-19“泰安口”半潛式電力推進(jìn)船的電力系統(tǒng)單線原理1.“泰安口”半潛式電力推進(jìn)船中壓電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)“泰安口”半潛船載重量為18000t，總長156m,可以裝載海洋鉆井平臺。船上安裝了先進(jìn)的衛(wèi)星動態(tài)定位系統(tǒng)(DP)，船尾左舷和右舷安裝了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司聯(lián)合生產(chǎn)的吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)(SiemensSchottelPropeller,簡稱SSP)，其螺旋槳可以360°回轉(zhuǎn)，船舶在行駛時可以在極小的范圍內(nèi)靈活活動。圖6-19是該船的電力系統(tǒng)單線原理圖。圖中，電網(wǎng)由三個層次組成：一是6.6kV的中壓主系統(tǒng)；二是450V的輔助低壓系統(tǒng)；三是450V的應(yīng)急系統(tǒng)。6.6kV中壓主電力系統(tǒng)的組成中壓主電力系統(tǒng)的電源：3臺5200kVA、720r/min、60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為War-sila9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。其中No.1主發(fā)電機(jī)在裝載需要50Hz中壓電源供應(yīng)的貨物時，可以切換為2030kVA、600r/min、50Hz的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，單獨(dú)為50Hz的貨物負(fù)載電源供電，此時，圖中用于中壓匯流排連接的斷路器KS1應(yīng)該處于分閘狀態(tài)。中壓主電力系統(tǒng)的負(fù)載：船尾左右舷各1臺吊艙式電力推進(jìn)器SSP的4.7MW永磁同步電動機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器組、晶閘管裝置；左右舷各1臺側(cè)推器的800kW電動機(jī)及為其變頻調(diào)速服務(wù)的變壓器組、晶閘管裝置；可以為450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的2臺900kVA、將電壓從6.6kV轉(zhuǎn)變?yōu)?50V的旋轉(zhuǎn)變流器(在此沒有采用變壓器變壓的原因，是因為帶有大量變頻調(diào)速負(fù)載的中壓主電網(wǎng)的波形不好)。它的供配電裝置：在中壓開關(guān)柜控制室共有12屏中壓控制屏，分別用于3臺主發(fā)電機(jī)的控制(PMA71電力自動管理系統(tǒng)通過電流互感器、電壓互感器、中壓斷路器等對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制)，2臺電力推進(jìn)裝置SSP的供電，2臺側(cè)推器的供電，2臺旋轉(zhuǎn)變流器(機(jī)組)中壓接線端的供電，2個匯流排連接斷路器的控制，以及50Hz/60Hz貨物負(fù)載中壓電源供電的控制。另外，2臺24VDCUPS控制柜也安裝在中壓開關(guān)柜控制室內(nèi)。450V/60Hz低壓輔助電力系統(tǒng)低壓輔助電力系統(tǒng)的電源由三個來源提供：航行時，電源來自中壓系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變流器(機(jī)組)，此時圖6—19中旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組兩端的斷路器KS3、KS4、KS5、KS6都處于合閘位置。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組發(fā)生故障或檢修時，以及在碼頭沒有裝載貨物時，電源來自1臺1125kVA、900r/min、60Hz的輔助發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)是Warsila6L20，此時圖6一