船舶電站及其自動化裝置 課件10 船舶照明系統(tǒng)、11 船舶電力管理系統(tǒng)、12 船舶安全用電和安全管理

第十章船舶照明系統(tǒng)

船舶照明是船舶航行、作業(yè)以及船舶管理工作人員生活的必要條件。船舶照明通常包括確保航行安全和人員安全照明（如航行燈、信號燈、登放艇區(qū)域照明）、船舶工作場所照明（如駕駛室、機艙和甲板裝卸照明）以及生活區(qū)域照明等。第一節(jié)照明系統(tǒng)的分類和特點本節(jié)主要內容

1.正常照明(主照明)系統(tǒng)

2.應急照明系統(tǒng)

3.航行燈信號燈系統(tǒng)船舶照明系統(tǒng)與陸地照明系統(tǒng)不同，一般分為主照明、應急照明、臨時應急照明和航行燈信號燈照明幾種類型。船舶照明按其功能大致可作如下分類。（1）室內照明：艙室主體照明；局部輔助照明；娛樂美化氣氛照明；（2）室外照明：室外通道照明；室外工作照明（甲板照明）；（3）探照燈和投光燈；（4）航行信號燈。1、船舶照明系統(tǒng)分類2．船舶照明系統(tǒng)特點

（1）正常照明系統(tǒng)（主照明系統(tǒng)）船舶正常照明系統(tǒng)又稱為主照明系統(tǒng)，分布在船舶內外各個生活和工作場所，提供各艙室和工作場所以足夠的照度。該系統(tǒng)的特點是：主配電板上照明匯流排直接向各照明分電箱供電，然后由照明分電箱向鄰近艙室或區(qū)域的照明燈具供電；照明電壓一般為交、直流110V或220V；不同艙室和處所均有不同的照度要求；所有照明燈具均設有控制開關。索引正常照明系統(tǒng)→創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境正常照明是全船的主體照明，由船舶主發(fā)電機供電，凡船舶生活和工作所及之處均應照亮。正常照明包括：艙室主照明，如頂燈的大部分；局部或輔助照明，如床燈、壁燈、盥洗燈等；裝卸貨強光照明；室內外走道半數以上的照明；各艙室必須備有的插座等。電風扇、冰箱和艙室電取暖器等定額等于或小于0.25kW的非重要設備也可包括在正常照明系統(tǒng)內。

正常照明(主照明)系統(tǒng)（2）應急照明系統(tǒng)（大應急照明）應急照明是在主電網發(fā)生故障不能工作時投入使用的。應急照明由應急配電板經應急照明分電箱供電，電壓可與正常照明相同，也可用低壓電。船舶應急照明系統(tǒng)主要分布于機艙內重要處所，船員和旅客艙室，艇甲板及各人員通道。它在主配電板失電、主照明系統(tǒng)故障情況下作應急照明使用。其特點如下：應急發(fā)電機通過應急配電板及專用線路供電。對于客船，應急電源的供電時間應大于36h；對于貨船，應急電源供電時間一般應大于18h。索引

《鋼質海船入級規(guī)范》有明確規(guī)定，客船和500總噸以上的貨船，在下列處所必須設置適當數量的應急照明：①重要工作艙室，如駕駛艙（包括海圖和無線電作業(yè)區(qū)域）、消防站、各種控制室等；②各種機器處所，如機艙、舵機艙、應急發(fā)電機室等；③通道、逃生口、梯道及乘人電梯內；④放艇、筏處及舷外空間，以及通往艇、筏處的燈光指路標；⑤眾多船員、旅客可能聚集處所和超過16個人的居住艙室，尤其是出口；

應急照明系統(tǒng)⑥主配電板、應急配電板前后；⑦鍋爐水位指示燈；⑧消防員裝備儲放處所；⑨為增強旅客在應急狀態(tài)下對脫險通道的識別，國際海事組織IMOA752(18)決議規(guī)定,對客船的梯道和出口在內的脫險通道全線（包括轉彎和叉路口處）距甲板高度不超過0.3m處要設置低處照明（簡稱為LLL）系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用電力照明（白熾燈、發(fā)光二極管等），或是光致發(fā)光指示器；⑩對載有滾裝貨的客船，除上述要求外，還必須在所有的旅客公共處所和走廊設有附加應急照明。

應急照明系統(tǒng)（3）臨時應急照明（小應急照明）在主照明和應急照明系統(tǒng)發(fā)生故障時，臨時應急照明系統(tǒng)應能發(fā)揮作用。它的燈點少，無照度要求，燈具涂以紅漆標志。主要分布在駕駛室，船舶重要通道，扶梯口和機艙重要處所。小應急照明由蓄電池組供電，與主、應急照明系統(tǒng)之間有電氣聯鎖；饋線上不設開關；它應能連續(xù)供電30min以上。臨時應急照明必須采用蓄電池組供電，并應保證當主電網及應急電網失電或者電壓降至40%額定值時能自動接通，主電網及應急電網電壓恢復時能自動切斷。臨時應急照明系統(tǒng)不得采用熒光燈為光源，更不得設置就地開關。（4）航行燈信號燈系統(tǒng)

①航行燈航行燈是船舶照明系統(tǒng)中的一個獨立部分，是保證船舶夜間安全航行的重要燈光信號。在任何情況下，都必須保證它的明亮，以表明本船的位置、狀態(tài)、類型、有無拖船等，從而防止周圍或過往船舶誤會，造成海損事故的發(fā)生。航行燈由前桅燈、主桅燈、艉燈、左右舷燈和前后錨燈組成，用于船舶夜航和指示船舶的狀態(tài)和相應位置。駕駛室設置專用的航行燈控制箱或控制板，由主配電板和應急配電板兩路供電。航行燈燈泡一般為60W的雙絲白熾燈。每盞燈具都為雙套，其中一個作備用，可在控制箱上進行切換。

信號燈是船舶在各種特殊情況下的燈光標志，特別是夜間航行，更是不可缺少的通訊聯絡的工具之一。信號燈的控制一般是集中在駕駛室，要求兩路供電。信號燈的種類很多，為了適應某些國家的港口和狹小水通道的特殊要求，遠洋船舶的信號燈設置比較復雜。這些信號燈通常安裝在駕駛臺頂上專設的信號桅或雷達桅上，按照規(guī)定數盞（8～12盞）紅、綠、白等顏色的環(huán)照燈分成兩行或三行安裝。其布置和配置都應滿足相關規(guī)定。②信號燈第二節(jié)船舶常用燈具與電光源本節(jié)主要內容

1.船舶常用電光源

2.船舶常用照明器類型1．船舶常用燈具

（1）船舶常用燈具的基本類型根據使用場合的不同，船舶燈具的結構可分為下列四種類型。防護型：用于干燥艙室，如船員和旅客的居住艙、休息室、餐廳、駕駛室、報務室等，防護等級為IP2x。防潮型：用于有較大潮氣的場合，如走道、廚房、洗衣間等，防護等級為IP3x～IP4x。防水型：用于有水滴、濺水和凝水的場所，如機爐艙、干貨艙、軸隧、管弄、露天甲板等，防護等級為IP5x～IP6x。防爆型：用于可能積聚易燃易爆氣體和各有關危險區(qū)域，其密封性能最好。用于裝有易燃性物體和存在爆炸性氣體的艙室，如蓄電池室，油漆貯藏室，分油機室，艙底花鐵板之下和油艙的第二類區(qū)域。索引開關：一般艙室燈開關應安裝在門開啟邊，有的艙室有二扇門，可采用雙聯開關。儲藏室、蓄電池室、油漆間、燈間、消防設備控制站等艙室開關不應設在室內；廁所、浴室等處開關通常設在門外；冷庫、糧庫、行李艙、郵件艙等處開關應設在門外且開關上應帶接通指示燈。插座：在居住艙室的臺燈、冰箱、電取暖器旁；餐廳、廚房、配餐間；機器處所及各種工作艙室；主配電板、應急配電板及大型控制設備近旁；計程儀、測深儀艙、軸隧、起貨機桅房等；內外走道適當處所；應裝設插座。對不同電壓等級的插頭、插座應選用不同的結構形式。（2）船舶照明屬具在油船危險區(qū)域或處所內固定安裝的照明燈具應采用防爆型、增安型、正壓型、空氣驅動型燈具。這些照明燈具的開關應能分斷所有絕緣極，并應設置在安全區(qū)域或處所內。油船危險區(qū)域或處所內可攜式照明應采用帶有獨立蓄電池的本質安全型、增安型、防爆型、空氣驅動型燈具。危險區(qū)內不應使用由電纜供電的可攜式照明。貨泵艙、毗臨于貨油艙的隔離空艙、直接位于貨油艙上面的封閉和半封閉處所以及儲放輸油管的艙室，可以通過固定裝在艙壁上或甲板上的玻璃窗進行照明。照明燈具及其配線固定安置在非危險處所。安裝在露天甲板或擴大危險區(qū)域或處所的插座，應選用帶聯鎖的形式，使開關在接通位置時，插頭不能插入或拔出，并且開關應能分斷所有絕緣極。油船上嚴禁掛彩燈。（3）油船及特殊船舶的附加要求船舶照明電光源可分為兩大類。一類為熱輻射光源，如白熾燈和鹵鎢燈；一類為氣體放電光源，如熒光燈，汞燈，金屬鹵化物燈和汞氙燈等。2．船舶照明電光源索引

①白熾燈

白熾燈是最普通的照明電光源，有螺口燈和插口燈兩種結構。

白熾燈特點是：結構簡單、能瞬時點燃、無頻閃、可調光、價格低廉。60W以上泡內充氬氣，減少鎢蒸發(fā)，延長壽命，60W以下為真空泡。但容易黑化，耐振性能較差。使用壽命較短和光通量受電壓波動影響較大電壓升高5％，壽命縮短25％；電壓降低5％，光通量減少18％。白熾燈（1）熱輻射光源鹵鎢燈是碘鎢燈和溴鎢燈的總稱，是在耐高溫的石英玻璃燈管內加入碘或溴等微量的鹵族元素，并充以較高壓力的惰性氣體制成的。由于燈管內惰性氣體壓力很高，大大抑制了鎢絲的蒸發(fā)，延緩了燈絲的變細速度，延長了使用壽命。機艙上部，輔機平臺和甲板等處所的集中照明。有些鹵鎢燈的燈管要求水平安裝，傾斜不得超過規(guī)定的角度。

②鹵鎢燈

①熒光燈（日光燈）熒光燈燈管在抽真空后充入了少量的氬氣和汞，燈管內壁涂有熒光物質，管內兩端燈絲上涂有發(fā)射電子的陰極物質，是一種預熱式低壓汞蒸氣放電燈。圖3-95是直管型熒光燈的結構示意圖。熒光燈的電極用螺旋狀鎢絲做成，具有良好的熱電子發(fā)射能力，管內的工作介質為汞蒸汽。它的發(fā)光效率約為白熾燈的6倍，平均壽命可達5000h左右。（2）氣體放電光源熒光燈具有負電壓—電流特性，為了限制放電燈的工作電流，保證工作穩(wěn)定，需要串聯一個鎮(zhèn)流器，又為提高瞬間起動電壓，有時還需使用起輝器。目前船上使用的熒光燈起動方式，通常采用起輝器起動和手動起動兩種.（2）氣體放電光源所謂“高壓”，不是指電壓高，而是指工作時燈內壓力高。輔助電極在啟動時產生電弧，氬氣放電過渡到汞蒸氣放電。高壓汞燈屬于氣體放電燈，須串鎮(zhèn)流器限流。接通電源后，輔助電極（啟動電極）與其較近的主電極之間首先發(fā)生輝光放電，加熱放電管，使管內汞蒸汽壓力升高。隨著管內溫度、壓力的升高，激發(fā)電位較低的汞蒸氣成為放電的主要因素。主電極之間的汞蒸氣擊穿產生電弧，發(fā)出更為明亮的藍綠色光。

②高壓汞燈

金屬鹵化物燈是一種光效更高、光色更好的新光源，其結構和外形與高壓汞燈類似，都有主輔電極，區(qū)別在于外玻殼內壁無熒光層(有的無外泡)。放電管中除充有汞和氬氣外還加入某些金屬鹵化物，如碘化鈉、碘化鉈、碘化銦和碘化鏑等。加入不同比例不同品種的鹵化物可得到不同的光色。金屬鹵化物燈有多種接入線路，工作原理與熒光燈相似。③金屬鹵化物燈鈉燈需要很高的啟動電壓（2000～2500V）。鈉燈點燃后，燈管兩端電壓很低，觸發(fā)電路停止工作，鎮(zhèn)流器起限流、降壓作用。這種由電子觸發(fā)電路控制的冷啟動工作線路啟動時間需8min左右，突然熄滅后，要冷卻1min才能重新啟動。

④高壓鈉燈另有一種常用的高壓鈉燈的熱控開關啟動工作線路。在這種電路中，鈉燈外玻璃泡的內部有一供啟動用的冷接觸式雙金屬片b。啟動時，電流流經b及其加熱線圈H，當b受熱膨脹斷開時，鎮(zhèn)流器L產生高壓脈沖使內管放電。啟動后因放電管高溫而使b保持斷開狀態(tài)。采用該電路的啟動時間較短，約為4min。但如因某種原因，鈉燈突然熄滅，熱控開關需冷卻15min左右，才能重新啟動。

④高壓鈉燈氙燈是惰性氣體弧光放電燈。氙燈依靠氙氣放電發(fā)出強光，比金屬蒸汽放電燈的啟動快。它俗稱“小太陽”，適用于港口、廣場、車站、機場等大面積照明場所。氙燈分長弧和短弧兩種。長弧汞氙燈廣泛用于海船甲板和貨艙上照明，短弧汞氙燈可作為探照燈使用。氙燈管內充入汞就成為汞氙燈。

特點都是：啟動快、再啟動容易和透光性好等。氙燈和汞氙燈工作時有較多的紫外輻射，應避免用眼睛注視燈管。管壁若粘少量油跡，在紫外緯的作用下會使玻璃失去透明性或損壞。⑤氙燈及汞氙燈超高壓氙燈是一種強電流弧光放電燈，光色近似于日光，發(fā)光效率高。氙氣啟動快，能在點燃的瞬間就有80%的光輸出，但點燃時要求垂直放置，適用于探照燈。由于管內氣壓很高，因此需采用觸發(fā)器作點燃裝置，使用交流電時必須串聯鎮(zhèn)流器。（3）超高壓氙燈在氙燈中充入高壓水銀，既發(fā)揮氙燈的優(yōu)點，更提高光效，擴大照射面，適用于作艙面照明投光燈的光源。汞氙燈也需用觸發(fā)器作點燃裝置。當按鈕SB閉合，接通高壓變壓器T1，在次級繞組上產生4000V的高壓，經火花隙G放電，在C2、L1組成的串聯諧振電路中產生阻尼振蕩，經脈沖變壓器T2的次級繞組L2升壓獲得40～50kV的高頻高壓，通過C3引起燈管電極間弧光放電，以完成點燈工作。C1為高頻旁路電容（20.1μF，1000V）。（4）超高壓汞氙燈第三節(jié)船舶照明系統(tǒng)控制線路本節(jié)主要內容

1.普通照明燈控制線路

2.航行信號燈控制線路

3.其他照明線路1．船舶照明系統(tǒng)的供電要求

（1）照明分路①每一照明分路必須有過載和短路保護；照明分電箱每一容量大于16A的最后分路的供電燈點應不超過1個；每一容量小于或等于16A的最后分路的供電燈點數根據供電電壓的不同應分別為50V及50V以下電路不超過10點，51～120V電路不超過14點，121～250V電路不超過24點；對直接用燈泡或燈管組成的嵌入式反光照明，只要電流不超過10A，則燈點可不受限制。索引每一支路的電流控制范圍→16A

②照明最后分路不得給電力、電熱設備供電，但小型廚房設備，如咖啡壺、面包片烘烤器、冰箱等可除外。如果有小型廚房設備則必須由獨立分路供電，不得與照明燈點混為一路。對于數量不多于10只、且總的電流定額不超過16A的小型電熱器可共同接至1個獨立的電熱最后分路上。③電風扇一般為獨立分路，不與照明燈點混為一路。④個別情況除外，插座一般應由獨立分路供電。⑤重要艙室、處所，如走道、出入口、梯道、機爐艙、公共場所及旅客超過16人的客艙等處照明，至少應由兩個最后分路供電，其中一路不能供電時，另一路仍能保持上述處所必要的照明，兩個分路的燈點以交錯布置為好。

①每一照明分電箱最多不超過12路，線路設計時不應用足，要適當留有1路至2路作備用。②交流分電箱為考慮三相平衡，電源通常為三相進線，分路單相出線，因此在考慮分路組合時，應力求做到三相平衡。③上層建筑艙室照明分電箱通常以甲板劃分，根據船舶大小、艙室分路多少決定分電箱個數。艙室照明分電箱一般放在電纜通道間，若無電纜通道間，可另選合適場所，甚至選用嵌入式分電箱嵌裝在內走道的適當位置。（2）分電箱

（1）單聯開關控制單聯開關控制采用單個開關來控制照明燈具的接通與斷開，常見的有單極開關控制和雙極開關控制兩種。一般安裝場所可用單極開關控制，潮濕及有爆炸危險的場所應采用雙極開關控制。2．船舶常用照明控制線路

需要在兩個地方均能控制同一盞燈的電路，成為雙聯開關控制。雙聯開關控制有兩種接線方式：一種是電源線進開關的雙聯開關控制，如圖一種是電源線進燈具的雙聯開關控制。兩個雙聯開關裝設在兩處，每一處的開關均可獨立地控制燈的開關。系統(tǒng)圖中的2×1、3×1表示一根二芯電纜和三芯電纜。（2）雙聯開關控制

日常生活中的熒光燈線路采用單線圈鎮(zhèn)流器方式，船用的熒光燈采用雙線圈鎮(zhèn)流器以改善啟動性能，延長燈管壽命。

（3）熒光燈控制線路

為了消除熒光燈的閃爍現象，在某些工作場所，可裝以兩管或三管日光燈，采用三相供電，并分別接到不同的相線上。這樣，由于三相電壓的相位不同，燈管的亮暗時間先后不同，基本上可以消除閃爍的感覺。接在單相交流電源中的日光燈可在其中一支日光燈電路中串入電容器，利用電容器的移相作用，把兩支燈的電流相位錯開，也可收到消除閃爍的效果。熒光燈控制線路

探照燈主要用于船舶夜航，尤其是通過狹窄航道，內河河道等比較復雜的水域時照射航道及兩岸；水面搜索及營救工作；遠距離發(fā)送燈光信號通信。投光燈主要用于艙面照明；救生艇、筏處收放時的就地水面照明；上下舷梯、煙囪標志、船名牌照明；機艙內補充照明等。探照燈和投光燈一般都由正常照明供電，救生艇旁的投光燈應由應急配電板供電。功率在300W以上的探照燈或投光燈應由分電箱設獨立分路供電。所有裝于室外的探照燈和投光燈均可在駕駛室遙控切斷。（4）探照燈、投光燈第四節(jié)船舶燈光信號設備

船舶對外的燈光信號分為航行燈、信號燈和通信閃光燈。航行燈和信號燈又統(tǒng)稱為號燈。燈光信號是直接關系到船舶安全的可視信號，因此船舶燈光信號應嚴格遵照船舶有關的航行、信號設備規(guī)范和有關的江、湖、河、海航行規(guī)則的要求設置，以使所設置的燈光能正確的對外表達船舶的位置、狀況和動向。航行燈、信號燈不僅要在日沒至日出期間點燃，并且在能見度不良或其他一切認為必要的情況下，在日出至日沒期間同樣要能點燃顯示。索引（1）航行燈的控制

規(guī)范要求每只航行燈應由航行燈控制箱引出獨立分路供電，每個分路必須設開關、熔斷器或斷路器保護，而且每一路航行燈發(fā)生故障或控制箱電源發(fā)生故障時，均應有聲光報警，駕駛人員必須根據報警信號指示，立即轉換電源或將燈轉至備用燈組，并及時查找原因，消除故障，保證航行燈正常工作。索引

航行燈控制線路：——

KA常開接指示燈。每組航行燈由雙燈絲燈和一個電流繼電器KA構成，所有航行燈正常工作時，某一航行燈故障時，對應的KA的常閉觸頭都閉合，HA報警。

航行信號燈控制線路信號燈控制線路圖中，每個信號燈EL都串聯一個指示燈HL，HL旁并聯一個分流電阻。實際可在每個EL回路串電流繼電器作為報警用。

（2）信號燈控制線路第五節(jié)船舶照明系統(tǒng)的維護保養(yǎng)本節(jié)主要內容

1．照明系統(tǒng)的維護周期和要求

2．船舶照明系統(tǒng)維護保養(yǎng)注意事項1．照明系統(tǒng)的維護周期和要求

對普通照明及可攜式燈具應測量線路的絕緣電阻（正常情況下大于0.5MΩ）、檢查燈頭接線是否老化和開斷、對于室外燈具應檢查其水密性與銹蝕，凡有損壞的應及時更換。通常每半年檢查一次。對應急照明，則每月進行一次效能試驗，每半年測量一次絕緣電阻。

每次開航前，應檢查航行燈和信號燈的供電電源、燈具及故障報警裝置。探照燈、運河燈在使用前應檢查其電源、開關、連接電纜和燈具的水密性能及絕緣電阻情況。索引

（1）盡量避免帶電更換燈泡，更換的燈泡應與電源電壓一致，功率不能超過燈具允許的容量。（2）在檢修某些特殊部位，例如輔鍋爐內部、柴油機曲拐箱、壓載艙、儲水柜等地方時，需用臨時照明時，必須使用帶有安全網罩的36V以下的低壓行燈。裝卸易燃危險貨物時，不可使用攜帶式貨艙燈。（3）應急照明燈具應涂以紅漆標記，以示區(qū)別，經常檢查燈泡是否良好，損壞的應及時更換。（4）甲板、船橋等露天處所的投光燈具，開燈前應先脫去帆布，用完要及時將帆布罩罩妥。2．船舶照明系統(tǒng)維護保養(yǎng)注意事項

（5）室外水密插座，通電前先檢查插頭螺母是否旋緊，取出插頭前檢查電源是否切斷，用畢后應旋緊防水蓋。（6）需要張掛彩燈時，要考慮到供電線路和開關的載流量，各相電流分配是否平衡，并要配備好保護裝置。油船嚴禁張掛彩燈。（7）每一個長航次或每一季度都要測量各路航行燈的絕緣電阻，若低于規(guī)定值（1MΩ），應及時找出原因，加以排除。（8）每半年或更短些時間要檢查航行燈的水密情況，特別是前、后桅燈。檢查控制箱內部情況，檢查各元件（特別是半導體元件），進行清潔吹灰，試驗報警裝置。第十一章船舶電力管理系統(tǒng)

隨著20世紀90年代PLC控制技術的快速發(fā)展。PLC控制系統(tǒng)的可靠性已被世人所共識，其產品因通用性且僅需少量備件且易在世界各地購置而得到廣大客戶的青睞，在這一點上SIEMENS公司以其世界著名大公司的氣魄于90年代初首先在機艙自動化控制設備中采用了通用性的PLC作為控制核心器件，淘汰了其80年代聞名于世的微機控制系統(tǒng)，如SIMOS32.DIF41等系列產品，而代之基于PLC的新一代控制系統(tǒng)，如SIMOSPMA52、SIMOSRCS51、SIMOSIMA32等系列產品。近年來，隨著船舶大型化和自動化以及電子信息技術和自動控制技術的不斷發(fā)展，船舶自動化程度越來越高，對船舶電站自動化程度的要求也越來越高，因而船舶電站自動化近幾十年來發(fā)展十分迅速。特別是近年來，隨著計算機技術、控制技術、通信技術以及網絡技術等的發(fā)展，船舶電站自動化系統(tǒng)的結構也發(fā)生了很大變化，逐步形成以網絡集成自動化系統(tǒng)為基礎的船舶電站自動化控制、管理信息系統(tǒng)，目前船舶上已出現集監(jiān)、控、管于一體的網絡型船舶電站綜合自動化系統(tǒng)，即船舶電力管理系統(tǒng)（PowerManagementSystem,PMS）。索引第一節(jié)概述

PMS主要由發(fā)電系統(tǒng)管理模塊、配電系統(tǒng)管理模塊、用電設備管理模塊、系統(tǒng)監(jiān)測報警管理模塊、電力優(yōu)化分配和管理模塊組成，PMS組成框圖參見圖11-1所示。

第二節(jié)船舶電力管理系統(tǒng)組成

狹義的PMS專指船舶發(fā)電控制和發(fā)電計劃，一般PMS應包括數據收集、船舶電力管理和網絡分析三大功能，廣義的PMS還應該包括船舶電子員培訓系統(tǒng)功能。PMS的具體功能按其組成分別描述如下：3.1發(fā)電系統(tǒng)管理模塊3.1.1發(fā)電機組操作方式的選擇3.1.2備用發(fā)電機組的控制3.1.3機組的自動啟動3.1.4機組的自動投入及負荷分配

第三節(jié)船舶電力管理系統(tǒng)功能系統(tǒng)由廢氣汽輪發(fā)電機TG和輔柴油發(fā)電機DG組成。系統(tǒng)的總負荷用PL表示，其中PTG-R表示TG額定輸出；PTG-O表示TG最大輸出功率；PTG-H表示使DG啟動時TG的輸出功率；PTG-L表示設定的TG最低負荷極限；PDG-L表示設定的DG最低負荷極限。由圖11-2可見，系統(tǒng)的運行方式按總負荷的變化范圍（及趨勢），可分為六個區(qū)域。

負荷分配控制器原理圖現代大型船舶上，單機功率達數百千瓦的動力負荷已屢見不鮮，例如主推進裝置，側推裝置、大型絞纜機、大型消防泵、大型提升機以及工程船舶上某些特殊用途的動力負荷，其容量往往可與發(fā)電機的單機容量相比擬。在需要使用任一這樣的大負荷時，都應事先詢問一下船舶電站中已供電的發(fā)電機組，現有的功率儲備是否能滿足大負荷的啟動和用電的要求，若不能滿足時，則應先啟動備用機組、并車，并經確認功率儲備足夠時，才允許該大負荷接入電網。這就是重載詢問功能，其基本原理如圖11-3所示。

3.3.1重載詢問功能以上敘述了3種不同的船舶電力優(yōu)化管理原則，可以看出，恒儲備功率增機管理原則和恒平均功率減機管理原則聯合使用，能達到較為理想的經濟效果。

丹麥DEIF公司生產的發(fā)電機并車及保護核心控制器PPU（GeneratorParallelingandProtectionUnit)是一個基于微處理器（16位單片機HBS/2655）實現發(fā)電機并聯運行及保護功能的船舶電站核心控制器，目前廣泛應用于船舶電站自動化系統(tǒng)中。如果僅具有發(fā)電機并聯運行控制器功能，則稱為GPC(GeneratorParallelingController)?？稍诂F場操動操作裝置完成，也可由電氣遙控操作完成。

第四節(jié)船舶電力管理系統(tǒng)實例索引PPU具有檢測發(fā)電機及電網的電壓、電流信號的功能，檢測到的電壓、電流信號用于控制、顯示、保護等。索引1、PPU主要三相交流量測量電路

圖11-7為PPU測量發(fā)電機電壓、發(fā)電機電流以及電網電壓的外部接線圖。

b.負荷自動分配

當1#發(fā)電機主開關合閘后，兩臺發(fā)電機并聯運行，此時1#和2#發(fā)電機的PPU控制器同時通過內部繼電器，將PPU控制器本身自動連接至有功功率負載分配線（PS）和無功功率負載分配線（QS），通過37、38、39號端子進行負荷自動分配。②軸帶發(fā)電機與柴油發(fā)電機并聯運行及負荷自動分配由于某輪的推進采用變距槳，主機轉速基本恒定，因此軸帶發(fā)電機的電源頻率恒定。只在切換發(fā)電機時，軸帶發(fā)電機才與柴油發(fā)電機作短暫并聯運行，用以進行負荷轉移。因此軸帶發(fā)電機的PPU控制器便無需控制其功率和頻率，只需對其進行并車、負荷轉移及保護控制。4.3系統(tǒng)運行參數的顯示及保護參數的在線修改PPU控制器的顯示與操作單元通過9針的串行通信線與PPU控制器的主體部分通信并獲得電源，系統(tǒng)運行參數的顯示及操作界面如圖11-10所示。

1、電站正常運行以后，按動PPU控制器操作面板上的“左”“右”功能選擇鍵，使光標（菜單下的短橫線）選中“V3”，即進入了V3參數顯示界面，如圖11-11所示。V3菜單的顯示參數包括發(fā)電機相電壓的頻率值、發(fā)電機相電壓值、發(fā)電機的功率因數，有功功率。（這些參數項是系統(tǒng)默認的，操作人員無法改變。）索引4.3.3系統(tǒng)保護參數的在線修改

1、接通電源，使PPU控制器得電工作，此時顯示面板上為主工作界面，如圖9-20所示。2、按動操作面板上的“左”“右”功能選擇鍵，使光標選中“SETUP”，接下“SEL”，即可進入功能設置界面，如圖11-12所示。索引第十二章船舶安全用電和安全管理

船舶電氣設備的種類和數量越來越多，以及高壓在船舶上應用，電力系統(tǒng)的安全用電與安全管理具有重要意義和迫切要求。電氣工作人員必須加以熟悉和預防。第一節(jié)船舶安全用電基本知識

電能的產生、轉換、傳輸和使用都很方便，但若使用不當將造成許多不安全的事故發(fā)生，甚至直接致人死亡。為了安全用電避免被電所傷，就必須了解安全用電的基本知識。這些知識主要包括：觸電傷害的種類、安全電壓、觸電預防與急救及安全用電規(guī)則。

1、單相觸電方式單相觸電是指人體直接接觸帶電設備其中一相時，電流通過人體的觸電現象，如圖12-1a）和b）所示。索引1.1.2觸電的方式

2、兩相觸電方式人體同時接觸帶電設備或線路中兩相導體，或在電力系統(tǒng)系統(tǒng)中，人體同時接近不同相的兩相帶電導體，電流從一相通過人體流入另一相導體，構成一個閉合回路，這種觸電方式稱為兩相觸電，如圖12-2所示。人體接觸中性點對地絕緣的三相三線制系統(tǒng)中的帶電部分，即構成單線觸電，如圖12-3所示。圖中，用虛線進行連接的三個電阻R，是船舶電網三相對地絕緣電阻的等效。絕緣良好的電網，絕緣電阻很大；電網的絕緣降低，絕緣電阻減小。圖中，用虛線進行連接的還有三個電容C，是船舶電網三相對地的等效電容（也稱為寄生電容）。索引3、單線觸電方式1.2.2安全電壓通過上述分析可知，流經人體電流的危險程度與電流流經人體的路徑有關，而根據歐姆定律，影響流經人體電流大小則由人體所接觸的電壓大小和人體的實際電阻決定。人體的電阻發(fā)生變化，為了避免流經人體的電流對人生命構成威脅，就必須限制人體可能的接觸電壓。所謂安全電壓，又稱為安全特低電壓或特低電壓（ELV），是指對人體不產生嚴重反應的接觸電壓，是指為了防止觸電事故而采用的由特定電源供電的電壓系列。在人體處于一般環(huán)境下接觸36V以下電壓時，通過人體的電流一般不超過50mA，故把36V稱為安全電壓。但若在潮濕場所或在金屬構架上工作，安全電壓等級還要降低，通常為24V或12V，所以安全電壓是和人體所處的環(huán)境有關，不是一成不變的。索引國際上通用的安全電壓劃分是根據觸電時人體和環(huán)境狀態(tài)的不同而劃分的：（1）人體大部分浸于水中的狀態(tài)，其安全電壓小于2.5V；（2）人體顯著淋濕或人體一部分經常接觸到電氣設備的金屬外殼或構造物的狀態(tài)，其安全電壓小于25V；（3）除以上兩種情況外，對人體加有接觸電壓后，危險性高的接觸狀態(tài)，其安全電壓小于50V。我國則根據發(fā)生觸電危險的環(huán)境條件將安全電壓劃分為：（1）特別危險（潮濕、有腐蝕性蒸汽或游離物等）的建筑物中，為12V；（2）高度危險（潮濕、有導電粉末、炎熱高溫或金屬品較多）的建筑物中，為36V；（3）沒有高度危險（干燥、無導電粉末、非導電底板、金屬品不多等）的建筑物中，為65V。索引1.3觸電預防與急救1.3.1觸電原因與預防措施缺乏安全用電常識和對電氣設備的使用管理不當，是發(fā)生觸電事故的主要原因。電氣設備的絕緣損壞使原本不帶電的物體帶電，是發(fā)生觸電事故的客觀原因，也是最大的隱患，而環(huán)境條件對造成觸電有著重要的影響。因此，觸電主要原因可歸納為如下幾點：①缺乏安全用電意識，糊涂觸電；②違反操作標準或操作規(guī)程或進行誤操作，違規(guī)觸電；③遇到緊急情況，緊張過度，舉措失當，意外觸及帶電體，緊張觸電；④電氣設備絕緣老化或年久失修絕緣破壞，且未妥善接地，人體接觸到此類設備的金屬外殼，故障觸電。索引發(fā)現有人遭受觸電傷害時，應設法迅速切斷電源。如果人在高處觸電，切斷電源時，還應采取安全措施，防止觸電者松手后從高處墜落，造成摔傷。如觸電者傷害較輕，神志清醒，只有心慌、乏力、肢體發(fā)麻等感覺時，可讓其在通風處靜臥休息，一般在2～3小時后即可恢復。如觸電者傷害較嚴重，出現失去知覺、停止呼吸、心臟停止跳動等現象，則應及時采取人工呼吸和人工心臟按摩進行搶救。1.3.2觸電的急救1、工作時應穿電工鞋，進入工作場所后應將工作服應扣好，必要時扎緊褲腳，不應把手表、鑰匙等金屬帶在身邊。2、必須使用電工專用工具對電氣設備進行檢修，工作前應檢查所使用的電工工具是否完備良好，發(fā)現缺陷應及時更換。3、可攜式電氣器具的電纜電線、插頭必須完好，插頭應與插座吻合，無插頭的移動電器不準使用，36V以上的電器外殼必須安全接地。4、移動電器應先接好電源再開啟開關，禁止用濕手或在潮濕的地方使用電器或開啟電器。索引1.4安全用電規(guī)則

要預防船舶電氣火災，首先應該了解船舶電氣引發(fā)火災的原因，知道船舶電氣設備防火的要求，然后才能真正掌握船舶電氣滅火的方法。第二節(jié)船舶電氣火災的預防

引發(fā)船舶發(fā)生火災有多種原因，電氣設備的短路、過載、絕緣老化以及某些故障都是火災的隱患。這些隱患主要是作為火災的熱源或火源。電氣設備的熱源或火源包括正常的和非正常的。電氣設備正常的熱源或火源有：各種觸點正常開斷火花，正常高溫元件(電燈、電熱器等)；有可燃物質出現在不該出現的地方和空間，這就為正常工作的電器火源或熱源提供了可燃物質，從而成為火災的隱患；違禁使用四氮化碳作清洗劑；或用汽油清洗機器部件時未采取有效的防火措施，未注意良好通風，以至有油氣積聚等。

2.1船舶電氣設備引發(fā)電氣火災的原因

船舶電氣防火，就是根據電氣引發(fā)火災的原因，采取有針對性的措施，避免火災的發(fā)生。對于可能產生易燃易爆氣體的場合，還應注意預防靜電的產生及消除靜電可能造成的危害。所謂靜電，從字面上理解，就是靜止不動的電荷，兩種相互絕緣的物質，由于各種原因產生正負電荷分離的現象就是形成靜電。靜電積累到一定程度就會在突出部位產生放電，成為火災和爆炸的隱患。特別是油船，存在可燃氣體的空間較大，容易引起爆炸。任何兩種不同物質的摩擦、緊密接觸-分離、受壓、受熱或感應都能產生靜電，有關靜電產生的具體原因和預防措施，參見本章第六節(jié)油船電氣設備的安全管理的有關介紹。2.2電氣設備防火要求與電氣滅火船舶電氣設備的接地，就是把船舶電氣設備的金屬外殼、支架或電纜的護套等與船體所作的永久性良好聯接。它是防止觸電和保證電氣設備正常工作的重要的安全保護措施。根據不同的接地功能，船舶電氣設備的接地類型主要有：①保護接地；②工作接地；③防干擾接地（屏蔽接地）等。這些接地措施，對保護人體不受觸電傷害和保證電力系統(tǒng)和電氣設備的正常運行等都具有重要意義，下面分別進行介紹，第三節(jié)船舶電氣設備接地的意義和要求保護接地是指工作電壓在50V以上的電氣設備金屬殼罩、構架和電纜金屬護套等與金屬船體鋼結構件作良好的電氣連接。如圖12-4所示E點。3.1保護接地為保證電氣設備在正常工作情況下可靠運行所進行的接地稱為工作接地。工作接地一般應用于中性點接地的三相四線制電力系統(tǒng),如圖12-5a）所示，電焊機和絕緣指示燈的接地線等也屬于工作接地,如圖12-5b）所示，它們都是通過接地線構成回路而工作的，沒有工作接地這些系統(tǒng)或設備將不能正常工作

3.2工作接地屏蔽接地屬于防干擾接地，是指為了防止無線電干擾，將設備的屏蔽層、外殼等進行的接地，如圖12-6所示。3.3屏蔽接地除了上面介紹的三種接地外，常見的接地形式還有：保護接零、重復接地和避雷接地等。對于中性點接地的低壓電力系統(tǒng)，為防觸電，將電氣設備的金屬外殼、電纜金屬護套等與系統(tǒng)的零線作可靠的電氣聯接，即為保護接零，如圖12-7所示。當電氣設備某相絕緣損壞碰殼時，通過零線構成單相短路。因這種單相短路電流較大，可使電氣設備的繼電保護開關或熔斷器斷開。從而既避免了人身觸電，又迅速切除了故障設備，保證了其它電氣設備的正常運行。即使在保護電器斷開之前觸及外殼時，也由于人體電阻遠大于零線回路電阻而使人體電流極小。3.4其他接地

正如本章第三節(jié)所說的，船舶環(huán)境要比一般陸用條件惡劣得多，船舶惡劣的環(huán)境影響最大的是電氣設備的絕緣，船舶高溫影響的是絕緣材料的性能，潮濕、鹽霧、油霧和霉菌影響的還是絕緣材料的性能。而且船舶又處于連續(xù)運動狀態(tài)，電氣設備的絕緣性能受到影響，將直接造成設備工作的不正常，最終影響船舶的連續(xù)運行。因此，電氣設備絕緣比陸用要求要高。本節(jié)主要介紹船舶電氣設備絕緣的意義和要求以及常用電工絕緣材料的類型和等級。第四節(jié)船舶電氣設備絕緣電氣設備的絕緣不僅直接影響其正常運行和使用壽命，而且影響著用電的安全。只有絕緣良好才能隔離電氣設備中有不同電位的部件，才能使電流沿著一定的導體路徑流通，才能保證電氣設備正常工作；只有絕緣良好才能使人免遭觸電，才能使人對其進行安全操作。總而言之，保證電氣設備的絕緣，就是保證線路中的電流按所要求的路徑通過，其主要意義是：①保證設備正常運行；②保障操作人員的安全。4.1.1船舶電氣設備絕緣的意義船舶電氣設備使用的額定值是指在給定的工作條件下能保證正常運行所容許使用的電壓、電流、功率、頻率、溫升等數據。給定（或規(guī)定）的條件主要是指前述的環(huán)境條件以及使用條件。使用條件如連續(xù)工作制、短時工作制、重復短時工作制、頻繁操作和非頻繁操作等。也即在這些規(guī)定的條件下不超過額定值運行，電氣設備的絕緣就不會發(fā)生電擊穿或熱擊穿，特別是熱擊穿。一般而言，設備產生的熱量將隨工作時間的增加而增多。但設備的溫度升高后，本身也存在散熱，當設備的發(fā)熱與散熱平衡后，設備將在一個穩(wěn)定的溫升下長期運行，只要設備的發(fā)熱和散熱條件都保持不變，設備的穩(wěn)定溫升也不變。4.1.2船舶電氣設備的額定值絕緣材料是指電阻率大于109Ω?cm的電介質，絕緣材料的類型很多，從形態(tài)上分為氣體、液體和固體三類。固體絕緣材料又分為無機、有機和有機無機混合絕緣材料，以及耐高溫（180℃～250℃）的硅有機絕緣材料。無機絕緣材料，如云母、陶瓷、石棉、玻璃、大理石等，其耐熱性高，不燃燒，不分解。有機絕緣材料，如橡膠、樹脂、蟲膠、棉紗、紙、麻、絲、人造絲等，耐熱性差，易老化，高溫下可分解、燃燒或炭化。有機無機混合絕緣材料，其性能取決于組成材料的性質。人工合成的有機絕緣材料可塑性高、密度小、強度高、耐油、耐磨、易加工成型，如粉壓塑料、聚氯乙烯塑料和有機玻璃等。耐熱硅絕緣材料介于有機和無機物之間的合成物質，如有機硅絕緣漆、有機硅橡膠、有機硅粘合云母板和有機硅塑料等。4.2.1絕緣材料的類型①耐壓：絕緣材料都在一定的電壓下工作，工作電壓過高會加速老化。對船用低壓設備，所有絕緣材料都能滿足要求。②耐熱性能好：工作于電氣設備（電機、電器、電熱器等）上和溫度較高場合（如鍋爐艙等）的絕緣材料，由于設備和周圍環(huán)境溫度的升高，將使絕緣材料的溫度隨之升高。絕緣材料受熱后將發(fā)生軟化、熔化、揮發(fā)、灼焦、開裂、脆化、電阻率降低、損耗增加、老化和熱擊穿等一系列性能與形態(tài)的變化，因而要求絕緣材料的導熱性好、熱導率高，同時具有足夠的熱穩(wěn)定性。③耐潮、抗霉性能好④機械強度高：船舶絕緣材料因受到機械力的影響（如振動、壓擠、拉伸等），會使絕緣材料產生裂紋、起層皮、變形和破損等，因此要注意選擇機械強度高的絕緣材料。4.2.2絕緣材料的性能指標5.1高壓電力系統(tǒng)的安全措施和低壓電力系統(tǒng)不同，在高壓電力系統(tǒng)中，即使在發(fā)電機的斷路器分閘斷電后，線路和設備上殘存的電荷仍有可能形成高壓。定子繞組或勵磁繞組殘余電場釋放出來的電荷能量足以擊倒一頭牛，安全隱患極大。此外，操作人員即使沒有直接接觸帶電部分，如果相距帶電部分近、小于規(guī)定的安全操作距離（對于帶電體，在空氣中，6.6KV有效安全距離為90㎜），也可能受到嚴重的