船舶电力系统的组成
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2019/11/24
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4) 蓄电池的结构及工作原理
(1) 酸性蓄电池
酸性蓄电池主要由容器、 极板和隔板等几部分组
正极的活性物质是二氧 化铅(PbO2)
负极的活性物质是海绵 状纯铅(Pb)
酸性蓄电池的结构
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酸性蓄电池的电解液为浓度在27%--37%的稀硫酸溶 液,比重为1.28—1.31。酸性电池是利用铅、二氧 化铅和硫酸的化学反应来储存电能和释放电能的,
一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电
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§12.2 配电装置
12.2.1 配电装置分类 主配电板 应急配电板 蓄电池充放电板 分配电板 岸电箱和 交流配电板
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分配电板一般只向单一性质负载供电,主要用作对额定 电流不超过16A的最后分支电路进行电能分配。
实际中,区配电板和分配电板统称为分配电板。
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12.2.4 应急配电板
用来控制和监视应急发电机组的工作情况,并向船舶应 急用电设备供电。
应急配电板用于应急发电机控制和监视,并向应急用电 设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室内,一般 位于艇甲板上。应急配电板由应急发电机控制屏和应急 配电屏组成,其上面安装的仪器仪表与主配电板基本相 同。应急发电机总是单机运行,所以不需要并车屏、逆 功率继电器和同步表。
12.2.2 主配电板的构成及功能 由发电机控制屏、并车屏、负载屏和连接母线四部分组成。
负载屏
并车屏
发电机控制屏
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1) 发电机控制屏
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用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组 均配有单独的控制屏。
其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开 关、频率表、功率表、功率因数表;
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电站容量应能满足船舶在各种运行况下的 用电量,并有适当的裕量,确保连续可靠 的供电。但从经济性考虑,冗余功率又不 能太大。
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3) 发电机组容量和数量的选择原则
(1)应能满足船舶在各种运行工况下的用电量, 并有适当的裕量,以保证连续可靠的供电。以实 际用电量最大的运行工况为基础来确定。
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§12.1 概述
12.1.1 系统的组成Βιβλιοθήκη Baidu特点
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1) 船舶电力系统的组成 电源装置 配电装置 电力网 负载
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(1) 电源装置 将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。
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12.2.5 充放电板
船舶小应急照明,操纵仪器和无线电设备的电源均采用 蓄电池,船舶设置充放电板对蓄电池进行充电、放电, 实现向用电设备正常供电。
(1)对船上安装的蓄电池组进行充电和放电;
(2)控制和监视充电电源的工作情况;
(3)将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备;
4)其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
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2) 船舶电力系统的特点
(1)船舶电力系统是一个独立的电力系统。 (2)船舶电网的输电距离短,线路阻抗低, 各处短路电流大。 (3)船舶是一个工作环境恶劣的场所。
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船舶电源主要是指发电机和蓄电池。
柴油机
发电机
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(2) 配电装置
对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制的装置。 按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、区配电 板、分配电板和岸电箱等几种。
按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。
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第12章 船舶电力系统的组成
§12.1 概述 §12.2 配电装置 §12.3 万能式自动空气断路器 §12.4 船舶电网 §12.5 电网的保护及保护装置 §12.6 同步发电机的保护及保护装置 §12.7 轴带发电机装置
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(3) 负载 :用电设备
1)各种电力拖动设备 舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。
2)船舶电气照明设备 照明灯具,信号灯等。
3)船舶通信导航设备 无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵 角指示器、电罗经、雷达等。
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内容简介
本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特 点和基本功能,对配电装置中的重要设备 和部件(包括配电板,应急配电板,蓄电 池,充放电板,岸电箱和万能式自动空气 断路器)作了详情的叙述,此外,对船舶 轴带发电机主要类型及工作原理作了简单 介绍。
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12.1.2 发电机容量及台数确定的原则
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1) 船舶的运行工况
货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下: (1)航行工况 (2)进出港工况 (3)装卸货工况 (4)停泊工况 (5)应急工况
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2) 确定电站容量的基本原则
(2) 作为低压设备的电源(如供电给无线电收发报机、自 动电话交换机和各种警报器);
(3)作为应急发电机组和救生艇上柴油机的起动电源,用 作罗经的直流电源等。
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2) 船用蓄电池的类别
船用蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。 酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池,船用历史最久, 常用于柴油机的起动和应急照明。
由容器、极板和活性物质构成
碱性蓄电池的电解液为20%的氢氧化钾(KOH)水溶液 (或纯氢氧化钠溶液),比重为1.2~1.27。蓄电池充电时 将电能变为化学能储存起来,放电时将化学能变为电能 输送给用电设备,两电极所发生的化学反应是可逆的。 在充放电过程中总的化学反应方程式为:
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12.1.4 应急发电机容量的确定
一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机,也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。
确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的电功率, 即:航行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警和信号 装置、火灾探测和报警装置及防火门的固定和释放系统; 在紧急状态下所需要的船内通信设备、应急消防泵、自 动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时使用 的舵机、动力操作水密门及其指示器、报警器、其他需 要应急发电机供电的用电设备
按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。
(3) 船舶电力网
是全船电缆电线的总称 ,包括动力电网、照明电网、应急 电网、低压电网和弱电电网。
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中压主电力系统电源:
3台5200KVA,720rpm,60Hz的主发电机组,柴油机为Warsila 9L32,可 以单独或者并联向中压电网供电。 其中No.1主发电机在装载需要50Hz中压电源供应的货物时,可以切换为 2030KVA,600rpm,50Hz的模式运转,单独为50Hz的货物负载电源供电, 图中用于中压汇流排连接的断路器KS1应该处于分闸状态。
其中间部分安装发电机的主开关、原动机的调速开关、 按钮等;
其下部分一般安装发电机的励磁控制装置;控制屏内装 有逆功率继电器、仪用互感器。
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2) 并车屏
用作发电机组的并车整步操作。其面板上装有同步表、 同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并 车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器等。
3.负载屏
用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护, 并将电能供给各用电设备或分电箱。包括动力负载屏和 照明负载屏。 负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换 开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开 关等。
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应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板供 电联络开关之间设有电气联锁。
应急电网平时可由主配电板供电,唯当主发电机发生故 障或检修时才由应急发电机组供电。主配电板连通应急 配电板有供电联络开关, 它与应急配电板的主开关之间 设有电气联锁,以保证主发电机并向电网供电 (即主网 不失电) 时,应急发电机组不工作。
(2)裕量功率不能太大,以保证其经济性。
(3)一般船舶电站设置2至3台(包括备用机组) 同型号、同容量的机组,最多为4台。
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(4) 发电机组的总容量决定于电站的总容量, 发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基 本原则确定:
单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便
E 0.84 d
如在蓄电池充电完毕将外电路断开后,测得的比重为 1.28时,则根据上式可估算出其电动势为2.12V。
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(2) 碱性蓄电池
碱性蓄电池可分为镉—镍(Cd-NJ)、铁-镍(Fe-Ni)、 锌—银(Zn-Ag)、镉—银(Cd-Ag)等系列。船舶主要采 用镉—镍、铁—镍蓄电池,下面以镉—镍碱性蓄电池 为例作介绍。
(4)当主电网、应急电网都失电的情况下,能自动接通 蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。
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12.2.6 蓄电池
1) 蓄电池在船舶上的应用
(1) 作为应急电源或备用电源,一般商船都把蓄电池作为 船舶小应急电源,在船舶主电网失电而应急发电机组尚 未正常供电的时间内,蓄电池组则供电给小应急负载;
放电
PbO2 2H2SO4 Pb
PbSO4 2H2O PbSO4
充电
正极
电解液 负极
正极
电解液 负极
充电时电解液稀硫酸的比重会增加;放电时由于生成
水,比重降低。实际工程中采用比重计来测量电解液
的比重,从而估计出蓄电池电动势的大小。酸性蓄电 池的电动势,主要与电解液比重d有关。比重高,电 动势也高,E与d之间的关系可由经验公式来表示。
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12.1.1 系统的组成及特点
1) 电流种类(电制) 几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。
2) 额定电压等级 交流船舶电网多数为380V或为440V。某些船舶 上采用的6KV 、3.3KV的电力系统。
3) 额定频率 我国采用50Hz,日本、美国等采用60Hz的频 率标准。
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4) 汇流排
交流汇流排的颜色A相为绿色,B相为黄色,C相为 褐色或紫色,中线为浅蓝色。
直流汇流排的颜色正极为红色,负极为蓝色,中线 为绿色和黄色间隔。
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12.2.3 分配电板
区(分)配电板是向成组用电设备进行供电的开关和 控制设备的组合装置。区配电板主要是控制其他区域 配电板、分配电板或向正常工作电流大于16A的电气 设备供电。
碱性蓄电池包括镉-镍蓄电池、铁-镍蓄电池、锌银蓄电池和镉-银蓄电池等,主要用于无线电通信 设备。但价格较高,民用船舶较少采用。
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3) 蓄电池的主要性能
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酸性电池的充放电曲线
碱性电池的充放电曲线
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