12.4~7 船舶电站

12.5 船舶电网的保护
本节主要内容有三个部分
1.船舶电网的短路保护； 2.过载保护； 3.单相接地及电网绝缘监视。 保护内容：1.短路保护，2.过载保护，3.单 相接地及绝缘监测，4.岸电相序及断相保护。 —— 岸电相序及断相保护已介绍。
一、船舶电网的短路保护
保护原则：应具有选择性，避免造成不必要的停电。 动作值整定原则：—— 按时间原则和按电流原则。 ⑴.按时间：各级开关或保护装置的动作时间整定值朝发 电机方向逐级增大；⑵.按电流：动作电流的整定值也是 朝发电机方向逐渐递增。 保护装置：1.万能式自动断路器（发电机主开关）， 2.装置式自动断路器（配电板或应急配电板），3.熔断器 （末级保护）。 实际做法及要求：1.发电机至万能式自动开关短路可 能性小，可不设；2.主配电板至用电设备部分与用电设备 共用一套；3.主配电板至分配电板可采用装置式断路器或 熔断器；4.主汇流排至电动机的保护级数不超过4级，至 照明负载保护级数不超过5级 ——（否则难整定，难以满 足“选择性和快速性”）。
Байду номын сангаас
四、定螺距桨的主机轴带发电机
系统特点： 主机转速和转向是可变的。—— 只有在船舶定 速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时 才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此， 必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： —— 具体措施下面分别讨论 1.转速补偿； 2.频率补偿。
四、逆功率保护 并联运行发电机从电网中吸收功率
逆功率原因：1、原动机故障（断油、联轴节损 坏）；危害：增加电网负担，其他发电机发生过载。 2、并车操作时：待并机在负差频率下或滞后相位差 下合闸时，机组间会有瞬时逆功率，是允许的，在延 时时间内不应动作。 保护要求：—— 整定值：逆功率大小为额定功 率的8%～15%，延时1～10s动作跳闸。 措施（保护元件）：—— 通常采用“逆功率继电 器”作为保护元件(能反映有功功率的方向与大小)。 与主开关的失压脱扣器配合用。 逆功率继电器：—— 反映有功功率大小和方向。 类型：感应式（GG-21）；整流式等。
单相接地造成潜在性危害，因此保 护装置要求提示性（或监测性），不要 求切除性。 方法：常用绝缘指示（地气）灯。 暗，该相绝缘不好，灭，该相接地。 绝缘监测：地气灯难以获 得具体的绝缘电阻，通常采用 兆欧表（型式：带电测量式或 安装式兆欧表，原理：利用绝 缘漏电流与绝缘电阻成反比） — 电网绝缘电阻不应低于 1MΩ 。
感应式接线图
动作值的调整是通过改变 电流线圈的匝数来实现。 延时的时限的调整通过调 整挡块的位置来实现。
铝盘的旋转力矩M∝UCB IC COSφ
12.7 主机轴带发电机装置
本节主要内容有四部分
1.轴带发电机的特点 2.主要类型 3.变距桨轴带发电机 4.定距桨轴带发电机
轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主 机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。
MΩ表
+ -
12.6同步发电机的保护及保护装置
本节主要内容主要是：
1.了解船舶发电机保护的目的； 2.知道发电机保护的种类； 3.掌握具体保护的要求。
保护目的：发电机是重要设备，是船舶安全航 行的保障。一般设有：外部短路保护、过载保护、 欠压保护和逆功率保护。
一、外部短路保护
外部短路?
短路的原因：⑴.维护保养不周；⑵.绝缘老化；⑶.机 械损伤；⑷.误操作等。 保护原则：—— 有总体和具体之分。 ⑴.总体：“既要保护发电机，又要保证供电” ； ⑵.具体：“时间原则”和“电流原则”相结合。 考虑: 选择性（I1>I2>I3；t1>t2>t3）、快速性、可靠性 措施：—由过流脱扣器或综合保护装置实现(图12-13)。 ①.小电流，延时；—— 远端短路保护，避免大面积停 电。小电流是比近端短路小的短路电流，不是过载电流。为 了区分过载还是远端短路，所以要延时。 ②.大电流，瞬时；—— 近端短路保护，发电机应立即 跳闸（因为已经没有其它保护）。 整定值：⑴.小电流：3～5倍的发电机额定电流，延时 0.2 ～0.6s动作。 ⑵.大电流：5 ～10倍的额定电流，瞬时动作。
二、过载保护
过载保护方法： 船舶电网一般不单独设置过载保护装置（电 网过载保护通常与用电设备共用一套过载保护装 置，装在出线端）。 注意： 1.“不单独设置过载保护”并非“不保护” ，而是由负载“顺带”保护； 2.舵机线路（主、控制线路都）不设置过载 保护装置 —— 保证舵机紧急时的可使用。
三、单相接地及电网绝缘监视
三、欠压保护
危害：—— 不能正常工作，电动机过电流。 保护：—— 已经并网的发电机：脱开；未并 网的发电机：不能并网。 措施（保护元件）：空气断路器的失压脱扣器 或综合保护装置中的晶体管低压继电器。 《钢质海船建造规范》规定： 1.带时限的发电机,电压低于额定值的70% ～ 80%时：延时1.5 ～3s动作跳闸； 2.不带时限发电机,电压低于额定值的40% ～ 70%时：瞬时动作跳闸。
枝状
环状
（2）500V如上中压电网的结线方式： 放射式、树干式、桥式、桥式综合
重要负载的馈电方式
重要负载：直接与船舶航行、货物 保存、船舶和人身安全有关的电气 设备。
重要负载保证其供电可靠性采取措施： 1.重要负载直接由主配电板供电； 2.两路独立的馈电线供电（其中一路经应急配电板）； 3.采用自动分级卸载装置（过载时卸掉次要、保证重要负载）； 4.采用分段汇流排提高供电可靠性。
选择性（I1>I2>I3；t1>t2>t3）
二、过载保护
定义：发电机输出功率或电流超过其额定值。 保护原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断供 电，且应避开短暂过载(有时限)。 措施：—— 由空气断路器的“过电流脱扣 器”\“热脱扣器” 或“自动分级卸载”等装置动作， 实现保护。 自动分级卸载装置：卸次要负载（空调、风机）、 延时动作。船舶一般有一级卸载装置 《钢质海船建造规范》规定： 1.无自动分级卸载时：出现1.25～1.35倍额定电 流后，延时15～20s自动开关跳闸； 2.有自动分级卸载时：1)出现1.1∼1.2倍额定电 流后，延时5～10s自动分级卸载装置动作； 2)出现1.5倍额定电流后，延时10～20s自动开关跳闸。
二、船舶轴带发电机主要类型
主要类型 ： 1.直流轴带机：虽然直流轴带机电压稳定，转 速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大， 因此，直流轴带发电机较少用。 2.交流轴带机：其控制较复杂。可分为： １）定距桨型（ＦＰＰ）：主机转速可变的轴带 发电机系统 ２）变矩桨型（ＣＰＰ）：主机转速和转向保持 不变
12.4 船舶电网
1、了解船舶电网的种类、结线方式，掌握船 舶电 网的线制 2、了解船舶电缆构造性能、选择和敷设要求； 3、了解船舶电网的保护的种类和方法，知道 单相接地的危害及绝缘监测方法
注意的几个问题： 1.船舶电网有哪几类？什么是电网的结线方 式？船舶电网有哪几类？各有什么特点？ 2.电缆由哪些主要部分组成？各部分作用如 何？船舶电缆主要性能有哪些？如何进行电缆的 选择？敷设时应注意什么？ 3.船舶电网需要哪些保护？ 4.为什么说船舶电网不需要单独设置过载保 护？
三、变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：主机转速、转向不变，改变 螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。 轴带发电机组用一般船用交流发电机 控制： —— 需要两方面的控制(自动负荷控制) 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。 而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使 转速恒定）。 存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（中间传动机构）。
二、船舶电网的结线方式
结线方式：
定义：船舶电源、配电板与 负载之间电缆的联结方式称为船 舶电网的结线方式。 （1） 500V如下的分类：枝 状结线和环状结线。枝状结线总 长度短，但可靠性较差，主要用 于商船；环状结线可靠性高、线 路损失较小，但维护保养复杂、 造价高，主要用于客船、军舰。 图 a）为枝状，b）为环状。
2、船舶电缆牌号的选择
选择的任务：—— 1.型号；2.芯线截面。 型号选择：主要根据用途、环境条件、敷设方 式、屏蔽要求等四个方面进行选择。 芯线截面选择：主要根据载流大小、用电设备 工作制进行选择。选择时电缆最大允许载流量一般 不小于该线路可能出现的最大电流。 具体注意8点（要求）：—— ①.发电机电缆； ②.电动机电缆；③.分配电板电缆；④.起货机电缆 ；⑤.直流发电机的均压线；⑥.交流电缆避免单芯 ；⑦.考虑备用芯线；⑧.不允许不同用途共用一条 多芯电缆。
主电网与应急电网的连接方式
主电网与应急 电网的连接方式： 通过联络开关（自 动开关）相连，正 常时为主配电板的 一部分；应急时联 络开关断开，成为 应急电网。
三、船舶电网的线制
分类：船舶电网线制一般分为3种：
三相绝缘系统
中性点接地的三相四线系统
中性点接地的三线系统
三相绝缘系统：照明与动力电网不相互干扰，单相接地 不影响三相对称关系。绝缘性能相对较好，安全可靠。多数 采用。中点接地三相四线系统：无照明变压器，单相接地即 短路，安全性差。中点接地的三线系统：节省电缆，但易触 电、短路，一般船舶不采用。
一、主机轴带发电机的特点
轴带发电机系统是由主机直接（或通过变速机构）带动发 电机供电系统,在船舶航行期间向全船供电. 特点：优点： 1.经济高效:利用主机10%∼15%的功 率储备裕量； 2.改善环境:减少噪声和热源； 3.减小维修。 缺点： 1.只能定速航行时工作,设置辅助发 电机组； 2.控制较复杂； 3.初投资大。
四 船舶电缆
本节主要内容有三个部分
1.船舶电缆的构造和性能； 2.船舶电缆牌号的选择； 3.电缆的敷设。
电缆和电线的区别：电线，是芯线外只有绝 缘层；电缆，则是芯线外除了绝缘层还有防护套 及铠装。
1、船舶电缆的构造和性能