船舶电力系统的组成概述

（2）碱性蓄电池
a. 每半个月检查一次电压、电解液密度和高度，及时补充 电解液。
b. 保持气塞透气或定期打开气塞放气。 c. 碱性蓄电池的外壳带电(正极)，存放时须防金属将负极
与外壳接触，引起短路。 d. 一般工作10~12次充放电循环或每月进行一次过充电。 e. 每年或使用50~100次左右时，应更换电解液。电解液的
12.1.1 系统的组成及特点
1) 船舶电力系统的组成 电源装置 配电装置 电力网 负载
(1) 电源装置 将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。
船舶电源主要是指发电机和蓄电池。
柴油机
发电机
(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。 按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。
蓄电池的容量一般是以8小时作为标准放电电流。
5) 船用蓄电池的充放电方式
充电的方法 恒电流充电、恒电压充电、恒电流恒电压充电、连 续补充充电、分段充电。
充电种类
初次充电 、正常充电、均衡充电
均衡充电——多个小电池组合使用的蓄电池在长时间使用 后，各小电池往往产生相对密度、容量和不均衡现象，为 此需要每月进行一次均衡充电，其方法是先进行正常充电； 静置1小时后，用初次充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡 产生为止；再静置1小时，反复上述充电过程，直到电压和 相对密度保持稳定才完成。
放电
PbO2 2H 2SO4 Pb
PbSO4 2H 2O 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。
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。
(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。
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；
(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。
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。
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
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
船舶电力系统的组成概 述
2021年7月20日星期二
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。
§12.1 概述
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。
12.1.2 发电机容量及台数确定的原则
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：
放电
Cd 2KOH 2Ni (OH )3 Cd (OH )2 2KOH 2Ni (OH )2
(2) 蓄电池的容量
蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培·小时来表 示，它等于放电电流I与放电时间t的乘积，即，Q=I • t(Ah) 。
酸性蓄电池通常以10小时的放电电流为标准放电电流。额定容 量被定义为在电解液温度为25℃，以10小时放电电流连续放电 至终止电压时所输出的容量。 例如200Ah容量的酸性蓄电池是指能以20A的电流放电10h。 蓄电池的容量与放电电流的大小及电解液的温度有关，因此如 果超过标准放电电流进行放电，不但会降低容量，而且会严重 影响蓄电池的寿命。
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；
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。
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。
碱性电池的充放电曲线
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Pb）
酸性蓄电池的结构
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，
5) 船用蓄电池的维护保养
（1）酸性蓄电池
a. 电解液应每半个月检查液面高度，每年进行化验检查。 要及时补充电解液，注液孔螺帽应旋紧，以防电解液溅出。
b. 应保持蓄电池表面清洁，为防止极柱夹头生锈，其表面 应涂上一层凡士林油膜。
c. 蓄电池室应保持良好的通风，并严禁烟火。 d. 过充电--酸性蓄电池在运行中往往因长时间充电不足或 过放电等原因造成极板硫化，这时要对蓄电池进行过充电， 使蓄电池恢复到良好的运行状态。
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）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。
充电
负极 电解液
正极
负极
电解液
正极
电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学 反应，其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的 程度，只能采取测量电压的方法来判断碱性蓄电池的充 放电的程度。
碱性蓄电池中每个电池的电动势为1.25V。放电时，电压 变化在1.2~1V范围内，电流增大时可达到0.7V，低于0.7V 就不应再放电。充电时，电压变化在1.4~I.8V范围内。
更换应在放电状态下进行，必要时可用纯水清洗，并 及时注入更换的电解液。
12.2.7 岸电箱 岸电箱通常设置在主甲板以上的位置,面板上应设有指 示灯以指示外来电缆是否有电,箱内还应设置岸电相序 的监视设备。
(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。
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。
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
2) 确定电站容量的基本原则
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。
3) 发电机组容量和数量的选择原则
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。
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。
3) 蓄电池的主要性能
酸性电池的充放电曲线
一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电
§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
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
1) 发电机控制屏
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。
(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。
4）其他设备 电加热器、电风扇、电视机。
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。
（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。
（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。
(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：
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。
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。
实际中,区配电板和分配电板统称为分配电板。
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。
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。
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。
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。