船舶电力系统

第六章船舶电力系统

§ 6— 1船舶电力系统概述

一、船舶电力系统的组成及特点

1•船舶电力系统的组成

船舶电力系统是由电源装置、 配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连接的整体，

是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。 其结构简图如图6 — 1所示。

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图6—1典型船舶系统简图 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。

2） 配电装置。对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。

3） 船舶电力网。是全船电缆电线的总称，也是电能的生产者 （各种电源）和电能的消耗 者（各类用电设备）的中间传递环节。船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以分为动 力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。

4）负载。即用电设备。船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机 （为主机和 主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等 卜舱室辅机（生 活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等 卜电力推进设备（主电力推进装置、首

尾侧推装置等）、机修机械（车床、钻床、电焊机等）、冷藏通风（冷藏集装箱、空调装置、伙 食冷库和通风机等卜照明设备、船舶通信导航设备（无线电通信设备、导航和船内通信设备）

2. 船舶电力系统的特点

根据船用负载的特点，船舶电力系统的电站容量、连接方式、 电压等级、配电装置等与

陆上电力系统有着很大的差别。 从驱动发电机的原动机形式分类， 船舶发电机组有柴油发电 机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。

船舶电站单机容量一般不超过 I OOOkW ，装机总功率不超过 5 000 kW （电力推进船和特

种船除外），相比陆上要小得多。船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合 供配电的方式，以方便管理维护。正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电， 但是要求 船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、 在突发局部故障时也能保障船

舶安全运行。船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。 短路电流所产生的电 磁机械应力和热效应易使开关、 汇流排等设备遭受损伤和破坏。 因此， 船舶输电电缆采用沿 舱壁或舱 顶走MCD

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线，电缆的分支和转接均在配电板（箱）或专设的分线盒内完成，不允许外部

有连接点。

二、船舶电力系统的基本参数

船舶电力系统的基本参数是指电流种类（电制）、额定电压和额定频率的等级。

1．电流种类（电制）早期船舶采用直流电制，主要基于直流发电机调压容易、直流配电装置简洁、直流电动机调速平滑等优点。但直流电制在可靠性、经济性、可维修性方面的缺陷甚多，而电力电子技术的发展突破了交流电力系统的调压、调频、并联运行等一系列难点，使交流电制占据了主要地位。除了采用直流电力系统或交直流混合电力系统的特殊工程船舶外，几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。

2．额定电压等级船舶电力系统额定电压等级的选用直接关系到电力系统中所有电气设备的重量和尺寸，提高电压利于减少导线中的电流、提高设备功率、减小舱容，利于提高经济性，随之对电气设备的绝缘和安全方面的要求也更高。世界各国对电压等级的选用与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。例如美国和日本采用450V 、60Hz 的电制，而我国和前苏联等均采用400V 、50Hz 的电制。随着船舶发展大型化，目前采用电力推进的商船、滚装船和一些工程船舶电站的容量都比较大（高达几万千瓦），出现了 6 kV、3．3 kV 以上中压等级

的船舶电站。

我国用电设备的额定电压有24V 、110V、220V 、380V 、1kV 、3kV 、6kV 、10kV 等。

根据电源电压的额定值比同级电力系统用电设备的额定电压高5％左右的原则，发电机的额

定电压为115V、230V、400V、1.05kV 、3.15 kV、6.3kV、10.5kV 等。我国（钢质海船入级与建造规范》规定：非电力推进船舶的限制电压为500V ，动力负载、具有固定敷设电缆的电热装置等的额定电压为380V，照明、生活居室的电热器限制电压为250V，额定电压为220V。

3．额定频率

交流船舶电力系统的额定频率一般沿用各国陆地上的频率标准，我国采用50 Hz,西欧、

美国采用60Hz。这里不包括弱电设备所需的特殊频率以及海上平台等特殊设备的电源频率。

三、发电机容量及台数确定的原则船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求, 并保证船舶的安全性和经济性而确定的。船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的总和, 也不等于船舶某

一运行工况下所用全部用电设备标称电功率的总和。因为船舶在不同运行工况下投入运行的用电设备不同, 用电量也不同；即便在同一运行工况下各用电设备的运行时间长短不同, 负荷变化的情况也不同；每一用电设备实际所需的电功率大多小于其标称电功率。电站发电机

组数量的选择和单机容量的确定既与电站容量有关, 也与各工况的用电量大小和相对运行周期的长短有关。

1．船舶的运行工况船舶营运中有航行工况（货船的全速满载航行时间约占船舶运行周期的

41％,油船占64％）、进出港工况（船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约占运行周期的1％）、装卸货工况（货船装卸所载货物期间约占运行周期的18％,油船占7％）、停泊工况（货船的无装卸

作业停泊时间约占运行周期的40％,油船占28％）、应急工况（发生进水、火灾等海损引起

主发电机失效而启用应急发电机的工况）。

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工况下的用电量, 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发电机组的总容量决定于电站的总容量, 确定发电机组的单机容量和机组数量的基本原则是：单机组容量以最高负荷率为80％来确定为宜；船舶电站必须有备用机组,其容量要

能满足船舶各运行工况的用电需求；确定单机组容量和机组数量时, 要考虑各机组的使用寿命应与主机寿命相当，维修管理方便。