船舶电站_船舶电力系统概论
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.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)、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)、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）、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)等。
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l 000kW，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。
船舶电站第十章船舶电力系统与配电装置
（二）、船舶电网的分类
主要根据供电电源分类： 1.主电网（包括动力和正常照明网络）；
动力电网：供电给电动机负载的电网，但一般600W以上的电热 装置及大于1KW的探照灯也是由动力网络供电。 照明网络：由主配电板供电给照明变压器——经降压后再返回到
主配电板中照明屏，通过照明屏上配电开关配电给各照明配电箱，最后由照 明分配电箱配电给各路照明灯具。
六、船舶电缆
5 3 1
组成：导电芯线、电气绝缘层、 防护套。
2 6 4 导电芯线：由七根及以上0.26mm ～2.47mm软铜丝绞合而成0.8mm2～400mm2等不同规格。船用电 缆有：单芯、双芯、三芯、多芯等几种 。 电气绝缘层：保证芯线之间、及与外界之间的绝缘。 图 中2～4。 防护套：图中的5，作用是保护电缆不受油水、盐雾、化 学腐蚀和机械损伤 ，有的还具有阻燃性能。 铠装：图中的6，具有机械防护作用和电气屏蔽作用。船 用电缆的铠装主要有：镀锡铜丝编织、镀锌钢丝编织、尼龙 编织及金属软管 —— 四种。
电缆的敷设
敷设时应注意： ①.敷设地点应避免受损或应采取措施； ②.不可敷设在船壳板上； ③.穿过舱、甲板时应不影响其防护性能； ④.远离磁罗经等设备； ⑤.便于检查； ⑥.主、应急、备用馈电线之间应尽可能远离 ； ⑦.防止对无线电设备的干扰。 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。
4、船舶电网接地故障的查找
3、绝缘监测报警装置p148
由电子电路组成的监测报警系统，可以连续监测船舶电网 对地的绝缘状况，多与配电板式兆欧表合为一体，除显示电 网的绝缘电阻值外，当绝缘电阻低于设定值时，即在配电板 上发出声、光报警，并送至机舱集中报警系统。
船舶电力系统概述
（6）电气设备之间有较大的电磁干扰，因此设备 抗干扰的要求更高。
船舶电力系统概述
电站和配电系统的概念。 关于船舶电力系统的另外一种组成方法认为，电 力系统由电站（供电系统）和配电系统及负载组成。
电站是指发电机组至主配电板发电机控制屏， 与前一种分法所不同的是，电站中包含了主配电板 的发电机控制屏，认为发电过程，到主配电板的发 电机控制屏才算作结束。配电系统则是指主配电板 的配电屏到负载的电源线为止，这一阶段属于配电 过程。和前一种组成法略有不同，这种分法，相当 于将配电板从发电机配电屏切开，一分为二。
小提示：设备为什么必须加支架，螺丝为什么必须加弹垫。
船舶电力系统概述
IP防护：是对固体和液体入侵防护 ①.只存在与带电体接触危险环境IP20； ②.存在滴水和机械伤害的舱室环境IP22； ③.水和机械伤害危险较大的机器处所IP34； ④.水和机械伤害危险较大的舱室处所IP44， 附具（附属器具）IP55； ⑤.喷水、粉尘、严重机械伤害危险为IP55和 IP56； ⑥.大量水浸入危险的露天甲板为IP56； ⑦.爆炸危险除防爆功能外，还应满足相应处 所的防护等级。
船舶电力系统概述
三. 船舶电力系统的电气参数 1. 电流种类
电流有直流和交流两种。早期船舶多 采用直流电力系统。我国舰船在60-70 年代完成了向交流电制过渡，目前主要 使用交流电制。然而舰船电力系统的电 流种类，仍然会受到舰船能源类型或某 种条件的限制，例如，采用蓄电池组为 能源的常规潜艇，就很难推行交流电制； 有较高调速要求的电力推进电力系统也 往往采用直流电制。
（3）为了提高安全性，客船和中大型货船一般会 配置独立的应急电源，我厂承建的船舶一般使用应急发 电机组和应急配电系统。它可以在主电站发生故障时， 保证船舶安全航行所必须设备的用电。
船舶电站
1、船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成；按原动机类型分类：柴油发电机组汽轮发电机组燃气轮机发电机组蒸汽发电机组轴带发电机组核能发电机组2、船舶电力系统基本参数：电流种类，电压等级，频率标准；功能：决定船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、价格和尺寸。
提高电压等级意义：可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。
我国发电设备的额定电压230V（单相）400V（三相）3船舶交流电力系统现行额定频率有工频和中频两种。
工频是船舶动力电气设备使用的频率，有50Hz和60Hz两种。
提高频率，可以提高自动化系统动作的快速性，降低电气设备的重量和尺寸。
4供电网络指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电板之间，以及主配电板与应急配电板之间的电气联接网络。
5配电网络指主配电板及应急配电板到用电设备的网络。
主配电板与分配电板之间的网络为一次配电网络。
分配电板到各用电负载之间的网络为二次配电网络。
6应急电力系统船舶电力系统(称为主系统) 的后备系统。
作用：在主系统发生故障时，替代主系统向重要负载供电。
应急电力系统分类以柴油发电机组作为电源，叫大应急系统；以蓄电池组及其充电设备作电源，叫临时应急系统或小应急系统。
7三相交流电的船舶有三线绝缘系统(三相三线系统)、中点接地的四线系统(三相四线系统)利用船体作为中性线回路的三线系统(中点接地的三线系统)。
8主配电装置定义：船舶电力系统的中枢，其作用是用来控制和监视主发电机的工作，并将主发电机送出的电能向全船电网进行分配。
9发电机控制屏：并车屏、负载屏、连接母线10负荷系数法又称负荷表格法。
分：需要系数法、三类负荷法三类负荷法把负荷分成偶然短时使用重复短时使用长期使用三类三类负荷法：基于电力负荷分类模型的一种电力负荷计算方法，考虑了舰船电力负荷的特点，将影响负荷变化的因素分别用各自的系数来表达，从而提高了计算精度。
（1）第一类负荷指船舶在某一运行状态下连续使用的负荷。
船舶电站第一章
• 船舶电站概述 • 船舶电站的主要设备 • 船舶电站的操作与维护 • 船舶电站的安全与环保 • 船舶电站的未来展望
01
船舶电站概述
船舶电站的定义
• 船舶电站是指安装在船舶上，为船舶提供动力和电能的电气装 置。它由发电机组、主配电板、控制保护设备和相关辅助设备 组成，是船舶电力系统的心脏。
功能与组成
配电板的主要功能是控制和保护 电路，防止过载、短路和欠压等 故障。它通常由开关、保护装置 、测量仪表和指示灯等组成。
控制设备
控制设备
控制设备是用于监控和控制船舶电站运行的系统和装置，包括自动控制系统、继 电器、接触器等。
作用与要求
控制设备的作用是实现自动控制、远程控制和保护功能，提高船舶电站的可靠性 和效率。选择和控制设备需要满足船舶电站的特殊环境和安全要求。
船舶电站的工作原理
• 当原动机带动发电机转子旋转时，发电机定子线圈 切割磁力线，产生感应电动势，从而输出电能。电 能通过主配电板分配到船舶各个用电设备，满足各 种电力需求。同时，控制保护设备对电站的运行状 态进行实时监测，一旦发现异常情况，立即采取保 护措施，确保电站安全可靠地运行。
02
船舶电站的主要设备
船舶电站可采用废热回收技术，将余热转化为有用的能源，提高能源利用效率。
05
船舶电站的未来展望
船舶电站的新技术发展
高效能发电机
数字化技术
随着技术的进步，船舶电站将采用更 高效率的发电机，提高能源利用效率， 降低能耗。
数字化技术将进一步应用于船舶电站， 实现电站的远程监控、智能调度和优 化管理。
新型燃料电池
启动操作
按照规定的操作步骤启动发电 机，并确保所有开关和断路器 处于正确位置。
船舶电力系统概述
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η'为电动机相当于功率P2时的效率
船舶电力系统概述
（6）无功功率Q5
为电动机的功率因数角。
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船舶电力系统概述
3．系数的确定
（1）负荷系数的确定 一般机械的轴功率可由产品样本查得，机械负荷系数可根 据轮机专业或舾装专业提供的设备实际使用数据来确定。
（2）同时系数的确定
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船舶电力系统概述
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 高温、潮湿、霉菌、振动、倾斜。 要求电气设备进行（防潮、防霉菌、防盐雾）三防处理
（2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大 要求短路保护环节全面、可靠、选择性强。
（3）船舶电站容量相对较小。 要求发电机有强行励磁能力，稳压性能好。
功率、功率因数、绝缘电阻等）。
（3）调整电力系统的各电气参数值（例如电压、频率的调整）。
（4）当电力系统发生故障或不能正常运行时，保护电路将 自动地切断故障电路或发出报警信号。
（5）对电路状态、开关状态以及偏离正常的工பைடு நூலகம்状态进行 信号显示。
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船舶电力系统概述
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一、 主配电板
负载屏
并车屏
（5）应急工况：主发电机失效、应急发电机启用。
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船舶电力系统概述
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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
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：最高负荷的80%。 ◆船舶电站必须有备用机组2-3台，最多4台。 ◆各机组的使用寿命应与主机寿命相当 ◆维修管理方便
第1章船舶电力系统概论
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
电气设备的船用条件及基本要求
（1）适应振动和冲击的条件
要求电气设备应能承受船舶正常运营所产生的振 动和冲击。
由于振动可使电气设备的固定或连接部件松脱， 使部件结构损坏或失灵，因此这些部件要有防松 脱的措施。对受振动影响较大的设备应有减振或 隔振措施，并且具有坚固的耐振动和抗冲击的机 械结构。
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
课件
中压主电力系统电源：
5/24/2019
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。
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
（4）船舶电力系统工作环境恶劣 船舶在海上航行，必然受到各种恶劣气候条件的影响，给 船舶电气设备的正常、安全运行带来很多困难，这些困难 可能造成比陆地上更加严重的后果。
①环境温度变化大
②相对湿度较大 ③金属部件易于腐蚀
④工作稳定性差
⑤电磁污染严重
工作环境恶劣(三防:防潮湿、防霉菌、防盐雾)
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
5/24/2019
课件
（2）电源与用电设备之间的距离很短，线路阻抗很小， 因此短路电流很大。
船舶电站配电装置也简单、可靠，只采用低压电器 开关及控制和保护装置，除照明须配置容量不大的 变压器外，并无其他的变压设备，一般船舶电站直 接对用电设备供电。
船舶高压电力系统概述
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
1 船舶高压电力系统电压等级 世界各国以及在不同应用领域关于电力系统电压等级的标 准并不完全一致。 美国电气和电子工程师协会IEEE标准规定，额定电压大于 1KV，小于10KV的电力系统为中压交流电力系统。其中 常用的有3．3KV /3．0KV、6．6KV /6．0KV、11KV /10．0KV三个等级，上述等级中分子、分母分别表示额 定频率为60HZ、50Hz的电力系统所对应的额定电压。 在中压电压等级之上，IEEE标准还有高压和超高压电压等 级。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
中国船级社CCS《钢质海船入级规范2009》（第四分册） 对交流高压电气装置特殊要求中指出：
交流高压电气装置适用于额定电压(相间电压)超过1kV的 交流三相电气装置。除另有明文规定外，低压电气设备的 构造和安装一般也适用于交流高压电气装置。系统额定电 压应不超过15kV。但如有特殊需要，经CCS同意可以采用 更高的电压等级。 可见，中国船级社规定，超过低压电压等级的船舶电力系 统就称为船舶高压电力系统，这样，船舶高压电力系统的 电压等级在1KV至15KV之间。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
2 船舶高压电力系统防护要求
船舶高压电气设备的外壳防护等级均应与其安装场所相适 应，除至少应符合外壳防护等级的最低要求外，还应满足 下列要求： (1) 旋转电机的外壳防护等级至少应为IP23，其接线盒 的防护等级至少应为IP44。安装在非专职人员可以到达处 所的电动机，其外壳防护等级至少为IP4X，以防止人员接 近或触及电机的带电或转动部分； (2) 变压器的外壳防护等级至少应为IP23，如安装在非 专职人员可以到达的处所时，则其外壳防护等级至少为 IP4X。
船舶电站船舶电力系统概论
船舶电站
指在船舶上将一次能源转 换成电能，供给船舶电气 设备使用的场所。
船舶电网
指在船舶上将电能传输分 配给各用电设备的网络系 统。
船舶电力系统的组成与功能
组成
主要由原动机、发电机、主配电板、应急配电板、分配电板 等组成。
功能
负责将原动机产生的机械能转换成电能，并通过配电板进行 分配和控制，以满足船舶电气设备用电需求。
船舶电站的故障诊断与处理
故障诊断
通过监测船舶电站的运行参数和状态，对异常情况进 行诊断，确定故障类型和原因。
故障处理
根据故障诊断结果，采取相应的措施进行修复或更换故 障部件，尽快恢复船舶电站的正常运行。
船舶电站的安全管理
安全操作规程
制定并执行安全操作规程，确保操作人员在进行船舶电站操作时遵循安全规定，防止误操作导致事故 。
的可维护性和可扩展性。
智能船舶对电力系统的需求
智能船舶需要更加先进的电力系统来满足其需求。例如，智能船舶需要采用更加先进的 能源管理系统，实现能源的合理分配和利用；需要采用更加先进的电力储存技术，实现
电力的稳定供应；需要采用更加先进的通信技术，实现电力系统的远程监控和维护。
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船舶电站的操作流程包括启动、并车、调频、调压、 停机等步骤，以确保船舶电力系统的稳定运行。
船舶电站的维护与保养
日常维护
对船舶电站进行日常巡检，检查发电机组、变压器、配 电设备等是否正常工作，及时发现并处理潜在故障。
定期保养
按照规定的周期对船舶电站进行全面保养，包括更换润 滑油、清洗冷却系统、检查电气连接等，以保持设备良 好的工作状态。
变压器
工作原理
船舶电气设备与系统概述
2
电力拖动系统
2.1 船舶机械电力拖动分类：
2.1.2 特种机械
电动液压机械，如液压泵、电磁阀等； 工程机械，如各类工程船舶特有的机械； 钻机、泥浆泵等。 特种推进，如侧向推进、低速推进、和主动舵推进等 船舶操纵机械，如防摇鳍、减摇水舱等
3
照明系统
3 照明系统
船舶照明是船舶航行、作业以及船上人员生活的必要条件。船 舶照明包括确保航行安全和人身安全照明（如航行灯、信号灯、 登放艇区域照明）、船舶工作场所照明（如驾驶室、机舱和装 卸用照明）以及生活区照明等。 船舶照明要考虑多种元素：对外界的信号灯必须根据不同航区有 关的各种江河湖海的规范规则配备；船舶自身的工作和生活照 明必须根据不同场所和用途进行设计
1
电力系统
1.1 电源 作为船舶电源装置，主要是船舶主发电机、应急发电机、变 压器和蓄电池等。 船用发电机： ———温升试验； ———绝缘电阻试验； ———过电流试验； ———短路试验（根据需要）； ———耐电压试验； ———电压调整率试验； ———并联运行试验等。
1
电力系统
船用变压器： 按用途可分为： 电力和照明变压器 特种变压器 控制变压器 仪用互感器 按冷却方式分类： 空气冷却干式变压器 液冷式（ 通常为油浸式） 变压器。 NOTE: 电力和照明变压器采用液冷式时，必须经特殊批准。 除了电动机起动用或其他特殊用途变压器可以采用单绕组式外，电 力和照明变压器必须采用双绕组式，其初级绕组与次级绕组间 不应有电的连接。
应急照明是在正常照明因故障不能工作时投入使用的。应急照 明由应急配电板经应急照明分电箱供电，电压可与正常照明相同，也 可用低压电。通常包括：
船电设备——第十二章船舶电力系统的组成
如：测得的比重为1.28时，则可估算出其电动势为2.12V。
(正极) (电解液) (负极) 充电
PbO2 + 2H2SO4+
Pb
放电
Pb SO4 + 2H2O + Pb SO4
(正极) (电解液)(负极)
酸性蓄电池的电解液为浓度在27％--37％的稀疏酸溶液， 比重为1．28—1．31。 充电/放电图
铅酸蓄电池
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，即： E=0.84+d
1.3 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。 * 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计 算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才 能确定发电机组的功率和数量。
2.6 蓄电池
蓄电池的结构及工作原理
酸性蓄电池(铅酸蓄电池)结构及工作原理
组成：
阳极板 ( 过氧化铅 PbO2 )
阴极板 ( 海绵状铅 Pb)
电解液 ( 稀硫酸 ) 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O) 电池外壳 隔离板 其它 ( 液口栓 . 盖子等 )
铅酸蓄电池
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，其工作原理由下面的化学反应方程式表 示。
船舶电力系统概述
任务1.2 船舶电力系统的工作环境
• （6） 电气设备的外壳结构要便于装拆和维修。 • （7） 要有防止无线电干扰和电磁干扰的措施。 • （8） 尽可能提高系统工作效率，减少燃料消耗和确保船舶应有的续
航能力。 • 不同类型的船舶对上述各点要求是不尽相同的，应根据具体情况而有
所侧重。某些特殊用途的船舶更有其特殊的要求。
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任务1.1 船舶电力系统的组成和类型
• 3. 交直流混合电力系统 • 图1.4 所示为交直流混合电力系统，主要用于潜艇等特种舰艇。它可
以在蓄电池中储存电能，有较高的供电可靠性。根据船舶主要用电设 备是交流还是直流，又可分为交流供电系统和直流供电系统。 • 4. 交流电力推进联合电力系统 • 电力推进的船舶，如破冰船、工程船等常采用推进和供电联合起来的 电力系统，这样的电力系统具有更大的经济性和机动性。交流电力推 进联合电力系统如图1.5 所示。
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任务1.2 船舶电力系统的工作环境
• 船舶的环境条件往往比陆地要恶劣得多，环境条件对电气设备的运行 性能和工作寿命有很大的影响。
• 船舶电气设备的工作环境归纳有下列几个主要特点： • （1） 航行区域广（特别是远洋船舶），气温变化大，湿度高，空气
中常常有盐雾、油雾及霉菌等腐蚀物，甚至还混合有爆炸性气体。此 外，船舶还因受风浪的作用而产生大幅度的倾斜和摇摆。 • （2） 主机及推进系统运行时会产生振动，如舰艇在战斗过程中会受 到各种强烈的机械冲击和振动。 • （3） 船舶舱室容积小，空间狭窄，周围的船体、隔墙和管路都是导 电体。 • （4） 电气设备之间有较大的电磁干扰。
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。
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)、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)、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)、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)等。
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l 000kW，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。
船舶电力系统概述
主讲人 吴志良
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船舶电站及其自动装置
绪言
船舶电站：在舰船上将非电形态的能量转换成为符 合要求的电能并向船舶电网供电的设备的总称。
船舶电站的发展史：
四、五十年代前直流电制（调压、并车简单，调速 平滑、广）
四、五十年代后伴随自激恒压发电机的发展，交流， 电制成为主流（维修、保养简单，动力与照明隔离）
整理ppt
2 配电网络
主（应急）电盘------用电设备之间的网络 1） 分类： 主电网（一次、二次网络）、应急电网、临时应急电
网（蓄电池）、弱电电网 2） 主电网的结线方式
主要有三种结线方式：放射式、环式和树干式。 (1) 放射式：所有馈电线均出自主配电板 优点：便于集中控制 缺点：主配电板出线头多（尺寸也需相应地增 (2) 环式： 优点：每个负载双路供电，可靠性高，生命力强 缺点：维修保养复杂，造价高 因此只有要求高可靠性的军舰和客船才使用此种结线方式。 (3) 树干式： 配电网络像树干似整地理p分pt 布。（应用较广）
1）发电机控制屏
功能：监控发电机组 1屏/机
组成：四部分
A：调节装置
发电机控制屏一般包含有励磁调节AVR及无功分配
装置、发电机自动并车装置、发电机自动调频调载
装置等。
整理ppt
B： 控制装置 发电机主开关ACB、调速马达开关等
C：检测装置 主要由各种仪表、互感器组成。 D：保护装置
短路、过载、欠压保护、逆功率保护、自动分级卸载
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用电设备按功能分类：
1）动力装置用辅机：主海水冷却泵、淡水冷却泵等， 2）甲板机械：包括锚机、绞盘、舵机、起货机、
舷梯绞车； 3）舱室辅机：包括生活用水泵、消防泵，舱底泵、
船舶电站
第七章船舶电站第一节船舶电力系统一、船舶电力系统的组成及其基本参数1.船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源、配电装置、电力网及用电负载组成，如图7-1-1所示。
图7-1-1 船舶电力系统单线图（1）电源：包括发电机组和蓄电池组。
主发电机组是船舶的主电源，主发电机不能供电时由应急发电机组或蓄电池组向船舶重要航行设备和应急照明系统供电。
直流船舶电力系统用直流发电机组，交流船舶电力系统用交流发电机组。
发电机组的原动机用得最多的是柴油机，其次是汽轮机，应急发电机均采用柴油发电机。
近年来又有节能型主机轴带发电机、主机废气透平发电机等作为航行期间的电源。
（2）配电装置：分为总配电盘、分配电盘（动力、照明分配电盘）、应急配电盘、蓄电池充放电盘及岸电箱。
（3）电力网：是全船电缆电线的总称。
其作用是联接电源和负载以传送电能。
（4）负载：照明设备，甲板电力拖动机械（如锚机、舵机、起货机等），舱室电力拖动机械（如各类泵、空压机、空调、通风机，冷藏装置等），通信导航设备（如无线电收发报机、电罗经、雷达、无线电测向仪等）以及船内通信、广播和生活用电等设备。
2.系统基本参数（1）电流种类（即电制）：直流或交流。
（2）额定电压等级：我国交流船舶主电网额定电压为380V；照明电压220V；直流船舶额定电压有220V或110V。
电源额定电压约比电网电压高5%，如发电机为400V，照明变压器为230V。
国外建造的交流船舶电网电压有440V的。
（3）额定频率等级：我国为50Hz。
电网电压为440V的额定频率为60Hz船舶电力系统参数与陆上一致，便于接用岸电和采用陆用派生电器设备系列。
二、船舶电网的组成、制式及分类1.船舶电网的组成由船舶电缆、导线和配电装置并以—定的联接方式组成的整体，称为船舶电网。
发电机产生的电能通过船舶电网分配给各处的用电设备，通常把主配电盘与分配电盘之叫的网络称为一次配电网络，而分配电盘到各用电设备之间的网络称为：二次配电网络。
船舶电站系统概论及一般知识
1.船舶电站的基本要求：1.安全：在电能的发送、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故2.可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求3.优质：应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求4.经济：电力系统的投资要省、运行费用低，并尽可能地节约电能2.船舶电力系统的组成：电源装置、配电装置、电力网、电力负载1.货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：航行工况、进出港工况、装卸货工况、停泊工况、应急工况2.船舶电力系统工作环境恶劣：环境温度变化大、相对湿度较大、金属部件易于腐蚀、工作稳定性差、电磁污染严重；三防:防潮湿、防霉菌、防盐雾3.电气设备的船用条件及基本要求：1.适应振动和冲击的条件2.适应倾斜和摇摆的条件3.横倾横摇22.5纵倾纵摇104.耐受潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境条件4.船舶电力系统、燃油系统、润滑油系统、空气系统、冷却水系统5.船舶电力系统的基本参数：电源种类、电压等级、频率等级、船舶配电系统的线制6.线制：指连接船舶发电机与船舶用电设备的电力线路所采用的导线根数和连接方法7.普遍采用三相绝缘系统：系统对地绝缘，较安全、可靠，供电连续性好，发生单相接地不形成短路，仍可维持电气设备短时工作；三相照明系统与动力系统无直接电的联系，相互影响小但需用照明变压器8.中性点接地的三相四线系统：不需用照明变压器；中性点接地电位固定，系统内部过电压较小；若单线接地，形成一相对地短路，可通过保护装置切除，但供电连续性较差9.中性点接地三线系统：利用船体作为中线形成回路，节省电缆,容易发生触电和短路故障10.工作接地、保护接地、重复接地、保护接零、避雷接地、接触电压、跨步电压、11.正常情况下由主发电机供电给主配电板汇流排和应急配电板汇流排。
在主发电机发生故障停止供电时，船舶负荷开关MCB4及应急配电联锁开关EMCB均跳闸，船舶应急配电盘ESB失电，延时后应急发电机EG自动起动投入工作，向船舶应急配电盘ESB供电；另外，当船舶停靠码头时，如果不使用通导设备，在船舶主电站正常供电的同时，可将应急配电板上的试验开关由零位转至试验位，自动应急控制系统立即发出使应急配电板上的应急配电联锁开关EMCB跳闸的指令，应急配电板立即失电，船舶应急主发电机EG自动起动建压后，船舶应急发电机主开关EACB 合闸向应急电网供电；表面看，船舶主电站、应急电站同时处于供电状态，但它们并没有向同一负载供电，并未真正并联运行。
船舶电力系统概述
船舶电站第一节舰船电力系统一、船舶电力系统的组成由发电、变配电、输电和用电四部分设备构成的统一整体称为电力系统.船舶电力系统也可分为船舶电站、船舶电网和用电设备。
船舶电力系统的示意图如图1-1所示。
船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成。
船舶电网是全船电缆电线和配电装置以一定方式连接起来的组合体，是联系电能的生产者(各种电源)和电能的消费者(各种用电设备)的中间环节，担负分配和输送电能的任务。
船舶电网按其所联系的负载性质分为动力电网、照明电网、应急电网、弱电电网等。
配电装置是用来接收和分配电能，并对电力系统进行保护、监视、测量、指示、调整、变换和控制等工作的设备。
配电装置可以分为属于船舶电站的主配电板(Main Switch Board,简写为MSB )，船舶电网中间的分配电板(Section Switch Board，简写为SSB)；属于应急电力系统的应急配电板(Emergency Switch Board,简写为ESB)，蓄电池充放电板(Charging and Discharging Panel，简写为CDP )。
分配电板又可分为动力配电板和照明配电板。
船舶用电设备即负载，分为四类：(1)船舶各种机械的电力拖动，包括甲板机械(舵机、锚机、绞缆机、起货机等)、舱室机械(各类油泵、水泵、空压机、通风机、空调设备等)、电力推进和工作船舶用的生产机械.(2)船舶照明设备，包括工作场所、生活舱室的各种照明灯具和航行、信号灯具等。
(3)船舶通讯和导航设备(4)舰船上生活所需的其它用电设备，如电热器、冰箱、电视机等。
总之，船舶电站是船舶电力系统的核心，它在船舶整体设计中占有很重要的位置，特别是在现代自动化船舶上万显得尤为突出。
二、船舶电力系统特点和陆上电力系统一样，船舶电力系统由发电设备、变配电装置、输电网络、用电设备等，按一定的联接方式组成。
但由于负荷特点和具体工作条件不同，船舶电力系统和路上电力系统相身比，有明显的不同特点。
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第二节 船舶电力系统基本参数
• 基本参数：
– 电流种类 – 电压等级 – 频率标准
• 功能
– 决定船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、价格和尺寸。
电流种类
• 分类：
– 直流和交流。
• 交流电站优点：
– 设备成本和维护保养方面的费用及工作量少； – 交流动力网络与照明网络之间可通过变压器实现电气隔离； – 交流电制有利于船舶电气化程度的提高和系统容量的增长。
发电机负载屏组成
控制负载供电的自动开关 测量装置 报警装置
• 分类
– 动力负载屏 – 照明负载屏
连接母线
• 从连接母线(汇流排)的连接上能直接反映出全船的供、 配电情况。 • 公共母线可为一整体，也可分两段，中间用隔离开关连 接。 • 采用分段母线的方式，发电机组可以并联供电，也可单 独分区供电。
• 分为船舶电站、船舶电网和用电设备。
M11 G1
SSB1
M2 G2
T
MSB
SSB2
船舶电站
• 由原动机、发电机和主配电装置组成。
M11 G1
SSB1
M2 G2
T
MSB
SSB2
船舶电网：
– 全船电缆电线和配电装置以一定方式连接起来的组合体，是联系电能 的生产者(各种电源)和电能的消费者(各种用电设备)的中间环节，担 负分配和输送电能的任务。
– 分类：
M11 G1
• • • •
动力电网 照明电网 应急电网 弱电电网
SSB1
M2 G2
T
MSB
SSB2
配电装置
• 定义 – 用来接收和分配电能，并对电力系统进行保护、监视、 测量、指示、调整、变换和控制等工作的设备。 • 配电装置分类 – 船舶电站：主配电板(MSB) – 船舶电网中间：分配电板(SSB) – 应急电力系统：应急配电板(ESB) – 蓄电池：充放电板(CDP) • 分配电板：可分为动力配电板和照明配电板。
二、电压等级
• 提高电压等级意义
– 可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。 – 例如：以电器在电压为127V时的重量为1， 则当电压为220V时重量为0.58； 380V时重量为0.33； 500V时重量为0.25。
• 我国发电设备的额定电压
– 230V（单相） – 400V（三相）
• 船舶电站额定电压有向中压发展的趋势
第一章 船舶电力系统概论
• • • • • • 第一节 船舶电力系统 第二节 船舶电力系统基本参数 第三节 船舶电站 第四节 船舶电网 第五节 配电装置 第六节 船舶电力系统的可靠性及生命力概念
第一节 船舶电力系统
• 电力系统：
– 由发电、变配电、输电和用电四部分设备构成的统一整体。
船舶电力系统
求 22.5° 15°（应急设备22.5°） 10° 有 有
要
船舶电力系统的发展概况
• • • • 舰船电力系统的发电功率逐年增大。 电力系统的设备性能和供电指标有了很大的提高。 电力系统实现集中控制和自动化。 在舰船电力系统中广泛采用各种新技术。
船舶电站自动化优点：
维持船舶电力系统供电的连续性和可靠性，增强船舶运 行的生命力。 提高船舶电站供电质量，使各用电负载处于良好的工作 状态。 自动化技术的广泛应用充分发挥了电力设备的潜在功能， 并使船员的操作量大大下降，劳动强度减轻。 减少船员，提高劳动生产率和船舶运行的经济指标。 自动化可以实现系统的最佳运行方式，提高设备运行的 效率、经济性和安全性。
• • • • • • 柴油发电机组 汽轮发电机组 燃气轮机发电机组 蒸汽发电机组 轴带发电机组 核能发电机组
主配电装置
• 定义：船舶电力系统的中枢，其作用是用来控制和监视主 发电机的工作，并将主发电机送出的电能向全船电网进行 分配。
• 军用船舶：布置在船舶防护较好的地方。
• 民用船舶：安装于机舱控制室内。
– 国际电工委员会建议采用3.3kV电压； – 英美等国在巨型船舶上采用3.3、6.6kV； – 德国允许最高工作电源电压为11000V。
三、额定频率
• 船舶交流电力系统现行额定频率有工频和中频两种。
– 工频是船舶动力电气设备使用的频率，有50Hz和60Hz两种。
• 提高频率，可以提高自动化系统动作的快速性，降低电 气设备的重量和尺寸。 • 近年来，国外有些军舰已开始采用400Hz频率供电，我 国舰船规范也推荐优先采用400Hz频率。
船舶电力系统示意图
船舶电力系统特点
一． 船舶电站和电力系统容量较小； 二． 船舶电气设备比较集中，电网较小。 三． 舰船电气设备工作条件恶劣。序号 1 2Fra bibliotek3 4 5 6
工作条件 周围温度 相对湿度 凝 露 盐 雾 油 雾 霉 菌
要 求 -25°~ +45° 95% 有 有 有 有
序号 7
8 9
工作条件 倾斜 周期横倾 长期横倾 长期纵倾 振 动 冲 击
电源采用中频400Hz的优点
减少电气设备重量。 用静止整流器对直流用电设备供电时，滤波要求低。 因短路电流近似与短路电路电抗成反比，电抗随着频率而 增大，因此可限制短路电流。 动态性能好。 电动机在高频轻载时， 高。
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第三节 船舶电站
• 由原动机、发电机和主配电装置组成。 • 按原动机类型分类：
主配电装置
发电机控制屏 并车屏 负载屏 连接母线
发电机控制屏组成
发电机主开关及其指示操作部分 发电机的保护 发电机的励磁控制与调节 发电机频率手动调节 测量部分
发电机并车屏组成
分段母线的隔离开关 手动及自动并车时的检查 测量仪表 转换开关
简单的并车屏 常与发电机控 制屏合二为一。
船舶用电设备分类
• 船舶各种机械的电力拖动
– 包括甲板机械、舱室机械、电力推进和工作船舶用的生产机械
• 船舶照明设备 • 船舶通讯和导航设备 • 舰船上生活所需的其它用电设备
G-主发电机；EG-应急发电机；ACB-发电机主开关；EACB-应急发电机主开关；MSB-主配电板； ESB-应急配电板；MCB-配电开关；M-电动机；DSB-分配电板；RSB-无线电分配电板；EMCB应急配电开关；ISW-隔离开关；ISB-照明配电板；EISB-应急照明配电板；IDSB-照明分配电板； EDSB-应急分配电板；Tr-照明变压器；ETr-应急照明变压器