船舶电力系统概述

2015-7-13
第一节 船舶电力系统
一、船舶电力系统的组成
图12-1 典型船舶电力系统简图
• • • • • • 船舶电源装置 船舶配电装置 船舶电力网 负载 控制电器 电工测量用仪器、仪表
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图12-1 典型船舶电力系统简图
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3. 船舶电力网 是全船电缆电线的总称 ，作 用是将各种电源与负载按一 定关系连接起来。根据其所 接负载的性质，可分为动力 电网、低压电网、照明电网、 应急电网和小应急电网等。
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二、船舶电力系统的基本参数 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 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。 我国《钢质海船入级规范》规定：非电力推进船舶的 限制电压为500 V，动力负载、具有固定敷设电缆的电 热装置等的额定电压为380 V，照明、生活居室的电热 器限制电压为250 V，额定电压为220 V。
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第十二章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
船舶电力系统的组成
船舶电力系统 船舶电站容量和发电机组台数的选择 船舶配电装置 船舶电力网 船舶电力系统的继电保护 船舶轴带发电机系统 船舶中压电力系统
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⑤ 冷藏通风 空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。
⑥ 厨房设备 电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。 ⑦ 照明设备
机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备，还 包括航行灯、信号灯以及电风扇等。
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通常电动机的额定功率应略大于机械设备的额定功率
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（2）机械负荷系数K2
P3 K2 P2
P3: 电机拖动的机械设备的实际使用功率
（3）电动机负荷系数K3
P3 K 3 K1 K 2 P1
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e
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主空气压缩 机 油灶鼓风机 空调压缩机 空调淡水泵 空调送风机 伙食冷库压 缩机 电动锅炉给 水泵 充电机组 无线电 雷达
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K1
K1 P2 P1
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2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
P2 K1 P 1
P 1 ：电动机额定功率； P 2 ：电动机轴上拖动的机械设备的额定功率 。
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用电：24V、110V、220V、380V、1KV、3KV、6KV、10KV 发电115V、230V、400V、1.05KV、3.15KV、6.3KV、 10.05KV
3. 额定频率等级 我国采用50Hz/400V， 西欧各国、美国采用60Hz/440V的频率标准。
（6）无功功率Q5
Q5 P5tg
为电动机的功率因数角。
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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
对第Ⅰ类负荷来说，考虑到各辅机和用电设备最大负荷的 不同时性，同时系数选0.8～0.9
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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
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二、 应急发电机容量的确定 1．目的和原则 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。
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表12-1 万吨级柴油机远洋船舶的电气设备负荷分类
第Ⅲ类负荷 第Ⅰ类负荷 第Ⅱ类负荷
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第Ⅰ类负荷
第Ⅱ类负荷
第Ⅲ 负荷
舵机 起货机 起锚机 绞缆机 主机淡水泵 主机海水泵 主机滑油泵 主机喷油嘴冷却 泵 排气涡轮滑油泵 主机燃油循环泵 透平发电机凝水 泵 锅炉燃油泵 锅炉鼓风机 消防总用泵
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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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三、电站容量的计算 电站容量的计算方法有许多种，海上运输船舶一般都采 用三类负荷法。三类负荷法是一种在电力设备具有较充 分的数据前提下进行全船电力负荷计算的方法。 1．负荷分类 在计算全船电力负荷时，可将负荷按使用情况分为以下 三类： （1）第Ⅰ类负荷：连续使用的负荷；
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（3）确定负荷系数，并计算各用电设备的实际使用功率； （4）计算每一工况下各类负荷的总功率，按其同时系数计算 总负荷。在交流电制中，还需要计算无功功率和平均功 率因数； （5）考虑5%的网络损耗，得出发电站的功率； （6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
（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作状态进行 信号显示。
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一、 主配电板
负载屏 并车屏 发电机控制屏
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4. 负载 :用电设备， 按系统可分为以下几类： ① 动力装置用辅机 滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等。 ② 甲板机械 锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等。 ③ 舱室辅机 生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服 务的辅机等。 ④ 机修机械 车床、钻床、电焊机和盘车机等。
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对第Ⅱ类负荷来说，可按该负荷平均使用时间与工作周期之 比来估算：
K0 用电设备在一个工作周 期内的平均工作时间 用电设备一个工作周期
4．负荷表的编制 （1）根据轮机、舾装等专业提供的数据选择电动机和电气设 备，并计算各电动机和电气设备的额定所需功率； （2）根据船舶类型选择所需计算工况，确定各工况下所需使 用的电动机、电气设备和使用情况，并进行分类；
⑧ 弱电设备 无线电通信、导航和船内通信设备等。 ⑨ 自动化设备及其他 自动化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏 侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推 进电动机、生产机械和专用设备等。
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5. 控制电器 主要有各种类型的控制箱、接触器、继电器、各种控 制器和主令电器等。 6. 电工测量用仪器、仪表 船舶上常用的电工测量仪表有万用表、兆欧表、钳形 电流表、交（直）流电压表、电流表、功率表、功率 因数表、频率表、交流并车屏上的整步表、平时用于 检修的直流稳压电源和自耦变压器、示波器等。
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第三节 船舶配电装置
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主要功能： （1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。 （2）测量和监视电力系统的各种电气参数（电压、频率、电流、 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）。
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（4）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率 P4
P4
P1
e
η e: 电动机在额定功率时的效率 （5）电动机实际消耗的功率P5
P3 P1 P5 K 3 K 3 P4
η'为电动机相当于功率P2时的效率
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燃油分油机 轻柴油分油机 滑油分油机 燃油驳运泵 轻柴油输送泵 滑油输送泵 舱底泵 压载泵 日用淡水泵 卫生水泵 饮水泵 热水循环泵 蒸发器凝水泵 蒸发器给水泵
主机盘车机 机舱起吊机 车床 砂轮 钻床 电焊机 救生艇吊艇机 舷梯起吊机 探造灯
消防泵 货油泵 冷藏货舱压缩机 冷却泵 货舱通风机 机舱通风机 CO2室抽风机 冷藏机舱抽风机 冷藏机舱送风机 厨房送风机 厨房抽风机 浴室、厕所抽风 机 照明设备 助航、通讯用变 流机
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第二节 船舶电站容量和发电机组台数的选择
一、确定电站容量和发电机台数的基本原则 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：占运营周期的41%，油船64%
（2）进出港工况：占运营周期的1%。
（3）装卸货工况：占运营周期的18%，油船7%。 （4）停泊工况：占运营周期的40%，油船28% （5）应急工况：主发电机失效、应急发电机启用。
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（2）第Ⅱ类负荷：短时或重复短时使用的负荷； （3）第Ⅲ类负荷：偶尔短时使用的负荷以及按操作规程 可以在电站尖峰负荷时间以外使用的负荷。 三类负荷的分法与船舶运行工况有关，如在航行工况中 连续使用的负荷属于第Ⅰ类负荷；使用若干小时，停止 使用若干小时的负荷属于第Ⅱ类负荷。在靠离码头工况 中，虽然起锚机的工作时间较短，但在此工况中，它一 直使用，因此也算做第Ⅰ类负荷。 表12-1 万吨级柴油机远洋船舶的电气设备负荷分类
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1. 船舶电源装置 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
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2. 配电装置 对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护， 分配，转换，控制和检测的装置。 根据供电范围和对象的不同可分为主配电板、应急配电板、 动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。
2．容量确定 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、报警器以及其他 需要应急发电机供电的用电设备 。 一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电，确 定其容量时应考虑最大电机启动电流对电压的影响
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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。