船舶电力系统的组成

§12.2 船舶电站容量和机组台数的选择
二、 应急发电机容量的确定 1．目的和原则
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。 应急发电机应具有独立的冷却装置和燃油供 给单元，并有满足规则要求的起动装置，在主电 源失效时能自动起动和自动连接于应急配电板，
尽快承载额定负载，最长时间不得超过45s。
船舶电力系统是由船舶电源装置、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。
船舶电源装置 船舶配电装置
船舶 电力 系统
船舶电力网 负载 控制电器 电工测量用仪器、仪表
ACB—空气断路器 MCB—装置式断路器 G —主发电机 EG —应急发电机 ABTS—汇流排转换接触 器
典型船舶电力系统简图 图12-1 典型船舶电力系统简图
一、船舶电力系统的组成
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
一、船舶电力系统的组成 2.船舶配电装置 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。
（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。
§12.3 船舶配电装置
二、配电装置类型
1.主配电板 2.应急配电板 3.充放电板 4.区域分配电板 5.岸电箱 6.交流配电板等
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1.主配电板
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 作用：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。 组成：
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。
§12.2 船舶电站容量和机组台数的选择
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 负荷按使用情况分为以下三类：
（1）第Ⅰ类负荷：连续使用的负荷； （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。
船舶 电力 系统
通常电源多为单一电站，船舶电站大多由2 ～ 4台 同容量、同型号的发电机组组成。
船舶电站单机容量约为几百～几千KW，船舶电站 总装机容量为（2 ～ 4）倍的单机容量。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
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。 船舶用电设备虽然较多，但比较集中，在船舶有限 的长度内，电源与用电设备之间的距离很短，因此线路 阻抗很低，线路压降小，电能损失较小，但短路电流大， 特别是在汇流排处的短路故障。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
1、船舶电站的容量较小。
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。
3、船舶电力系统负载变化频繁。
4、船舶电力系统工作环境恶劣。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比） 1.船舶电站的容量较小
陆上 电力 系统 单台发电机容量最大已达1200MW，电力系统总的装 机容量大约在1000MW ～ 100000MW。 陆上电力系统一般都由许多个不同类型的发电站联 网运行，其电源容量可以认为是无限大电源系统。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
3.船舶电力系统负载变化频繁 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 由于船舶工况变化较多，不同工况对应的船舶电力系统的 用电量明显不同。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
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)
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：以最高负荷80%来定。 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
由蓄电池供电的设备： 充电期间接于蓄电池者 充电期间不接于蓄电池者
-
-
纹波电压 电压 电压
（7）满足尺寸小，质量轻要求
§12.2 船舶电站容量和机组台数的选择
一、确定电站容量和发电机台数的基本原则
• 船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，
并保证船舶安全性和经济性而确定的。船舶电站容量既
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
电气设备的船用条件及基本要求 （6） 适应船舶电网电压和频率的波动
设 一般交流设备 备 参数 电压 频率 电压
电压周期波动
稳态(%) +6～-10 ±5 ±10 5 10 +30～-25 +20～-25
瞬 % ±20 ±10 -
态 恢复时间 1.5s 5s -
由直流发电机供电或经整 流器供电的直流设备
机修机械
Βιβλιοθήκη Baidu•车床
•钻床 •电焊机
冷藏通风
照明设备
•机舱照明
•冷藏集装箱 •空调 •伙食冷柜 •通风机等。
•住舱照明
•甲板照明 •航行灯 •信号灯 •电风扇
船舶负载
厨房设备 •电灶 •电烤炉等厨 房机械用辅机 •电茶炉等
弱电设备
•无线电通信 •导航设备等
一、船舶电力系统的组成
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。
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。 3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。
换开关、调速开关、合（分）闸按钮、投切顺序选择和转换 开关等组成。有的还设有汇流排分段隔离开关、粗同步并车 电抗器、自动并车装置等。
（3）负载屏
负载屏的主要功能是对各馈电线路进行控制、监 视和保护，通过装在负载屏上的馈电开关将电能供给 船上各用电设备或分配电板。它包括动力负载屏和照 明负载屏。
第12章
船舶电力系统组成
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。 教学要求： 1.掌握船舶电力系统的组成及其特点、基本参数、发电机容量 选择原则； 2.掌握配电装置的类型、基本要求； 3.掌握船舶电网的类型、接线方式、线制及其保护； 4.掌握同步发电机的保护类型及其具体实现。
第12章
§12.1
§12.2 §12.3 §12.4 §12.5
船舶电力系统组成
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
§12.6
§12.7 §12.8
同步发电机保护及其保护装置
船舶轴带发电机系统 船舶中压电力系统
§12.1
船舶电力系统
一、船舶电力系统的组成
上部为测量仪表[电流表（测线电流）、电压表（测线电 压）、频率表、功率表、功率因数表和仪用电压及电流互感 器]、转换开关、原动机调速马达操作开关和指示灯等； 中部为主开关（含逆功率继电器）、指示灯等； 下部为自励恒压装置。
（2）并车屏
并车屏用于交流发电机组的并联运行、解列等操作。主
要由频率表（电网和待并机）、同步表与同步指示灯及其转
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
蓄电池充放电板
一、船舶电力系统的组成 3.船舶电力网
船舶电力网是全船电缆电线的总称 ，其作用是
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。
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
船舶电力系统是一个独立的电力系统（总容量不超过各发 电机容量的5～10倍的电网称为独立电网）。在独立电网中， 调节运行发电机的电压或原动机的转速，除了改变本身有功功 率和无功功率的承担外，还影响电网的频率和电压。 船舶电力系统通常只有一个电站工作，任何导致断电的事 故，都将危及船舶航行的安全。 船舶电站的容量相对负载来说是有限的，某些大电动机的 容量与电站容量可相比拟，大电动机起动时的冲击电流将引 起电网电压的急剧下降，严重时会使某些设备退出工作。
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
倾斜角°
设 备 组 件
应急电气设备、开关设备、 电器及电子设备 上列以外的设备、组件
横向
横倾 22.5 15 横摇 22.5 22.5
纵向
纵倾 10 5 纵摇 10 7.5
电气设备的船用条件及基本要求 （3）适应环境温度条件
§12.3 船舶配电装置
配电装置是接收和分配电能，并对电网实现保护 的设备。
一、配电装置的主要功能
（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）。 （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。
温 度 (℃) 介 质 部 位 无限航区 0～45 按这些处所温度 -25～45 32
除热带海区外的 有限航区
0～40 按这些处所的温度 -25～40 25
围蔽处所内
空气
超过45℃(或40℃)或 低于0℃的处所内 开敞甲板
水
（4） 耐受潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境条件 （5）满足防护要求
我国电气设备的防护等级采用国际电工委员会（IEC）推荐的国际 防护IP等级标准。
一、船舶电力系统的组成 4.负载：用电设备， 按系统可分为以下几类：
船舶负载
动力装置用辅机
甲板机械
•锚机 •绞缆机 •起货机 •舷梯机 •起艇机
舱室辅机
•生活用水泵 •消防泵 •舱底泵 •为辅锅炉服 务的辅机等。
船舶舵机
•滑油泵 •海水冷却泵
•淡水泵
•鼓风机
船舶负载
电力推进设备 •主电力推进 系统 •首尾侧推装 置
不等于全船所有用电设备的标称功率总和，也不等于船 舶某一运行工况下所有用电设备标称电功率的总和。 • 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长短有关。
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：货船全速满载航行时间占运行周期的41％，油船占64％ （2）进出港工况：占运行周期的1％ （3）装卸货工况：货船约占18％，油船占7％ （4）停泊工况：货船约占40％，油船占28% （5）应急工况：发生进水、火灾等海损引起主发电机失效而启