船舶电气设计修订稿

船舶电气设计

WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

课程设计成果说明书

题目：船舶岸电自动并车装置的设计学生姓名：向得智

学号： 2

学院：船舶与海洋工程学院

班级： A13船电

指导教师：单海校

浙江海洋学院教务处

2016年 06月 19 日

浙江海洋学院

船舶与海洋工程学院《课程设计》成绩评定表

2015—2016学年第二学期

浙江海洋学院《课程设计》任务书

学院船舶与海洋学院班级 A13船电专业船舶电子电气工程

目录

船舶岸电自动并车装置的设计

摘要：随着科学技术的日新月异，舰船修造技术也日趋成熟。现如今，海运在全球运输系统中起着不可或缺的重要作用，港口已经成为区域经济和国民经济社会发展的重要战略资源。与此同时，经济高速发展中的中国与世界各国的航运贸易大规模正不断扩大，越来越多的远洋船舶到访我国各大港口。特别是随着经济全球化以及造船技术的飞速发展，大吨位船舶数量急剧增加，由船舶造成的海洋环境污染日趋严重。船舶多靠燃烧燃油，燃气等进行发电，回向环境中排放大量的二氧化碳以及氮氧化物等，对环境造成污染。在船舶靠港期间，原动机的发动更是对港口的造成除环境污染外的噪声污染。相对于船舶上辅机发电供电，船舶在靠港期间接用港口岸电电源进行供电，在对于燃烧燃油所带来的污染物排放控制、噪声减少、能源节约等方面优势明显，且具有良好的社会效益和经济效益。本文从各个方面比较了低压岸电电源电源和高压岸电电源的优缺点，分析了船舶岸电自动并车装置的主要技术，着重对靠港船舶如何更好跟方便的使用岸电进行了讨论。对靠港船舶接岸电技术进一步探索，对于保护海洋环境、促进节能减排和港口可持续发展具有重要深远的意义。

关键词：船舶；岸电电源；并车装置；自动

一、设计任务及要求

设计任务

搜集大量文献资料，理解船舶岸电自动并车装置原理并根据原理确定总体设计方案。然后进一步确定船舶岸电自动并车装置的硬件以及软件的设计方案。

设计要求

自动并车装置应具有以下功能：

(1)检测待并发电机电压与运行发电机的电压差、频率差和相位差，当任一条件不符合时，实现闭锁，不允许发送合闸指令。

(2)检测待并发电机与运行发电机电压的频率差，根据频差的大小和方向自动的对待并发电机组发出调频信号，使待并发电机组频率与运行发电机频率接近，减小频差，创造合闸条件。

二、设计过程

自动同步并车原理

同步并网的过程及原理

岸电电源与船舶的连接操作有两个部分：当船舶进港时，船舶需要连接港口岸电电源；当船舶离港时，船舶需要断开岸电电源，使用船舶自身的发电机电力。

同步并网过程

船舶使用岸电的全部操作过程如下：

（1）船舶靠港之后，确保船舶和岸电电源的电缆接地线接地正常，消除船舶与岸电电源之间的静电电势差；

（2）连接船舶与岸电电源之间的电力传输电缆和信号控制电缆；

（3）确认岸电与船电之间的连接插头被正确的连接好，并开始输送电力；

（4）船舶辅机与岸电电源进行并网同步；

（5）当岸电与船电并网同步完成，岸电连接断路器合闸之后，船舶发电机卸掉负载，关闭发电机；

（6）船舶使用岸电电源的过程中，监控系统监视整个电路中的任何故障，例如接地故障、短路等；

（7）当船舶要离港时，打开辅机引擎，调节船舶发电机使其与岸电电源并网同步；

（8）当负载从岸电电源转移到船舶发电机后，切断岸电电源。并保证岸电电源的接地系统正常接地，以确保安全；

（9）断开岸电电源的连接电缆和控制电缆，船舶准备离港。

同步并网分类

现代的船舶基本上均采用了交流船舶电站，且由于船舶本身对电站的大功率、可靠性和连续运行的要求，一般的船舶电站均安装两台或者两台以上的发电机组本小节从船舶电站的角度分析并网的分类，即发电机组之间或者发电机与船舶电网间同步并网。

同步并网可以分成两类：自同期并网法和准同期法。

自同期并网是指将在没有加励磁的情况下把待并网发电机的转速升至发电机机组的同步转速，然后把待并网发电机并入系统，随即供给励磁电流，依靠机组之间的自整步作用将待并网发电机拉入同步。自同期并网法的优点是合间迅速、操作简单。自同期一般只需要几分钟既可以完成同步，在系统紧急需要额外功率的情况下，有利于系统的快速稳定。由于在没有励磁的情况下不需要考虑准同期并网的一些条件，易于实现自动化。但是采用自动同期并网的方法也有较大的危害，在合闸的瞬间发电机的定子能够吸收大量的无功功率，从而使整个系统在合闹时候电压大幅降低。准同期并网法在发电机与电网的并网中运用广泛。准同期方式并网是当待并网发电机组完全符合并网条件后，把发电机与电网同歩并车。采用这种方式的所产生的冲击电流下，对电网和发电机组均不会产生较大的危害，同时对用电设备也不产生大的冲击。准同期并网的操作方法是：在待并网的发电机组与电网并网之前，调节发电机转速，使其产生的电压频率与电网同步；调节发电机励磁电流，使发电机产生的电压与电网电压同歩。在保证频率差和电压差的条件下，寻找两者零相角差时刻把发电机组并网到电网上，此时并网瞬间产生的冲击电流处于可控范围内。

准同期并网法的并网装置又可以分成自动准同期装置和手动准同期装置。在并网过程中，自动准同期装置监测电压差、频率差信号，并捕捉相角差为的合闹时刻，在合间时刻到来之前的合适时间发出合闹信号。当频率差、电压差不满足要求时，自动准同期装置能够自动发出控制信号调节待并网发电机。如果频率差不满足要求，则发出加速或者减速信号，调节发电机原动机的转速。

如果电压差不满足要求，自动并车装置控制发电机的励磁调整装置，使发电机升压或者降压。手动同期装置主要依靠操作人员，操作人员通过监视电压表、频率表以及整步表，结合自己的操作经验判断零相角的合闹时刻，并提前预先合上断路器。

并联运行的条件

岸电并网是船舶发电机与岸电电源之间的同期并联，其并联的首要条件之一就是相序一致。在相序一致的条件下，准同期并列的电压相量分析如下图所示。

图 准同期方式下电压相图

（a ）电路示意图 (b)相量图

根据上图可以看出发电机与岸电电源的电压相量差为; )sin()sin(G G Gm s s sm d t U t U U φωφω+-+=

从图及公式可知，瞬时电压差主要取决于合闸时船电与岸电之间的瞬时电压差、频率差以及相角差，从而可以得到理想情况下准同期并联操作实现船电与岸电电源准同步方式必须满足以下四个条件：

（1）待并网的船舶发电机的电力的相序必须与岸电电源的相序保持一致；