1船舶电力系统及配电装置

船舶电力系统及配电装置

船舶电力系统基本知识。

船舶电力系统主要由电源，配电装置，电网与负载四部分组成。

船舶电力系统的特点及对其基本要求：单机容量为400~800kW，应能承受较大的过载能力。船舶电网输电线路短。发电机端电压，电网电压，负荷电压大多在同一个电压等级，输配电装置系统比较简单。一般设内部过载及外部短路保护。船舶电气设备工作环境恶虐。受潮引起绝缘下降，机械冲击导致部件松动。

船舶电力系统的基本参数：电流种类，额定电压，额定频率等级。1）电制的选择。现代绝大多数采用交流电制，船舶造价和维修费用明显降低。2）额定电压的选择。目前主电站动力电网额定电压不是采用380V就是采用440V的标准，照明电网额定电压不是采用220V 就是采用110V的标准，临时应急照明电网与弱电电网一般采用24V的标准。3）额定频率的选择。50Hz 和60Hz两种标准。频率提高可提高自动化系统动作的快速性，但导致交流阻抗增大，损耗增大，机械噪声也较大。

船舶电网。

1）船舶电网的电制。三相三线绝缘系统应用最为普遍，安全可靠。三相四线，因为不是绝缘系统，碰到一根电网线就会触电，单相接地故障即会短路，船舶较少使用。利用船体作中性线回路的三相三线系统，应船体流过较大电流，易发生触电事故。

2）船舶电网的供电网络。指发电机与配电板之间的电气连接网络。

3）船舶电网的配电网络。船舶配电网络可分为：动力电网（600W）以上，这些设备由主配电板直接供电，也可由分配电板供电。照明电网，经照明变压器降压后配电。应急电网，特别重要设施，如舵机，消防泵，重要区域照明。临时应急照明电网，蓄电池供电的网络。应急照明，主机操纵台，主配电板前后，锅炉仪表，应急出口，艇甲板等处的最低照明。弱电

船舶电网一次配电网络结线方式。馈线式结线：每一根电缆都是由主配电板直接引出，各自

独立且只向一个用电设备或一个分配电板供电。便于集中控制。干线式：主配电板引出几根

干线电缆，所有用电设备是由串接在干线上的分线盒供电。海上运输船舶的一次配电网络通

常均采用馈线式供电；二次配电网络中动力电网也是采用馈线式供电，照明电网大多数采用

干线式供电。

船舶电网的保护。1）船舶电网的过载保护。主配到分配电板间过载可能性极小，不设保护。

但用电设备到主（分）配电板间的电缆是按用电设备的额定容量选择的，用电设备都设有过

载保护。2）船舶电网的短路保护。短路保护都设在电源测的出线端。只切除故障部分电路，

前一级保护装置不应动作，保障其他设备继续运行。

船舶配电装置。

配电装置按用途分类：主配电板，应急配电板，充放电板，岸电箱，分配电箱。

船舶主配电板：一般由发电机控制屏，负载屏，并车屏，汇流排组成。主配电板作用：接通

断开电路；保护装置，切断故障设备网络，警报；测量各电气参数；调整各参数，并联运行

的各发电机组有功，无功功率进行调整；显示电路状态。

发电机控制屏：主要由测量仪表及其转换开关，指示灯，发电机主开关，发电机继电保护器，调速开关，发电机励磁装置等部分组成。

发电机控制屏上的指示灯主要：

主开关（ACB）故障跳闸后ATR上红色指示灯亮，转动复位开关ATR，ACB故障复位后ACB才能合闸。

由配电开关，熔断器，部分还有电流表及其转换开关组成。大负载装有电流表，照明配电屏

上除配电开关，其上部一般还有电压表，电流表，配电板式兆欧表及各自转换开关等电器。

并车屏。

主要由频率表，同步表与同步指示灯及转换开关，调速开关，合闸按钮等部分组成。可以对任意一台发电组进行调速，投入电网，切除等操作。

汇流排。最大允许温升为45℃，一相绿色，二相黄色，三相褐色或紫色，中性线为浅蓝色。

配电装置的维护和保养。

表面：日常应检查测量仪表，开关，指示灯是否完好。主开关：各活动零件，紧固件。合闸操作机构，灭弧罩，触头光洁。检查过载，失压，短路，欠压。逆功率继电器。充磁装置：隔离二极管，防止倒流。

运行中船舶主配电板日常管理：1）观察仪表读数，做好记录。2）发电机组间功率分配是否合理。3）对检修设备应在断开开关处挂告示牌。4）主配电板周围保持畅通无阻。

发电机的保护。

关于发电机出现过电压的情况。对于不可控自励发电机，从调压器的工作原理看出几乎不可

能；对带电压校正器的发电机，在可控硅失控等情况下完全可能产生。对于频率不正常的保

护，下降则触发压力故障报警，上升有飞车保护。当事故对电器设备严重损坏时，触发保护

可以更有效的保证航行安全。

NO.1 发电机的过载保护。承受电流过载的能力。完全允许一定时限的过载而不要求立即跳

闸，如大电机的启动大电流应避免过载保护提前动作。分级卸载功能，使中断供电的可能性

降到最低，自动切断那些不危机船舶安全的设备。发电机的过载保护主要由框架式自动空气

断路器中的过流脱扣器来承担。

NO.2 发电机的外部短路保护。导线绝缘老化，机械损伤，误操作，导电物品掉到汇流排。

离发电机远处短路，希望负载开关动作，近端短路，会产生巨大短路电流，保护装置应瞬时

动作，立即切断发电机供电电路。发电机短路保护也是由空气断路器中的过流脱扣器来承担。

NO.3 发电机的欠压保护。调压器失灵，发电机外部短路尚未切除，严重欠频，均可产生电

压下降。欠压会导致电流增大。保护的作用就是断开或合不上闸。欠压保护实际上还是短路

保护的后备，短路必定会发生欠压。有较大负荷启动也会引起暂时欠压，不应动作。发电机

欠压保护由空气断路器的失压脱扣器来承担。

NO.4 发电机的逆功率保护。当一台发电机的原动机发生故障，不但不输出反而会吸收功率，

会使其他发电机过载。但并车瞬间会出现逆功率，此时保护不应动作。延时。发电机逆功率

保护主要由逆功率继电器来承担。自动化控制系统具有各项保护功能，但整定值均小于自动

空气断路器等常规保护设备，故常规装置可作后备保护设施。

自动空气断路器。

空气断路器[ACB（Air Circuit Breaker）]也称为万能式空气开关。既是开关，也是保护电器。其组成有：触头系统，灭弧装置，自由脱扣机构，合闸操作传动机构，锁扣装置。

NO.1 触头灭弧系统。闭合次序：先接通弧触头，再接通预接触头，最后接通主触头；断开次序：先断开主触头，再断开预接触头，最后断开弧触头。灭弧室的设置有效防止了相间短路。

NO.2 过流，失压，分励脱扣器。过流脱扣根据其结构一般作为特大短路（发电机近端短路）瞬时动作保护用。另有微机控制的电子脱扣器。过载长延时保护；短延时短路保护；瞬时跳闸；优先卸载。

NO.3 自由脱扣机构。只有当自由脱扣器机构处于“再扣”（复位）状态时，自动空气断路器才能合闸。

NO.4 合闸操作机构。一般船用自动空气断路器都采用按钮合闸操作，但其内部实际合闸操

作机构不是电磁铁形式就是电动机形式。首先使断路器内部的合闸主弹簧蓄能，并使自由脱

扣机构再扣，然后利用已蓄能的弹簧释放能量使主触头快速闭合；也有利用电磁铁动作的冲

击力快速合闸，合闸时间与操作无关，仅与断路器内部机制有关，0.1s。