船舶电站

第2节船舶电站组成：船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成。1．船舶电源装置电源装置是将机械能、化学能等能源转变成电能的装置。船舶常用的电源装置是发电机组和蓄电池组。发电机组（柴油机，基本电源），蓄电池作为小应急电源。2.船舶配电装置配电装置是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。由开关、母线、保护电器、自动化装置、测量装置等组成。根据供电范围和对象的不同，它可分为主配电板、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。3.船舶电力网它是全船电缆和电线的总称。其作用是将各种电源与各种负载接一定关系连接起来。一、系统的组成及基本参数4.负载船舶电力负载即用电设备，按系统大体可分为以下几类：(1)动力装置用辅机：为主机和主锅炉等服务的辅机，如滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等。(2)甲板机械：包括锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等。(3)舱室辅机：包括生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等。(4)机修机械：包括车床、钻床、电焊机和盘车机等。(5)冷藏通风：包括空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。(6)厨房设备：包括电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。（7）照明设备：包括机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备和航行灯、信号灯以及电风扇等。（8）弱电设备：包括无线电通信、导航和船内通信设备等。（9）自动化设备及其他：例如，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。船舶电力系统的核心（电站）主要是主发电机和主配电板。船舶主发电机的控制和监测等功能均由主配电板完成的，这是船舶电站的特征之一。船舶配电的主要功能也是由主配电完成的，所以主配电板是电力系统的主要组成部分，是保证供电质量的关键。总原则：满足需求，确保安全，注意经济。【注意】电站总容量不能等于全船用电设备的标称电功率的总和，也不等于某工况下的用电设备的标称电功率的总和。1）船舶的运行工况：航行、进出港、装卸货、停泊、应急。用电量最大是进出港（过狭水道）工况，或称“机动工况”。2）确定电站容量的基本原则：电站总容量由各工况用电量及相对周期决定，并有适当裕量，确保连续可靠供电。3）发电机组容量和数量的选择原则发电机组的总容量由电站总容量决定。原则是：1.单机容量以最高负荷率80%计；2.考虑备用至少两台；3.应与主机寿命相当；4.维护管理方便（不能太多、一般最多4台，各发电机组容量相同）。发电机容量及台数确定的原则规范：客船和500总吨及以上货船应设有独立的应急电源。要求如下：种类：船舶应急电源可采用应急发电机（大应急）和蓄电池组（小应急），或者两者都采用。应急发电机又称为：大应急电源。要求：一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态下能迅速投入运行（承载额定负载最长时间不得超过45秒）。原动机应有独立性和机动性。位置：防撞舱后、舱壁甲板以上、机舱以外。应急发电机容量的确定主要根据供电电源分类：1.主电网：由主配电板供电（动力和正常照明网络）；2.应急电网（经应急配电板供电的网络，主电网正常时是其一部分）；3.小应急电网（蓄电池对临时应急照明供电网络）；负载性质和用途分：1、动力网络-动力设备供电；2、照明网络-照明设备、电风扇等；3、弱电电网（助航通信、信号报警网络，容量小、电流小、电压不一定小）。船舶电网的分类主电网与应急电网的连接方式：通过联络开关（自动开关）相连，正常时为主配电板的一部分；应急时联络开关断开，成为应急电网。主电网与应急电网的连接方式重要负载：直接与船舶航行、货物保存、船舶和人身安全有关的电气设备。重要负载保证其供电可靠性采取措施：1.重要负载直接由主配电板供电；2.两路独立的馈电线供电（其中一路经应急配电板）；3.采用自动分级卸载装置（过载时卸掉次要、保证重要负载）4.采用分段汇流排提高供电可靠性。重要负载的馈电方式船舶电力系统的特点：——主要3个。1.独立系统，相对容量较小，易受影响；一般万吨级货船电站总容量大约为1000kW，正常运行的发电机组是300～500kW，而某些大容量的电动机容量就可达60—70kW，与电站容量之比为1：5～1：10。当大容量电动机起动时，同步发电机的电枢反应去磁效应势必会引起电网电压大幅度下降，发电机组的转速(频率)和电压也会波动厉害，因此要求船舶发电机组要有较大的承受过载和强行励磁的能力，能提高船舶电站运行的稳定性。2.输电距离短，短路破坏大；当电网某一点发生短路（特别是电路设备）就可能直接影响发电站的运行，因此各级船舶电网均应设置短路保护环节，并具有选择性，以保证电站供电的连续性。3.船舶环境恶劣：航行时存在着高温、潮湿、盐雾、霉菌、倾斜等不良因素，影响船舶电气设备的寿命及动作的可靠性。因此要求船舶电站的发电机、电器元件应当进行三防处理（防潮、防霉菌、防雾），并具有抗振、抗倾斜的性能，以保证电站运行的可靠性。船舶电力系统的特点及基本参数•基本参数有3个：•——1.电流种类；2.电压；3.频率。•电流种类：——电制，指交流或是直流。•额定电压：——电压等级，电力、照明等。我国：电力：400/380V；照明：230/220V。用电设备的额定电压有12V、24V、36V、110V、220V、380V等。根据电源电压的额定值比同级电力系统用电设备的额定电压高5％左右的原则，发电机的额定电压为230v．400V、等•额定频率：即，工业用电额定频率，简称工频。——我国为：50Hz。（美国、韩国、日本采用60Hz的电制）二、船舶配电板的组成、作用船舶配电装置是对电能进行集中控制、监测和分配的一种装置。它是由各种开关、自动控制与保护装置、测量仪表及互感器、调节和信号指示等电气设备按一定要求组合而成的一个整体。其主要功能是：（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。（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。——按用途分为：主配电板、应急配电板、充放电板、区配电板、分配电板和岸电箱。——6种。——按形状分：垂直立式、台式、桌式和控制台式——4种。——按其结构可分为：防护式、防滴式、防水式——3种，通常主配电板和应急配电板采用防护式。•主配电板是船舶电力系统最主要的配电装置，担负着对主发电机和用电没备的控制、保护、监测和配电等多种功能。•它是由多个金属结构的落地式箱柜组装而成，每一箱柜称为一个屏，屏与屏之间以螺钉固紧。每一屏的面板上装有各种必需的配电电器和测量仪表。•主配电板主要由发电机控制屏、并车屏、负载屏和汇流排四部分组成。•现代船舶的主配电板一般都有组合屏，一般下面是负载屏。1主配电板浦江游览1#游船——船舶主配电板的外观图。1#发电机控制屏2#发电机控制屏+并车屏3#发电机控制屏岸电控制屏220V负载控制屏负载屏汇流排并车屏主开关（万能式自动开关）发电机（选择）同步表手动/自动•主配电板的功能•①根据需要接通或断开电路(手动或自动)；•②当电力系统发生短路等故障时，保证装置能按要求动作，切除故障设备或者网络，或发出报警信号；•③测量和显示运行中各电气参数、各电压、电流、频率、功率、功率因数等；•④能对电站的电压、频率、以及并联运行的各发电机组有功、无功功率分配进行-调整；•⑤能对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号显示。•①发电机控制屏•发电机控制屏是用于控制、调节、保护、监测发电机组的。•每台发电机组均需配有单独的控制屏。•发电机的控制屏面板常设计成上、中、下三部分。上部：测量仪表及其转换开关，调速开关；中部：框架式主开关（万能式自动开关）；下部：发电机励磁控制装置；•控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。•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。•对于没有独立并车屏的主配电板，一般将同步表、同步指示灯及其转换开关装于中间一台电发电机控制屏的上部•③负载屏•负载屏用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护。•它包括动力负载屏和照明负载屏，通常安装有装置式自动空气开关、电压表、电流表及转换开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开关。•负载屏上一般还有与岸电箱相连的岸电开关。有的岸电控制部分还带有电度表(kW·h)、电压、电流表，以计算由岸电供电的数量和电压、电流量值。岸电主开关的失压脱扣线圈电路中串联着主发电机的常闭辅助触点，只有主电网失电时，岸电开关才能合闸；实现了船电与岸电的互锁。•在动力负载屏和照明负载屏上还分别装有带电式兆欧表，分别可以测量动力系统与照明系统的绝缘电阻。④汇流排•配电板上主汇流排及连接部件是铜质的，连接处作了防腐或防氧化处理。汇流排能承受短路时的机械冲击力，其最大允许温升为45℃。’•交流汇流排按从上到下(垂直排列)，从左到右，从前到后(水平布置)的顺序依次为A相、B相、C相。•船电汇流排的颜色:A--绿色、B--黄色、C--褐色或紫色，中线N--灰色,接地线--黑色。(绿灯先行，黄灯在中间)•岸电汇流排的颜色:L1--黄色、L2--绿色、L3--红色、N--淡兰色、接地--黄绿双色•直流汇流排按从上到下(垂直排列)，从左到右，从前到后(水平布置)的顺序依次为正极、中线、负极。其正极颜色为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色相间色。•应急配电板的功能是控制和监视应急发电机组的工作状况，并向应急用电设备供电。•它与应急发电机组安装在同一舱室内，一般位于艇甲板层。•应急配电板通常只有发电机控制屏和负载屏，应急配电板上面安装的电器仪表与主配电类似，只是应急发电机不需要并联运行而无需逆功率继电器和同步表。2应急配电板（一般船舶没有）•应急配电板应满足如下要求：•(1)应急电网平时可由主配电板供电，只有在主发电机发生故障或检修时才由应急发电机组供电。•(2)主配电板通过供电联络开关连通应急配电板。联络开关与应急配电板的主开关之间设有电气连锁。以保证主发电机向电网供电(即主网不失电)时．应急发电机组不工作。•(3)一旦主电网失电，供电联络开关自动断开，应急发电机组的自动起动装置经延时（30S）确认后，自动起动应急发电机组，并自动合闸向应急电网供电。•(4)当主电网恢复供电时，应急发电机主开关立即自动断开。联络开关自动闭合，应急电网恢复由主电网供电，应急发电机组经延时自动停车。应急电源（每个船舶都有）•应急电源组成：应急发电机组及应急配电板和应急蓄电池组及其充放电板或之一。•大应急发电机（组）供电时间：国际航线的客船为36h.•小应急为蓄电池组供电时间为30min.(小应急在大应急有故障时或起动过程中投入，用来保证最必须的用电设备不致断电而设置)•应急电源供电范围：•1）航行灯及国际海上避碰规则、所规定的其它各种信号灯；•2）白昼信号探照灯及无线电测向仪，无线电台（按国际航行要求）；•3）各通道、梯道出口处的应急照明，每个登艇处的应急照明，救生艇、筏、救生浮贮存处的照明。•4）机舱主机操纵台、锅炉水位表、气压表、总配电盘前、应急发电机室、舵机等处的照明；•5）驾驶室、海图室、无线电室、消防设备控制站的照明；•6）船员、旅客公共舱室的照明；•7）紧急集合报警装置；•8）电动应急消防泵；•9）固定式潜水舱底泵；•10）无线电设备和通用报警器；•11）舵机。功能：1.对蓄电池进行充放电；2.控制、监视充电工作；3.分配低压用电设备；4.主、应急失电后，能自动向小应急供电。3充放电板船舶小应急照明，操纵仪器和无线电设备的电源均采用蓄电池