船舶电力系统概述

课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系第十二章船舶电力系统的组成第一节船舶电力系统第二节船舶电站容量和发电机组台数的选择第三节船舶配电装置第四节船舶电力网第五节船舶电力系统的继电保护第六节船舶轴带发电机系统第七节船舶中压电力系统课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系第一节船舶电力系统一、船舶电力系统的组成•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、仪表返回图12-1典型船舶电力系统简图船舶电气设备与系统2019/8/3课件轮机学院电气及自动化教研室图12-1典型船舶电力系统简图返回课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系将机械能、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。1.船舶电源装置柴油机发电机课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系车床、钻床、电焊机和盘车机等。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4.负载:用电设备，按系统可分为以下几类：课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。5.控制电器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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。二、船舶电力系统的基本参数1.电流种类(电制)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500V，动力负载、具有固定敷设电缆的电热装置等的额定电压为380V，照明、生活居室的电热器限制电压为250V，额定电压为220V。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。用电：24V、110V、220V、380V、1KV、3KV、6KV、10KV发电115V、230V、400V、1.05KV、3.15KV、6.3KV、10.05KV课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系三、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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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（5）应急工况：主发电机失效、应急发电机启用。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%1.船舶的运行工况返回课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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◆维修管理方便课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系二、应急发电机容量的确定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。1．目的和原则课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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。2．容量确定课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系三、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；课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系（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船舶电气设备与系统2019/8/3课件轮机学院电气及自动化教研室表12-1万吨级柴油机远洋船舶的电气设备负荷分类第Ⅰ类负荷第Ⅱ类负荷第Ⅲ类负荷第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返回课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系2．电动机负荷系数的计算（1）电动机利用系数Ｋ11K1K121PPK121PPKP1：电动机额定功率；P2：电动机轴上拖动的机械设备的额定功率。通常电动机的额定功率应略大于机械设备的额定功率课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系（2）机械负荷系数K2232PPK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K321133KKPPK课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系（4）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率P4ePP14ηe:电动机在额定功率时的效率e（5）电动机实际消耗的功率P5431335PKPKPPη'为电动机相当于功率P2时的效率课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系（6）无功功率Q5tgPQ55为电动机的功率因数角。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系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课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系对第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：用电设备一个工作周期期内的平均工作时间用电设备在一个工作周0K4．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；课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系（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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系第三节船舶配电装置主要功能：（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）。返回（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。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系一、主配电板并车屏负载屏发电机控制屏课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系图12-4某轮主配电板的板面布置图课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。1.发电机控制屏用来控制、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。其上部分装有测量仪表、转换开关、指示灯、主要电源开关、原动机的调速开关和按钮等；下部一般安装有发电机主开关，有的船舶也装有发电机励磁控制装置。课件船舶电气设备与系统2019/8/3轮机工程学院船电系负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、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（如图12-5）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。3.负载屏负载屏的主要功能是对各馈电线路