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第十一章船舶电站§11-1.船舶电力系统概述§11-2.电站容量与发电机组数量§11-3.主机轴带发电机装置§11-4.船舶配电板§11-5.万能式空气断路器§11-6.发电机的保护§11-7.发电机的并联运行条件与分析§11-8.手动并车整步原理与方法§11-9.自动准同步并车原理§11-10.船舶应急发电机组§11-11.船舶蓄电池装置§11-12.船舶接用岸电装置学习第十一章应该注意的点第十一章学习应注意的几个问题：1.船舶电力系统如何组成？有什么特点？2.船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定的？轴带发电机装置有什么特点和类型？3.船舶配电板由什么组成？有哪些作用和特点？4.万能式空气断路器组成原理是什么？对发电机采取什么保护？保护原则是什么？5.船舶同步发电机并联运行条件是什么？若不满足有何后果？6.手动与自动并车的方法与整步原理如何？7.船舶应急电源有哪几种？应急发电机组起动控制系统应具有什么功能？船舶蓄电池装置的作用是什么？如何进行维护保养？8.接岸电应满足什么条件？检测保护装置应具有什么功能？本章要点多、分布广，是重点章。——侧重：组成、原理、原则、规定、方法和特点。§11-1.船舶电力系统概述本节主要内容有两个部分1.电力系统组成特点：主要掌握组成、作用和特点。2.电力系统基本参数：——三个基本参数电制、额定电压、额定频率电源：发电机组和蓄电池。发电机组（柴油机，基本电源），蓄电池作为小应急电源。配电装置：由开关、母线、保护电器、自动化装置、测量装置等组成。作用为分配、保护监测控制。船舶电力网：电缆、电线总称。分类：动力、照明、应急、低压和弱电等5种电网。一、系统的组成及特点组成：船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成。船舶电力系统的负载：船舶电力系统的负载就是用电设备，可分为4类。1.电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机械等；2.照明负载：照明灯具，信号灯（重要设备）；3.通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）；4.其他设备：生活用电设备。船舶电力系统的负载和特点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；2.输电距离短，短路破坏大；3.船舶环境恶劣。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。[注意]：电源与负载不同。额定频率：即，工业用电额定频率，简称工频。——我国为：50Hz。[第一节要点]：电力系统组成（定义）；特点；基本参数（三个）。二、系统基本参数§11-2.电站容量与发电机组数量本节主要内容有两个部分1.电站容量与发电机组数量确定原则：注意：电站容量确定原则的原因。确定机组数量时考虑的因素。2.电站容量计算：主要知道电站容量确定时考虑的因素，同时了解方法和手段。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总容量！因为，所有设备并不是同时使用，同时使用的设备也不一定会同时达到额定容量。航行工况：航行、进出港、装卸货、停泊、应急。用电量最大工况是进出港（过狭水道）工况，或称“机动工况”。基本原则：以用电最大工况为基础；留有适当裕量，以确定电站总容量。——具体为：单机容量和机组数由电站总容量决定；电站总容量由各工况用电量及相对周期决定。机组数确定注意：1.单机容量以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）。——因此，一般为：2～4台。一、确定电站容量和选择发电机组数量的基本原则一、电站容量的计算说明：∵设备并不一定同时使用，且不一定同时达到额定容量。∴须求“用电最大工况”时设备“真实用电需求量”。具体方法是计算出用电设备容量，再乘于相应的“系数”，即为设备“真实用电需求量”。——这些系数包括“利用系数”、“机械负荷系数”、“电动机负荷系数”和“同时系数”。——这些系数通常是经验值。利用系数：实际需要功率与配置功率之差；机械负荷系数：实际轴功率与最大轴功率之差；电动机负荷系数：考虑半载或轻载工作；同时系数：考虑不同时工作。实际确定用方法有“三类负荷法”，“需要系数法”等。注意：连续负荷为I类负荷，短时、重复短时为II类负荷，偶然短时为III类负荷。III类负荷不考虑。[第二节要点]：容量、机组数选择原则；计算方法2种。§11-3.主机轴带发电机装置本节主要内容有四部分1.轴带发电机的特点2.主要类型3.变距桨轴带发电机4.定距桨轴带发电机轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。一、主机轴带发电机的特点特点：优点：1.经济高效；2.改善环境；3.减小维修。缺点：1.只能定速航行时工作；2.控制较复杂；3.初投资大。组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量=主机可长期运行功率）。二、船舶轴带发电机主要类型主要类型：1.直流轴带机；2.交流轴带机。说明：1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较复杂。——有定、变距浆2种。变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。控制：——需要两方面的控制1.主机油门控制；2.螺旋桨螺距控制。而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。存在的问题：1.风浪对转速的波动有影响；2.需要解决主机低速问题（传动机构）。三、变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机系统特点：主机转速和转向是可变的。——只有在船舶定速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。总体措施：——具体措施下面分别讨论1.转速补偿；2.频率补偿。四、定螺距桨的主机轴带发电机方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。转速补偿[第三节要点]：特点；类型（直、交流）；变距桨系统（特点）；定距桨系统（恒频方法）。方法：采用整流—逆变装置作为中间环节的系统。非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率由同步补偿机来提供。同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压调整器功能。可专设同步补偿机。通常采用辅助发电机替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。频率补偿§11-4.船舶配电板本节主要内容主要是：1.配电板的种类；2.各种配电板的作用、特点。船舶配电板是对电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设备的一种装置。——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。一、主配电板组成：主配电板由发电机控制屏，并车屏，负载屏，母线四部分组成。1.发电机控制屏：控制、调节、监视和保护发电机组用。上部：各种测量仪表，中部：主开关、调速开关，下部：自动装置；2.并车屏：发电机进行并车、整步操作用。有同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。3.负载屏：分配电能并控制、监视、保护。包括：电力、照明屏。有空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、兆欧表、岸电开关等。4.母线：注意排列顺序和颜色。顺序：上中下、左中右、前中后；颜色：交流：绿黄红、中线浅蓝；直流：红蓝、中线：绿黄相间。二、应急配电板作用：应急配电板用来控制、监视应急发电机组，并向应急电设备供电。组成：它有控制屏和负载屏，没有并车屏和逆功继电器（因为单机运行）。连接：通过联络开关与主配电板连接。正常时，应急配电板由主配电板供电，主电网失电后联络开关自动断开，由应急发电机供电。注意：1.没有并车屏和逆功继电器；2.正常时，是主电网的一部分；应急时，才单独工作。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。功能：向成组用电设备进行供电，分配电板16A；区配电板16A。功能：主要是坞修时通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。[第四节要点]：配电板的种类、作用、组成与特点。三、充放电板四、区配电板、分配电板五、岸电箱§11-5.万能式空气断路器定义：是一种带有保护装置的开关电器。绝缘介质：是空气。所以称为空气断路器。组成：——5部分。1.触头系统；2.灭弧装置；3.自由脱扣机构；4.操作传动装置；5.保护元件。组成：一相触头由三对并联。主要有主触头、副触头和弧触头。——但符号只画一个。主触头：承担工作电流；弧触头：承受机械冲击和电弧；副触头：过渡。通断顺序：通电时：弧触头→副触头→主触头；断电时：主触头→副触头→弧触头。说明：1.主触头、副触头和弧触头动作时间有所区别，但大部分时间内状态是相同的。2.除了主触头、副触头和弧触头外，还有小容量的辅助触头，用于控制其它电路。一、触头系统二、灭弧装置大多采用“灭弧栅”进行灭弧。栅片为“人字形缺口”，使用时注意防潮。作用：使触头保持闭合或迅速断开。工作原理：当保护动作时，闭和状态脱扣状态再扣状态顶杆使四连杆刚性结构破坏，脱扣。再扣时即可合闸。作用：通过自由脱扣机构使触头闭合或断开。分类：手柄式、连杆式、电磁式、电动式。原理：①.合闸前：储能，自由脱扣机构在“再扣”位置；②.合闸时：储能弹簧释放能量。目的：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。具体电路三、自由脱扣机构图11-5-2结构：四、操作传动装置手动操作：各种型号都有手动操作。基本形式：1.转动（DW系列）；2.上下扳动（AH系列）。1.DW-94；2.DW-98；3.AH型123其它操作：电磁：DW-95/98；电动：DW-94；电磁铁直推：AH。一般有：短路、过载、失压、欠压等保护，都通过自由脱扣器使开关跳闸。过流脱扣器：实现短路、过载保护。有反时限、定时限、和瞬时等动作特性。反时限和定时限都需延时，有：机械式（钟表机构）、RC充放电回路等。失压脱扣器：由瞬时动作的电压继电器组成，为避免误动作，也可延时（1～3s）。分励脱扣器：用于远距离控制自动开关跳开。有些空气断路器还具有其它保护功能，如：漏电、逆功率等。[第五节要点]：组成（五部分）；各部分（具体组成、功能和原理）。五、保护元件§11-6.发电机的保护本节主要内容主要是：1.了解船舶发电机保护的目的；2.知道发电机保护的种类；3.掌握具体保护的要求。保护目的：发电机是重要设备，是船舶安全航行的保障。一般设有：外部短路保护、过载保护、欠压保护和逆功率保护。短路的原因：⑴.维护保养不周；⑵.绝缘老化；⑶.机械损伤；⑷.误操作等。保护原则：——有总体和具体之分。⑴.总体：“既要保护发电机，又要保证供电”；⑵.具体：“时间原则”和“电流原则”相结合。措施：——由过流脱扣器或综合保护装置实现。⑴.小电流，延时；——远端短路保护，避免大面积停电。小电流是比近端短路小的短路电流，不是过载电流。为了区分过载还是远端短路，所以要延时。⑵.大电流，瞬时；——近端短路保护，发电机应立即跳闸（因为已经没有其它保护）。整定值：⑴.小电流：2～5倍的额定电流，0.2～0.6s。⑵.大电流：5～10倍的额定电流，瞬时动作。一、外部短路保护二、过载保护定义：发电机输出功率或电流超过其额定值。保护原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断供电，且应避开短暂过载。措施：——由空气断路器的“过电流脱扣器”或“热脱扣器”等动作跳闸，实现保护。自动分级卸载装置：——（也属过载保护）卸次要负载、延时动作。《钢质海船建造规范》