船舶电力系统

船舶电力系统郝海三2014.9.41.船舶电力系统概述2.船舶配电板3.配电板的功能调试船舶电力系统概况（一）船舶电力系统的组成电源、配电装置、用户三部分组成。1．电源将其它能量转换成电能的装置；主要由发电机组和蓄电池组组成。2．配电装置（1）定义：接受和分配电能，对电源、电力网和负载进行保护、监视、测量和控制的装置。（2）组成：主配电板MSB--mainswitchboard应急配电板ESB--emergencyswitchboard分电箱DP--distributionpannel不间断电源UPS--uninterrupiblepowersupply/system3．用户各用电设备400FT电力系统参见电力系统总图（二）船舶电力系统的特点1．容量小（多为几台柴油发电机），电压、频率易波动（易全船停电），现在电力系统PMS解决此问题，如果电网波动过大如过频过压备用柴油机立即启车然后上网，只是很短暂的停电。2．输电线路短（短路电流大）。3．环境恶劣：要能在潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境和在规定的船舶倾斜、摇摆、振动和冲击等条件下可靠的工作。（三）系统的基本参数1．电流种类—电制三相交流电2．额定电压动力：电源（发电机）690V，负载480V；照明：电源（变压器）230V，负载220V。3．额定频率60Hz。返回配电板MSB&ESB一、主配电板MSB--mainswitchboard由发电机屏、同步屏、负载屏及连接母线（母排）等组成。1．发电机控制屏generatorpannel作用：控制、调节、监视和保护发电机组。关于保护后面具体讲。组成：测量仪表[电流表、电压表、频率表]、转换开关、主开关（含逆功率模块）、指示灯等2．同步屏synchronizationpannel主要有同步表、同步指示灯等。用作交流发电机并车操作。3．负载屏feedbackpannel用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护。组成：主要是装置式自动开关，包括动力负载屏和照明负载屏。4．汇流排（母线）busbar用来汇集和分配电能；排列颜色：交流R、S、T分别为绿、黄、褐或紫，中线为浅蓝；直流正、负为红、蓝；按从上到下、从左到右、从前到后排列。(面向母排）5．空气断路器ACB--aircircuitbreakerA．开关作用：通断主电路，也可以通过分励按纽进行远距离断电操作；B．保护作用：短路、过载和欠失压时自动切断主电路。二、应急配电屏ESB作用：用来控制和监视应急电源工作情况，并合理分配应急电源。组成：应急发电机控制屏和应急负载屏，有些船舶有同步屏，可以与主发电机短暂并车。主、应急配电板关系：应急电网平常由主配电屏供电，其联络开关对应急电屏进行电气联锁；主发电机失压应急发电机自动起动，并经应急配电屏向应急电网供电，主配电板恢复供电后，应急发电机空气开关自动断开，同时应急配电板联络开关合闸，由主板给应板供电。这个功能就是BLACKOUT要测试的工况。三、UPS主要对发电机，VMS,应急灯，CO2消防系统及应急信号灯供电。四、分电箱DP将从主配电屏输送来的电能向不同区域的用电设备进行配电。返回发电机的保护一、电站保护的任务：切除故障电气设备；发出报警信号。要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。1．可靠性：保护装置本身必须工作可靠；2．选择性：电力系统，从发电机到负载，应分级设置保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动作；其动作电流或动作延时：短路保护动作整定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少。二、发电机保护短路保护，过载保护，欠压保护，逆功保护，差动保护，高低压，高低频保护。这些保护都是通过配电板上ACB脱扣来实现。•3．快速性：对于故障保护电器要求动作快速，以免事故扩大造成损害。•4．灵敏性：对于故障和非正常状态的反应能力（一）、外部短路保护1．外部短路：发电机输出电流大大超过额定电流；2．要求Id=2（或3）～5Ie（额定电流）、延时0.2（或0.3）～0.6s动作（短延时）；Id=5～10Ie（瞬断，毫秒级别）。400TF是2.3Ie，0.6S跳闸。（二）、过载1．发电机过载：发电机输出电流（功率）超过额定值；2.要求Id=1.05Ie40SACB脱扣这两种保护在实际调试中，是配电板厂家通过ACB的模拟器来做的，原理就是给ACB里的CT二次侧加电流来实现脱扣。（三）、欠压保护（对发电机和运行的电动机保护）1．欠压原因危害：电动机过流或堵转，其它负载不能正常工作。2．要求发电机跳闸U=35～70%Ue、瞬时。3．通过ACB里的UVT(undervoltagetrip）线圈来实现4.调试中测试方法：（1）本地让发电机停车，电压会慢慢下降，在配电板上的发电机屏观察电压表记录跳闸时的电压值。（2）在发电机不能运转的情况下给ACB里的UVT串一个可调电阻（功率要够）用可调电阻来实现电压的调整，从而实现脱扣。（四）、逆功率保护（保护发电机组）1、原因：并联运行的发电机，若一台发电机的原动机发生故障使转矩消失，则发电机进入电动机状态，拖动原动机转动从电网吸收功率即逆功率，另外并车操作未能满足并车条件也出现逆功率。2、危害：正常运行的发电机严重过载跳闸，故障发电机容易烧毁。3、要求：P=-5～-15%Pe、延时1～10s。4、调试中测试方法：两台车并车，然后加20%-30%的负载，在同步屏上调节频率开关，使一台发电机频率调高，另外一台频率降级，慢慢调到脱扣值。俗称两台机对拉。返回（五）差动保护1、原理：根据基尔霍夫定律，正常情况下，流进任何用电设备的电流等于流出设备的电流。差动保护原理就是利用这一定律，在发电机中性点（电流流入发电机的点）和发电机机端（电流流出发电机的点）各装设一组电流互感器，将这两个电流互感器的二次输出接到差动保护模块，保护模块判断这两个电流是否相等，正常情况下两个电流相等，保护不动作，当发电机定子及其引出线发生短路故障时，发电机输入和输出的电流就不相等了，于是差动保护瞬时动作于发电机出口断路器。从而保护发电机。2、调试方法：(1)六线制，此六线分别从发电机侧采样变压器引出，在配电板侧拆掉同一个CT的两根线，此时发电机差动电流不平衡，加负载到达差动保护的值，差动保护就会动作。此操作时注意拆下的两根线，需要用短接线断掉，因为CT不能断路，容易产生高压。（2）、四线制此接法是三个CT共用一个公共端，可以直接把非共用端的两根线互掉，然后加负荷到需要值，差动动作即可（六）高低压，高低频保护1、当发电机出现故障时（一般此故障是AVR调节出现问题)，发电机的电压频率不能维持在正常水平，造成高压高频或者低压低频，容易对外部设备造成损坏。2.此保护一般是通过PMS来实现当电压频率波动超过正负5%时，PMS会启动1号备机，然后脱掉故障机，备机合闸。配电板的功能调试一、绝缘测试1、上电前母排绝缘测试，拉掉所有测试回路保险丝用绝缘表测试母排绝缘值，要求50兆欧以上方可上电2、母排绝缘表的测试发电机在网时测试，一般此绝缘表会有测试档位，在船东没有特殊要求是直接用测试档位测试即可。如船东要求实做，可以用继电器或者灯泡，选择从母排采样的保险丝下端用继电器或灯泡接地测试。避免短接线直接接地，这样会烧毁母排。也避免用灯泡或继电器直接在母排接地，这也有存在母排打火的可能，一定要经过保险丝。二、开关保护如前面发电机保护时所述。三、发电机的遥控启停，并车功能测试四、配电板板面报警灯调试任何系统只要是面板上有的报警点一定要要求服务商调试报验五、开关联锁测试包括发电机加热器与开关合闸的联锁、没有运行的发电机开关与在网发电机开关之间的联锁、发电机开关与岸电开关的联锁、两个变压器开关的联锁、应急发电机与岸电开关的联锁、应急发电机与主发电机开关的联锁。参阅动力单线图六、负荷测试七、PMS--powermanagementsystem电源管理系统1、Semisynchronization半自动同步2、SemiAutoStart半自动起机3、Loadsharing功率负荷分配4、SemiUnloading半自动卸载5、SemiAutoStop半自动停机6、Frequencycontrolfunctiontest自动调频功能测试7、HighLoaddependentStart高功率自动起机8、Loaddependentstop低功率自动停机9、AutoBlackoutRecoveryon690VMSB电网失电自启动10、Prioritytrip优先脱扣11、DrillingModeStaring/Stopping钻井模式自动起动12、HarbourMode停泊模式13、FaultCausedStarted故障起机14、PROTECTIONOFGENERATOR发电机保护返回END•THANKS