船舶电站-第一章

第一章船舶电力系统概论第一节船舶电力系统第二节船舶电力系统基本参数第三节船舶电站第四节船舶电网第五节配电装置第六节船舶电力系统的可靠性及生命力概念第一节船舶电力系统电力系统：由发电、变配电、输电和用电四部分设备构成的统一整体。船舶电力系统分为船舶电站、船舶电网和用电设备。SSB1MSBT1SSB2G1G2M1M2船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成。SSB1MSBT1SSB2G1G2M1M2船舶电网：全船电缆电线和配电装置以一定方式连接起来的组合体，是联系电能的生产者(各种电源)和电能的消费者(各种用电设备)的中间环节，担负分配和输送电能的任务。分类：动力电网照明电网应急电网弱电电网SSB1MSBT1SSB2G1G2M1M2配电装置定义用来接收和分配电能，并对电力系统进行保护、监视、测量、指示、调整、变换和控制等工作的设备。配电装置分类船舶电站：主配电板(MSB)船舶电网中间：分配电板(SSB)应急电力系统：应急配电板(ESB)蓄电池：充放电板(CDP)分配电板：可分为动力配电板和照明配电板。船舶用电设备分类船舶各种机械的电力拖动包括甲板机械、舱室机械、电力推进和工作船舶用的生产机械船舶照明设备船舶通讯和导航设备舰船上生活所需的其它用电设备G-主发电机；EG-应急发电机；ACB-发电机主开关；EACB-应急发电机主开关；MSB-主配电板；ESB-应急配电板；MCB-配电开关；M-电动机；DSB-分配电板；RSB-无线电分配电板；EMCB-应急配电开关；ISW-隔离开关；ISB-照明配电板；EISB-应急照明配电板；IDSB-照明分配电板；EDSB-应急分配电板；Tr-照明变压器；ETr-应急照明变压器船舶电力系统示意图船舶电力系统特点一．船舶电站和电力系统容量较小；二．船舶电气设备比较集中，电网较小。三．舰船电气设备工作条件恶劣。序号工作条件要求序号工作条件要求1周围温度-25°~+45°7倾斜周期横倾22.5°2相对湿度95%长期横倾15°（应急设备22.5°）3凝露有长期纵倾10°4盐雾有8振动有5油雾有9冲击有6霉菌有船舶电力系统的发展概况舰船电力系统的发电功率逐年增大。电力系统的设备性能和供电指标有了很大的提高。电力系统实现集中控制和自动化。在舰船电力系统中广泛采用各种新技术。船舶电站自动化优点：维持船舶电力系统供电的连续性和可靠性，增强船舶运行的生命力。提高船舶电站供电质量，使各用电负载处于良好的工作状态。自动化技术的广泛应用充分发挥了电力设备的潜在功能，并使船员的操作量大大下降，劳动强度减轻。减少船员，提高劳动生产率和船舶运行的经济指标。自动化可以实现系统的最佳运行方式，提高设备运行的效率、经济性和安全性。第二节船舶电力系统基本参数基本参数：电流种类电压等级频率标准功能决定船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、价格和尺寸。电流种类分类：直流和交流。交流电站优点：设备成本和维护保养方面的费用及工作量少；交流动力网络与照明网络之间可通过变压器实现电气隔离；交流电制有利于船舶电气化程度的提高和系统容量的增长。二、电压等级提高电压等级意义可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。例如：以电器在电压为127V时的重量为1，则当电压为220V时重量为0.58；380V时重量为0.33；500V时重量为0.25。我国发电设备的额定电压230V（单相）400V（三相）船舶电站额定电压有向中压发展的趋势国际电工委员会建议采用3.3kV电压；英美等国在巨型船舶上采用3.3、6.6kV；德国允许最高工作电源电压为11000V。三、额定频率船舶交流电力系统现行额定频率有工频和中频两种。工频是船舶动力电气设备使用的频率，有50Hz和60Hz两种。提高频率，可以提高自动化系统动作的快速性，降低电气设备的重量和尺寸。近年来，国外有些军舰已开始采用400Hz频率供电，我国舰船规范也推荐优先采用400Hz频率。电源采用中频400Hz的优点减少电气设备重量。用静止整流器对直流用电设备供电时，滤波要求低。因短路电流近似与短路电路电抗成反比，电抗随着频率而增大，因此可限制短路电流。动态性能好。电动机在高频轻载时，高。cos第三节船舶电站由原动机、发电机和主配电装置组成。按原动机类型分类：•柴油发电机组•汽轮发电机组•燃气轮机发电机组•蒸汽发电机组•轴带发电机组•核能发电机组定义：船舶电力系统的中枢，其作用是用来控制和监视主发电机的工作，并将主发电机送出的电能向全船电网进行分配。军用船舶：布置在船舶防护较好的地方。民用船舶：安装于机舱控制室内。主配电装置主配电装置发电机控制屏并车屏负载屏连接母线发电机控制屏组成发电机主开关及其指示操作部分发电机的保护发电机的励磁控制与调节发电机频率手动调节测量部分发电机并车屏组成分段母线的隔离开关手动及自动并车时的检查测量仪表转换开关简单的并车屏常与发电机控制屏合二为一。发电机负载屏组成控制负载供电的自动开关测量装置报警装置分类动力负载屏照明负载屏连接母线从连接母线(汇流排)的连接上能直接反映出全船的供、配电情况。公共母线可为一整体，也可分两段，中间用隔离开关连接。采用分段母线的方式，发电机组可以并联供电，也可单独分区供电。第四节船舶电网船舶电网船舶电缆、导线和配电装置，以一定的联接方式组成的整体；联接电源和负载之间的桥梁。基本要求生命力强；经济性好；安装、使用和维护方便、灵活。船舶电网的线制直流电的船舶双线绝缘系统负极接地双线系统GMMGMM直流电的船舶以船体作为负极回路的单线系统交流单相的船舶双线绝缘系统一线接地的双线系统GM船舶电网的线制三相交流电的船舶有三线绝缘系统(三相三线系统)、中点接地的四线系统(三相四线系统)利用船体作为中性线回路的三线系统(中点接地的三线系统)。三相三线系统MMG三相四线系统MMG中点接地的三线系统供电网络和配电网络供电网络指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电板之间，以及主配电板与应急配电板之间的电气联接网络。配电网络指主配电板及应急配电板到用电设备的网络。主配电板与分配电板之间的网络为一次配电网络。分配电板到各用电负载之间的网络为二次配网络。供电网络单主电站供电网络：多用于民用船舶GGGGGE43QA41QA42QA43QA44QA5QA3QA2QA1TMSBSPCBESBTE12多主电站供电网络：多用于军用舰艇及大型客船GGGG1234Q1Q2Q7Q5Q9Q8Q10Q3Q4Q6MSB2负载负载负载负载MSB1配电网络动力电网：供电给电动机负载和600W以上的电热装置和1kW以上的探照灯。正常照明电网：联接到主配电板变压器副边，供电给照明分配电箱。应急电网：正常电网失电，能自动接通。小应急电网：24V蓄电池。弱电电网：向全船无线电通讯设备、助航设备、通讯设备、信号报警系统供电。配电电网的结线方式馈线式MMGGMGG配电电网的结线方式干线式GGGGGGGGMSBMSBMSBMSB混合式馈线式干线式混合式供电生命力供电生命力强，本馈线受到破坏不影响其它馈线工作供电生命力弱。干线中有一处损坏造成短路，使主配电板上的干线自动开关跳闸，整个干线失去电源供电生命力。介于馈线式和干线式之间使用维护可在主配线板上控制供电和检测各负载与馈线式相反与馈线式相似对水密隔舱电缆多，穿过水密舱壁和甲板而降低了舱室的水密性与馈线式相反与馈线式相似安装工作敷设复杂，工作量大方便，工作量小与馈线式相似适用范围（1）近代舰船（2）重要负荷、大功率负荷（1）电气设备少的轻型舰船（2）照明网络（3）非重要负荷，小功率负荷（1）轻型及辅助舰艇（2）民用船舶配电系统图和电力系统图配电系统图：用来表示各电源装置与各受电器之间的联系。电力系统图：分一次网络系统图和二次网络系统图。一次网络系统图：表示从电源、主配电板到各分配电箱(板)及从主配电板到由它直接供电的用电器间的联系。二次网络系统图：表示从分配电箱到各用电器间的联系。第五节配电装置船舶配电装置用来接收和分配电能的电气装置，对电力系统进行控制、保护、测量和调整。组成包括：开关电器保护及自动化设备测量仪表调节和信号装置联接母线船舶配电装置功能：①正常运行时接通和开断电路。②电力系统发生不正常运行时，保护装置动作，进行报警或切断故障电路。③测量和显示运行中的各种参数。④调整某些电气参数或有关的其他参数。⑤信号指示正常和不正常工作状态。配电装置的分类按用途分类(1)总配电板(主配电板)(2)应急配电板(3)充放电板(4)岸电箱(5)分配电板(分配电箱)按结构型式分3类:(1)防护式(2)防滴式(3)防水式配电装置结构设计和布置的要求①配电装置的骨架和箱体应有足够强度，使用在振动和冲击下不发生有害变形。②配电装置应在保证电气性能的前提下，具有最小的尺寸和重量。③配电装置的电器布置应便于控制、观看、调整、检修和拆换。④主配电板应布置在防护较好的地点。⑤分配电板应安装在靠近其供电的负荷集中区域，以缩短线路，方便操作。第六节船舶电力系统的可靠性及生命力概念可靠性：指研究对象在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。规定条件：指研究对象所处的环境、运行条件和工作方式。环境：可分为气候、生化、机械和电磁等方面，如温度、湿度、震动、噪音等。运行条件：指对象的工作电压、电流、应力等。工作方式：指连续工作或断续工作，以及状态转换等。可靠性分固有可靠性和使用可靠性两种。可靠性用可靠度或故障率来衡量，均与概率有关。可靠性研究不能脱离具体研究对象。船舶电力系统的可靠性：在其所处的特定条件下，在船舶的生命期内，能保证不间断供电且保证一定的电能质量的能力。保证可靠性的措施①组成系统的各元器件或设备应有足够的可靠性。②系统设计时保证供电量、运行安全和维护方便。③制订系统的操作和维护规章制度，尽可能减少或避免人为失误。④通过检测手段，在故障前兆时期及时报警，以避免故障发生。⑤把大系统划分成多个不同功能的子系统，各个系统保持相对独立性。⑥有必要的后备保障。应急电力系统应急电力系统船舶电力系统(称为主系统)的后备系统。作用：在主系统发生故障时，替代主系统向重要负载供电。应急电力系统分类以柴油发电机组作为电源，叫大应急系统；以蓄电池组及其充电设备作电源，叫临时应急系统或小应急系统。船舶电力系统的生命力概念舰艇电力系统的生命力：指其在战斗或事故中破损时，仍能保证不间断供电的能力。采用措施:电站：采用多主电站方案。电网：除馈线式(辐射式)、混合式(馈线式+干线式)外，还有环形和网形结线方式。分区供电方式反映了可靠性、生命力和经济性并重的思想。