船舶電力系統(tǒng)的組成

1、第12章   船舶電力系統(tǒng)組成,教學(xué)要求：1.掌握船舶電力系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)、基本參數(shù)、發(fā)電機(jī)容量選擇原則；2.掌握配電裝置的類型、基本要求；3.掌握船舶電網(wǎng)的類型、接線方式、線制及其保護(hù)；4.掌握同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)類型及其具體實(shí)現(xiàn)。,本章主要介紹了船舶電力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和基本功能，對(duì)配電裝置的重要設(shè)備和部件（包括配電板，應(yīng)急配電板，蓄電池，充放電板，岸電箱和萬能式自動(dòng)空氣斷路器）作了詳情的敘述，此外，對(duì)船舶

2、軸帶發(fā)電機(jī)主要類型及工作原理作了簡單介紹。,§12.1 船舶電力系統(tǒng) §12.2 船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇 §12.3 船舶配電裝置 §12.4 船舶電力網(wǎng) §12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù) §12.6 同步發(fā)電機(jī)保護(hù)及其保護(hù)裝置§12.7 船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)§12.8 船舶中壓電力系統(tǒng),第12章  

3、; 船舶電力系統(tǒng)組成,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,船舶電力系統(tǒng)是由船舶電源裝置、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成，并按照一定方式連接的整體，是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。,§12.1 船舶電力系統(tǒng),圖12-1 典型船舶電力系統(tǒng)簡圖,典型船舶電力系統(tǒng)簡圖,ACB—空氣斷路器 MCB—裝置式斷路器 G —主發(fā)電機(jī) EG —應(yīng)急發(fā)電機(jī)ABTS—匯流排轉(zhuǎn)換接觸器,將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

4、船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。,1.船舶電源裝置,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,2.船舶配電裝置,對(duì)電源即發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能、電力網(wǎng)和電力負(fù)載進(jìn)行保護(hù)、分配、轉(zhuǎn)換、控制和檢測的裝置。,根據(jù)供電范圍和對(duì)象的不同可分為：,,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,3.船舶電力網(wǎng),船舶電力網(wǎng)是全船電纜電線的總稱 ，其作用是將各種電源與負(fù)載按一定關(guān)系連接起來。根據(jù)其所接負(fù)載的性質(zhì)，可分為動(dòng)力電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)和小應(yīng)急電網(wǎng)等。,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,

5、,4.負(fù)載：用電設(shè)備， 按系統(tǒng)可分為以下幾類：,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,,,主要有各種類型的控制箱、接觸器、繼電器、各種控制器和主令電器等。,5. 控制電器,6. 電工測量用儀器、儀表,船舶上常用的電工測量儀表有萬用表、兆歐表、鉗形電流表、交（直）流電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表、頻率表、交流并車屏上的整步表、平時(shí)用于檢修的直流穩(wěn)壓電源和自耦變壓器、示波器等。,一、船舶電力系統(tǒng)的組成,幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。,2. 額

6、定電壓等級(jí),世界各國對(duì)電壓等級(jí)的選用與本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設(shè)備具有通用性。 我國《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》規(guī)定：非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500 V，動(dòng)力負(fù)載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380 V，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250 V，額定電壓為220 V。,二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù),1. 電流種類(電制),3. 額定頻率等級(jí),我國采用50Hz，西歐各國、美國采用60Hz的頻率標(biāo)準(zhǔn)。,三、船舶電力

7、系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng)（總?cè)萘坎怀^各發(fā)電機(jī)容量的5～10倍的電網(wǎng)稱為獨(dú)立電網(wǎng)）。在獨(dú)立電網(wǎng)中，調(diào)節(jié)運(yùn)行發(fā)電機(jī)的電壓或原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，除了改變本身有功功率和無功功率的承擔(dān)外，還影響電網(wǎng)的頻率和電壓。,船舶電力系統(tǒng)通常只有一個(gè)電站工作，任何導(dǎo)致斷電的事故，都將危及船舶航行的安全。 船舶電站的容量相對(duì)負(fù)載來說是有限的，某些大電動(dòng)機(jī)的容量與電站容量可相比擬，大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊電流將引起電網(wǎng)電壓

8、的急劇下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使某些設(shè)備退出工作。,1、船舶電站的容量較小。,2、電源與用電設(shè)備之間的距離很短，線路阻抗很小，因此短路電流很大。,3、船舶電力系統(tǒng)負(fù)載變化頻繁。,4、船舶電力系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣。,三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,,1.船舶電站的容量較小,單臺(tái)發(fā)電機(jī)容量最大已達(dá)1200MW，電力系統(tǒng)總的裝機(jī)容量大約在1000MW ～ 100000MW。,陸上電力系統(tǒng)一般都由許多個(gè)不同類型的發(fā)電站聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，其電源容量可以認(rèn)為是無限

9、大電源系統(tǒng)。,通常電源多為單一電站，船舶電站大多由2 ～ 4臺(tái)同容量、同型號(hào)的發(fā)電機(jī)組組成。,船舶電站單機(jī)容量約為幾百～幾千KW，船舶電站總裝機(jī)容量為（2 ～ 4）倍的單機(jī)容量。,陸上電力系統(tǒng),船舶電力系統(tǒng),,三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,2.電源與用電設(shè)備之間的距離很短，線路阻抗很小，因此短路電流很大。,船舶電站配電裝置也簡單、可靠，只采用低壓電器開關(guān)及控制和保護(hù)裝置，除照明須配置容量不大的變壓器外，并無其他的變壓設(shè)備

10、，一般船舶電站直接對(duì)用電設(shè)備供電。,船舶用電設(shè)備雖然較多，但比較集中，在船舶有限的長度內(nèi)，電源與用電設(shè)備之間的距離很短，因此線路阻抗很低，線路壓降小，電能損失較小，但短路電流大，特別是在匯流排處的短路故障。,三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,3.船舶電力系統(tǒng)負(fù)載變化頻繁,（5）應(yīng)急工況,貨輪和油輪的典型運(yùn)行工況大致劃分如下：,（1）航行工況,（2）進(jìn)出港工況,（3）裝卸貨工況,（4）停泊工況,由

11、于船舶工況變化較多，不同工況對(duì)應(yīng)的船舶電力系統(tǒng)的用電量明顯不同。,4.船舶電力系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣,船舶在海上航行，必然受到各種惡劣氣候條件的影響，給船舶電氣設(shè)備的正常、安全運(yùn)行帶來很多困難，這些困難可能造成比陸地上更加嚴(yán)重的后果。,① 環(huán)境溫度變化大,② 相對(duì)濕度較大,③ 金屬部件易于腐蝕,④ 工作穩(wěn)定性差,⑤ 電磁污染嚴(yán)重,工作環(huán)境惡劣(三防:防潮濕、防霉菌、防鹽霧),三、船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)（與陸電相比）,電氣設(shè)備的船用條件及基本要求,

12、（1）適應(yīng)振動(dòng)和沖擊的條件,（2）適應(yīng)傾斜和搖擺的條件,,（3）適應(yīng)環(huán)境溫度條件,電氣設(shè)備的船用條件及基本要求,（4） 耐受潮濕、鹽霧、油霧和霉菌的環(huán)境條件,（5）滿足防護(hù)要求,我國電氣設(shè)備的防護(hù)等級(jí)采用國際電工委員會(huì)（IEC）推薦的國際防護(hù)IP等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。,（6） 適應(yīng)船舶電網(wǎng)電壓和頻率的波動(dòng),電氣設(shè)備的船用條件及基本要求,（7）滿足尺寸小，質(zhì)量輕要求,§12.2 船舶電站容量和機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇,船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組數(shù)量是從滿

13、足船舶用電的需求，并保證船舶安全性和經(jīng)濟(jì)性而確定的。船舶電站容量既不等于全船所有用電設(shè)備的標(biāo)稱功率總和，也不等于船舶某一運(yùn)行工況下所有用電設(shè)備標(biāo)稱電功率的總和。發(fā)電機(jī)組數(shù)量的選擇和單機(jī)容量的確定既與電站容量有關(guān)，也與各工況的用電量大小和相對(duì)運(yùn)行周期長短有關(guān)。,一、確定電站容量和發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)的基本原則,,（5）應(yīng)急工況：發(fā)生進(jìn)水、火災(zāi)等海損引起主發(fā)電機(jī)失效而啟用應(yīng)急發(fā)電機(jī)的工況,貨輪和油輪的典型運(yùn)行工況大致劃分如下：,（1）航行工況：貨船

14、全速滿載航行時(shí)間占運(yùn)行周期的41％，油船占64％,（2）進(jìn)出港工況：占運(yùn)行周期的1％,（3）裝卸貨工況：貨船約占18％，油船占7％,（4）停泊工況：貨船約占40％，油船占28%,1. 船舶的運(yùn)行工況,2. 確定電站容量的基本原則,電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運(yùn)行況下的用電量，并有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚_保連續(xù)可靠的供電。但從經(jīng)濟(jì)性考慮，冗余功率又不能太大。,3. 發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則,發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘浚l(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和

15、機(jī)組數(shù)量由以下幾個(gè)基本原則確定： 單機(jī)組容量：以最高負(fù)荷80%來定。 船舶電站必須有備用機(jī)組 各機(jī)組的使用壽命應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng) 維修管理方便,二、 應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定,規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。 應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)具有獨(dú)立的冷卻裝置和燃油供給單元，并有滿足規(guī)則要求的起動(dòng)裝置，在主電源失效時(shí)能自動(dòng)起動(dòng)和自動(dòng)連接于應(yīng)急配電板，盡快承載額定負(fù)載，最長時(shí)間不得超過45s。,1

16、．目的和原則,§12.2 船舶電站容量和機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇,一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對(duì)舵機(jī)之類較大的電動(dòng)機(jī)負(fù)載供電。,確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號(hào)燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報(bào)警和信號(hào)裝置、火災(zāi)探測和報(bào)警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動(dòng)噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動(dòng)遙控設(shè)備、應(yīng)急時(shí)使用的舵機(jī)、動(dòng)力操作水密門及其指示器、報(bào)警器以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備。

17、,2．容量確定,三、電站容量的計(jì)算,電站容量的計(jì)算方法有許多種，海上運(yùn)輸船舶一般都采用三類負(fù)荷法。三類負(fù)荷法是一種在電力設(shè)備具有較充分的數(shù)據(jù)前提下進(jìn)行全船電力負(fù)荷計(jì)算的方法。,1．負(fù)荷分類,負(fù)荷按使用情況分為以下三類：,（1）第Ⅰ類負(fù)荷：連續(xù)使用的負(fù)荷；（2）第Ⅱ類負(fù)荷：短時(shí)或重復(fù)短時(shí)使用的負(fù)荷；（3）第Ⅲ類負(fù)荷：偶爾短時(shí)使用的負(fù)荷以及按操作規(guī)程可以在電站尖峰負(fù)荷時(shí)間以外使用的負(fù)荷。,§12.2 船舶電站容量和機(jī)組臺(tái)

18、數(shù)的選擇,三類負(fù)荷的分法與船舶運(yùn)行工況有關(guān)，如在航行工況中連續(xù)使用的負(fù)荷屬于第Ⅰ類負(fù)荷；使用若干小時(shí)，停止使用若干小時(shí)的負(fù)荷屬于第Ⅱ類負(fù)荷。在靠離碼頭工況中，雖然起錨機(jī)的工作時(shí)間較短，但在此工況中，它一直使用，因此也算做第Ⅰ類負(fù)荷。,萬噸級(jí)柴油機(jī)遠(yuǎn)洋船舶的電氣設(shè)備負(fù)荷分類,2．電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)的計(jì)算,（1）電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)Ｋ1,,,,,,,,P 1 ：電動(dòng)機(jī)額定功率； P 2 ：電動(dòng)機(jī)軸上拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備的額定功率 。,通常電動(dòng)機(jī)的額定

19、功率應(yīng)略大于機(jī)械設(shè)備的額定功率。,（2）機(jī)械負(fù)荷系數(shù)K2,P3: 電機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備的實(shí)際使用功率,（3）電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)K3,,（4）電動(dòng)機(jī)以額定功率運(yùn)行時(shí)從電網(wǎng)吸收的功率 P4,,,ηe: 電動(dòng)機(jī)在額定功率時(shí)的效率,,,（5）電動(dòng)機(jī)實(shí)際消耗的功率P5,,,η'為電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于功率P2時(shí)的效率,,（6）無功功率Q5,,,為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)角。,3．系數(shù)的確定,（1）負(fù)荷系數(shù)的確定,一般機(jī)械的軸功率可由產(chǎn)品樣本查得，機(jī)械負(fù)荷系數(shù)可根

20、據(jù)輪機(jī)專業(yè)或舾裝專業(yè)提供的設(shè)備實(shí)際使用數(shù)據(jù)來確定。,（2）同時(shí)系數(shù)的確定,對(duì)第Ⅰ類負(fù)荷來說，考慮到各輔機(jī)和用電設(shè)備最大負(fù)荷的不同時(shí)性，同時(shí)系數(shù)選0.8～0.9。,對(duì)第Ⅱ類負(fù)荷來說，可按該負(fù)荷平均使用時(shí)間與工作周期之比來估算：,,4．負(fù)荷表的編制,（1）根據(jù)輪機(jī)、舾裝等專業(yè)提供的數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)和電氣設(shè)備，并計(jì)算各電動(dòng)機(jī)和電氣設(shè)備的額定所需功率；（2）根據(jù)船舶類型選擇所需計(jì)算工況，確定各工況下所需使用的電動(dòng)機(jī)、電氣設(shè)備和使用情況，并進(jìn)行分

21、類；（3）確定負(fù)荷系數(shù)，并計(jì)算各用電設(shè)備的實(shí)際使用功率；,（4）計(jì)算每一工況下各類負(fù)荷的總功率，按其同時(shí)系數(shù)計(jì)算總負(fù)荷。在交流電制中，還需要計(jì)算無功功率和平均功率因數(shù)；（5）考慮5%的網(wǎng)絡(luò)損耗，得出發(fā)電站的功率；（6）根據(jù)上述計(jì)算，選擇發(fā)電機(jī)組，并核算各工況下發(fā)電機(jī)的負(fù)荷百分率，一般來說發(fā)電機(jī)應(yīng)有10～20%的儲(chǔ)備功率。,一、配電裝置的主要功能,（1）正常運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)或自動(dòng)接通或切斷電源至用電設(shè)備間的供電網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電網(wǎng)供電或停止供電

22、。（2）測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)的各種電氣參數(shù)（電壓、頻率、電流、功率、功率因數(shù)、絕緣電阻等）。（3）調(diào)整電力系統(tǒng)的各電氣參數(shù)值（例如電壓、頻率的調(diào)整）。（4）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不能正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)電路將自動(dòng)地切斷故障電路或發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（5）對(duì)電路狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)以及偏離正常的工作狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)顯示。,§12.3 船舶配電裝置,配電裝置是接收和分配電能，并對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的設(shè)備。,返回,§12.3 船舶配電裝置,二、

23、配電裝置類型1.主配電板2.應(yīng)急配電板3.充放電板4.區(qū)域分配電板5.岸電箱6.交流配電板等,1.主配電板,由發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四部分組成。,（1）發(fā)電機(jī)控制屏,作用：用來控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護(hù)發(fā)電機(jī)組。 每臺(tái)發(fā)電機(jī)組均配有單獨(dú)的控制屏。,組成：上部為測量儀表[電流表（測線電流）、電壓表（測線電壓）、頻率表、功率表、功率因數(shù)表和儀用電壓及電流互感器]、轉(zhuǎn)換開關(guān)、原動(dòng)機(jī)調(diào)速馬達(dá)

24、操作開關(guān)和指示燈等；中部為主開關(guān)（含逆功率繼電器）、指示燈等；下部為自勵(lì)恒壓裝置。,,（2）并車屏,并車屏用于交流發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行、解列等操作。主要由頻率表（電網(wǎng)和待并機(jī)）、同步表與同步指示燈及其轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)速開關(guān)、合（分）閘按鈕、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。有的還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗器、自動(dòng)并車裝置等。,負(fù)載屏裝有裝置式空氣開關(guān)、電壓表、電流表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關(guān)等。,（3

25、）負(fù)載屏,負(fù)載屏的主要功能是對(duì)各饋電線路進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)，通過裝在負(fù)載屏上的饋電開關(guān)將電能供給船上各用電設(shè)備或分配電板。它包括動(dòng)力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏。,（4）匯流排,交流匯流排按從上到下(垂直排列)，從左到右，從前到后（水平布置）的順序依次為A相、B相、C相（或U相、V相、W相）。匯流排的顏色依次為綠色、黃色、褐色或紫色，中線為淺藍(lán)色（若有接地線則接地線為黃綠相間顏色）。,直流匯流排按從上到下(垂直排列)，從左到右，從前到后（水平布

26、置）的順序依次為正極、中線、負(fù)極。其正極顏色為紅色，負(fù)極為藍(lán)色，中線為綠色和黃色相間色。,,,,A,B,C,,,,N,,,+,-,2. 分配電板,分配電板是向成組用電設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)和控制設(shè)備的組合裝置。對(duì)額定電流不超過16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板，也稱為分電箱，主要有動(dòng)力分配電板和照明分配電板兩種。,區(qū)域分配電板由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，是對(duì)耗電大于16A的電器設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板。,3. 應(yīng)急配電板,應(yīng)急配電板的功能是控制和

27、監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的工作狀況，并向應(yīng)急用電設(shè)備供電。它與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組安裝在同一艙室內(nèi)，一般位于艇甲板上。 應(yīng)急配電板由應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制屏和應(yīng)急配電屏組成，其上面安裝的儀器儀表與主配電板類似，只是應(yīng)急發(fā)電機(jī)不需要并聯(lián)運(yùn)行而無需逆功率繼電器和同步表。,應(yīng)急發(fā)電機(jī)組均有自動(dòng)起動(dòng)裝置，當(dāng)主電網(wǎng)斷電并延時(shí)確認(rèn)后，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組一般在45s內(nèi)可以自動(dòng)起動(dòng)成功并向應(yīng)急電網(wǎng)供電，而主電源恢復(fù)供電后，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組便自動(dòng)脫離并自動(dòng)停車。,船舶主電網(wǎng)與應(yīng)

28、急電網(wǎng)間單線原理簡圖,主、應(yīng)急配電屏關(guān)系：應(yīng)急配電板的接線應(yīng)該反映出主發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)和岸電開關(guān)之間的電氣聯(lián)鎖。防止非同期合閘（在幾個(gè)電源之間）。 應(yīng)急電網(wǎng)平常由主配電屏供電，母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)對(duì)應(yīng)急電屏進(jìn)行電氣聯(lián)鎖；主發(fā)電機(jī)失壓應(yīng)急發(fā)電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)打開，并經(jīng)應(yīng)急配電屏（主開關(guān)自動(dòng)合閘）向應(yīng)急電網(wǎng)供電；主電源恢復(fù)應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)自動(dòng)打開，以免與主電網(wǎng)發(fā)生沖突。,4. 充放電板,船舶小應(yīng)急照明、操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用

29、蓄電池，船舶設(shè)置充放電板對(duì)蓄電池進(jìn)行充電、放電，實(shí)現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電。 常用充放電板的原理接線如圖所示，主要有以下兩部分組成：（1）電源部分；（2）充放電回路。,（1）電源部分,SA1為整流電源開關(guān)，SA2為整流后的總電源開關(guān)，電源回路中設(shè)置有熔斷器、電壓表和電流表。,,,用整流器充電的充放電板原理圖,（2）充放電回路,在每一個(gè)充電回路應(yīng)設(shè)有防止逆流的逆電流繼電器或二極管，當(dāng)主應(yīng)急電網(wǎng)都失電時(shí)，接觸器KM1線圈失電，常閉觸

30、頭閉合，直接向小應(yīng)急用電設(shè)備供電，其余用電設(shè)備分別利用開關(guān)送電。,,5. 蓄電池,船上使用的應(yīng)急蓄電池有酸性（鉛）蓄電池和堿性（鐵鎳、鉻鎳）蓄電池兩種。船上一般采用酸性蓄電池為多，主要是因?yàn)槠渚哂畜w積小，價(jià)格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。,蓄電池主要有如下用途：,⑴ 作為小應(yīng)急電源（應(yīng)急照明、航行燈）及內(nèi)部通訊電源；⑵ 作為機(jī)艙巡回監(jiān)視系統(tǒng)的備用控制電源；⑶ 作為應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的起動(dòng)電源；⑷ 作為救生艇柴油機(jī)的起動(dòng)電源；⑸ 作為無線電收

31、發(fā)報(bào)機(jī)的電源。,圖12-8 酸性蓄電池結(jié)構(gòu)圖,1-電極樁頭；2-透氣塞；3-連接條；4-容器,1）酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)和工作原理,酸性蓄電池主要由容器、極板、隔板三部分構(gòu)成，其外形結(jié)構(gòu)如圖12-8所示。,,,酸性蓄電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲(chǔ)存和釋放電能的裝置。它的工作原理可用如下化學(xué)方程表示：,（正極） （電解液） （負(fù)極） （正極） （電解液）（負(fù)極）,,通過化學(xué)方程式可以看出：蓄電池

32、放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生水，電解液比重降低；充電時(shí)生成硫酸，比重增加。根據(jù)這個(gè)原理，可以用比重計(jì)來測量電解液的比重，蓄電池的電動(dòng)勢與電解液比重（相對(duì)密度）有關(guān)，比重高，電動(dòng)勢也高，二者的關(guān)系可用經(jīng)驗(yàn)公式表示如下：,E——蓄電池的電動(dòng)勢， d——電解液的比重。,2）堿性蓄電池,堿性蓄電池由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成,堿性蓄電池可分為鎘—鎳(Cd-NJ)、鐵-鎳(Fe-Ni)、鋅—銀(Zn-Ag)、鎘—銀(Cd-Ag)等系列。船舶主要采用鎘—鎳、鐵—鎳蓄

33、電池，下面以鎘—鎳堿性蓄電池為例作介紹。,堿性蓄電池的電解液為20％的氫氧化鉀(KOH)水溶液(或純氫氧化鈉溶液)，比重為1.2~1.27。蓄電池充電時(shí)將電能變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來，放電時(shí)將化學(xué)能變?yōu)殡娔茌斔徒o用電設(shè)備，兩電極所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：,堿性蓄電池中每個(gè)電池的電動(dòng)勢為1.25V。放電時(shí)，電壓變化在1.2~1V范圍內(nèi)，電流增大時(shí)可達(dá)到0.7V，低于0.7V就不應(yīng)再放電。充電時(shí)，電壓變化在1.

34、4~I.8V范圍內(nèi)。,電解液在充放電過程中只作電流的傳導(dǎo)體，不參與化學(xué)反應(yīng)，其濃度不變，因而不能根據(jù)比重來判斷充放電的程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充放電的程度。,3）蓄電池的容量,蓄電池的儲(chǔ)存電能的能力稱為容量。容量一般用安培·小時(shí)來表示，它等于放電電流I與放電時(shí)間t的乘積，即，Q=I ? t(Ah) 。,堿性蓄電池的容量一般是以8小時(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。,酸性蓄電池通常以10小時(shí)的放電電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。額定

35、容量被定義為在電解液溫度為25℃，以10小時(shí)放電電流連續(xù)放電至終止電壓時(shí)所輸出的容量。,例如 200Ah容量的酸性蓄電池是指能以20A的電流放電10h。 蓄電池的容量與放電電流的大小及電解液的溫度有關(guān)，因此如果超過標(biāo)準(zhǔn)放電電流進(jìn)行放電，不但會(huì)降低容量，而且會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。,4）船用蓄電池的充放電方式 （1）充電的方法和種類 ①充電方法：恒電流充電——以恒電流充電至放電結(jié)束；恒電壓充電——以恒電壓

36、進(jìn)行充電；恒電流恒電壓充電——充電初期通以適當(dāng)?shù)暮愣ù箅娏鳎_(dá)到某一電壓時(shí)，保持恒定電壓進(jìn)行連續(xù)充電； 連續(xù)補(bǔ)充充電——給無負(fù)載的蓄電池自行放電進(jìn)行補(bǔ)充充電的方法；分段充電——按2段～3段變化恒電壓或恒電流充電電流進(jìn)行充電。,,恒壓充電法——充電過程中充電電壓始終保持不變,這種方法裝置簡單,方法容易。但是，剛開始充電時(shí)，充電電流大大超過正常充電電流，容易造成極板彎曲，活性物質(zhì)脫落。此外，隨著蓄電池電壓的上升，充電電流逐漸減小，會(huì)使

37、極板深處得不到很好的還原，電能貯藏不足，因此，船上一般不采用。,恒流充電法——充電過程中充電電流始終保持不變。由于充電過程中電池電壓逐漸升高，為保持充電電流不致減少，充電電源的電壓就必須不斷提高。這種要求給操作帶來很多麻煩，而且到充電后期，充電電流還是很大，會(huì)造成電解液中的水分解，形成很多氣泡，不僅損失電能，也容易破壞極板。,分段恒流充電法 第一階段充電電流調(diào)整在1/10額定容量值上進(jìn)行充電；按第一階段充電電流充電10小

38、時(shí)左右，單個(gè)電池上升至2.4V左右時(shí)(蓄電池可能會(huì)發(fā)出氣泡)，應(yīng)轉(zhuǎn)入第二階段充電； 第二階段充電電流調(diào)整在1/20額定容量值上進(jìn)行充電；按第二階段充電電流充電3－5小時(shí)，調(diào)整電解液的比重，使其達(dá)到1.285左右； 再按第二階段充電電流充電1小時(shí)，至此即完成整個(gè)充電。目前，多數(shù)船舶上都采用此法。,4）船用蓄電池的充放電方式（1）充電的方法和種類 ②充電種類： 初次充電——使用鉛

39、酸蓄電池時(shí)，初次向電池內(nèi)加入電解液進(jìn)行充電，充電的第一階段電流為額定容量的0.07，充電到單格電壓上升到2.4V為止；第二階段電流為額定容量的0.04，充電到單格電壓上升到2.5V，且相對(duì)密度和電壓在3h內(nèi)穩(wěn)定。 正常充電——對(duì)已經(jīng)放過電的蓄電池，為了使其恢復(fù)到原來規(guī)定容量而進(jìn)行的充電，充電分兩階段進(jìn)行，第一階段按標(biāo)準(zhǔn)充電制的電流（額定容量的0.1）充電6～7h；第二階段用第一階段充電電流的一半充電2～3h。,,4

40、）船用蓄電池的充放電方式（1）充電的方法和種類 ②充電種類： 均衡充電——多個(gè)小蓄電池組合使用的蓄電池在長時(shí)間使用后，各小電池往往產(chǎn)生相對(duì)密度、容量不均衡現(xiàn)象，為此需要每月進(jìn)行一次均衡充電，其方法是先進(jìn)行正常充電；靜置1h后，用初次充電第二階段的電流充電到有劇烈氣泡產(chǎn)生為止；再靜置1h，反復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對(duì)密度保持穩(wěn)定才完成。 ③蓄電池的充放電方式 有交互充放電方式、浮充方式、交互充放

41、電與浮充相組合的方式。,,,,,,蓄電池在使用過程中往往因長期充電不足，過放電或外部短路等原因使極板硫化，從而使充電電壓和電解液相對(duì)密度都不容易上升。為了使蓄電池良好運(yùn)行，對(duì)下列情況必須進(jìn)行過充電。①蓄電池放電到極限電壓以下；②蓄電池放電后，停放1－2晝夜沒有及時(shí)充電；③蓄電池極板抽出過；④以最大電流放電超過限度⑤電解液內(nèi)混有雜質(zhì)⑥個(gè)別電池極板硫化，充電時(shí)相對(duì)密度不易上升。,通常對(duì)長期擔(dān)負(fù)工作的蓄電池，每月至少進(jìn)行一次過充電

42、，對(duì)負(fù)載較輕的蓄電池，也應(yīng)每2－3個(gè)月進(jìn)行一次過充電。酸性蓄電池過充電有兩種方法：①充電終了，該用正常充電率的一半電流繼續(xù)充電。在電壓和電解液相對(duì)密度均為最大值時(shí)，每隔半小時(shí)觀察一次電壓和測量一次相對(duì)密度。連續(xù)四次，如無變化，而極板冒泡激烈，即停止充電。,②充電結(jié)束后，停止充電1小時(shí)，再改用正常充電率的一半電流充電，至冒泡后停止1h，再充，如此重復(fù)2－3次，直至電壓及相對(duì)密度均無變化并冒泡激烈為止。對(duì)于堿性蓄電池，一般工作10－1

43、2次充放電循環(huán)或每月應(yīng)進(jìn)行一次過充電。充電方法是以正常充電電流充6h，再以正常充電電流的一半連續(xù)充電6小時(shí)。,（1）蓄電池維護(hù)的周期、內(nèi)容與要求,①每十天要檢查一次電壓、電解液的相對(duì)密度及高度 。②不常使用的蓄電池，每月至少要檢查一次，并進(jìn)行補(bǔ)充電 。③蓄電池表面，每三個(gè)月進(jìn)行一次徹底清潔 。,5 ）蓄電池的日常維護(hù)、保養(yǎng),對(duì)于酸性蓄電池：,①每十五天檢查一次電壓、電解液相對(duì)密度及高度 。 ②每兩個(gè)月檢查一次蓄電池螺絲塞和透氣橡皮

44、套管 。③每六個(gè)月要徹底清潔一次蓄電池的外表面。,對(duì)于堿性蓄電池：,（2）蓄電池維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng),①注意保持蓄電池表面及整體清潔 。 ②保持極柱、夾頭和鐵質(zhì)提手等處的清潔 。③平時(shí)注意蓋好注液孔的上蓋，以防止船舶航時(shí)電解液溢出，或海水 進(jìn)入到蓄電池里，必須保持氣孔暢通。 ④蓄電池放電終了，應(yīng)及時(shí)按要求進(jìn)行充電。,⑤蓄電池室內(nèi)嚴(yán)禁煙火。 ⑥堿性蓄電池充電時(shí)，不要取下氣塞，以防進(jìn)入大量碳酸氣，而使電解液失效。一般每年或使用過50～

45、100次充放電循環(huán)，應(yīng)更換一次電解液，要注意保持排氣膠管暢通，定期打開氣塞排氣，防止氣體聚集太多而造成蓄電池膨脹。,6. 岸電箱,岸電箱通常設(shè)置在主甲板以上的位置,面板上應(yīng)設(shè)有指示燈以指示外來電纜是否有電，箱內(nèi)還應(yīng)設(shè)置岸電相序的監(jiān)視設(shè)備。,XC=R,相序指示器：接電容為A相，燈亮的為B相，燈暗燈亮的為C相.,(1) 檢查岸電電力系統(tǒng)參數(shù)（電制、電壓和頻率）是否與本船電網(wǎng)參數(shù)一致。若電制、頻率相同，僅電壓不同，可通過調(diào)壓器將岸電電壓變換成

46、與本船電壓相等后，再接至船上電網(wǎng)。,交流船舶接岸電時(shí)，還應(yīng)注意如下各項(xiàng)：,(2) 檢查岸電相序與船上電網(wǎng)相序是否一致，如果相序不一致將會(huì)使船上電機(jī)反轉(zhuǎn)。一般船上的岸電箱內(nèi)均有相序指示燈或逆序繼電器，當(dāng)顯示相序正確時(shí)才能接岸電。,(3) 接通岸電后，不允許再起動(dòng)船上主發(fā)電機(jī)或使應(yīng)急發(fā)電機(jī)合閘向電網(wǎng)供電，因此主配電板均設(shè)有與岸電的互鎖保護(hù)，使兩者不可能同時(shí)合閘。(4)若岸電為三相四線制時(shí)，應(yīng)將船體與岸上接地裝置相連，然后接岸電。,交流船舶

47、接岸電時(shí)，還應(yīng)注意如下各項(xiàng)：,船舶電力網(wǎng)泛指主配電板和應(yīng)急配電板到用電負(fù)載之間的電纜連線，是介于船舶電源和用電設(shè)備之間的傳輸、分配電能的傳輸線路的總稱。因船舶負(fù)載的種類和數(shù)量頗多，不可能每個(gè)負(fù)載都直接由主配電板或應(yīng)急配電板供電，有許多成組用電設(shè)備是由區(qū)、分配電板供電。,§12.4 船舶電力網(wǎng),一次網(wǎng)絡(luò)：從主配電板到直接供電負(fù)載或分配電板之間的電網(wǎng)。,二次網(wǎng)絡(luò)：由分配電板到負(fù)載之間的電網(wǎng)。,返回,(2) 正常照明配電網(wǎng)絡(luò)——該

48、電網(wǎng)由照明變壓器副邊算起通過主配電板中的照明負(fù)載屏饋電給各照明分配電板，再由各分配電板供電給全船所有艙室及甲板的照明燈具。,(3) 應(yīng)急電網(wǎng)——當(dāng)主電源失電時(shí)，應(yīng)急電源自動(dòng)起動(dòng)并通過應(yīng)急電網(wǎng)供電給應(yīng)急用戶。,一、船舶電力網(wǎng)的分類,(1) 動(dòng)力配電網(wǎng)絡(luò)——主要指供電給三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載的電網(wǎng)，也包括供電給380 V三相電熱負(fù)載的電纜。該網(wǎng)絡(luò)輸送的電能占全船全部電能的70%左右。,(5) 弱電網(wǎng)絡(luò)----是向全船無線電通訊設(shè)備、各種助

49、航設(shè)備、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)等用戶供電的低壓直流電網(wǎng)或中頻電網(wǎng)，因其對(duì)供電電壓、頻率等有特殊要求，因此需專門配置蓄電池及變流機(jī)組（逆變裝置）。,(4) 小應(yīng)急電網(wǎng)——由24 V蓄電池提供的直流電通過小應(yīng)急電網(wǎng)饋電給小應(yīng)急照明以及主機(jī)操縱臺(tái)、主配電板前后、鍋爐儀表、應(yīng)急通道出入口處、艇甲板等處的照明以及助航設(shè)備等。蓄電池的容量應(yīng)滿足小應(yīng)急用戶使用30min。,二、船舶電網(wǎng)的配電方式（接線方式）,1.配電方式分類,1）500V以下電網(wǎng)的配電方式,大

50、多船舶電壓等級(jí)在500V以下，采用兩種結(jié)線方式:放射狀和環(huán)狀。,返回,放射式,連接方式：每一饋電電線均由主配電板直接引出，且各自獨(dú)立，向一個(gè)分配電板或一個(gè)用電負(fù)載供電。優(yōu)點(diǎn)：每一饋電線路都安裝自動(dòng)開關(guān)，便于集中管理。缺點(diǎn)：當(dāng)設(shè)備多時(shí)，主配電盤需要集中大量電纜頭和自動(dòng)開關(guān)，電纜耗量多，主配電盤尺寸也相應(yīng)增大，一旦饋電電路發(fā)生故障，則該電路的電氣設(shè)備或分配電板將失電，可靠性較差。,①放射式特點(diǎn),環(huán) 式,連接方式：其主饋電線是一個(gè)環(huán)形

51、閉合回路。優(yōu)點(diǎn)：每一用電設(shè)備均可以從線路的兩個(gè)方向獲得供電，當(dāng)一路主饋電線路出現(xiàn)故障時(shí)，另一路仍可保持供電；此外，減少了主饋電電纜的數(shù)量和長度及主配電板的尺寸。缺點(diǎn)：不便于在主配電板上對(duì)各饋電線路實(shí)行集中控制。,目前，除少數(shù)對(duì)供電可靠性要求特別高的商船和大型客輪采用環(huán)狀電網(wǎng)外，絕大多數(shù)船舶采用放射式結(jié)線方式。,②環(huán)式特點(diǎn),2）500V以上船舶電網(wǎng)的配電方式,樹干式,放射式,橋式,橋式綜合,a,b 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性不高，對(duì)重要負(fù)載在故

52、障工況時(shí)，有失電的可能。,c,d 結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，供電可靠性提高了。,2.重要負(fù)載的饋電方式,（1）由主配電板直接供電。如舵機(jī)、錨機(jī)、消防泵、消防自動(dòng)噴淋系統(tǒng)、無線電電源板、電羅經(jīng)、航行燈控制箱、蘇伊士運(yùn)河燈等。,指直接與船舶航行、貨物的保存、船舶與人身安全有關(guān)的電氣設(shè)備。在配電方面通常采取如下措施：,（2）兩路獨(dú)立饋電線供電。某些重要的負(fù)載如舵機(jī)、航行燈控制箱等。,（3）采用自動(dòng)分級(jí)卸載裝置。但發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過載時(shí)，自動(dòng)分級(jí)卸卸掉次要負(fù)載

53、，從而使發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。,（4）分段匯流排供電方式。,分段匯流供電方式,船上許多重要負(fù)載常是兩臺(tái)，將兩組分別由配電板上兩段獨(dú)立的匯流排供電（兩段匯流排之間用自動(dòng)開關(guān)連接），則可提高供電的可靠性。,3.主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)的連接方式,在正常條件下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，重要負(fù)載經(jīng)應(yīng)急配電板由主電源供電，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障、主匯流排失電時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)斷開，應(yīng)急電源則自動(dòng)投入應(yīng)急電網(wǎng)向這些重要設(shè)備供電。,動(dòng)力系統(tǒng)與照明系統(tǒng)采用變壓器隔離,絕緣性能相

54、對(duì)較好,安全可靠。,1.三相三線絕緣系統(tǒng),三、船舶電網(wǎng)的線制,三相絕緣系統(tǒng),,2.中性點(diǎn)接地的三相四線系統(tǒng),照明和動(dòng)力系統(tǒng)由同一電源供電，無需采用變壓器。相互影響大,可靠性降低,安全性差。,中性點(diǎn)接地的三相四線系統(tǒng),3. 中性點(diǎn)接地的三相三線系統(tǒng),利用船體作為中線形成回路，節(jié)省電纜，容易發(fā)生觸電和短路故障。,中性點(diǎn)接地三相系統(tǒng),四、船舶電纜,船舶電纜在結(jié)構(gòu)上和用途上都區(qū)別于電線。,船用電纜主要由導(dǎo)電芯線，電氣絕緣層和防護(hù)套三部分組成。,

55、船用電纜構(gòu)造,3) 防護(hù)套：保護(hù)電纜不受油水、鹽霧、化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷（或阻燃）。,2) 電氣絕緣：芯線之間、芯線與外界之間的絕緣。,1) 導(dǎo)電芯線：傳輸電能（單股／多股，單芯／多芯，芯線截面積不同）。,選擇電纜的型號(hào)和截面須根據(jù)實(shí)際用途、額定電流、敷設(shè)場所的溫度和環(huán)境條件、以及用電設(shè)備的工作制等決定。,表12-2 絕緣材料最高允許工作溫度,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),一、概述,1. 繼電保護(hù)的任務(wù),船舶電力系

56、統(tǒng)中各種繼電保護(hù)裝置，主要就是為了實(shí)現(xiàn)安全可靠地供電。,船舶電力系統(tǒng)的不正常運(yùn)行情況主要有過載、欠壓、過壓、欠頻、過頻、逆功率以及三相三線制中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)發(fā)生單相接地等。船舶電力系統(tǒng)中最常見最嚴(yán)重的故障就是各種形式的短路。,短路故障示意圖,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),要限制不正常運(yùn)行和短路的破壞作用，其中最有效的辦法之一，就是在船舶電力系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備上，裝設(shè)繼電保護(hù)裝置，以自動(dòng)迅速地切除故障。繼電保護(hù)的任務(wù)可歸納

57、為：,(1) 當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或足以造成故障的發(fā)生時(shí)，繼電保護(hù)裝置將自動(dòng)地、迅速地并有選擇性地切除發(fā)生故障的電氣設(shè)備，以保護(hù)設(shè)備，并保證非故障部分正常安全運(yùn)行。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),(2)當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生不正常運(yùn)行情況時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使值班人員及時(shí)進(jìn)行處理，防止事故發(fā)生，或自動(dòng)切除不正常運(yùn)行的電氣設(shè)備，防止事故的再擴(kuò)大。,(3) 配合自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)消除或減少事故及不正常運(yùn)行情況。,繼電

58、保護(hù)的任務(wù),§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)主要包括：,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),2．對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求,（1）具有選擇性,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),（2）具有速動(dòng)性,（3）具有靈敏性,（4）具有可靠性,2.對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求,（1）具有選擇性,繼電保護(hù)的選擇性是指當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)僅把故障元件切除，使停電范圍盡量縮小，從而保

59、證電力系統(tǒng)中其他非故障部分仍然能夠繼續(xù)安全地運(yùn)行。,保護(hù)性選擇示意圖,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),（2）具有速動(dòng)性,繼電保護(hù)的速動(dòng)性就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)力求短。迅速切除故障可減輕被保護(hù)設(shè)備的損壞程度；防止故障蔓延，縮小破壞范圍；減少對(duì)非故障部分的影響，保證其正常安全運(yùn)行。,（3）具有靈敏性,繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)的故障或不正常工作狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏性愈高，故障發(fā)覺和切除得就愈早，從而對(duì)系統(tǒng)的影

60、響和設(shè)備的破壞就愈小。保護(hù)裝置靈敏性，用靈敏度表示。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),（4）具有可靠性,繼電保護(hù)裝置的可靠性是指裝置本身要能可靠地工作，對(duì)它保護(hù)范圍之內(nèi)的故障，不應(yīng)拒絕動(dòng)作，在正常運(yùn)行或不屬于它保護(hù)的范圍故障時(shí)，不應(yīng)誤動(dòng)作。否則，它本身就可能成為產(chǎn)生和擴(kuò)大事故的根源。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),二、繼電保護(hù)的基本工作原理,繼電保護(hù)構(gòu)成原理 圖,正如人工尋找故障時(shí)的道理一樣，繼電保護(hù)的

61、基本工作原理，就是利用在發(fā)生各種故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，必定要出現(xiàn)的、特有的現(xiàn)象，作為自動(dòng)控制的信號(hào)，自動(dòng)判斷故障，而后進(jìn)行必要的處理。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),三、 船舶同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)及保護(hù)裝置,根據(jù)我國《鋼質(zhì)海船建造與入級(jí)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)500V以下同步發(fā)電機(jī)，針對(duì)其不正常運(yùn)行情況和可能出現(xiàn)的故障，主要設(shè)置如下繼電保護(hù)：過載保護(hù)及優(yōu)先脫扣、外部短路保護(hù)、欠壓保護(hù)和逆功率保護(hù)。,§12.5 船舶電力

62、系統(tǒng)的繼電保護(hù),1．發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù),對(duì)于船舶發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)一般應(yīng)設(shè)有短路短延時(shí)和短路瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)。當(dāng)短路電流達(dá)2～2.5倍的額定電流時(shí)，保護(hù)裝置延時(shí)0.2～0.6s動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)主開關(guān)自動(dòng)跳閘。當(dāng)短路電流達(dá)5～10倍的額定電流時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)主開關(guān)自動(dòng)跳閘。因此，船舶發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)裝置中，一般設(shè)有兩套電流保護(hù)裝置，根據(jù)短路電流的大小，實(shí)行短延時(shí)或瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù)。船舶發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù)由萬能式自動(dòng)空氣斷路

63、器中的過電流脫扣器承擔(dān)。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),2．發(fā)電機(jī)的過載保護(hù),為了最大限度地保證供電的連續(xù)性，船用發(fā)電機(jī)廣泛采用自動(dòng)分級(jí)卸載保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生過載現(xiàn)象，自動(dòng)保護(hù)裝置將次要負(fù)載逐級(jí)卸去，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如到了允許的時(shí)限，仍不能消除過載現(xiàn)象，保護(hù)裝置則應(yīng)動(dòng)作，發(fā)出發(fā)電機(jī)過載跳閘的指令。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),我國《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》規(guī)定：對(duì)有分級(jí)自動(dòng)卸載裝置的發(fā)電機(jī)的

64、過載保護(hù)，當(dāng)過載達(dá)110％～120％額定值時(shí)，延時(shí)5～10秒使自動(dòng)卸載裝置動(dòng)作，自動(dòng)卸掉部分次要負(fù)載，當(dāng)過載達(dá)150％額定值時(shí)，延時(shí)10~20秒，過載保護(hù)裝置動(dòng)作，使發(fā)電機(jī)自動(dòng)跳閘。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),3．發(fā)電機(jī)的欠壓保護(hù),4．逆功率保護(hù),船舶發(fā)電機(jī)的欠壓保護(hù)是由萬能式自動(dòng)空氣斷路器中的失壓脫扣器來實(shí)現(xiàn)的。,同步發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)由逆功率繼電器承擔(dān)。逆功率繼電器有感應(yīng)式、電子式等多種類型，我國船舶電站大多采

65、用GG-21型感應(yīng)式逆功率繼電器。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),GG-21型感應(yīng)式逆功率繼電器,原理圖,繼電器的鋁質(zhì)圓盤固定在一根轉(zhuǎn)軸上，軸上的齒輪對(duì)與動(dòng)觸頭相連，圓盤上方的鐵心繞有電流線圈Wi，通過經(jīng)電流互感器后的發(fā)電機(jī)輸出電流；圓盤下方的鐵心繞有電壓線圈Wu，經(jīng)電壓互感器后連接在發(fā)電機(jī)的電壓端。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),原理圖,逆功率動(dòng)作值的大小，可通過改變電流線圈的匝數(shù)來實(shí)現(xiàn)。調(diào)整止檔塊

66、的位置，可以改變動(dòng)觸頭的行程，以整定延時(shí)的時(shí)限。時(shí)限一般可在2，3，5，7，9，12s內(nèi)整定。,逆功率繼電器接線圖,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),四、船舶電網(wǎng)的保護(hù)及保護(hù)裝置,船舶電氣系統(tǒng)的保護(hù)包括船舶發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)，過載、欠壓、逆功率保護(hù)；船舶電網(wǎng)的過載、短路保護(hù)，電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測；接用岸電時(shí)的相序保護(hù)等。船舶中采用繼電器保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)。船舶在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，要求繼電器保護(hù)裝置的工作具有可靠性、選擇性、準(zhǔn)確性，

67、既能適時(shí)切除故障以防止故障蔓延，又要盡量縮小停電區(qū)域，使非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行，減輕損害程度。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),1．電網(wǎng)的短路保護(hù),船舶電網(wǎng)的短路保護(hù)要求良好的選擇性，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，僅允許切除有故障的線路部分。通常對(duì)各級(jí)保護(hù)裝置的動(dòng)作整定值按時(shí)間原則或電流原則予以整定。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),船舶電網(wǎng)短路保護(hù)示意,若按時(shí)間原則整定，則應(yīng)有t1>t2>t3，即各級(jí)

68、保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級(jí)增大，如按電流原則整定，則應(yīng)有I1>I2>I3。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),2．電網(wǎng)的過載保護(hù),船舶電網(wǎng)大多為輻射型饋線式配電網(wǎng)絡(luò)，饋線的截面積又都與發(fā)電機(jī)及用電設(shè)備的容量相配合的。由于發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的過載保護(hù)裝置同時(shí)保護(hù)了電網(wǎng)，電網(wǎng)中不設(shè)專門的過載保護(hù)裝置。須指出的是，舵機(jī)電動(dòng)機(jī)和它的供電線路根據(jù)規(guī)范要求均不設(shè)過載保護(hù)，只設(shè)短路保護(hù)和過載報(bào)警裝置。,

69、§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),3．單相接地及電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測,⑴單相接地監(jiān)視,船舶電網(wǎng)是否單相接地可以采用絕緣指示燈（又稱為地氣燈）來監(jiān)測。,船舶電網(wǎng)一般采用三相三線絕緣制系統(tǒng)，電網(wǎng)中的任何一相接地，將造成另外兩相對(duì)地均為線電壓，嚴(yán)重影響人身安全，若再有一相接地，就會(huì)引起兩相短路的故障。,§12.5 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù),正常工作時(shí)，三個(gè)燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而亮度相同。若某一相(設(shè)圖中的A相