1、第三篇、船舶電站及其自動(dòng)化裝置,一、船舶電力系統(tǒng)的組成 二、同步發(fā)電機(jī)的并車(chē)運(yùn)行 三、同步發(fā)電機(jī)電壓及無(wú)功功率自動(dòng)調(diào)整 四、電力系統(tǒng)頻率及有功率自動(dòng)調(diào)整 五、船舶電站自動(dòng)化,第四篇、船舶電氣安全管理,一、船舶照明系統(tǒng)管理 二、船舶安全用電和安全管理 三、船舶電氣管理人員的安全職責(zé),船舶電站,船舶電力系統(tǒng)的組成,12.1 概述 12.2 配電裝置 12.3 萬(wàn)能式自動(dòng)空氣斷路器 12.4 船舶電網(wǎng) 12.5 電網(wǎng)保護(hù)及保護(hù)裝置 12.6 同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)及保護(hù)裝置 12.7 軸帶發(fā)電機(jī)裝置,1.船舶電力系統(tǒng)如何組成？有什么特點(diǎn)？ 2.船舶電站容量與發(fā)電機(jī)組數(shù)量是根據(jù)什么原則確定？ 3.船舶配電裝

2、置有幾種？各自的作用和特點(diǎn)如何？ 4.船舶蓄電池裝置的維護(hù)、保養(yǎng)？ 5.接岸電滿足條件？檢測(cè)保護(hù)裝置應(yīng)具有什么功能？ 6.船用發(fā)電機(jī)主開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理？ 7.船舶電網(wǎng)有哪些？各自特點(diǎn)？船舶電網(wǎng)有哪些保護(hù)？ 8.船舶同步發(fā)電機(jī)設(shè)置了哪種保護(hù)，是如何實(shí)現(xiàn)的？ 本章側(cè)重：組成、原理、原則、規(guī)定、方法和特點(diǎn)。,本章注意的問(wèn)題：,12.1 概述,本節(jié)主要內(nèi)容： 1、船舶電力系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) 主要掌握組成、作用和特點(diǎn)。 2、船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù) 三個(gè)基本參數(shù)：電制、額定電壓、額定頻率 3、發(fā)電機(jī)組容量及臺(tái)數(shù)確定的原則 電站容量確定原則的原因。確定機(jī)組數(shù)量時(shí)考慮的因素。 4、應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定,電源裝

3、置：指發(fā)電機(jī)和蓄電池。 配電裝置：指由各種開(kāi)關(guān)和 電器組成的電板。 電力網(wǎng)：電纜、電線總稱(chēng)。 負(fù)載: 指用電設(shè)備。 【電力拖動(dòng)負(fù)載、照明負(fù)載、 通訊導(dǎo)航設(shè)備】,2.1.1 船舶電力系統(tǒng)的組成及特點(diǎn),1）組成：電源裝置、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成。如圖：,2）電力系統(tǒng)的特點(diǎn)：1.獨(dú)立系統(tǒng)，相對(duì)容量較??； 2.多臺(tái)同容量同類(lèi)型的發(fā)電機(jī)組供電， 具有維護(hù)方便和較高的安全可靠性； 3.輸電距離短，線路阻抗低，短路電 流大，對(duì)設(shè)備的損傷和破壞大；,基本參數(shù)：電流種類(lèi)（電制）；電壓；頻率。 1）電流種類(lèi)：，指直流電制和交流電制。 2）額定電壓等級(jí)：電壓等級(jí)一般與陸上用電一致。注意： A、電源與負(fù)載不同。電

4、源電壓的額定值比同級(jí)電力系統(tǒng)用電設(shè)備的額定電壓高5%左右。 我國(guó)：電力：400V/380V；照明：230V/220V B、鋼質(zhì)海船入級(jí)和建造規(guī)范的規(guī)定（教材P207）。 3）額定頻率：交流電制船舶的額定頻率與陸地上的頻率一致。工業(yè)用電額定頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)工頻。 我國(guó)為：50Hz。,12.1.2 船舶電力系統(tǒng)基本參數(shù),總原則：滿足需求，確保安全，注意經(jīng)濟(jì)。 【注意】電站總?cè)萘坎荒艿扔谌秒娫O(shè)備的標(biāo)稱(chēng)電功率的總和，也不等于某工況下的用電設(shè)備的標(biāo)稱(chēng)電功率的總和。 1）船舶的運(yùn)行工況：航行、進(jìn)出港、裝卸貨、停泊、應(yīng)急。用電量最大是進(jìn)出港（過(guò)狹水道）工況，或稱(chēng)“機(jī)動(dòng)工況”。 2）確定電站容量的基本原則： 電

5、站總?cè)萘坑筛鞴r用電量及相對(duì)周期決定，并有適當(dāng)裕量，確保連續(xù)可靠供電。 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)萘坑呻娬究側(cè)萘繘Q定。 原則是： 1.單機(jī)容量以最高負(fù)荷率80%計(jì)；2.考慮備用至少兩臺(tái)；3.應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng)；4.維護(hù)管理方便（不能太多、一般最多4臺(tái)）。,12.1.3 發(fā)電機(jī)容量及臺(tái)數(shù)確定的原則,12.1.4 應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定,規(guī)范：客船和500總噸及以上貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的 應(yīng)急電源。SOLAS要求如下：,種類(lèi)：船舶應(yīng)急電源可采用應(yīng)急發(fā)電機(jī)（大應(yīng)急）和蓄電池組（小應(yīng)急），或者兩者都采用。,應(yīng)急發(fā)電機(jī)又稱(chēng)為：大應(yīng)急電源。 要求：一般采用柴油或汽油發(fā)電機(jī)組。確保在應(yīng)急狀態(tài)下能

6、迅速投入運(yùn)行（承載額定負(fù)載最長(zhǎng)時(shí)間不得超過(guò)45秒）。原動(dòng)機(jī)應(yīng)有獨(dú)立性和機(jī)動(dòng)性。 位置：防撞艙后、艙壁甲板以上、機(jī)艙以外。,12.2 配電裝置,本節(jié)主要內(nèi)容： 1.配電裝置的分類(lèi)； 2.各種配電板的作用、特點(diǎn)。 3.蓄電池 4.岸電箱,12.2.1 配電裝置的分類(lèi),船舶配電裝置是對(duì)電源發(fā)出的電能進(jìn)行集中控制并分配給各用電設(shè)備的一種裝置。 按用途分為： 主配電板主發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測(cè) 應(yīng)急配電板應(yīng)急發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測(cè) 充放電板蓄電池組的控制和監(jiān)測(cè) 區(qū)域分配電板向成組用電設(shè)備進(jìn)行供電， 分配電板 16A 。 岸電箱通過(guò)岸電箱把岸電接至船舶主配電板 或應(yīng)急配電板。,12.2.2 主配電板的構(gòu)成及功能,組

7、成：主配電板由發(fā)電機(jī)控制屏，并車(chē)屏，負(fù)載屏，連接母線（匯流排）四部分組成。 1.發(fā)電機(jī)控制屏：控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)、監(jiān)視發(fā)電機(jī)組。上部：測(cè)量?jī)x表及其轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，調(diào)速開(kāi)關(guān)；中部：框架式主開(kāi)關(guān)（萬(wàn)能式自動(dòng)開(kāi)關(guān)）；下部：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制裝置； 2.并車(chē)屏：交流發(fā)電機(jī)組并車(chē)、解列操作用。有同步表、同步燈、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、操縱按鈕、開(kāi)關(guān)、自動(dòng)并車(chē)裝置。 3.負(fù)載屏：分配電能并對(duì)饋電線路控制、監(jiān)視、保護(hù)。包括動(dòng)力、照明負(fù)載屏。有裝置式自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、電壓、電流表及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表、岸電開(kāi)關(guān)等。 4.匯流排（母線）：交流匯流排注意排列順序和顏色。順序：上中下、左中右、前中后；顏色：交流：綠黃紅、中線淺藍(lán)；直流匯

8、流排：紅藍(lán)、中線：綠黃相間。,12.2.3 分配電板、區(qū)配電板,配電板的功能：向成組用電設(shè)備進(jìn)行供電。 分配電板（開(kāi)關(guān)板）：主要由過(guò)載保護(hù)電器組成，對(duì)額定電流不超過(guò)16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電； 區(qū)域配電板：由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，對(duì)額定電流大于16A的用電設(shè)備供電。,12.2.4 應(yīng)急配電板,作用：應(yīng)急配電板用來(lái)控制、監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，并向應(yīng)急電設(shè)備供電。 組成：它有控制屏和負(fù)載屏，沒(méi)有并車(chē)屏和逆功繼電器（因?yàn)閱螜C(jī)運(yùn)行）。 連接：通過(guò)供電聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)(轉(zhuǎn)換的接觸器)與主配電板連接。正常時(shí)，應(yīng)急配電板由主配電板供電，主電網(wǎng)失電后聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電。 注意：1.沒(méi)有并車(chē)屏和逆功繼電器

9、；2.正常時(shí)，是主電網(wǎng)的一部分；應(yīng)急時(shí)，才單獨(dú)工作。,功能： 1.對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電； 2.控制、監(jiān)視充電工作； 3.分配低壓用電設(shè)備； 4.主、應(yīng)急失電后，能自動(dòng)向小應(yīng)急供電。,12.2.5 充放電板,12.2.6 蓄電池,1）在船舶上的應(yīng)用 2）蓄電池的類(lèi)別 3）蓄電池 的主要性能 4）蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 5）船用蓄電池的充電方式 6）船用蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),1）在船舶上的應(yīng)用,小應(yīng)急電源： 在船舶主電網(wǎng)失電而應(yīng)急發(fā)電機(jī)尚未供電的時(shí)間內(nèi)，為小應(yīng)急負(fù)載（例如應(yīng)急照明）供電。 低壓直流電源：通信、助航、各種警報(bào)等低壓設(shè)備供電。,2）蓄電池的類(lèi)別,酸性蓄電池鉛酸蓄電池船舶上應(yīng)用最廣 堿性蓄電池

10、包括：鎘-鎳、鐵-鎳等堿性電池,3）蓄電池 的主要性能,（1）蓄電池的性能在指標(biāo)： 開(kāi)路電壓-作為電源電壓；酸性蓄電池每個(gè)電動(dòng)勢(shì)：2.02.1V；堿性蓄電池每個(gè)電動(dòng)勢(shì)：1.3V 工作電壓-為設(shè)備供電的電壓； 電池容量-表示電池的儲(chǔ)電能力； 使用溫度 壽命與儲(chǔ)存期,（1）酸性蓄電池 結(jié)構(gòu)：（圖12-5）容器、極板、隔板等組成；極板為鉛銻合金加壓入活性物質(zhì)（正極PbO2，負(fù)極Pb純鉛）。 電解液：27%37%稀硫酸溶液，比重為1.281.31。 注意： 電解液參與反應(yīng)，前后比重發(fā)生變化。 原理：鉛、二氧化鉛和硫酸化學(xué)反應(yīng)，儲(chǔ)存和釋放電能。 化學(xué)方程式： PbO22H2SO4PbPbSO42H2OP

11、b2SO4； 判斷充放電狀態(tài)方法（兩個(gè)）：.測(cè)量電動(dòng)勢(shì)；.測(cè)量比重：比重d與電動(dòng)勢(shì)關(guān)系：E=0.84d。,4）蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,4）蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,（2）堿性蓄電池 特點(diǎn)：體小，機(jī)械強(qiáng)度高，電壓平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，易攜帶。 多軍用。 品種：CdNi、FeNi、ZnAg、CdAg等，船用：鎘鎳，鐵鎳。 結(jié)構(gòu)：由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成（外殼帶電）。 電解液：20%的氧化鉀水溶液或純氫氧化鈉溶液，比重為1.21.27。 注意： 電解液只起導(dǎo)電作用，不參與化學(xué)反應(yīng)。 化學(xué)方程式：（充電前后電解液不變） Cd2Ni(OH)3 Cd(OH)22Ni(OH)2； 判別充電結(jié)果：只有測(cè)量電勢(shì)：1

12、.25V；放完11.2V；充好1.41.8V。,（3）蓄電池的容量 容量單位：安時(shí)（Ah）。 容量Q=電流I時(shí)間t。 其中，電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流，即經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放電時(shí)間使蓄電池放完電的電流。 標(biāo)準(zhǔn)放電時(shí)間： 1.酸性：通常為10小時(shí)（在25C下）； 2.堿性：通常為8小時(shí)。 注意： 超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放電電流則蓄電池將： .容量大大減小； .壽命嚴(yán)重受影響。,4）蓄電池基本結(jié)構(gòu)和工作原理,(1)充電方法 恒壓充電法：充電過(guò)程中充電電壓始終保持不變。 恒流充電法： 充電過(guò)程中充電電流始終保持不變充電電流大，充電時(shí)間可以縮短。在充電后期充電電流仍不變，會(huì)造成電解液中的水分解形成很多氣泡,容易使極扳上的活性物質(zhì)過(guò)量

13、脫落而損壞極板。 分段恒流充電法： 充電初期,蓄電池用較大電流充電。當(dāng)蓄電池發(fā)出氣泡,電壓上升到2.4伏左右時(shí)(酸性蓄電池)，改用第二階段充電電流充電。這種方法充電較方便，既充電時(shí)間較短、電能節(jié)約，又可延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，因此多數(shù)船舶都采用此法。 浮充電法： 蓄電池直接和直流電網(wǎng)并聯(lián)，電網(wǎng)向其負(fù)載供電的同時(shí)也向蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)外負(fù)荷減小時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì)略有升高。充電電流就會(huì)自動(dòng)增加；反之，則自動(dòng)減小。由于這種充電方法充電電流是浮動(dòng)的，放稱(chēng)浮充電法。電同一旦因故失電蓄電池可立即向用戶(hù)供電。,5) 船用蓄電池的充放電方式,四、蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),酸性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)： 維護(hù)保養(yǎng)：.每半個(gè)月檢查電解液

14、的高度，電解液的補(bǔ)充，調(diào)整，.保持清潔.通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火，.過(guò)充電。按時(shí)過(guò)充，定期全容量放電，不常用，每月充、放一次。 .充電時(shí)，溫度不超過(guò)額定值.每年化驗(yàn)一次電解液，. 定期驗(yàn)儀表，用具。 過(guò)充電的方法： 正常充電后再用10小時(shí)放電率的1/2或3/4小電流進(jìn)行反復(fù)充/停電1小時(shí)，直到剛一接通電源就發(fā)生強(qiáng)烈氣泡為止。 過(guò)充電的6種情況： 過(guò)放電、大電流放電超限、未及時(shí)充電、抽出極板檢查后、電解液有雜質(zhì)、極板硫化充電比重不易上升。,堿性維護(hù)保養(yǎng)有6大內(nèi)容： . 半個(gè)月查液面高度，及時(shí)補(bǔ)充電解液； .保持透氣，防空氣進(jìn)入； .外殼帶電，防正、負(fù)極直接短路 . 1012次后過(guò)充電，正常充電電流充6小時(shí)

15、后以一半的正常充電電流再充6小時(shí) . 每年或使用50100次后換液，應(yīng)在放電狀態(tài)下更換，可用純水清洗，及時(shí)加液；,堿性蓄電池的維護(hù)保養(yǎng),12.2.7 岸電箱,1.相序指示器 2.逆序繼電器 主要掌握船舶接岸電的要求，相序指示器和逆序繼電器的原理。 接岸電的要求：基本參數(shù)一致，相序正確且不缺相，船舶主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)全部脫開(kāi)不工作(設(shè)有船電與岸電的聯(lián)鎖保護(hù))。,一、相序指示器,L1白色（或綠色）相序正確時(shí)亮。 L2紅色，相序正確時(shí)暗淡。 圖11-12-1，A相接電容，B相接L1，C相接L2。,電工學(xué)（秦曾煌P.163）證明，中點(diǎn)偏移到0，各相電壓為：UP。 當(dāng)RC=RB=XC時(shí)，相序一致時(shí)有：

16、Uc0=0.4UP，UBO=1.49UP，即接B相的燈L1亮。從相量圖也可看出B相到新的中點(diǎn)0 電壓較高。,原理：三相不對(duì)稱(chēng)，中性點(diǎn)偏移，燈兩端電壓變化。,原理：當(dāng)相序正確時(shí)，電壓濾過(guò)器中mn兩點(diǎn)電壓為0，岸電開(kāi)關(guān)的失壓脫扣器不動(dòng)作，相序錯(cuò)誤或缺相，則KA失電，最終使失壓脫扣器動(dòng)作跳開(kāi)。,作用：逆序繼電器又稱(chēng)為“負(fù)序繼電器”，作為一種保護(hù)裝置，當(dāng)岸電與船舶電網(wǎng)相序不一致時(shí)，禁止岸電開(kāi)關(guān)合閘。同時(shí)還有缺相保護(hù)功能。 組成：由負(fù)序電壓濾過(guò)器與電壓繼電器組合而成。 負(fù)序電壓濾過(guò)器：檢測(cè)相序，發(fā)現(xiàn)負(fù)序，則不允許開(kāi)關(guān)閉合。,圖11-12-2，原理圖,第十二節(jié)要點(diǎn)：接岸電應(yīng)滿足的條件；檢測(cè)保護(hù)裝置的功能。

17、,二、逆序繼電器,12.3萬(wàn)能式空氣斷路器,定義：是一種帶有保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)電器。 絕緣介質(zhì)：是空氣。所以稱(chēng)為空氣斷路器。,組成： 5部分。 1.觸頭系統(tǒng)； 2.滅弧裝置； 3.自由脫扣機(jī)構(gòu)； 4.操作傳動(dòng)裝置； 5.保護(hù)元件。,觸頭系統(tǒng),組成：一相觸頭由三對(duì)并聯(lián)。主要有主觸頭、副觸頭和弧觸頭。 但符號(hào)只畫(huà)一個(gè)。 主觸頭：承擔(dān)工作電流；弧觸頭：承受機(jī)械沖擊和電弧；副觸頭：過(guò)渡。 通斷順序：通電時(shí)：弧觸頭副觸頭主觸頭；斷電時(shí)：主觸頭副觸頭弧觸頭。 說(shuō)明：1.主觸頭、副觸頭和弧觸頭動(dòng)作時(shí)間有所區(qū)別，但大部分時(shí)間內(nèi)狀態(tài)是相同的。2.除了主觸頭、副觸頭和弧觸頭外，還有小容量的輔助觸頭，用于控制其它電路。,一、觸頭系統(tǒng),二、滅弧裝置,大多采用“滅弧柵”進(jìn)行滅弧。柵片為“人字形缺口”，使用時(shí)注意防潮。,作用：使觸頭保持閉合或迅速斷開(kāi)。 工作原理：當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，,閉和狀態(tài) 脫扣狀態(tài) 再扣狀態(tài),頂桿使四連桿剛性結(jié)構(gòu)破壞，脫扣。再扣時(shí)即可合閘。,作用：通過(guò)自由脫扣機(jī)構(gòu)使觸頭閉合或斷開(kāi)。 分類(lèi)：手柄式、連桿式、電磁式、電動(dòng)式。 原理：.合閘前：儲(chǔ)能，自由脫扣機(jī)構(gòu)在“再扣”位置； .合閘時(shí)：儲(chǔ)能彈簧釋放能量 。 目的：合閘時(shí)不讓主觸頭抖動(dòng)，否則主觸頭將熔粘。,具體電路,三、自由脫扣機(jī)構(gòu),圖11-5-2,結(jié)構(gòu)：,四、操作傳動(dòng)裝置,手動(dòng)操作：各種型號(hào)都有手動(dòng)操作。 基本形式：1.轉(zhuǎn)動(dòng)