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1、课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 第十二章 船舶电力系统的组成 第一节 船舶电力系统 第二节第二节 船舶电站容量和发电机组台数的选择船舶电站容量和发电机组台数的选择 第三节第三节 船舶配电装置船舶配电装置 第四节第四节 船舶电力网船舶电力网 第五节第五节 船舶电力系统的继电保护船舶电力系统的继电保护 第六节第六节 船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统 第七节第七节 船舶中压电力系统船舶中压电力系统 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 内内 容容 简简 介介 本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特点和 基本功能，对配电装置中的重要设备和部件（ 包括配电板，应急配电
2、板，蓄电池，充放电板 ，岸电箱和万能式自动空气断路器）作了详情 的叙述，此外，对船舶轴带发电机主要类型及 工作原理作了简单介绍。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 第一节 船舶电力系统船舶电力系统 一、船舶电力系统的组成 船舶电源装置 船舶配电装置 船舶电力网 负载 控制电器 电工测量用仪器、仪表 返回 图12-1 典型船舶电力系统简图 船舶电气设备与系统 * 课 件 轮机学院电气及自动化教研室 图12-1 典型船舶电力系统简图 返回 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。 船舶电源主要是指发电机和蓄电池。 1. 船舶电源
3、装置 柴油机 发电机 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 2. 配电装置 对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护， 分配，转换，控制和检测的装置。 根据供电范围和对象的不同可分为主配电板、应急配电板 、动力分配电板、照明分配电板和蓄电池充放电板等。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 3. 船舶电力网 是全船电缆电线的总称 ，作 用是将各种电源与负载按一 定关系连接起来。根据其所 接负载的性质，可分为动力 电网、低压电网、照明电网 、应急电网和小应急电网等 。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 车床、钻床、电焊机和盘车机等。 动力装
4、置用辅机 滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等。 甲板机械 锚机、绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等 。 舱室辅机 生活用水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服 务的辅机等。 机修机械 4. 负载 :用电设备， 按系统可分为以下几类： 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 冷藏通风 空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。 厨房设备 电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。 照明设备 机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备，还 包括航行灯、信号灯以及电风扇等。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 弱电设备 无线电通信、导航和船内通信设备等。 自动化设备及其他 自动
5、化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏 侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推 进电动机、生产机械和专用设备等。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 主要有各种类型的控制箱、接触器、继电器、各种控 制器和主令电器等。 5. 控制电器 6. 电工测量用仪器、仪表 船舶上常用的电工测量仪表有万用表、兆欧表、钳形 电流表、交（直）流电压表、电流表、功率表、功率 因数表、频率表、交流并车屏上的整步表、平时用于 检修的直流稳压电源和自耦变压器、示波器等。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。 2. 额定电压等级 世界各国对电压
6、等级的选用与本国陆上电制参数一 致，使船舶电气设备具有通用性。 二、船舶电力系统的基本参数 1. 电流种类(电制) 我国钢质海船入级规范规定：非电力推进船舶的 限制电压为500 V，动力负载、具有固定敷设电缆的电 热装置等的额定电压为380 V，照明、生活居室的电热 器限制电压为250 V，额定电压为220 V。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 三、船舶电力系统的特点（与陆电相比） （1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的
7、距离很短，相互影响大 （3）船舶电站容量相对较小。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 第二节 船舶电站容量和发电机组台数的选择 一、确定电站容量和发电机台数的基本原则 （5）应急工况 货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下： （1）航行工况 （2）进出港工况 （3）装卸货工况 （4）停泊工况 1. 船舶的运行工况 返回 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 2. 确定电站容量的基本原则 电站容量应能满足船舶在各种运行况下的用电量， 并有适当的裕量，确保连续可靠的供电。但从经济 性考虑，冗余功率又不能太大。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 3.
8、发电机组容量和数量的选择原则 发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的单 机容量和机组数量由以下几个基本原则确定： 单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 二、 应急发电机容量的确定 一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。 1目的和原则 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电 确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的电功率 ，即：航
9、行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警和信 号装置、火灾探测和报警装置及防火门的固定和释放系 统；在紧急状态下所需要的船内通信设备、应急消防泵 、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时 使用的舵机、动力操作水密门及其指示器、报警器以及 其他需要应急发电机供电的用电设备 。 2容量确定 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 三、电站容量的计算 电站容量的计算方法有许多种，海上运输船舶一般都采 用三类负荷法。三类负荷法是一种在电力设备具有较充 分的数据前提下进行全船电力负荷计算的方法。 1负荷分类 在计算全船电力负荷时，可将负荷按使用情况分为以下 三类： （1）第类负荷：连续使
10、用的负荷； 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 （2）第类负荷：短时或重复短时使用的负荷； （3）第类负荷：偶尔短时使用的负荷以及按操作规程 可以在电站尖峰负荷时间以外使用的负荷。 三类负荷的分法与船舶运行工况有关，如在航行工况中 连续使用的负荷属于第类负荷；使用若干小时，停止 使用若干小时的负荷属于第类负荷。在靠离码头工况 中，虽然起锚机的工作时间较短，但在此工况中，它一 直使用，因此也算做第类负荷。 表12-1 万吨级柴油机远洋船舶的电气设备负荷分类 船舶电气设备与系统 * 课 件 轮机学院电气及自动化教研室 表12-1 万吨级柴油机远洋船舶的电气设备负荷分类 第类负 荷
11、第类 负荷 第类 负荷 第类负 荷 第 类 负 荷 第 类 负 荷 舵机 起货机 起锚机 绞缆机 主机淡水 泵 主机海水 泵 主机滑油 泵 主机喷油 嘴冷却 泵 排气涡轮 滑油泵 主机燃油 循环泵 透平发电 机凝水 泵 锅炉燃油 泵 锅炉鼓风 机 消防总用 泵 燃油分 油机 轻柴油 分油 机 滑油分 油机 燃油驳 运泵 轻柴油 输送 泵 滑油输 送泵 舱底泵 压载泵 日用淡 水泵 卫生水 泵 饮水泵 热水循 环泵 蒸发器 凝水 泵 蒸发器 给水 泵 主机盘 车机 机舱起 吊机 车床 砂轮 钻床 电焊机 救生艇 吊艇 机 舷梯起 吊机 探造灯 消防泵 货油泵 冷藏货舱 压缩机 冷却泵 货舱通风
12、机 机舱通风 机 CO2室抽 风机 冷藏机舱 抽风机 冷藏机舱 送风机 厨房送风 机 厨房抽风 机 浴室、厕 所抽风 机 照明设备 助航、通 讯用变 流机 主空气 压 缩 机 油灶鼓 风 机 空调 压 缩 机 空调 淡水 泵 空调 送 风 机 伙食冷 库 压 缩 机 电动 锅 炉 给 水 泵 充电 机 组 无线 电 雷达 返回 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 2电动机负荷系数的计算 （1）电动机利用系数1 P 1 1 ：电动机额定功率；：电动机额定功率； P 2 2 ：电动机轴上拖动的机械设备的额定功率：电动机轴上拖动的机械设备的额定功率 。 通常电动机的额定功率应略大于机
13、械设备的额定功率 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 （2）机械负荷系数K2 P3: : 电机拖动的机械设备的实际使用功率的实际使用功率 （3）电动机负荷系数K3 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 （4）电动机以额定功率运行时从电网吸收的功率 P P 4 4 e e : : 电动机在额定功率时的效率电动机在额定功率时的效率 （5）电动机实际消耗的功率P5 为电动机相当于功率为电动机相当于功率P2时的效率时的效率 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 （6）无功功率Q5 为电动机的功率因数角。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 3
14、系数的确定 （1）负荷系数的确定 一般机械的轴功率可由产品样本查得，机械负荷系数可根 据轮机专业或舾装专业提供的设备实际使用数据来确定。 （2）同时系数的确定 对第类负荷来说，考虑到各辅机和用电设备最大负荷的 不同时性，同时系数选0.80.9 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 对第类负荷来说，可按该负荷平均使用时间与工作周期之 比来估算： 4负荷表的编制 （1）根据轮机、舾装等专业提供的数据选择电动机和电气设 备，并计算各电动机和电气设备的额定所需功率； （2）根据船舶类型选择所需计算工况，确定各工况下所需使 用的电动机、电气设备和使用情况，并进行分类； 课 件 船舶电气设备
15、与系统 * 轮机工程学院船电系 （3）确定负荷系数，并计算各用电设备的实际使用功率； （4）计算每一工况下各类负荷的总功率，按其同时系数计算 总负荷。在交流电制中，还需要计算无功功率和平均功 率因数； （5）考虑5%的网络损耗，得出发电站的功率； （6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有1020%的储备功 率。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 第三节 船舶配电装置 主要功能： （1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。 （2）测量和监视电力系统的各种电气参数（电压、频率、电流、
16、功率、功率因数、绝缘电阻等）。 （3）调整电力系统的各电气参数值（例如电压、频率的调整）。 返回 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 （4）当电力系统发生故障或不能正常运行时，保护电路将 自动地切断故障电路或发出报警信号。 （5）对电路状态、开关状态以及偏离正常的工作状态进行 信号显示。 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 一、 主配电板 并车屏负载屏 发电机控制屏 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 图12-4 某轮主配电板的板面布置图 课 件 船舶电气设备与系统 * 轮机工程学院船电系 控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。 1. 发电机控制屏 用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组 均配有单独的控制屏。 其上部分装有测量仪表、转换开关、指示灯、主要电源 开关、原动机的调速开关和按钮等 ； 下部一般安装有发电机
