第12 章 船舶电力系统的组成§12 -1 概述§12 -2 配电装置§12 -3 万能式自动空气断路器§12 -4 船舶电网§12 -5 电网的保护及保护装置§12 -6 同步发电机的保护及保护装置§12 -7 轴带发电机装置内内 容容 简简 介介本章主要介绍船舶电站的基本 组成部分及其作用、电网的保护 以及保护装置等内容§12 -1 概述由电源、配电装置、电力网和负载四部分组 成 是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部 装置和网络的总称12.1.1系统的组成及特点典 型 船 舶 电 力 系 统(1)电源： 电源是将其他形式的能量（如机 械能、化学能等）转换为电能的装置 船舶电源(主电源)主发电机组应急电源交流直流应急发电机蓄电池组柴油机发电机接受和分配电能的装置,也是对电源 、电力网和负载进行保护、监视、测量 和控制的装置配电装置应急配电板 动力分配电箱照明分配电箱 充放电板岸电箱总配电板（2）配电装置：发电机 控制屏并车屏负载屏船舶输电电缆和电线的总称船舶电力网 照明电网应急电网 低压电网 弱电电网动力电网（3）船舶电力网：用电设备 1）甲板机械及舵机锚机、起货机、绞缆机、拖缆机等。
2）动力装置用辅机主机滑油泵、主机海水泵、主机淡水泵、 机舱风机等4）负载：3）舱室辅机生活水泵、消防泵、舱底泵以及辅锅炉服务 的辅机等电加热器、电风扇、电视机、照明设备、冷 藏通风7）其他设备：6）船舶通信导航设备无线电收发报机、声光报警装置、电车 钟、舵角指示器、电罗经、雷达等4）电力推进设备主电力推进装置、艏艉侧推装置等 5）机修设备车床、钻床、电焊机、弯管机等3）船舶是一个工作环境恶劣的场所1）船舶电力系统是一个独立的电力系统2）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低， 各处短路电流大2） 船舶电力系统的特点我国采用50Hz，日本、美国、西欧等采 用60Hz的频率标准1.电流种类，即电制几乎所有大中型船舶均采用交流电 力系统 2.额定电压交流船舶电网多数为380V或为440V 某些船舶上采用的3.3KV的电力系统 3.额定频率12.1.2 船舶电力系统基本参数12.1.3发电机容量及台数确定的原则（5）应急工况电站发电机组数量的选择和单机容量的确定既 与电站容量有关，也与各工况的用电量大小和相对 运行周期的长短有关 1）船舶的运行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（2）船舶电站必须有备用机组一般设置2～4台。
1）应能满足船舶在各种运行工况下的用电量,并有 适当的裕量,以保证连续可靠的供电以实际用电量 最大的运行工况为基础来确定2）裕量功率不能太大，以保证其经济性3）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：（1）单机组容量以最高负荷率80％为宜 2）确定电站容量的基本原则（3）确定单机组容量和机组数量时，要考虑各 机组的使用寿命应与主机寿命相当 （4）维修管理方便12.1.4 应急发电机容量的确定2）容量确定 满足供给：航行灯、信号灯、应急照明设备、应 急报警、信号装置、火灾探测、报警装置、防火 门的固定释放；紧急状态船内通信、应急消防泵 、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、 应急舵机、电梯、无线电等1）目的和原则 500总吨及以上，设发电机或蓄电池作为应急电源 应急发电机能45秒自动起动合闸，容量满足公 约规定§12-2 配电装置由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连接母线 组成 按用途可分为主配电板、应急配电板、充放电 板、区配电板、分配电板和岸电箱等几种按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台 式四种。
按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式12.2.2 主配电板的构成及功能12.2.1 配电装置的分类其下部分一般安装发电机的励磁控制装置； 控制屏内装有逆功率继电器、仪用互感器用来控制、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电流表及其转换开关、电压 表及其转换开关、频率表、功率表、功率因 数表；其中间部分安装发电机的主开关、原动机 的调速开关、按钮等；（1）发电机控制屏负载屏上装有装置式空气开关、电压表、 电流表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧表以 及与岸电箱相连的岸电开关等用作发电机组的并车整步操作其面板上 装有同步表、同步指示灯、转换开关、操纵按 钮及指示灯等有些并车屏里面还设有汇流排 分段隔离开关、粗同步电抗器等 （3）负载屏用来分配电能并对各馈电线路进行控制、 监视和保护，并将电能供给各用电设备或分 电箱包括动力负载屏和照明负载屏2）并车屏交流汇流排的颜色A相为绿色，B相为黄 色，C相为褐色或紫色，中线为浅蓝色直流汇流排的颜色正极为红色，负极为 蓝色，中线为绿色和黄色间隔4）汇流排12.2.3 分配电板区（分）配电板是向成组用电设备供电的开关和控制设 备的组合装置。
主要是控制其他区域配电板、分配电板 或向正常工作电流大于16A的电气设备供电 分配电板一般只向单一性质负载供电,主要用作对额定 电流不超过16A的最后分支电路进行电能分配实际中，区配电板和分配电板统称为分配电板应急配电板的电源开关与主配电板接向应 急配电板供电联络开关之间设有电气联锁用来控制和监视应急发电机组的工作情况 ，并向船舶应急用电设备供电位于艇甲板，仪表配置与主配电板相同12.2.4 应急配电板（4）当主电网、应急电网都失电的情况下， 能自动接通蓄电池的放电回路直接向小应急 用户供电其的作用是：（1）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；（2）控制和监视充电电源的工作情况；（3）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用 电设备；12.2.5 充放电板12.2.6 蓄电池1）蓄电池在船舶上的应用1、小应急电源2、低压设备电源此外，应急发电机组和救生艇起动电源，其他直流 电源2）船用蓄电池的类别酸性：铅酸蓄电池碱性：镉-镍蓄电池、铁-镍蓄电池、锌-银蓄电 池、鎘-银蓄电池3）蓄电池的主要性能性能指标：开路电压、工作电压、电池容量、寿命、 储存期酸性：每个小电池电动势为2.0～2.1V放电，电压 下降，到达某一电压则急剧下降，称为放电终止电 压。
10小时放电率的中止电压1.8V充电，电压变 化2.05～2.8V，充电终期每个小电池2.5～2.8V碱性：每个小电池电动势为1.3V额定放电率的平 均放电电压为1~1.2V放电电流增大时，电压可达 0.7V，低于此值不应再放电充电，电压变化1.4～ 1.8V电压V1、充电曲线2、8h放电曲线3、5h放电曲线4、 3h放电曲线5、 1h放电曲线4）蓄电池的结构和工作原理放电 PbO2 + 2H2SO4 + Pb Pb SO4 + 2H2O + Pb SO4 (正极) (电解液) (负极) 充电 (正极) (电解液) (负极)（1）酸性蓄电池酸性蓄电池主要由容器、极板和隔 板等几部分组成 正极的活性物质是二氧化铅（PbO2）负极的活性物质是海绵状纯铅（Pb） 工作原理可用如下化学反应方程式表示：电解液比重1.2～1.27，用测量电动势的方法来 判断一般每个蓄电池的电动势为1.25V，放 电时的电压在1～1.2V，充电时在1.4～1.8V电解液为浓度在27％～37％的稀硫酸溶 液，比重为1.28～1.31蓄电池的电动势E与电解液的比重d之间 的关系可由经验公式来表示，即：E＝0.84＋d （2）碱性蓄电池放电 Cb + 2KOH + 2Ni(OH)3 Cd(OH) + 2KOH + 2Ni(OH)2 (负极) (电解液) (正极) 充电 (负极) (电解液) (正极)酸性蓄电池通常以10小时的放电电流为 标准放电电流。
额定容量被定义为在电解液 温度为25℃，以10小时放电电流连续放电至 终止电压时所输出的容量3）蓄电池的容量蓄电池的储存电能的能力称为容量容 量一般用安培·小时来表示，它等于放电电流I 与放电时间t的乘积，即：Q＝I·t（Ah）5）船用蓄电池的充放电方式• （1）充电方法和种类： A 充电方法①恒流充电；②恒压充电；③恒电流－恒电压；④分段充电B 充电种类①初次充电；第一阶段，电流为额定0.07，单格电压2.4V止第二阶段，电流为额定0.04，单格电压2.5V止②正常充电；第一阶段，电流为额定0.1，充电6～7h止第二阶段，电流为额定0.05，充电2～3h止③均衡充电；（各小电池密度不均衡）每月一次，先正常充，1h后，小电流至冒气泡，再 1h，反复C 蓄电池充放电方式6）船用蓄电池的维护保养 （1）酸性蓄电池①定期（15－20天）检查，液面在极板上 10mm－20mm ②清洁、接线柱涂凡士林 ③ 严禁烟火，保持通风 ④过充电：正常充电后，10小时放电率的 1/2或3/4充电1h，停1h，然后反复，至刚 一充电就强烈气泡止2）碱性蓄电池①定期（15－20天）检查，液面在极板上 10mm－20mm ②保持气塞透气，定期打开气塞放气。
③ 外壳带电，存放时防止金属将负极与外 壳接触 ④工作10～12h过充电一次或者每月一次 ⑤每年或使用50～100次更换电解液更换 在放电状态进行，可水清洗后注入船舶接用岸电时，首先应保证岸电的基本参船舶接用岸电时，首先应保证岸电的基本参 数（电制、额定电压及额定频率）与船舶电数（电制、额定电压及额定频率）与船舶电 力系统的力系统的参数一致参数一致；；其次要保证岸电的其次要保证岸电的相序相序与船电与船电一致一致；；最后还应确认船舶主发电机（或应急发电机最后还应确认船舶主发电机（或应急发电机 ）已脱离电网，通常为了保险起见，配电板）已脱离电网，通常为了保险起见，配电板 上主开关与岸电开关之间设有上主开关与岸电开关之间设有联锁联锁保护环节保护环节 ，以保证船舶电源供电时，不允许岸电的接，以保证船舶电源供电时，不允许岸电的接 入12.2.7 岸电箱1）岸电箱应有下列设施能切断所有绝缘极的断路器或开关＋熔断器；指示端电压的指示灯或电表用于连接软电缆的合适接线端子；中性点接地的三相交流岸电，应设有接地接线柱；应有监视岸电极性或相序是否相符的设施；标明船电系统的配电系统形式、额定电压和频率；有时船东要求有电度表2）接岸电时注意事项• 岸电箱与主配电板应固定电缆敷设且足够；• 中点接地的船体与岸电地相连接，船体做回 路的，不应以海水或者陆地做岸电回路；• 岸电箱内有接线柱。
设相电压为设相电压为U UP P，，灯泡电阻为灯泡电阻为R R1 1、、R R2 2，，电容容抗为电容容抗为X XC C，， 取取R R1 1＝＝R R2 2＝＝X XC C＝＝R R由三相电路的理论计算得知，当电容接的为由三相电路的理论计算得知，当电容接的为A A 相时，则相时，则B B相灯泡两端的电压为相灯泡两端的电压为U UB B＝＝1.49U1.49UP P，，C C相灯相灯 泡两端的电压为泡两端的电压为U UC C＝＝0.4U0.4UP P当电容所接的相为当电容所接的相为A A相时相时 ，则灯泡较亮的那一相为，则灯泡较亮的那一相为B B相，暗的那一相为相，暗的那一相为C C相 通常，通常，L L1 1为白色（或绿色）灯泡，为白色（或绿色）灯泡，L L2 2为红色灯泡为红色灯泡逆序继电器逆序继电器逆序继电器又称为负序继电器它是一种保护装逆序继电器又称为负序继电器它是一种保护装 置，其作用是为了防止船舶接岸电时相序接错或出现断置，其作用是为了防止船舶接岸电时相序接错或出现断 相引起单相运行逆序继电器通常由负序电压滤过器和相引起单相运行逆序继电器。