第一章-船舶电力系统课件

第一章船舶电力系统对知识的掌握分为了解，识记，精通2024/7/13柴油机发电机纠正一个大家可能错误的观点！2024/7/13第一节船舶电站的相关规范船舶电力系统的三个确保（了解）制造规范横向规范四种标准规范（了解）配套规范安装规范2024/7/13第一节船舶电站的相关规范船舶电站的主要术语：船舶主电源&应急电源（识记）主配电版&应急配电板（识记）一次配电系统&二次配电系统（精通）低压&高压系统&供电持续性（了解）42024/7/13第二节船舶电力系统基础二.船舶电力系统的组成：船舶电力系统的组成？（精通）配电装置电网负载电源大应急系统小应急系统柴油发电机柴油发电机废气透平发电机废气透平发电机轴带发电机轴带发电机应急发电机应急发电机蓄电池蓄电池2024/7/13Molded case breakerAir circuit breaker汇流排转换接触器汇流排转换接触器132024/7/13第二节船舶电力系统基础三.船舶电力系统的参数：（精通）2024/7/13第二节船舶电力系统基础五.船舶电网的分类：（精通）（1）动力配电网络（2）照明配电网络（3）应急电网（4）小应急电网（5）弱点网络主电网主电网2024/7/13船舶电网的配电方式&接线方式(识记)电压等级在500V以下的船舶电网,一般采用枝状或环状配电方式环状环状枝状枝状2024/7/13大于大于500V500V的的中中压电网网,比如比如3300V3300V和和6600V6600V的的大型船大型船舶及舶及电力推力推进船舶船舶2024/7/13第二节船舶电力系统基础五.船舶电网的线制（精通）船舶应用船舶应用最广泛最广泛2024/7/13第三节船舶配电装置一.船舶主配电板的功能（识记）（1）正常运行时，手动/自动接通或切断电源至用电设备的供电网络，对电网供电/停电。（2）测量和监视电力系统的各种电气参数（电压，频率，电流，功率.）（3）调整电力系统的各电气参数值（4）当电力系统发生故障或不能运行时，保护电路起作用自动切断和警报（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。2024/7/13第三节船舶配电装置主配电板的组成：主配电板的组成：(精通精通)2024/7/13应急配应急配电板电板发电机发电机控制屏控制屏并车屏并车屏负载屏负载屏2024/7/13汇流排返回2024/7/13 控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。1.1.发电机控制屏发电机控制屏 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。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主开关，有的船舶也装有发下部一般安装有发电机主开关，有的船舶也装有发电机励磁控制装置。电机励磁控制装置。2024/7/13 通过电流表通过电流表&电压表电压表 和和 转换开关转换开关 可以测可以测量量 线电流和线电压线电流和线电压 黄色旋钮开关黄色旋钮开关(带指示灯带指示灯),),用于发电机停用于发电机停机状态下打开电机内部的机状态下打开电机内部的烘潮加热器烘潮加热器,发电机发电机ACBACB和防潮加热器电路间有和防潮加热器电路间有联锁装置联锁装置.返回2024/7/132.2.并车屏并车屏 并车屏用于交流发电机组的并车屏用于交流发电机组的并联运行、解列并联运行、解列等操作。等操作。主要由频率表（电网和待并机）、同步表与同步指示主要由频率表（电网和待并机）、同步表与同步指示灯及其转换开关、调速开关、合（分）闸按钮、投切灯及其转换开关、调速开关、合（分）闸按钮、投切顺序选择和转换开关等组成。顺序选择和转换开关等组成。2024/7/13 负载屏上装有负载屏上装有装置式空气开关装置式空气开关、电压表、电流表、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。岸电开关等。3.3.负载屏负载屏 负载屏的主要功能是对各馈电线路进行负载屏的主要功能是对各馈电线路进行控制、监视控制、监视和保护和保护，通过装在负载屏上的馈电开关将电能供给船，通过装在负载屏上的馈电开关将电能供给船上各用电设备或分配电板。它包括上各用电设备或分配电板。它包括动力负载动力负载和和照明负照明负载载。考2024/7/13 4.4.汇流排汇流排 交流汇流排按从上到下交流汇流排按从上到下(垂直排列垂直排列)，从左到右，从，从左到右，从前到后前到后(水平布置水平布置)的顺序依次为的顺序依次为A A相、相、B B相、相、C C相（或相（或U U相、相、V V相、相、W W相）。汇流排的颜色依次为绿色、黄色、褐色或相）。汇流排的颜色依次为绿色、黄色、褐色或紫色，中线为浅蓝色紫色，中线为浅蓝色 (若有接地线则接地线为黄绿相间若有接地线则接地线为黄绿相间颜色颜色)。直流汇流排按从上到下直流汇流排按从上到下(垂直排列垂直排列)，从左到右，从，从左到右，从前到后前到后(水平布置水平布置)的顺序依次为正极、中线、负极。其的顺序依次为正极、中线、负极。其正极颜色为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色相间正极颜色为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色相间色。色。2024/7/13 分配电板分配电板 分配电板是向成组用电设备进行供电的开关和控制设备的分配电板是向成组用电设备进行供电的开关和控制设备的组合装置。对额定电流不超过组合装置。对额定电流不超过16A的电气设备进行供电的开的电气设备进行供电的开关板，也称为分电箱，主要有动力分配电板和照明分配电板关板，也称为分电箱，主要有动力分配电板和照明分配电板两种。两种。区域分配电板由主配电板或应急配电板馈电，是对耗电区域分配电板由主配电板或应急配电板馈电，是对耗电大于大于16A的电器设备进行供电的开关板。的电器设备进行供电的开关板。2024/7/13应急配电板 应急配电板的功能是控制和监视应急发电机组的工作状况，并向应急用电设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室内，一般位于艇甲板上。应急配电板由应急发电机控制屏和应急配电屏组成，其上面安装的仪器仪表与主配电板类似，只是应急发电机不需要并联运行而无需逆功率继电器和同步表。应急发电机组均有自动起动装置，当主电网断电应急发电机组均有自动起动装置，当主电网断电并延时确认后，应急发电机组一般在并延时确认后，应急发电机组一般在45s内可以自动内可以自动起动成功并向应急电网供电，而主电源恢复供电后，起动成功并向应急电网供电，而主电源恢复供电后，应急发电机组便自动脱离并自动停车。应急发电机组便自动脱离并自动停车。2024/7/13（3 3）采用自）采用自动分分级卸卸载装置。在装置。在发电机高峰机高峰负载时，自自动分分级卸掉次要卸掉次要负载，以确保重要用，以确保重要用电设备的安的安全和全和连续供供电。(2)(2)两路独立两路独立馈电线供供电。某些重要的。某些重要的负载如舵如舵机、航行灯控制箱等。机、航行灯控制箱等。（1 1）由主配）由主配电板直接供板直接供电。如舵机、。如舵机、锚机、消防机、消防泵、艏艉艏艉侧推器、消防自推器、消防自动喷淋系淋系统、无、无线电电源板、源板、电罗经、航行灯控制箱、航行灯控制箱、苏伊士运河灯等。伊士运河灯等。指那些与船舶航行、货物的保存、船舶与人身安全指那些与船舶航行、货物的保存、船舶与人身安全有关的电气设备。在配电方面通常采取如下措施：有关的电气设备。在配电方面通常采取如下措施：重要负载的馈电方式重要负载的馈电方式（4 4）分段）分段汇流排供流排供电方式。方式。船上许多重要负载常是两台两台，将两组分别由配电板上两段两段独立的汇流排供电（两段汇流排之间用自动开关连接），则可提高供电的可靠性。船舶船舶应急急电源与岸源与岸电电源源 船舶船舶应急急电站站 船舶船舶应急急电站由站由应急配急配电板板和和应急急发电机机组成成 应急急发电机：机：客船及客船及500500总吨以上的吨以上的货船船在一般情况下均在一般情况下均应设有独立有独立应急急电源，他可以是源，他可以是发电机，也可以是蓄机，也可以是蓄电池，作池，作为应急急电源使用的源使用的发电机称机称为应急急发电机。机。大应急发电机（组）供电时间：国际航线的大应急发电机（组）供电时间：国际航线的客船为客船为36h.小应急为蓄电池组供电时间为小应急为蓄电池组供电时间为30min 第三节船舶配电装置2024/7/13发电机控制屏发电机控制屏（电压表（电压表 电流表电流表 功功率表率表 频率表频率表 断路器断路器 继电器等等）继电器等等）负载屏负载屏（开关（开关 和电流表（有些有），和电流表（有些有），分为应急动力和应急照明负载，以及分为应急动力和应急照明负载，以及绝缘指示）绝缘指示）应急配电板应急配电板 与发电机组一起，与发电机组一起，位于艇甲板层位于艇甲板层应急配电板上无需逆功率继电器和同步表应急配电板上无需逆功率继电器和同步表2024/7/13船舶主电网与应急电网间单线原理示意图2024/7/13四船用空气断路器(识记)1.1.框架式框架式&万能式万能式 自动空气断路器自动空气断路器2.装置式装置式&塑壳式塑壳式 自自动空气断路器动空气断路器2024/7/13一、万能式自动气断路器一、万能式自动气断路器国内外制造的船用发电机主开关的型式很多国内外制造的船用发电机主开关的型式很多,结构不尽相结构不尽相同，但基本原理大同小异，一般都是由同，但基本原理大同小异，一般都是由触头单片、灭弧触头单片、灭弧装置、自动脱扣机构，操作机构和保护装置装置、自动脱扣机构，操作机构和保护装置组组成成。1触头和灭弧系统触头和灭弧系统自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧。自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧。2024/7/13 触头系统：主触头通断顺序 接通接通顺序：弧触序：弧触头副副触触头主主触触头 断开断开顺序：序：主主触触头副副触触头弧触弧触头392024/7/13 .灭弧装置弧装置：交流自交流自动空气断路器大多采用空气断路器大多采用灭弧弧栅灭弧，弧，灭弧装置弧装置(灭弧罩弧罩)由由许多多长短不同短不同铁质栅片片(磁磁钢片片)和和绝缘材料构成。材料构成。为减小减小电弧弧进入入栅片的阻力，片的阻力，灭弧弧栅片做成片做成“人人”字形缺口，字形缺口，相相邻栅片的缺口互相片的缺口互相错开，按一定的开，按一定的间隔距离交叉排列。隔距离交叉排列。灭弧弧栅片常安片常安装在陶瓷底座上，装在陶瓷底座上，为确保确保灭弧效果，弧效果，灭弧装置弧装置应保持清保持清洁干燥。干燥。电弧实际上就是热电流电弧实际上就是热电流2024/7/132.自由脱扣机构自由脱扣机构自由脱扣机构的作用是使触自由脱扣机构的作用是使触头保持完好保持完好闭合或迅速断开。合或迅速断开。图1-91-9所示是一个四所示是一个四连杆机构，它是触杆机构，它是触头系系统和操作和操作传动装装置之置之间的的联系机构。系机构。(a)(a)合合闸位置位置 (b)(b)分分闸位置位置 (c)(c)为准准备合合闸位置位置 自由脱扣机构示意自由脱扣机构示意图2024/7/13 3.操作机构操作机构操作机构用于控制自由脱扣机构的动作，实现触头操作机构用于控制自由脱扣机构的动作，实现触头闭合或断开。闭合或断开。（1 1）手）手动操作操作各种类型的自动空气断路器都有手动合闸操作手柄，各种类型的自动空气断路器都有手动合闸操作手柄，通常有转动和上下扳动两种型式。通常有转动和上下扳动两种型式。422024/7/13（2）电磁或电动合闸）电磁或电动合闸DW-94型电动合闸主开关采用电动操作时，其合闸操作型电动合闸主开关采用电动操作时，其合闸操作线路原理如线路原理如图图12-26所示。所示。DW-95、DW-98型电动合闸采用电磁操作，其合闸操作型电动合闸采用电磁操作，其合闸操作线路原理图如线路原理图如图图12-27所示。所示。AH型采用电磁铁直推式合闸，线路原理图如型采用电磁铁直推式合闸，线路原理图如图图12-28所所示。示。2024/7/13图12-26 电动合闸原理图2024/7/13图12-27 DW98电磁合闸控制线路图12-28 AH型电磁合闸原理图返回2024/7/13失压脱扣器当线路电压低于规定值,开关自动跳闸分励脱扣器用于远距离控制开关的断开过流脱扣器用作发电机的短路和过载保护2024/7/132024/7/13断路器管理要点及主要故障分析1.先看说明书，有具体的故障分析举例。2.分为机械类和电气类故障，处理原则是先机械后电气。2024/7/13一、发电机的外部短路保护一、发电机的外部短路保护 发电机外部短路保护发电机外部短路保护：危害：突然短路电流比稳定短路大很多，由于电流的热效应危害：突然短路电流比稳定短路大很多，由于电流的热效应和力效应，将对发电机和传输线路产生很大破坏。且和力效应，将对发电机和传输线路产生很大破坏。且U下降下降设备设备不能运行。不能运行。保护范围：发电机的外部短路保护通常仅指发电机主开关以保护范围：发电机的外部短路保护通常仅指发电机主开关以外的短路保护。外的短路保护。总体原则：既要保护发电机，又要尽可能不中断供电。根据总体原则：既要保护发电机，又要尽可能不中断供电。根据短路电流大小，外部短路保护有短路短延时和短路瞬间动作保护之短路电流大小，外部短路保护有短路短延时和短路瞬间动作保护之分。分。保护元件：可由专门保护元件：可由专门“综合保护装置综合保护装置”或发电机主开关的或发电机主开关的过流脱扣器等元件保护。过流脱扣器等元件保护。索引索引 二、发电机的过载保护二、发电机的过载保护 发电机过载保护发电机过载保护：同步发电机的过载是指：同步发电机的过载是指：.发电机输出功率超过额定值，发电机输出功率超过额定值，.发电机输出电流超过额定值。发电机输出电流超过额定值。过载的主要原因是：发电机的容量不足，或并联运行的发电机过载的主要原因是：发电机的容量不足，或并联运行的发电机组负载分配不均匀。组负载分配不均匀。规范规范规定：对于无自动分级卸载的过载保护，过载为规定：对于无自动分级卸载的过载保护，过载为125135额定值时，延时额定值时，延时1520s使发电机自动跳闸。对有自动分使发电机自动跳闸。对有自动分级卸载装置的过载保护，过载为级卸载装置的过载保护，过载为110120额定值时，分级卸载额定值时，分级卸载装置延时装置延时1520s动作，自动卸去部分次要负载；过载为动作，自动卸去部分次要负载；过载为150额定额定值时，延时值时，延时1520s动作。动作。索引索引 自动分级卸载装置自动分级卸载装置：自动分级卸载装自动分级卸载装置，是船舶电站综合置，是船舶电站综合保护装置之一，它实保护装置之一，它实际上可看成是发电机际上可看成是发电机过载保护的一种装置。过载保护的一种装置。将第一级被卸载的负载，其配电断路器的分励线圈并联在一起，将第一级被卸载的负载，其配电断路器的分励线圈并联在一起，当跳闸信号当跳闸信号1 1发出时，这些断路器同时跳闸，即被卸载。第二级卸发出时，这些断路器同时跳闸，即被卸载。第二级卸载的原理也与第一级卸载相似。经过二级卸载后仍过载，则直接作载的原理也与第一级卸载相似。经过二级卸载后仍过载，则直接作用到发电机主开关分励线圈，使之跳闸。用到发电机主开关分励线圈，使之跳闸。二、发电机的过载保护二、发电机的过载保护索引索引 发电机的欠压保护发电机的欠压保护：欠压的危害：过低的电压将使电机或其他利用电磁感应原理欠压的危害：过低的电压将使电机或其他利用电磁感应原理工作的电器的工作电流增大、铜损耗和发热增加、温升增大。不仅工作的电器的工作电流增大、铜损耗和发热增加、温升增大。不仅影响电机或电器使用寿命，且增加发电机的负担。影响电机或电器使用寿命，且增加发电机的负担。我国我国规范规定：对带时限的船舶同步发电机欠压保护，当发规范规定：对带时限的船舶同步发电机欠压保护，当发电机端电压低于电机端电压低于7080UN时，延时时，延时1.53s动作；对不带时限的动作；对不带时限的同步发电机欠压保护，低于同步发电机欠压保护，低于4075UN时，瞬时动作。时，瞬时动作。欠压保护元件：框架式自动空气断路器中的失压脱扣器或综欠压保护元件：框架式自动空气断路器中的失压脱扣器或综合保护装置的失压继电器。合保护装置的失压继电器。三、发电机的欠压保护三、发电机的欠压保护索引索引 发电机的逆功率保护发电机的逆功率保护：定义：定义：发电机不但不发出有功功率，还从电网吸收有功率时，发电机不但不发出有功功率，还从电网吸收有功率时，称为逆功率运行。将处于电动机运行状态的发电机切除，称为逆功称为逆功率运行。将处于电动机运行状态的发电机切除，称为逆功率保护。率保护。危害：不仅消耗功率，还可能损坏机组。危害：不仅消耗功率，还可能损坏机组。规范规定：并联运行的同步发电机应设有延时规范规定：并联运行的同步发电机应设有延时110s动作逆动作逆功率保护。逆功率整定值：柴油机组为功率保护。逆功率整定值：柴油机组为815PN；涡轮机组为；涡轮机组为26。当供电电压下降至。当供电电压下降至50UN时，逆功率保护不应失效。时，逆功率保护不应失效。保护元件：逆功率继电器。保护元件：逆功率继电器。四、发电机的逆功率保护四、发电机的逆功率保护 第四第四节要点要点 ：短路、：短路、过载、欠、欠压和逆功率保和逆功率保护的整定的整定值、保、保护元件。元件。第五章第五章 索引索引 逆功率继电器逆功率继电器：发电机逆功保护发电机逆功保护元件是逆功继电器，元件是逆功继电器，是个检测有功功率大是个检测有功功率大小和方向的元件。小和方向的元件。逆功继电器有感逆功继电器有感应式、整流式等，随应式、整流式等，随着电子技术发展，各着电子技术发展，各种电子式逆功继电器种电子式逆功继电器不断出现。不断出现。第五第五节要点要点 ：保：保护种种类、要求与方法，、要求与方法，绝缘监视方法，接岸方法，接岸电注注意，逆功意，逆功检测原理。原理。第五章第五章 四、逆功率继电器的作用和接线方式四、逆功率继电器的作用和接线方式索引索引 船舶电网保护船舶电网保护：船对船舶电网的保护主要是电网的短路和过载保护。船对船舶电网的保护主要是电网的短路和过载保护。由于船舶电力系统几乎都采用三相三线制中性点对地绝缘系统，由于船舶电力系统几乎都采用三相三线制中性点对地绝缘系统，出现单相接地时，虽然不会出现单相短路，也不会影响三相线间电出现单相接地时，虽然不会出现单相短路，也不会影响三相线间电压之间的对称关系，仍可继续供电。但单相接地时，其他相工作在压之间的对称关系，仍可继续供电。但单相接地时，其他相工作在线电压下容易造成绝缘损坏，而且非接地相一旦再有一点接地，立线电压下容易造成绝缘损坏，而且非接地相一旦再有一点接地，立即构成相间短路。即构成相间短路。因此，除了因此，除了短路短路和和过载过载保护外，对保护外，对绝缘绝缘进行监视也是船舶电网进行监视也是船舶电网保护的重要任务之一。保护的重要任务之一。船舶电网保护概述船舶电网保护概述一、船舶电网的短路与过载保护一、船舶电网的短路与过载保护 电网的短路保护电网的短路保护：对船舶电网短路保护的要求仍然是快速、准确、灵敏和可靠。对船舶电网短路保护的要求仍然是快速、准确、灵敏和可靠。通常应通过对各级保护装置的动作整定值进行合理整定，整定必通常应通过对各级保护装置的动作整定值进行合理整定，整定必须按时间和电流相结合的原则进行。须按时间和电流相结合的原则进行。按照时间整定，各级保护装置整定值朝发电机方向逐级增大。按照时间整定，各级保护装置整定值朝发电机方向逐级增大。按照电流整定，动作电流的整定值也应保证自负载向发电机方向按照电流整定，动作电流的整定值也应保证自负载向发电机方向逐渐递增。逐渐递增。主配电板汇流排至各电动机之间保护级数不宜超过主配电板汇流排至各电动机之间保护级数不宜超过4级，至照级，至照明电路不宜超过明电路不宜超过5级。级。索引索引 电网过载保护电网过载保护：船舶电网大都采用枝状结线（辐射型馈线式配电网络），馈线船舶电网大都采用枝状结线（辐射型馈线式配电网络），馈线的截面积又都与发电机及用电设备的容量相配合的。而且由于发电的截面积又都与发电机及用电设备的容量相配合的。而且由于发电机和用电设备通常都设有过载保护，这些过载保护装置同时保护了机和用电设备通常都设有过载保护，这些过载保护装置同时保护了电网。因此，船舶电网一般不单独设置专门过载保护装置。电网。因此，船舶电网一般不单独设置专门过载保护装置。注意：不单独设置并不是不保护，而是由其他设备过载保护注意：不单独设置并不是不保护，而是由其他设备过载保护装置兼带实现过载保护。装置兼带实现过载保护。注意：舵机电动机及其供电线路均不设过载保护，只设短路注意：舵机电动机及其供电线路均不设过载保护，只设短路保护和过载报警装置。保护和过载报警装置。一、船舶电网的短路与过载保护一、船舶电网的短路与过载保护索引索引 电网的绝缘监视电网的绝缘监视：船舶电网通常采用三相绝缘系统，一相接地虽仍可工作，但船舶电网通常采用三相绝缘系统，一相接地虽仍可工作，但却是隐患，因此应及时处理。通常采用地气灯（绝缘指示灯）和却是隐患，因此应及时处理。通常采用地气灯（绝缘指示灯）和安装兆欧表。安装兆欧表。安装式兆欧表可带电检测，绝缘低时还可发出报警信号。安装式兆欧表可带电检测，绝缘低时还可发出报警信号。二、电网的绝缘监视二、电网的绝缘监视索引索引 2种绝缘监种绝缘监视的特点视的特点