船舶電力系統(tǒng)

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1、第六章船舶電力系統(tǒng)§6—1船舶電力系統(tǒng)概述一、船舶電力系統(tǒng)的組成及特點1?船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)是由電源裝置、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。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖6—1所示。發(fā)電機(jī)回路保護(hù)[、IMCB饋電回路保護(hù)電動機(jī)回路保護(hù)?/蓄電池回路保護(hù)負(fù)戟]更要負(fù)載?ACT負(fù)負(fù)載G-主發(fā)電機(jī);EG—應(yīng)急發(fā)電機(jī)；M-電動機(jī)；ACB—空氣斷路器；MCB-裝置式斷路器；ABTS—匯流排轉(zhuǎn)換接觸器圖6-1典型船舶系統(tǒng)簡圖1）電源裝置。將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。2）配電裝置

2、。對電源和用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置。3）船舶電力網(wǎng)。是全船電纜電線的總稱，也是電能的生產(chǎn)者（各種電源）和電能的消耗者（各類用電設(shè)備）的中間傳遞環(huán)節(jié)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)其所連接的負(fù)載性質(zhì)和類別可以分為動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)等。4）負(fù)載。即用電設(shè)備。船舶負(fù)載有：甲板機(jī)械、船舶舵機(jī)、動力裝置用輔機(jī)（為主機(jī)和主鍋爐等服務(wù)的輔機(jī)，如主機(jī)滑油泵、海水冷卻泵、淡水冷卻泵和鼓風(fēng)機(jī)等）、艙室輔機(jī)（生活水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等）、電力推進(jìn)設(shè)備（主電力推進(jìn)裝置、首尾側(cè)推裝置等）、機(jī)修機(jī)械（車床、鉆床、電焊機(jī)等）、冷藏通風(fēng)（冷藏集裝箱、空調(diào)

3、裝置、伙食冷庫和通風(fēng)機(jī)等）、照明設(shè)備、船舶通信導(dǎo)航設(shè)備（無線電通信設(shè)備、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備）等。2.船舶電力系統(tǒng)的特點根據(jù)船用負(fù)載的特點，船舶電力系統(tǒng)的電站容量、連接方式、電壓等級、配電裝置等與陸上電力系統(tǒng)有著很大的差別。從驅(qū)動發(fā)電機(jī)的原動機(jī)形式分類，船舶發(fā)電機(jī)組有柴油發(fā)電機(jī)組、蒸汽發(fā)電機(jī)組、汽輪發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)組等。船舶電站單機(jī)容量一般不超過1000kW,裝機(jī)總功率不超過5000kW（電力推進(jìn)船和特種船除外），相比陸上要小得多。船舶電力系統(tǒng)大多采用多臺同容童同類型的發(fā)電機(jī)組聯(lián)合供配電的方式，以方便管理維護(hù)。正常航行時僅有1臺或2臺發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電，但是要求船舶發(fā)電機(jī)組有較高

4、品質(zhì)的調(diào)速和調(diào)壓裝置來滿足負(fù)載變化、在突發(fā)局部故障時也能保障船舶安全運(yùn)行。船舶電網(wǎng)的輸電距離短，線路阻抗低，各處短路電流人。短路電流所產(chǎn)生的電磁機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)易使開關(guān)、匯流排等設(shè)備遭受損傷和破壞。因此，船舶輸電電纜采用沿艙壁或艙頂走線，電纜的分支和轉(zhuǎn)接均在配電板（箱）或?qū)ＴO(shè)的分線盒內(nèi)完成，不允許外部有連接點。二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)是指電流種類（電制）、額定電壓和額定頻率的等級。1.電流種類（電制）早期船舶采用直流電制，主要基于直流發(fā)電機(jī)調(diào)壓容易、直流配電裝置簡潔、直流電動機(jī)調(diào)速平滑等優(yōu)點。但直流電制在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可維修性方面的缺陷甚多，而電力電子技

5、術(shù)的發(fā)展突破了交流電力系統(tǒng)的調(diào)壓、調(diào)頻、并聯(lián)運(yùn)行等一系列難點,使交流電制占據(jù)了主要地位。除了采用直流電力系統(tǒng)或交直流混合電力系統(tǒng)的特殊工程船舶外，幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。2.額定電壓等級船舶電力系統(tǒng)額定電壓等級的選用直接關(guān)系到電力系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的重量和尺寸,提高電壓利于減少導(dǎo)線中的電流、提高設(shè)備功率、減小艙容，利于提高經(jīng)濟(jì)性，隨之對電氣設(shè)備的絕緣和安全方面的要求也更高。世界各國對電壓等級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。例如美國和日本采用450V、60Hz的電制，而我國和前蘇聯(lián)等均采用400V、50Hz的電制。隨著船舶發(fā)展大型化，目前采用電

6、力推進(jìn)的商船、滾裝船和一些工程船舶電站的容量都比較大（高達(dá)幾萬千瓦），出現(xiàn)了6kV、3.3kV以上中壓等級的船舶電站。我國用電設(shè)備的額定電壓有24V、110V、220V、380V、lkV、3kV、6kV、10kV等。根據(jù)電源電壓的額定值比同級電力系統(tǒng)用電設(shè)備的額定電壓高5%左右的原則，發(fā)電機(jī)的額定電壓為115V、230V、400Vx1.05kV>3.15kV、6.3kV>10.5kV等。我國（鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》規(guī)定：非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500V,動力負(fù)載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380V,照明、生活居室的電熱器限制電壓為250V,額定電壓為220V。3

7、.額定頻率交流船舶電力系統(tǒng)的額定頻率一般沿用各國陸地上的頻率標(biāo)準(zhǔn)，我國采用50Hz,西歐、美國采用60Hz。這里不包括弱電設(shè)備所需的特殊頻率以及海上平臺等特殊設(shè)備的電源頻率。三、發(fā)電機(jī)容量及臺數(shù)確定的原則船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組數(shù)量是從滿足船舶用電的需求，并保證船舶的安全性和經(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)稱電功率的總和，也不等于船舶某一運(yùn)行工況下所用全部用電設(shè)備標(biāo)稱電功率的總和。因為船舶在不同運(yùn)行工況下投入運(yùn)行的用電設(shè)備不同，用電量也不同；即便在同一運(yùn)行工