《船舶高压电力系统》PPT课件.ppt

第七章 船舶高压电力系统 71 高压电力系统的结构与要求 72 “泰安口”半潜式电力推进船中的高压 电力系统 73 高压电力系统的主要电器 74 船舶高压保护 75 船舶高压电力系统的安全操作和管理 71 高压电力系统的结构与要求 STCW公约规定高压交流电力系统的定义是 指额定电压大于1KV，小于10KV等级的电力 系统。 对于额定频率为60Hz的电力系统，额定值 有2.3、4.16、6.6kV等； 对于额定频率为50Hz的电力系统，额定值 有3.3、6.0、10kV等。 促使船舶采用高压电力系统的主要原因是： （1）船舶低压工频发电机的设计容量上限为2MW至2.5MW。 很多大型船舶的电站容量已达到10MW以上， （2）低压短路器所能开断的极限容量约为125kA，汇流排所 能承受的瞬间最大峰值短路电流约为330KA；系统容量的增大 ，短路电流增加过大，超过目前所能生产出的开关电器与保 护装置的短路分断能力。 （3）低电压等级大功率船舶电缆的截面会很粗，并需多股并 联，造成电缆的发热量增大、线路传输损耗严重，布线与安 装上更加困难。 （4）随着船舶电力系统容量的增加，低压系统的机组数量也 不断增加，网络结构也日趋复杂；对大容量、多机组、复杂 结构的系统进行高效的保护和控制也比较困难。 一般而言，选择电动机是否采用高压电力标准的传统功率值 分界点是450kW。 71 高压电力系统的结构与要求 1高压电力系统的结构 （1）放射形网络 （2）环形网络 2高压电力系统的要求 （1）电压等级的要求：系统额定电压应不超过15kV （2）防护等级的要求： IP23、 IP44、 IP54 （3）电气间隙和爬电距离的要求：最小爬电 距离应至少25mm/kV，在限流设备后16mm/kV。 （4）高压配电的要求： （5）高压电力系统的保护要求 （6）旋转电机的要求 （7）安装要求 （8）高压电缆的敷设的要求 72 “泰安口”半潜式电力推进船中 的高压电力系统 721“泰安口”高压电力系统简介 中国“泰安口”半潜式电力推进船，装卸大型浮货物时 可以下潜19米，装载平台没入水深9米。泰安口轮总长 156米，型宽32.2米，型深10米，载重量18000吨 “泰安口”半潜式电力推进船中 压电力系统的结构 “泰安口” 半潜船载重量18000吨，总长156米，可以 装载海洋钻井平台。 船上安装了先进的卫星动态定位系统（DP），船尾 左舷和右舷安装了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司联合 生产的吊舱式电力推进系统（Siemens Schottel Propeller, 简称SSP），其螺旋桨可以360度回转， 船舶在行驶时可以在极小的范围内灵活活动。 电网由三个层次组成：一是6.6 KV的中压主系统， 二是450V的辅助低压系统 三是450V的应急系统。 v6.6 KV中压主电力系统的组成 电源 :3台5200KVA，720rpm，60Hz的主发电机组， 柴油机为Warsila 9L32，可以单独或者并联向中压电 网供电。 No.1主发电机在装载需要50Hz中压电源供应的货物时，可 以切换为2030KVA，600rpm，50Hz的模式运转，单独为 50Hz的货物负载电源供电 负载：船尾左右舷各一台吊舱式电力推进器SSP的4.7 MW 永磁同步电动机及为其变频调速服务的变压器组、晶闸管 装置； 左右舷各一台侧推器的800KW电动机及为其变频调速服务 的变压器组、晶闸管装置；可以为450V的辅助低压系统供 电的2台900KVA、将电压从6.6 KV转变为450V的旋转变流 器 v450V/60Hz低压辅助电力系统 航行时，电源来自中压系统的旋转变流器（机组） 当旋转变流机组发生故障或检修时，以及在码头没有 载货物时，电源来自1台1125KVA，900rpm，60Hz的辅 助发电机组，柴油机是Warsila 6L20， 在港内还可以连接岸电 低压辅助电力系统的负载包括：常规船舶运行时需要 供电的各种设备 v450V/60Hz应急电力系统 电源： 通常，电源来自450V的辅助供配电系统 应急时，电源来自1台250KVA（300KVA）， 900rpm，60Hz应急发电机组。 负载包括：常规船舶应急时需要供电的各种设备 配电装置：在应急发电机控制室共有3屏低压配电板分 别用于应急发电机的控制，与450V辅助供配电系统的 连接，电动机起动和输出负载的分配。 722 “泰安口”半潜式电力推进船电力系统的运行模 式 根据船舶不同运行状态对功率的不同需求，提供经济 可靠的供电. 航行模式 装载50Hz货物的模式 机动操纵模式 动态定位模式1 动态定位模式2 港内停泊模式1（不需要50Hz中压货物电源） 港内停泊模式2（需要50Hz中压货物电源） 应急工况 港内停泊模式3(功率回馈模式) 不同运行模式的设置，是靠电力系统中发电机组、汇 流排的不同连接组合实现的。 中、低压断路器带有灭弧装置，是实施电气设备带负 载分合闸，并能对系统进行保护的开关设备。 73 高压电力系统的主要电器 731 船舶高压断路器 732 高压隔离开关 733 船舶高压熔断器 734 船舶高压电力系统主变压及其预充磁 731 船舶高压断路器 通常，船舶高压断路器的操作机构必须同 时具备电动和手动操作的功能。高压断路 器本体不像低压断路器那样自身带有保护 装置，而是通过综保装置综合所有的保护 功能来控制断路器，实现对船舶电力系统 的保护。 1船舶高压断路器的特点 2船舶高压断路器的分类 1船舶高压断路器的特点 1）一般电气性能 电压：1min工频耐受电压、雷电冲击耐受电压 和操作冲击耐受电压。 电流：额定电流、额定峰值耐受电流、额定短 时耐受电流和额定短路持续时间 2）分闸、合闸动作 分断短路故障 快速分断 短路故障时合闸 2船舶高压断路器的分类 按其采用的灭弧介质分为油断路器、六氟 化硫（SF6）断路器、真空断路器，以及压 缩空气断路器、磁吹断路器等。 1）真空断路器 真空断路器结构主要由操动机构、支撑用的绝 缘子和真空灭弧室组成。 真空灭弧室的绝缘性能好，触头开距小；机械 寿命和电气寿命都很高。 2）六氟化硫 断路器： 罐式结构的 六氟化硫断 路器：将断 路器与互感 器装在一起 ，结构紧凑 ，三相分装 式。 灭弧室充有 额定气压表 压为6bar的 SF6气体 (20)。 732 高压隔离开关 1高压隔离开关结构 支持底座、导电部分、绝缘子、传动机构、操 动机构。 2高压隔离开关的作用 保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起 隔离电压的作用。 3高压接地开关 733 船舶高压熔断器 高压熔断器由金属熔体（熔丝）、触头、 灭弧装置（熔管）、绝缘底座组成。 （1）熔断器的额定电压 （2）熔断器的额定电流 （3）熔体的额定电流 （4）熔断器的开断电流 7.3.4 船舶高压电力系统主变压及其预充磁 船舶高压变压器预充磁通常有两种方式： 高压变压器初级绕组先通过电阻接至高压配电 盘母线，经延时后高压变压器主断路器接通， 电阻被旁路切换，然后再断开电阻电路。 从低压电网接通一台等压变比的小型变压器与 高压变压器的次级绕组相联，高压变压器的初 级绕组会感应出一个相应的高电压，经延时后 ，高压变压器主断路器合闸，然后再断开小型 变压器。 高压变压器直接合闸供电，会产生很大的励磁涌 流，其幅值可达到其额定电流的数倍。另外，高 压电力系统中的高压变压器容量较大，可能与船 舶高压发电机容量相当，所以其合闸冲击电流可 能会引起船舶高压发电机跳闸。 74 船舶高压保护 1）发电机保护控制 2）汇流排和传输馈线的保护控制 3）变压器馈线的保护控制 4）电动机馈线的保护控制 5）报警 75 船舶高压电力系统的安全操作和管理 1船舶高压电力系统一般安全操作规程 1）船舶高压发电机检修操作规程：绝缘手套，绝 缘鞋 2）船舶高压断路器检修操作规程 3）船舶高压