船舶配电装置和配电系统.ppt

高级电工培训课程第三讲 船舶配电装置和配电系统 船舶配电装置和配电系统 配电装置概述船舶电源发出的电能需要经集中控制后分配给各用电设备使用 这种对电能进行集中控制和分配的装置称为配电装置 配电装置的主要功能 1 正常运行时接通和断开电路 2 电力系统发生故障或不正常运行状态时 保护装置动作 切断故障元件或发出报警信号 3 测量和显示运行中的各种电气参数 如电压 频率 电流 功率 绝缘电阻等 4 进行某些电气参数或有关的其他参数的调整 如电压 频率 转速 的调整 5 对电路状态 开关状态以及偏离正常工作状态进行信号指示 2 船舶配电装置和配电系统 2 配电装置的主要功能 1 主配电板 对船舶主发电机所发出的电功率及向全船用电设备供电进行通断 监视 控制和保护的开关设备和控制设备的组合装置 2 应急配电板 用于控制由应急发电机发出的电功率 并在船舶应急状况下 对有关旅客和船员安全所必需的电力负载进行配电的开关设备和控制设备的组合装置 它往往包括应急发电机自动起动装置 船用蓄电池的充放装置及应急配电板的电源母线切换装置等 3 区配电板 用于对其他区配电板 分配电板或最后分路供电进行控制的开关设备和控制设备的组合装置 3 船舶配电装置和配电系统 4 分配电板 用于对最后分路进行配电的带有一个或多个过电流保护设备的组合装置 最后分路是指位于分配电板最后一级过电流保护装置后面的那部分布线系统 区配电板和分配电板有时并不分开 统称分配电板 根据供电负载的性质 可分为动力 照明 无线电等不同的分配电板 分配电板和区配电板的外壳应用滞燃材料制成 并具有只有专门人员才能开启的门 5 集中综合控制板 对主机 辅机和发电机等进行集中控制和监视的装置 设置在机舱内的集控室中 制成桌形或工作台式 通常称为机舱集控台 在上面装有多点巡回检测装置和数据处理装置等 6 组合启动板 一般都与主配电板放置在一起 也有个别放置在被控设备的附近 4 IP防护 是对固体和液体入侵防护 只存在与带电体接触危险环境IP20 存在滴水和机械伤害的舱室环境IP22 水和机械伤害危险较大的机器处所IP34 水和机械伤害危险较大的舱室处所IP44 附具 附属器具 IP55 喷水 粉尘 严重机械伤害危险为IP55和IP56 大量水浸入危险的露天甲板为IP56 爆炸危险除防爆功能外 还应满足相应处所的防护等级 船舶配电装置和配电系统 船舶配电装置和配电系统 二 主配电板主配电板的组成和各部分的作用和特点主配电板是船舶电力系统中最主要的配电装置 一般来说 不能距离主发电机组太远 一般装于机舱集控室 由多个金属结构的落地箱柜组成 每个柜称为一个屏 船舶主配电板 负载屏 发电机控制屏 并车屏 主配电板主要由发电机控制屏 负载 配电 屏 组合起动屏 并车屏 组成 组合起动 并车 屏本不属于主配电板范围 由于放置在主配电板两旁 并由汇流排与主配电板相连而成为负载配电屏的一部分 但又不同于负载配电屏 船舶配电装置和配电系统 1 发电机控制屏发电机控制屏是用来控制 调节 监视和保护发电机组的 每台发电机组均需配备有单独的控制屏 控制屏面板分上 下或上 中 下几个部分 上部分安装测量仪表 转换开关 指示灯等 中部安装主要电源开关 电磁按钮 指示灯等 下部安装励磁装置 电抗器等沉重设备 船舶配电装置和配电系统 发电机控制屏上配置的仪表和设备有 电流表及转换开关 电压表及转换开关 频率表 功率表 整步机及其转换开关 并车时用以指示全部发电机的待机 并机状态 电网频率差和相位差 原动机调速开关 框架式自动空气断路器 逆功率继电器 用于并车运行时做发电机逆功率保护用 每台发电机1个 发电机自动控制装置及必要的互感器 必要的电磁操作按钮及相关指示灯 13 船舶配电装置和配电系统 2 负载屏负载屏主要负责对各馈电线路进行控制 监视和保护 并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区 分配电板 供电给动力负载的负载配电屏称动力负载屏 供电给照明负载的称为照明负载屏 组合起动 并车 屏也是负载屏 但该屏上的负载都是较重要的大型设备 如主机滑油泵 主机海水泵 主机循环冷却水泵 舱机等 这些负载都有测量电流用的电流表及转换开关 还有表示运行状态的指示灯 负载屏上一般还有与岸电箱相连的岸电开关 还带有电度表 电压表 电流表用来计算岸电供给的电能 船舶配电装置和配电系统 3 组合起动 并车 屏 船舶配电装置和配电系统 主要功能 对发电机进行并车 整步操作组成 同步表 同步灯 转换开关 操纵按钮 开关 自动并车装置 船舶配电装置和配电系统 船舶配电装置和配电系统 2 新型船舶主配电板的功能及特点 1 更小 更轻 更适应批量生产的要求 2 用计算机实现科学计算 合理根据负荷大小选用运行机组 使机组保持经济状态 3 将可编程控制器 PLC 用于控制回路 实现更多智能控制 取消触点方式 4 使用微机 PC 控制自动并车及自动负荷分配 减小体积 提高性能 减少人力使用 5 使用静止型保护继电器 提高可靠性 6 使用继电器组件和转换器 7 负载屏断路器横向设置 方便接线 船舶配电装置和配电系统 3 对主配电板常用零部件的要求 1 汇流排汇流排是指配电盘中用铜质裸条排制成的用于连接发动机电源引出线和各种电网的网络铜排 也称连接母线 它具有外形美观大方 通过电流大 散热条件好 并联接头方便等优点 一般要求如下 汇流排及其连接件应为铜质 一般采用紫铜 汇流排的连接处应做防腐和氧化处理 汇流排的最大温升为45度 交流三相四线制中性线汇流排的截面积 应不小于相应汇流排截面积的50 船舶配电装置和配电系统 主汇流排分段 与主汇流排相连的发电机的容量超过1000kW时 主汇流排至少应分为两部分 这两部分之间可用负荷开关或自动开关连接起来 主配电板和应急配电板中通常设有汇流排 在电气绝缘方面 按照我国国家标准和CCS的要求 主配电板和应急配电板中的裸主汇流排应具有下表所列的最小电气间隙和最小爬电距离 汇流排的颜色 相序 极性及安装的相互位置应符合我国国家标准和中国船级社 CCS 的要求 满足下表规定 船舶配电装置和配电系统 船舶配电装置和配电系统 2 船用测量仪表 测量仪表的精密度等级在1 5级到2 5级之间 测量仪表应符合 电压表刻度上限不小于额定电压的120 并且刻度上有额定电压标记 电流表刻度上限不小于额定电流的130 并且刻度上有额定电流标记 供并联运行的功率表 应能分别指出逆电流和逆功率15 的数值 功率表上也应有表示额定值的标记 频率表应有 10 额定频率的刻度 调速器应配有调速马达控制旋钮 船舶配电装置和配电系统 3 互感器 互感器的作用 电压互感器副边额定电压为100V 电流互感器副边额定电流为5A 或1A 测量仪表 继电保护及自动装置都接在互感器的副边 只要改变互感器的变比 同一块电压表或电流表便可以测量任意数值的高电压或大电流了 用来使仪表 继电保护和自动装置通过互感器与原边的高电压和大电流隔离 这样可避免主电路的高压直接引入仪表 继电器的电路中 又可避免仪表 继电器的故障影响主电路 提高了主电路和控制 测量及保护电路工作的安全性和可靠性 从而也保证了操作人员的人身安全 通过互感器的不同型式的连接 可以获得我们所需要的继电保护和自动装置所需的任意相电流或电压的组合 船舶配电装置和配电系统 II 互感器注意事项 同名端 不可接错 电流互感器副边必须接地 电压互感器副边不能短路 用熔断器保护 运行中 电流互感器副边不能开路 4 断路器 断路器应为自由脱扣式 其过电流脱扣器的整定值应为可调节式 动力操作的断路器 应设有人力操作机构 以便在动力操作机构发生故障时使用 带熔断器的 应能在熔断器发生熔断时 不会导致单相运行 船舶配电装置和配电系统 5 熔断器 熔断器应为封闭式 其结构要求于熔体熔断时 外壳不会破裂或烧坏 熔化的金属或散发的气体不应损坏相邻的绝缘 熔断管的额定电流必须大于其所装熔体的额定电流 熔断器在额定电流下长期工作时 其电缆的连接端头温度不应超过该电缆的允许最高温度 熔断器应标有其额定电压 额定电流 额定分断能力等的耐久标志 船舶配电装置和配电系统 4 主配电板验收 1 构造检查 配电板上安装的各种电器 原件 仪表等抗震性能 各接地柱及导体连接处的接触良好 绝缘间隙和绝缘距离应符合规范要求 2 配线检查 检查配线是否与接线图完全一致 对转换开关 仪表 指示灯等还要检查其接线的正确性 检查接线端子位置 数量 同一端子应检查端子末端的颜色与符号是否相同 检查汇流排的极性与相序是否正确 检查设备面板移动时是否影响绝缘导线的连接 3 动作 通电 检查 船舶配电装置和配电系统 断路器接通和断开试验 指示灯 报警回路试验 接地指示灯试验 仪表与继电器试验 同步检测电路试验 连锁试验 4 温升试验测试在额定电压和规定电流下 各个绕组 线端 汇流排等是否升温过高 5 耐压 绝缘强度 试验历时一分钟 对配电板进行试验电压 1000V加2倍额定电压 下通电 应无击穿现象 6 绝缘电阻试验耐压试验后 用直流500V高阻表测量对地 相间电阻 应小于1M 功能 控制 监视应急发电机组组成 控制屏和负载屏 没有并车屏和逆功继电器 因为单机运行 连接 通过联锁开关与主配电板连接 正常时 应急配电板由主配电板供电 主电网失电后联络开关自动断开 由应急发电机供电 注意 1 没有并车屏和逆功继电器 2 正常时 是主电网的一部分 应急时 才单独工作 船舶配电装置和配电系统 三 应急配电板 船舶主电网与应急电网间单线原理简图 船舶配电装置和配电系统 二 充放电板 功能 1 对蓄电池进行充放电 2 控制 监视充电工作 3 分配低压用电设备 4 主 应急失电后 能自动向小应急供电 船舶配电装置和配电系统 船舶小应急照明 操纵仪器和无线电设备的电源均采用蓄电池 船舶设置充放电板对蓄电池进行充电 放电 实现向用电设备正常供电 船舶配电装置和配电系统 对充放电板的要求 1 电源回路中应设有切断总电源的开关 熔断器和指示灯 2 应设有专用的调节充电发电机组电压用的励磁变阻器 3 为了防止由于充放电机组因故电压突然跌落时蓄电池组倒过来向充电发电机供电 在每一充放电回路上均应设有防止逆流的装置 但如果使用静止整流器作充电电源 则无需另加 4 应设有用以测量每一组蓄电池组的充放电电压表 电流表 5 为确保小应急照明 警铃等应急设备供电可靠性 应保证即使在充电状态下 一旦发生应急情况仍能向这些设备放电 6 小应急照明回路中必须在主电网失电时 能自动接通蓄电池的放电回路 船舶配电装置和配电系统 2 充放电板的工作原理 船舶配电装置和配电系统 船舶配电系统是指主配电板及应急配电板到用电负载之间的电缆连线 又称电网或配电网络 一般将主配电板直接供电的系统称为一次配电系统 网络 而由区 分配电板供电的系统称为二次配电系统 网络 按IEC标准 其正确定义是 一次配电系统指与发电机有电气连接的系统 二次配电系统指与发电机无电气连接的系统 船舶配电装置和配电系统 五 船舶配电系统分类及其供电范围 1 动力配电网络 指直接供电给三相异步电动机的配电系统 也包括供电给380V三相电热负载的电缆 占全船电能的70 左右 2 正常照明配电网络 该系统由照明变压器通过主配电板中照明负载屏馈电给各照明分配电板 再由各分配电板供电给全船所有舱室及甲板的照明灯具 3 应急电网 应急配电板供给应急负载的电缆 船舶配电装置和配电系统 4 小应急电网 由24V蓄电池提供供电至负载的电缆 5 弱电电网 向全船无线电通讯设备 各种助航设备 信号报警系统等用户供电的低压直流电网或中频电网 目前 绝大多数商船上已不再独立设置弱电电网 动力电网和照明电网都由主电源经过主配电板进行供电的 所以这部分称为主电网 船舶配电装置和配电系统 六 船舶配电方式配电方式是指电源 配电装置和用电设备之间电缆的连接方式 1 船舶配电的线制对于三相交流电船舶 常用方式有 三相三线的绝缘系统 中性点接地的三相四线制 利用船体作中性线回路的三线系统 船舶配电装置和配电系统 船舶配电装置和配电系统 2 一次配电系统的结线方式 a b 船舶配电装置和配电系统 3 重要用电设备的供电方式 船舶配电装置和配电系统 4 设备分配电箱的几个基本原则为了减少主配电板上的开关设备和节省主馈电电缆以及便于对用电设备进行分区控制 在船舶上除了必须由主配电板直接供电的一部分比较重要的用电设备外 其余大量的用电设备都是经分配电箱进行供电 分配电箱应按照如下原则进行设置 为船上同系统服务或经常同时投入工作的多个用电设备可设置单独的分配电箱供电 比如同属主机燃油系统的燃油输送泵 油水分离器 加热器等 可使用同一个分电箱供电 安装位置相近的多个设备 可单独设置一个配电箱 每一个分配电箱的供电线路不应该太多 一般情况下不多于10路 船舶配电装置和配电系统 5 主电网与应急电网的连接方式 本节主要内容有三个部分1 船舶电缆的构造和性能 2 船舶电缆牌号的选择 3 电缆的敷设 电缆和电线的区别 电线 是芯线外只有绝缘层 电缆 则是芯线外除了绝缘层还有防护套及铠装 船舶配电装置和配电系统 七 船用电缆 1 船舶电缆的构造和性能 船舶配电装置和配电系统 选择的任务 1 型号 2 芯线截面 型号选择 主要根据用途 环境条件 敷设方式 屏蔽要求等四个方面进行选择 芯线截面选择 主要根据载流大小 用电设备工作制进行选择 选择时电缆最大允许载流量一