船舶电力系统概述ppt课件

高级电工培训课程的第一堂课，船舶电力系统概述，1。船舶动力系统概述。本讲座主要介绍船舶动力系统的组成，各组成部分的概念和特点，并给出相应的船舶设备实例。此外，本讲座还描述了船舶电力系统的特点和电气设备正常工作的环境条件。本讲座还将描述船舶电力系统的主要电气参数：电流、电压、频率及其各自的特性和条件。船舶电力系统概述船舶电力系统主要由四部分组成：电源、配电设备、电网和负载。3，4，因为电能的生产、传输、分配和使用是同时进行的。因此，这四个部分构成一个完整的整体，是不可缺少的。问：电力系统的哪一部分负责电能的生产、传输、分配和使用？此外，由于描述的对象不同，船舶电力系统还有另一种组成方式：电站、配电系统和负荷。这篇文章将在后面的章节中解释。船舶动力系统概述5。电源是一种将其他形式的能量转化为电能的装置。船舶上常用的电源是发电机组和蓄电池。(1)发电机组发电机组是船舶最基本的供电设备，柴油发电机组一般用于我厂承接的船舶。柴油发电机组一般由柴油发动机和发电机组成。它通过柴油机的运转工作，点燃柴油和压缩空气的混合气体，产生热能，驱动曲轴旋转，驱动发电机的转子，从而产生电能并输出电能供负载使用。每艘船一般使用2-3台发电机组和1台应急发电机组。应急发电机组必须能够在正常电力短缺时自动启动，并通过自动转换开关连接到应急负载。(2)蓄电池，通常称为蓄电池，也称为可充电电池，指的是在使用一定电量后可以再充电和重复使用的所有化学能电池。船舶蓄电池主要有两种：一种是船舶起动蓄电池，另一种是船舶通信系统蓄电池。船舶起动蓄电池适用于机舱柴油机组，是船体运动的主要硬件设施。它能在发电机组启动时发出强大的电流，使发动机高速运转，带动船舶。船舶通信系统的蓄电池主要用于应急照明、信号灯、报警系统、不间断电源计算机备用电源、船舶医疗设备、电信设备等。简而言之，它是在发电机故障或不运行的情况下作为船舶供电的备用装置。配电设备主要用于控制、保护、测量和分配船舶电源产生的电力，是开关设备和控制设备的组合，用于分配船舶正常航行或紧急情况下使用的电力和照明负载。(1)主配电板对应于主发电机。(2)应急配电板对应应急发电机。(3)地区分配委员会对应于每个地区的分配。(4)充放电板对应于船舶蓄电池的充放电。(5)岸电箱对应于使用岸电时的配电。船上的电力网络是船上电缆和电线的总称。它的功能是将电能的发电机(各种电源)与电能的消费者(各种电力用户，即负载)连接起来。根据所连接负荷的性质，船舶电网可分为电网、照明电网、应急电网、小型应急电网(24V直流)、弱电点电网等。船舶动力系统概述，11，4。负载是指电路中连接到电源两端的电子元件。船舶载重按用途可分为以下几类：(1)各种船舶机械的电力牵引：如甲板机械(舵机、锚机、绞车、绞车、坡道绞车等)。)；机舱辅助设备(各种油泵、水泵、空气压缩机、冷冻机、辅助设备(2)工作场所和客厅的电气照明、各种照明和信号照明。(3)船舶通信和电子导航仪器的通信设备包括无线电发射机和接收机、卫星通信、无线电话、电话、广播、声光报警装置、母子钟和方向舵角度指示器。电子导航仪器包括雷达、卫星导航仪、定位器、陀螺罗盘、测深仪、测井仪等。(4)其他电气设备：如电饭煲、电加热器、电风扇、视听设备及其他辅助生活设备。船舶电力系统概述，13，电站和配电系统的概念。船舶电力系统的另一种构成方法是电力系统由电站(供电系统)、配电系统和负载组成。电站是指从发电机组到主配电板的发电机控制面板。与前一种方法不同，电站包括主配电板的发电机控制面板。发电机控制面板到主配电板被认为是发电过程的结束。配电系统是指主配电板到负载电力线的配电(负载)屏。这个阶段属于分配过程。它与以前的合成方法略有不同，前者相当于从发电机(负载)配电板上切割配电板，并将其分成两部分。船舶电力系统的特点(1)与陆地电力系统相比：大部分电源是独立的、单一的电站；陆地上的电站种类较多，通常采用多级电站改造。(2)电站容量小(总容量小于3000千瓦，单机容量小于1000千瓦)，线路阻抗低，短路电流大；陆地电站容量大(大型水电站可达10万至100万千瓦)电网传输距离很短，一般不超过200米；陆地可达300公里。此外，船舶的输电能力较小，由于空间问题，架空线路不能用于输电，因此输电电压一般小于500伏；陆地传输电压可达500千伏。(4)船用配电设备一般简单可靠。仅使用低压电气开关和控制保护装置。除了照明容量小的降压变压器外，没有其他复杂的变压器装置。船舶动力系统概述，16，(2)大型电气负载(如空气压缩机、消防泵等)。)功率很大，启动时这些负载引起的电网电压降很大，对船舶电力系统的稳定性提出了更高的要求，如船舶发电机调压器的动态性能更好，励磁能力更强，发电机过载承受能力更大等。此外，由于船舶运行条件的频繁变化，要求发电机并联运行装置简单可靠。(3)为了提高安全性，客船和大中型货船一般配备独立的应急电源。我厂建造的船舶一般使用应急发电机组和应急配电系统。当主电站发生故障时，可以保证船舶安全航行所需设备的功耗。(4)为了提高战舰的战斗力和生命力，通常设置两个电站，即主电站和辅助电站，为不同地区供电。主要设备有两个主电站和两个辅助电站供电。(5)船舶舱室空间一般较小，供配电系统周围的舱壁和管道材料均为导电体，绝缘要求较高。(6)电气设备之间的电磁干扰较大，因此对设备的抗干扰要求较高。船舶电力系统概述，18，发电站和配电系统的概念。船舶电力系统的另一种构成方法是电力系统由电站(供电系统)、配电系统和负载组成。电站是指从发电机组到主配电板的发电机控制面板。与前一种方法不同，电站包括主配电板的发电机控制面板。据认为，发电机公司船舶动力系统概述，19。电子设备的环境空气温度上限为55。船舶动力系统概述，2。船用电气设备的环境条件(1)温度：20。船舶电力系统概述，(2)倾斜和摆动要求，(3)电压和频率变化，(21)，(4)其他条件因素的小提示：为什么设备必须支撑，为什么螺钉必须加垫。(1)振动和冲击；(2)倾斜和摇摆；(3)环境温度；(4)潮湿、盐雾、油雾和霉菌侵蚀；(5)电网电压和频率变化；6.保护要求。知识产权保护：防止固体和液体侵入。仅危险环境IP20与带电体接触的存在；舱室环境IP22滴水和机械损伤；(3)IP34；对于水和机械伤害风险高的机械； IP44和IP55对于水和机械伤害风险高的舱室；喷水、粉尘和严重机械伤害的风险为IP55和IP56；IP56；是大量水浸入危险中的室外甲板；除防爆功能外，爆炸危险还应满足相应场所的防护等级。船舶电力系统概述，23，24，有两种电流，DC电流和交流电流。早期的船只大多使用DC电力系统。我国船舶在20世纪60-70年代完成了向交流电力系统的过渡。目前，主要使用交流电源系统。然而，船舶动力系统中的电流类型仍然受到船舶能量类型或某些条件的限制。例如，使用电池组作为能源的常规潜艇很难实现交流系统。对速度调节要求较高的电力推进系统通常也采用直流系统。船舶动力系统概述，3。船舶电力系统电气参数，1。电流类型，25。与DC电站相比，交流电站的设备成本、维护成本和工作能力都比DC电站低得多。由于交流电机没有换向器，所以结构简单，体积小，重量轻，运行可靠。鼠笼式电动机可以用较少的控制设备直接启动。此外，交流电网和照明网络可以通过变压器进行电气隔离。绝缘电阻低的照明电网基本不影响电网。交流系统也有利于提高船舶电气化和系统容量。DC电站的优点是调压简单，并联运行，启动时冲击小。可实现大范围平稳调速(尤其对电动绞车有利)，电池组不需要整流器充电。然而，由于电力电子技术的发展，直流系统的优势越来越不明显，交流系统在国内外各种船舶中占据主要地位。电力系统及其负载电压水平的确定是电力系统设计的重要组成部分。从降低导体电流的角度来看。提高电压是有利的，这可以减小电气元件的导电截面并节省有色金属。当电压为127伏时，如果电器的重量为1，则当电压分别为220伏、380伏和500伏时，电器的重量大约等于0.58、0.33和0.25。另一方面，电压的增加增加了电器灭弧的难度。因此，对电气设备的绝缘和安全提出了更高的要求。灭弧间隙需要增加，这反过来又增加了电器的重量和尺寸。因此，当电压高于600伏时，电器的重量和尺寸减少得很少。船舶动力系统概述，27页。目前，世界各国对电压等级的考虑主要与国内陆上电力系统的参数一致。中国发电设备的额定电压为230伏(单相)和400伏(三相)。自1992年以来，欧盟规定低压发电设备的额定电压只允许为230伏/400伏。随着船舶容量的增加，提高电压是必然趋势。在一些大型船舶、档案船舶和船舶上，电站容量达到20000-40000千瓦以上，单机功率达到3000-5000千瓦。此时，仍然不可能使用400伏电压电平。因为当三相400伏交流电国际电工委员会推荐的电压为3.3千伏。英国、美国和其他国家在陆地上有3.3和6.6千伏的电压水平，所以这些国家在巨型船只上使用3.3和6.6千伏的电压。德国允许最大工作电源电压为11000伏。这是充分估计船舶电压发展趋势的最高电压。中国电力推进系统的最大允许电压规定为1000伏DC和6300伏交流电。英国女王伊丽莎白二世的客轮(35500千瓦主发电机)和中国的500吨浮吊船采用了3.3千伏电压。我厂目前建造的7WT半潜船使用2200伏中压发电机，即将建造的红箱极地重载船和31000吨中海也将使用中压。频率船舶交流电力系统的当前额定频率分为工频和中频。工频是船舶电力电气设备使用的频率。根据各国的传统习惯，有两种类型，50Hz和60Hz。我国的船舶与陆地电源一致，使用50Hz的标准频率。美国、韩国等。采用60Hz。巴西和日本等一些国家和地区采用50Hz和60Hz频率。此外，频率在一定范围内增加。并且能够提高自动系统动作的快速性。降低电气设备自动化部件的重量和尺寸。因此，船舶电力系统可以使用中频或本地设备，由中频发电机供电。近年来，一些外国军舰开始使用400赫兹频率作为电源，中国的军舰法规也推荐400赫兹频率作为首选频率。中频的优点在于：减轻电气设备的重量。(2)当使