船舶配电装置.docx

第五章 船舶配电装置本章主要内容：船舶配电装置的功能和类型主配电板应急配电板充放电板船用蓄电池第一节 概述一、配电装置的功能船舶配电装置是按船舶电力系统主接线的要求，把开关设备、保护测量电器、母线和必要的辅助设备组合在一起，构成的用来接受、分配和控制电能的一体化装置。船舶配电装置的主要功能有：接收船舶发电机输出的电能并对负载分配电能。正常运行时接通和断开电路。电力系统发生故障或不正常运行状态时，保护装置动作，切断故障电路或发出报警信号。测量和显示运行中的各种电气参数，如电压、电流、功率、频率、功率因数、绝缘电阻等。进行某些电气参数的调整(如电压、频率即转速的调整)。监视电路状态、开关状态以及对偏离正常工作状态进行信号指示等。二、配电装置的类型船舶配电装置按其用途的不同可分为下列类型：1、主配电板 MSB(main switch board)又称为总配电盘，是用于控制和监视主电站所产生的电能，并对全船正常使用的电能进行分配的开关设备和控制设备的组合装置。2、应急配电板 ESB(emergency switch board)应急配电板是用于控制和监视由应急电源产生的电力，并在船舶应急状况下，对人员和船舶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。3、充放电板 CHP(charging & discharging panel)充放电板是用来控制和监视充电电源的工作状态和蓄电池组的充电与放电情况，并将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备的装置。4、分配电板 DB(distribution board) 、区域配电板 SB(section board)分配电板和区域配电板都是开关设备和控制设备的组合装置，属于次级配电板。5、岸电箱 SC(shore connection box)岸电箱是将岸上电源引入到船舶电网的电源控制箱，除此之外，在有些船舶中还专门设有：6、电工试验板 TP(test panel)装于电工间，设有全船各种用电器所需的电源，供电工检修试验电气设备用。7、停泊配电板 PSB(port duty switch board)用于控制和监视停泊发电机的工作状况，并对停泊状态下的负载进行配电的配电装置。8、驾驶室集控板 WHC(wheelhouse group control panel)用来在驾驶室集中控制某些电气设备，例如探照灯、雾笛、航行灯、信号灯、闪光灯、电铃、广播、声力电话、自动电话、甚高频电话、火井报警、风油切断按钮、遇难报警、总动员按钮、遥控按钮等。对于分配电板，按供电负载的性质又可分成：动力分配电板（分电箱）P(power distribution board)；照明分配电板（分电箱）L(lighting distribution board)；应急照明分配电板（分电箱）EL(emergency lighting distribution board)；低压照明分配电板（分电箱）LL(low voltage lighting distribution board)；低压分配电板（分电箱）LV(low voltage distribution board)；无线分配电板（分电箱）RDB(radio distribution board)；助航分配电板（分电箱）NDB(nautical distribution board)；船内通信分配电板（分电箱）CDB(internal communication distribution board)；航行灯控制箱 NLB(control box for navigation light)；信号灯控制箱 SLB(control box for signal light)；闪光灯控制箱 FLB(control box for flash light)；舵机控制箱 SGC(steering gear control box)；锚机控制箱 AWC(anchor windlass control box)空调控制箱 ACC(air conditioning control box)；组合电动机起动器 GST(group motor starter control box)；图 5-1 为某船的电力系统图，从中可以反映出这些配电板(箱)的功用及相互关系。图 5-1 某船电力系统图三、对配电装置的技术要求1 工作条件配电装置的技术性能指标应符合船用条件的使用要求。2 配电装置防护船舶配电装置按其结构形式可分为防护式、防滴式、防水式三种，通常总配电板和应急配电板多采用防护式。2 配电装置结构配电板结构型式原则上采用垂直，自立，固定面板式。区域配电板和分配电板一般采用全封闭式配电板。主配电板和应急配电板采用面板上不暴露带电部件的前蔽式配电板额定电压低于 55V 的配电板可以采用开启式。船舶配电装置常用钢板(2mm 厚)做成箱体式结构。各种开关设备、控制器、电气测量仪表、信号指示器及保护电器等均安装在其上面。配电板前后应设有坚固的绝缘扶手，使工作人员操作时不致触及带电部分。若配电板后面是开启的，则其后面的绝缘扶手必须水平安装。板后敞开以便维修。仪表、指示灯与转换开关等小型电器常安装在盘面上，其安装位置应便于观看，大型开关和调节、控制设备安装于底座上，操作手柄伸出板面，盘面做成固定形式并安装在便于操作的位置。配电装置内电器安装的位置也应考虑到便于调整、检修和拆换，配电装置的构架，底座、盘面、盖板等和箱体应有足够的强度，在振动和冲击情况下，不应发生有害的变形。配电板上使用的紧固件，应使用耐腐蚀材料或经防腐蚀处理的碳素钢制成，作导电用的螺钉或销钉应采用铜质材料。3 汇流排主配电板和应急配电板中通常设有汇流排。如果没有特殊规定，汇流排及其连接件必须用紫铜制成。所有连接件应尽可能做到防止电腐蚀。汇流排必须坚固耐久，并能承受由于短路而产生的机械力。汇流排载流部分的截面积，应使其在满载电流时的温升不超过最大允许温升，裸导电汇流排的最大允许温升为 45。在电气绝缘方面，主配电板和应急配电板中的裸主汇流排应具有表 5-1 所列的最小电气间隙和最小爬电距离。表 5-1 最小电气间隙和最小爬电距离相间额定电压（V）220 及以下251660660 及以上最小电气间隙（mm）152025最小爬电距离（mm）203035汇流排的颜色，相序，极性及安装的相互位置应符合表 5-2 规定。表 5-2 汇流排的颜色和排列汇流排相序或极性汇流排颜色汇流排安装相对位置垂直布置 水平布置 引下线配电板正视方向示意图交流A 相B 相C 相绿黄褐或紫上中下前中后左中右上前右中线浅蓝色4 试验配电板在安装以前，必须通过下列试验：对于 60500V系统的开关和控制电器进行耐压试验，在为了试验而连接在一起的载流部件与地之间，不同极性的载流部件之间，施加交流(1000V+2UN)电压、频率为 25100Hz，历时 1 min。对于 60V以下的系统，应进行 500V的耐压试验，历时 1 min耐压试验后，立即用不低于 500V的直流电压测量绝缘电阻，为试验而连接在一起的载流部件与地之间，不同极性载流部件之间的绝缘电阻不得低于 1M。第二节 主配电板主配电板是船舶电力系统的中枢，对全船电力系统的发电和配电的操作、控制、保护、测量及监视等功能都集中在主配电板上，主配电板通常由发电机控制屏、并车屏、负载屏及连结汇流排（母线）四部分构成。主配电板是船舶电能的控制装置，是根据船舶电力系统图设计制造的。按实际船舶电力系统的要求，主配电板由多块发电机控制屏、负载屏和并车屏经汇流排进行电气连接而形成一个整体，其屏柜的数量取决于电力系统的形式和规模。所有发电机和负载均接至汇流排（母线）上。图 5-2 为 2200t 货船交流主配电板的单线图，从中可以看到：主配电板共有 7 块屏组成，其中 3 台主发电机分别设置 3 块发电机控制屏，用于对发动机的控制；汇流排采用母线分段方式，设置 1 块同步屏，用于主发电机的并车控制；负载屏设有 3 块，1 块 380V 馈电屏用于给 380V 动力负载和照明变压器的馈电；1 块 220V 馈电屏用于给 220V 照明负载的馈电；1 块组合启动屏，用于大负载或重要负载和接岸电箱的控制。图 5-22200t 货船交流主配电板单线图主配电板一般安装在机舱平台上的控制室内，在自动化程度较高的船上则与主机操纵台一起都装在带空调并隔离的集控室中。每一屏的盘面上装有各种必备的开关、控制电器和测量电表，以完成各自任务。一、发电机控制屏1. 功能和构成发电机控制屏是用来控制、调节、监视和保护发电机组的，每台发电机都配有单独的控制屏。发电机控制屏一般包含有励磁控制部分、发电机主并关及其指示操纵部分、发电机保护部分、仪用互感器及测量仪表等。一般发电机励磁控制部分(自励恒压或自动电压调整器等) ，安装在主配电板中的发电机控制屏的下部，如果空间不够，也可以放在屏的外部，但它与发电机控制屏之间的距离应尽量短，此外还应便于调整操作和检修。发电机主开关安装于该屏内的中下部，便于操纵的地方。其功能是控制发电机向母线输送电能，同时对发电机有短路和过载保护，并具有失压和分励脱扣器以利于配合其他保护与遥控。此外主开关上还应有与应急电站和岸电的联锁机构。粗同步并车控制部分一般放在该屏后面或侧面，所有操纵按钮及指示灯均安装于盘面上。发电机的保护和自动化装置中，除了主开关所具有的几种保护外，尚有逆功率保护。有的发电机还装有自动化装置，如自动卸载装置和自动调频调载装置中的测功器、调节器等。测量部分包括转换开关、仪用互感器和测量仪表等，如通过电流表和转换开关可以测量任意一相的负载电流，通过电压表和转换开关可以测量发电机任意二线间电压。为了测量励磁电流，有的船舶上还有测量励磁电流的电流表。另外还有频率表、功率因数表、三相功率表等。转换开关和仪表安装于屏的上部面板上、以便于操纵和观察，互感器安装于屏内。发电机控制屏结构上常设计成上、中、下三部分，上部的面板装有测量仪表、转换开关及指示灯，一般做成门式结构。中间装有主电源开关，面板上装有主电源开关的操作部件、指示灯、充磁按钮等。发电机的自励恒压装置用的相复励变压器、并车用的移相电抗器和励磁变阻器等较沉重的设备安装在下部。2主要器件发电机控制屏上安装的主要器件有：电流表(A)及转换开关可分别测量发电机(每台发电机一个)任意一相的负载的线电流，通过转换开关进行操作。电压表(V)及转换开关可分别测量发电机和汇流排任意二线间的电压(每台发电机一个)，通过转换开关进行操作。频率表(Hz)用于测量发电机的频率(此表指针在不通电时可停留在任一位置)。功率表(kW)用于测量发电机的三相总有功功率。功率因数表( cos )用于测量发电机的功率因数。励磁电流表可分别测量各发电机励磁电流。无功功率表用于测量发电机的三相总无功功率。原动机调速开关用于调节发电机的频率和并联运行时进行有功负荷转移。开关有“升速”和“降速”两个方向，并能自动复位到中间位置，它实际上是控制调速伺服电动机的正反转开关。框架式自动空气开关发电机主开关通常均采用框架式自动空气断路器。主要用于接通与断开发电机主电路，可对发电机进行过载、短路、失欠压保护。发电机主开关的合闸按钮、分闸按钮、充磁按钮和调速开关(按钮)。信号指示灯发电机控制屏上设有指示发电机组状况的红、绿指示灯，某些船还装有黄色指示灯，其含义为：红色指示灯发电机组启动成功但未合闸时指示灯亮；绿色指示灯发电机主开关合闸供电指示灯亮；黄色指示灯发电机组启动建压成功主开关已储能指示灯亮，主开关合闸指示灯熄灭。发电机励磁装置。逆功率保护及继电保护装置。根据船舶类型的不同，构成发电机控制屏的内容不尽一样，如功率因数表、励磁电流表和无功功率表应按具体要求装设。二、并车屏在有多台发动机向电网同时供电可能的船舶电站中，为了便于控制发电机的并车，主配电板大多设置有并车屏。在并车屏中安装有同步指示仪表及相关器件，在并车时可以操纵任一台发电机的调速、投入与切除，实现各发电机的手动、自动或半自动并车。并车屏中安装的主要器件有：隔离开关它是将左右两侧母线连通的开关，即母线联络开关。通常母线联络开关不带负荷操作，因此采用隔离开关；当有带负荷操作要求时，须采用断路器。整(同)步表及转换开关通过转换开关指示任一台发电机与电网电压之间的频率差及相位差。两个频率表用于指示电网及待并发电机的频率，有的船舶采用一个组合式整步表。两个电压表用于指示电网及待并发电机电压，有的船舶采用一个电压表，通过转换开关切换测量。整步指示灯在手动并车时，用于显示并车的电压、频率和相位条件。粗同步并车的电抗器、主接触器及熔断器在采用粗同步并车方式的船舶电站中，由电抗器、主接触器及熔断器等器件构成粗同步并车装置。准同步并车装置在采用准同步并车方式的船舶电站中，设置有准同步并车装置。互感器各类仪表及配电电器所测量或获取的发电机电压、电流量均需经过电压互感器和电流互感器，不可直接从母线上测取。以上器件依并车要求及电力系统特征不同各异，并不是都必须设置。有些船上不专门设置并车屏，而是将并车操作、指示装置安装在某一发电机控制屏上。三、负载屏负载屏主要是用于对各馈电回路进行控制、监视和保护，并通过装在负载线路上的馈电开关将电能供给船上各用电设备或分电箱。供电给动力负载各分路的屏称为动力负载屏，一般船舶按动力负载的多少可设二至四屏；供电给照明负载的负载屏称为照明负载屏，一般只需一至二屏。普通负载屏主要是由配电开关、熔断器、部分还有电流表、电压表、绝缘监视表(兆欧表 M)及其转换开关组成；在照明负载屏上还装设有变压器开关及电流表，电压表及转换开关等设备。对于组合启动类的负载屏主要是由配电开关、熔断器、负载启停控制环节（接触器、热继电器、启动与停止按钮、指示灯、控制电器）等部件组成。负载屏上的配电开关大多采用塑壳式自动空气断路器，某些船舶对一些大负载或重要负荷也有采用框架式自动空气断路器。有的负载屏上还可能装有与应急电板联系的开关和岸电开关。四、汇流排(母线)汇流排是发电机与负载(或分配电板)的联系桥梁。各发电机发出的电能先送到共用母线即汇流排上，再由汇流排配送到负载。有的船舶汇流排由二或多段组成，各汇流排之间根据需要通过隔离开关接通或断开。从汇流排的连接上能直接反映出全船的供配电状况。如发电机是并联运行，还是单台分区供电；检修设备时，如何保证重要用户不停电；主发电机与应急发电机、岸电之间关系；供电范围；配电系统的层次结构等。在主配电板内的汇流排上常接有滤波电容，以防止电源中的谐波过高对无线电设备的干扰，滤波电容器的电容容量一般为 0.5F。五、主配电板结构型式常见的船舶用主配电板型式如图 5-3 所示。通常根据船舶舱室安装布置的要求、监视操作方式来选择结构型式。(a)(b)(c)(d)图 5-3 主配电板的类型(a)盘柜型(b)琴台型(c)台面型(d) 操作台型1琴台型钢琴式配电板(控制台)是近期发展起来的一种形式。图 5-4 为美国 FFG-7 型护卫舰采用的琴台型配电板(控制台)。这种形式的配电控制板将信号报警部分布置在台的最上部，监视测量仪表布置在中部，主开关等大的操作部件则布置在下部，空间利用率高、可坐着作业、操作方便，这种形式特适宜作操作频繁的发电机控制屏或并车控制屏，从“人机工程学”角度来看也具有相对合理的一面。图 5-4琴台型配电板外形示意图2盘柜型盘柜型是配电板最常用的一种形式。它可以分屏制作，并依次排列形成如图 5-5 所示的长屏。当屏数较少时，可将并车屏、发电机控制屏排在中间，配电屏分别排在两边。主配电板每一屏又分成上下两部分，上面板一般安装测量仪表及其转换开关，下面板安装发电机主开关或负载配电开关、励磁装置和调压器等。这种配电板一般用于正面监视和操作，屏后维修保养，故前后都需留有一定的空间。近年来，主开关空气断路器常采用抽屉式，于是有的配电板干脆把屏后做成封闭形式，完全靠正面维修保养。这样不仅改进了配电板的密封性能，而且省去了屏后的维修空间，具有一定的优势。图 5-5 盘柜型配电板外形示意图盘柜型配电板只能站立操作。为了防止船舶在风浪中摇摆、操作人员站立不定，屏的中部应装有扶手。屏上主开关的操作手柄布置在操作最方便的高度，各种仪表布置在齐眉的高度，以便观察。盘柜型配电板的缺点是下部和仪表后部的空间利用率不高。3台面型这是一种小型配电控制板，台面上主要布置遥控元件(按钮、开关等)。它适用于自动化程度较高，且大电流电器和控制电器分开布置在发电机和并车控制屏上，它较多地作为控制台独立使用。4操纵台型这是自动化电站配电控制板常用的一种型式，并经常和主机控制台合在一起。操纵台型控制板上的自动监视报警系统常占据专门的位置，必要的仪表布置在板的上部，台面部分安装控制器件，人员通常坐着操作。六、船舶电站设备布置（一）一般要求电站主配电板在船舶上的布置应考虑到使用维修方便和安全可靠，故配电装置的布置应满足以下要求：(1)主配电板及发电机组的布置应尽可能靠近电力负荷较集中的区域，以节约电缆。(2)主配电板的前后应留有足够宽的通道。其前面通道的宽度应为 0.8m，后面通道的宽度应至少为 0.6m。当主配电板长度超过 4m 时，主配电板后通道的两端均应设门。为保证人身安全，主配电板前后均应铺有防滑和耐油的绝缘地毯或经绝缘处理的木格栅。(3)主配电板的后面和上方不应设有水、油及蒸汽管、油柜以及其他液体容器。若不能避免时，则应有可靠的防护措施。(4)按规范规定，应急发电机组和应急配电板应布置在主甲板以上的单独舱室里，并有出口可通往救生艇甲板。军用舰船配有两台应急发电机时，应分别布置在舰船的艏艉部。（二）主配电板的布置为了使操作人员能及时掌握电站的运行状态和全部信息，属于一个电站的配电板应集中布置在一个区域内。目前船舶电站主配电板的布置大体有以下几种类型：1、主配电板与发电机组同舱布置这是一种开放式布置方式。早期的船舶电站布置常用此方式，一般布置在机舱(或辅机舱)，主配电板面向发电机组。其优点是电站设备集中，便于处理各种紧急情况。但机舱的高温、高湿环境会使设备绝缘下降，操作条件恶劣。机舱嘈杂的噪音又会分散操作人员的注意力，抑制人员的反应能力。因此，电站自动化推广后，已很少有船舶采用同舱布置方式。2、主配电板设置在专用的电站控制室内这是一种隔离布置方式，目的在于改善人员的操作条件。设置控制室在技术方面并不存在太多的限制，故 20 世纪 60 年代已有应用。电站控制室(或称配电室)通常设在发电机组的同一层或上一层附近，占据面积不大。多数控制室设有大面积瞭望窗，可以直接观察发电机组的运行状态，同时还设有通向发电机组的直接通道。电站控制室中，安装盘柜型配电板较多。按照配电板的布置要求，常见的布置有 I 形（狭条形）、U 形（矩形）和 L 形布置形式，如图 5-6 所示。电站控制室的形式可由实船空间条件确定。为船员创造良好的工作环境，控制室还应采取隔音、空气调节措施。此外，尚需要考虑设备维修、通讯联络等相关问题。(a)图 5-6 专用电站控制室布置图(b)(a) I 形布置(b) U 形布置在发电机组具有可靠性高和监控设施较全的条件下，电站控制室也可布置在与发电机组不同层的水密舱中。3、电站主配电板布置在主机集控室中在主辅机一体化控制的思想指导下，不少船舶将电站控制集中到主机集控室。这种布置上的变化意味着电站控制已不再是孤立的，而转变成为全船整体控制的一个重要组成部分。主辅机集中控制给电站控制管理提出了以下要求：电站设计需更多地考虑对主机工作的适应问题。许多船舶主辅机采用了开放式的监控报警系统。电力系统要有较高的集控程度。一些船舶不但将设备供电集中起来，而且连重要辅机的控制也集中到主机集控室，设置辅机集中起动器屏。电站控制纳入集控室后，主配电板和发电机组的距离增大，对电力设施提出了更高的要求。在主机集控室进行电站的控制，空间更加宽敞，操作条件得到了进一步的改善。图 5-7是一种典型的 L 形布置方式，配电板实现电站的控制功能，操纵台则主要实现主机的控制功能。图 5-7典型的主机集控室布置方式军用舰船的电站布置根据要求多安装在舱室后部，并需进行两舱进水或三舱进水的电站生命力分析，以检验其布置的可行性和合理性。一般来说，电站的布置没有绝对的固定模式。多了解和分析国内外各种船舶布置的特点及其发展趋势，从中吸取优点，是提高船舶总体布置水平的重要途径。第三节 应急配电板应急配电板是用来控制和监视应急电源的工作情况，并将应急发电机发出的电能，通过应急电网向全船应急负载供电。它通常由应急发电机控制屏和应急负载屏组成。一般安装在船甲板上与应急发电机在同一舱室中，屏上所安装的仪表和电器与主配电板基本相同，只是因应急发电机总是单机运行的，故不需要并车和逆功率保护装置。负载屏仅向全船应急负载供电，负载屏可以是动力和照明合为一屏、也可分成动力屏和照明屏，应急照明负载通过照明变压器供电。图 5-8 为某船应急配电板系统及盘面图，其应急配电板由一块应急发电机控制屏和一块应急负载屏组成。应急发电机控制屏包含有发电机组的启动控制部分、励磁控制部分、发电机主开关及其指示操纵部分、发电机保护部分、与主配电板间的连锁部分、仪用互感器及测量仪表等。应急负载屏主要用于对 380V 和 220V 两类各类应急负载的馈电，并对其出线回路进行控制、监视和保护，通过装在负载线路上的馈电开关将电能供给船上各应急用电设备或分电箱。1应急发电机控制屏 ESB2AC220V和380V负载屏 ESB1A1ASFKW1M11V1VS2A2AS2M12RL12V2VS1GL1RL21RL1 1WL1OL2563166316631663106310631063AMSON OFFSHS2-110632-216632-320632-420632-5 2-620 2563 632-732632-82-92-10 2-11 2-12 2-13 2-1416632563206316632063联锁506350632-15 2-16 2-17 2-18 2-19 2-20 2-21ACBVRTCB125 M250A1002-31250A SHT 16 25100 ES2 100 1002-33 2-342-32161002-35251004010025100SHT800A 800A100 SHT 100整定 整定23A 23A2-36 2-37 2-382-392-402ETEG 400V 50Hz至主配电板400/230V 1ET图 5-8应急配电板图 5-8 是船舶应急配电板的典型实例，在图中可以反映出：1应急电源应急发电机 EG 发出的电能经应急发电机控制屏的电源开关 ACB 引入到 AC380V 电源母线上，并引至应急负载屏中的 AC380V 母线，经配电开关（100A 的自动开关）形成 10路 AC380V 配电出线，供应急动力负载的用电。AC380V 的配电出线其中有两路分别接400V/230V 照明变压器，变成 AC220V 电源再回引到应急负载屏中的 AC220V 母线上，经配电开关（63A 的自动开关）形成 19 路 AC220V 配电出线，供应急照明负载的用电。应急发电机的参数为：额定电压 AC400V；额定频率 50Hz；额定功率 64kW；16064KW 115.5A16KVA计算电流 115.5A。2与主电源的联锁应急配电板与主配电板的联锁由具有电动操作机构的自动开关 TCB 实现，应急发电机组装有自动起动装置。控制屏盘面上设有应急电源投入控制方式（自动/试验）选择开关 SHS和发动机组控制方式（自动/就地）选择开关 AMS。在自动控制方式下，一旦主电网失电，应急发电机组立即自动起动，建立起稳定的电压后，应急发电机主开关 ACB 自动合闸，向应急电网供电；主发电机一旦恢复供电，应急发电机应自动切断应急电源供电并停机。联锁是通过自动开关的失压脱扣器实现的，即将各自开关本身的常闭辅助触点串联接入到对方失压脱扣器线圈回路中。3发电机调压装置发电机控制屏内设有发电机电压自动调整装置 VR，可实现发电机的输出电压恒定在额定值范围内。4应急发电机的输出电流指示电流表 1A 及转换开关 1AS 可分别测量应急发电机任意一相的负载的线电流，其通过转换开关进行选择操作。5应急发电机的输出电压指示电压表 1V 及转换开关 1VS 可分别测量发电机和 380V 汇流排任意二线间的电压，其通过转换开关进行选择。6应急发电机及电网频率指示频率表 F 测量应急发电机及应急电网的频率。7应急发电机的三相总有功功率指示功率表 KW 测量应急发电机的三相总有功功率8380V 应急电网绝缘监视绝缘监视仪 1M可实现 380V 应急电网各相对地绝缘电阻的巡回检测，当绝缘电阻降低到规定值时，发出声光报警信号。9应急发电机主开关的控制与指示发电机主开关采用框架式自动空气断路器，主要用于对发电机过载、短路、失欠压进行保护。除自动控制外，还具有手动控制。通过合闸按钮 ON 和分闸按钮 OFF 可实现接通与断开发电机主电路。发电机控制屏上指示灯主要指示发电机组状况：红色指示灯 1RL2 指示发电机组停止状态。红色指示灯 1RL1 指示发电机组启动成功但未合闸时指示灯亮。白色指示灯 1WL 指示发电机组启动建压成功主开关已储能指示灯亮，主开关合闸指示灯熄灭。绿色指示灯 1GL 指示发电机主开关合闸状态。橙色指示灯 1OL 指示应急发电机组处于自动应急待命状态。10应急照明电源应急照明电源采用两台 400/230V、16KVA 变压器 1ET、2ET。正常工作一台运行、一台备用，设有两台变压器自动互投控制环节，由变压器副边的自动开关（2-20 和 2-21）来实现。11220V 应急电源的电流指示电流表 2A 及转换开关 2AS 可以指示 220V 应急电源变压器原边的线电流，通过转换开关选择指示那台变压器的电流。12220V 应急电源的输出电压指示电压表 2V 及转换开关 2VS 可分别测量 220V 汇流排任意二线间的电压，其通过转换开关进行选择操作。13220V 应急电网绝缘监视绝缘监视仪 2M可实现 220V 应急电网各相对地绝缘电阻的巡回检测，当绝缘电阻降低到规定值时，发出声光报警信号。14负载配电负载配电开关均采用装置式空气断路器，380V 负载出线（2-312-40）配电开关选用额定电流为 100A、保护整定电流为 16A、25A、40A、250A、800A 不等；220V 负载出线（2-12-19）配电开关选用额定电流为 63A、保护整定电流为 10、16A、20A、25A、32A、50A 不等。第四节 充放电板及蓄电池一、充放电板应急蓄电池充放电板是蓄电池组充电放电及其控制、监视和保护的装置，并具有对负载的配电功能。应急蓄电池充放电板上主要设有电源开关、保护熔断器、指示灯、电压表、电流表以及充、放电转换开关等。作为船舶小应急电源，充放电板上还设有能在主电网失电情况下自动接通应急负载的控制电路。通常应急蓄电池充放电板由两部分组成：（一）充电部分在交流船上蓄电池组的充电电源一般由交流电网经半导体整流后供给，整流器多为桥式二极管或晶闸管整流装置。电路中设有交流电源开关及熔断器和向蓄电池组充电的总开关，以及监视充放电的直流电压表和电流表。对非整流充电电源必须设逆电流保护，以防止蓄电池向充电的直流电源放电。（二）放电部分主要是由小应急电源供电所形成的用电回路。有应急照明放电回路、操纵仪器和无线电通信设备放电回路等。小应急照明每一分路设有短路保护熔断器，但不设分路开关，所有回路均由一接触器进行总的控制，当主电源、应急电源均失电时，该接触器接通小应急电网。其他设备则分别用控制开关送电。船舶应急蓄电池充放电板如图 5-9 所示，各部分器件的功能及作用如下：图 5-9应急蓄电池充放电板原理图1电源对交流船舶，应急蓄电池充放电板的充电电源可以用变流机组，也可以用静止的整流装置把交流电变为直流电，CH 为充电装置。充电装置的电源开关为装置式自动开关 2QF，具有开关和保护功能。目前,船舶上充放电板的充电装置多采用可控硅整流充电装置。它由变压器、可控硅整流、触发电路、充电电压和电流调整控制等部分组成。充电装置 CH 的可控直流输出引至蓄电池组 GB 对蓄电池进行充电。在充电装置后和蓄电池组前都设有熔断器保护，电源回路中还设有反映直流电源状态的指示灯 HG。应该指出：充电回路应设置防止逆电流的措施，因电源是硅整流器，本身有防止逆流作用，故充电回路不必像传统的充放电板另设逆流继电器来防止逆电流。2充放电的电流、电压指示充放电的电压指示在电源回路中充电装置的输出端口（或蓄电池组端口）设有直流电压表 V，用于反映充放电的电压状况。充电电流和放电电流的指示直流电流表 A 及转换开关 SS 用于测量显示充电的电流和放电（负载）的电流，由转换开关来选择其参数的显示。3放电控制放电控制电路由接触器 KM、按钮 SB 和联锁环节等组成。联锁环节是指与主配电板、应急配电板的联锁，实际上是所有主发电机、应急发电机的电源主开关辅助常闭触点的串联形式，其逻辑关系是：当主、应急电网都失电的条件下，接触器 KM 得电，其主常开触头闭合直接向小应急用户供电。SB 按钮可以检查放电控制电路及小应急电网中设备的正常与否，当按下 SB 时，指示灯“亮”说明放电控制电路正常。4负载配电充放电板的放电部分实质是若干配电回路。在每个照明出线回路中只设熔断器保护而不设分断开关，其目的在于为了防止当小应急电源供电时，应急用户的配电开关不至于处于分断状态而失去功能。在应急配电的母线上，设置有供电状态的指示灯 HR 和绝缘监视仪 2IP。二、船用蓄电池蓄电池是最可靠的应急电源，如果应急电源是发电机组，则必须有蓄电池作临时应急电源。蓄电池是一种可以充电并反复使用的电源。蓄电池在船上主要用作应急照明电源、应急柴油发电机组和救生艇柴油机的起动电源、无线电台应急电源，也可作为船内通信设备，如电话、广播、信号报警等系统的正常工作电源。1船用蓄电池的类型船用蓄电池有两种类型：酸性蓄电池(或铅酸蓄电池)和碱性蓄电池。酸性蓄电池按用途可分为起动用、牵引车辆用、固定型及其他用途的等四种系列。酸性蓄电池历史悠久、用途广泛、价格低廉。船用蓄电池多为酸性蓄电池。碱性蓄电池有镉-镍、铁-镍、锌-银、镉-银等品种。碱性蓄电池工作电压平稳，可大电流放电，机械强度高和使用寿命长等优点，但价格较高。2蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理是利用电池极板上的活性物质的电化学反应实现电能与化学能之间的相互转换。蓄电池放电时消耗活性物质，将化学能转换为电能；充电时活性物质得以恢复，将电能转换为化学能，它具有储能特性。酸性蓄电池酸性蓄电池负极活性物质为海绵状铅(Pb)，电解液密度为 1.201.29 的稀硫酸溶液(H2S04)，正极的活性物质为二氧化铅(PbO2)。放电时两极活性物质逐渐变成硫酸铅，而电解液的硫酸减少、水增多，因此电解液密度下降；充电时则相反。电极反应可用下式表示PbO2 + 2H 2 SO4 + PbPbSO4 + 2H 2O + PbSO4酸性蓄电池组的单体蓄电池的额定电压为 2V，蓄电池组额定电压有 6V 和 12V 两种类型，额定容量从 40Ah150Ah。充放电循环周期数 100400 次。各种型号的酸性蓄电 5.25V，12V 的放电终止电压为 10.5V，其单体蓄电池的放电终止电压为 1.75V。碱性蓄电池碱性蓄电池有镉-镍、铁-镍碱性蓄电池，负极活性物质分别为海绵状镉、铁，正极活性物质都采用羟基氧化镍(NiOOH)，电解液是密度为 1.181.28 的氢氧化钾(KOH)溶液。电极反应可用下式表示充电放电Pd + 2NiOOH + 2H 2OCd (OH )2 + 2Ni (OH )2碱性蓄电池的单体额定电压为 1.25V，放电终止电压 8h 放电串为 1.1V、5h 放电率为 1.0V、1h 放电率为 0.5V。蓄电池容量蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力。蓄电池容量等于放电电流与放电时间的乘积，以安培小时为单位表示，即Q = I t ( A h)式中：Q蓄电池容量，安培小时(Ah)；I放电电流，安培(A)；t放电时间，小时(h)。酸性蓄电池以 10h 放电率作为容量标准；碱性蓄电池以 8h 放电率作为容量的标准。3蓄电池在船上的使用蓄电池的使用可采用两种方式，即充放电方式和浮充电方式。一般船上都采用充放电方式，蓄电池大部分时间处于放电状态或备用状态。因此需要定期充电以补充能量。充放电方式有三种充电方法，即1)恒流充电：整个充电过程的充电电流始终保持不变。2)恒压充电：整个充电过程的充电电压始终保持不变。3)分段恒流充电：充电初期充电电流较大，当极板上有气泡冒出，单体电池电压约升至2.4V 时，改用小电流充电。在船上酸性蓄电池多采用分段恒流充电方法。碱性蓄电池多采用恒流充电，宜以 8h 率的放电制和 7h 率的充电制为最佳。也可大电流快速充电，而不影响碱性电池的充放电寿命。若发生过放电(放电到极限电压以下)或极板硫化，应进行过充电，即在正常充电后再用小电流继续充电 1h。浮充电方式：是充电电源、蓄电池、负载三者保持接通，电源一方面为负载供电，一方面为蓄电池充电，以补充放电和自放电所消耗的电能。蓄电池的日常维护1)保持表面清洁，防止电解液外溢，接线夹和接线柱涂以凡士林以防锈蚀。2)定期(1520 天)检查液面高度，应保持在高出极板上缘 10mm20mm。否则应根据规定的比重补充蒸馏水或电解液。碱性蓄电池使用一年左右应重新更换电解液。3)蓄电池室严禁烟火，保持通风良好。第五节 岸电箱及其他配电装置一、岸电箱船在停泊或厂修时，为能使岸上或其他外来电源引入到船舶电网，船上均装有岸电箱，由岸电箱将岸上来的电能送到应急配电扳和主配电板内，再向下进行分配。岸电箱应能满足接岸电时的各项要求：岸电箱内应设有岸电接线柱、自动开关或开关加熔断器。在岸电箱与主配电板上应有岸电指示灯，以指示岸电是否有电。对岸电和中点接地的交流三相系统，应设有一接地接线柱，以便将船体接至岸上的接装置或岸上电网的零点。应有检测岸电极性(直流船)和相序(交流船)的措施。三相交流岸电箱上指示相序可以有相序指示器、相序指示灯来指示相序。二、区域配电板、分配电板区域配电板、分配电板是将主配电板负载屏输送来的电能再分配给所在区域内的各用电设备的配电装置。在功能上与主配电板中的负载屏类似，仅配电设备的容量要小些；且不再设绝缘监视。放电充电若配电板承担的是某一区域的配电任务，在电网中所处的位置是配电的中间级，即负载是下一级的配电板，则该配电板称为区域配电板。若配电板在电网中所处的位置是配电的最末级，负载的是直接的用电设备，则该配电板称为用户配电板。通常区域配电板往往配电回路数较多、负荷也较大；而用户配电板只向单一性质的负载供电，配电回路数相对较少、负荷也不是太大。区域配电板、分配电板内一般装有分路开关、电器仪表、指示灯和熔断器等，若配电负载是电动机类负载，配电回路常常是接触器启动控制器件（接触器、热继电器、按钮）。按配电负载的性质不同，可以叫做动力、照明、无线电、助航通信等不同类型的分配电板，其分配电板内部组成会有所不同。按配电板在电网中所处的位置，其继电保护的侧重点也会有所差异，这里不再赘述。三、电工试验板电工试验板安装在电工工作室，作为试验船上电机、电器、自动装置等电器设置的电源板，板上设有船上使用到的各类电源，并装有各种类型的插座、灯座及电源接线柱、仪表等。第六章本章主要内容：船舶电网的构成和基本要求船舶电网的接线方式船用电缆及选择电网的电压损失计算船舶电网和船用电缆第一节概述船舶电力网是由船用电缆、导线和配电装置以一定的连接方式组成的整体，从某种意义上讲，船舶电力网所指的是全船电力电缆电线的总称。发电机所产生的电能是通过电力网送到船上各个用电设备的，犹如人体中血管输送血液到各器官去那样。当船上用电设备较多时，负载不可能全部由主配电板直接供电，而是将电能从主配电板经由分配电板再分送到负载。船舶电力网的基本要求：(1)电网可靠性高、生命力强。即要求电网在发电机组和线路发生故障或局部破损时仍能保证在最大范围内对负载的连续供电，并限制故障的发展和将故障的影响限制在最小范围内。当电网严重故障时，应能最大限度地保障重要设备的连续供电。(2)电网结构应保证系统操作的灵活性。即电网运行的机动性和维修保养的方便性，包括操作的机动性、运行方案多样性、电源接口标准化、减少电气设备的型号规格、增加零部件的通用性。此外，电网还应考虑船舶以后新增加用电设备的需要，在某些区域配电点设置一定数量的备用供电支路。(3)提高电网建设和运行的技术经济指标。优化电网连接方案，力求减少中间环节，节省配电设备，寻求最经济的电网方案。适当限制电缆的储备截面，在满足可靠性要求的前提下，合理