船舶电力系统的组成

1、船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室第第12章章 船舶电力系统的组成船舶电力系统的组成12.1 概述概述12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特本章主要介绍了船舶电力系统的组成、特点和基本功能，对配电装置中的重要设备点和基本功能，对配电装置中的重要设备和部件（包括配电板，应急配电板，蓄电和部件（包括配电板，应急配电板，蓄电池，充放电板，岸电箱和万能式自动空气池，充放电板，岸电箱和万能式自

2、动空气断路器）作了详情的叙述，此外，对船舶断路器）作了详情的叙述，此外，对船舶轴带发电机主要类型及工作原理作了简单轴带发电机主要类型及工作原理作了简单介绍。介绍。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.1 概述概述12.1.1 12.1.1 系统的组成及特点系统的组成及特点1) 船舶电力系统的组成船舶电力系统的组成电源装置电源装置配电装置配电装置电力网电力网负载负载船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电

3、气及自动化教研室将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。船舶电源主要是指发电机和蓄电池。船舶电源主要是指发电机和蓄电池。(1) 电源装置电源装置柴油机柴油机发电机发电机船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(2) 配电装置配电装置对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制的装置。对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制的装置。按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、区配电按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、区配电板、分配电板和岸电箱等几种。板、分配电板和岸电箱等几种。 按形状分可分

4、为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。(3) 船舶电力网船舶电力网是全船电缆电线的总称是全船电缆电线的总称 ，包括动力电网、照明电网、应急，包括动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网。电网、低压电网和弱电电网。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室中压主电力系统电源：中压主电力系统电源： 3 3台台5200K

5、VA5200KVA，720rpm720rpm，60Hz60Hz的主发电机组，柴油机为的主发电机组，柴油机为Warsila 9L32Warsila 9L32，可以，可以单独或者并联向中压电网供电。单独或者并联向中压电网供电。其中其中No.1No.1主发电机在装载需要主发电机在装载需要50Hz50Hz中压电源供应的货物时，可以切换为中压电源供应的货物时，可以切换为2030KVA2030KVA，600rpm600rpm，50Hz50Hz的模式运转，单独为的模式运转，单独为50Hz50Hz的货物负载电源供电，的货物负载电源供电，图中用于中压汇流排连接的断路器图中用于中压汇流排连接的断路器KS1KS1应

6、该处于分闸状态。应该处于分闸状态。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 电加热器、电风扇、电视机。电加热器、电风扇、电视机。1）各种电力拖动设备）各种电力拖动设备舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。2）船舶电气照明设备）船舶电气照明设备照明灯具，信号灯等。照明灯具，信号灯等。3）船舶通信导航设备）船舶通信导航设备无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵角指示器、电罗经、雷达

7、等。角指示器、电罗经、雷达等。4）其他设备）其他设备(3) 负载负载 :用电设备用电设备 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（3）船舶是一个工作环境恶劣的场所。）船舶是一个工作环境恶劣的场所。（1）船舶电力系统是一个独立的电力系统。）船舶电力系统是一个独立的电力系统。（2）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，）船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。各处短路电流大。2) 船舶电力系统的特点船舶电力系统的特点 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室我国采用我国采用50Hz5

8、0Hz，日本、美国等采用，日本、美国等采用60Hz60Hz的频的频率标准。率标准。 几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。2) 2) 额定电压等级额定电压等级交流船舶电网多数为交流船舶电网多数为380V380V或为或为440V440V。某些船舶。某些船舶上采用的上采用的6KV 6KV 、3.3KV3.3KV的电力系统。的电力系统。3) 3) 额定频率额定频率12.1.1 12.1.1 系统的组成及特点系统的组成及特点1) 1) 电流种类电流种类( (电制电制) ) 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研

9、室12.1.2 12.1.2 发电机容量及台数确定的原则发电机容量及台数确定的原则1) 1) 船舶的运行工况船舶的运行工况 （5 5）应急工况）应急工况货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：（1 1）航行工况）航行工况（2 2）进出港工况）进出港工况（3 3）装卸货工况）装卸货工况（4 4）停泊工况）停泊工况船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2) 2) 确定电站容量的基本原则确定电站容量的基本原则 电站容量应能满足船舶在各种运行况下的电站容量应能满足船舶在各种运行况下的用电量，并有适当的裕量，确保

10、连续可靠用电量，并有适当的裕量，确保连续可靠的供电。但从经济性考虑，冗余功率又不的供电。但从经济性考虑，冗余功率又不能太大。能太大。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 3) 发电机组容量和数量的选择原则发电机组容量和数量的选择原则 （3 3）一般船舶电站设置）一般船舶电站设置2 2至至3 3台台( (包括备用机组包括备用机组) )同型号、同容量的机组，最多为同型号、同容量的机组，最多为4 4台。台。 （1 1）应能满足船舶在各种运行工况下的用电量）应能满足船舶在各种运行工况下的用电量, ,并有适当的裕量并有适当的裕量, ,以保证

11、连续可靠的供电。以实以保证连续可靠的供电。以实际用电量最大的运行工况为基础来确定。际用电量最大的运行工况为基础来确定。（2 2）裕量功率不能太大，以保证其经济性。）裕量功率不能太大，以保证其经济性。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(4) (4) 发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的总容量决定于电站的总容量，发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基发电机组的单机容量和机组数量由以下几个基本原则确定：本原则确定：单机组容量单机组容量船舶电站必须有备用机组船舶电站必须有备用机组各机组的使用寿命应与主机寿命相当各机组的使用寿命应与

12、主机寿命相当维修管理方便维修管理方便船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.1.4 12.1.4 应急发电机容量的确定应急发电机容量的确定 一般规范都规定客船和一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的总吨以上的货船应设有独立的应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为应急电源使用的发电机称为应急发电机。应急电源使用的发电机称为应急发电机。确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的电功率，确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的电功率，即：航行灯、信号灯、应急照明设备、

13、应急报警和信号即：航行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警和信号装置、火灾探测和报警装置及防火门的固定和释放系统；装置、火灾探测和报警装置及防火门的固定和释放系统；在紧急状态下所需要的船内通信设备、应急消防泵、自在紧急状态下所需要的船内通信设备、应急消防泵、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时使用动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急时使用的舵机、动力操作水密门及其指示器、报警器、其他需的舵机、动力操作水密门及其指示器、报警器、其他需要应急发电机供电的用电设备要应急发电机供电的用电设备 一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电一般应急发电机需对舵机之类较大的电动机负载供电 船

14、舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2 12.2.1 配电装置分类配电装置分类主配电板主配电板应急配电板应急配电板蓄电池充放电板蓄电池充放电板 分配电板分配电板岸电箱和岸电箱和交流配电板交流配电板 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2.2 主配电板的构成及功能主配电板的构成及功能 由发电机控制屏、并车屏、负载屏和连接母线四部分组成。由发电机控制屏、并车屏、负载屏和连接母线四部分组成。 并车屏并车屏负载屏负载屏发电机控制屏发电机控制屏船舶电气设备及系统 2022-3-4

15、课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；控制屏内装其下部分一般安装发电机的励磁控制装置；控制屏内装有逆功率继电器、仪用互感器。有逆功率继电器、仪用互感器。1) 发电机控制屏发电机控制屏用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组均配有单独的控制屏。均配有单独的控制屏。其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开其上部分装有电流表及其转换开关、电压表及其转换开关、频率表、功率表、功率因数表；关、频率表、功率表、功率因数表；其中间部分安装发电机的主开关、原动机的调速开关、其中间部分安装发

16、电机的主开关、原动机的调速开关、按钮等；按钮等；船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换负载屏上装有装置式空气开关、电压表、电流表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相连的岸电开关等。关等。2) 并车屏并车屏用作发电机组的并车整步操作。其面板上装有同步表、用作发电机组的并车整步操作。其面板上装有同步表、同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并同步指示灯、转换开关、操纵按钮及指示灯等。有些并车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗

17、器等。车屏里面还设有汇流排分段隔离开关、粗同步电抗器等。3.负载屏负载屏用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护，用来分配电能并对各馈电线路进行控制、监视和保护，并将电能供给各用电设备或分电箱。包括动力负载屏和并将电能供给各用电设备或分电箱。包括动力负载屏和照明负载屏。照明负载屏。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室4) 汇流排汇流排交流汇流排的颜色交流汇流排的颜色A相为绿色，相为绿色，B相为黄色，相为黄色，C相为相为褐色或紫色，中线为浅蓝色。褐色或紫色，中线为浅蓝色。直流汇流排的颜色正极为红色，负极为蓝色，中线直流汇流排的颜色正

18、极为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色间隔。为绿色和黄色间隔。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2.3 分配电板分配电板 实际中实际中,区配电板和分配电板统称为分配电板。区配电板和分配电板统称为分配电板。区（分）配电板是向成组用电设备进行供电的开关和区（分）配电板是向成组用电设备进行供电的开关和控制设备的组合装置。区配电板主要是控制其他区域控制设备的组合装置。区配电板主要是控制其他区域配电板、分配电板或向正常工作电流大于配电板、分配电板或向正常工作电流大于16A的电气的电气设备供电。设备供电。分配电板一般只向单一性质负载供电分配

19、电板一般只向单一性质负载供电,主要用作对额定主要用作对额定电流不超过电流不超过16A的最后分支电路进行电能分配。的最后分支电路进行电能分配。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2.4 应急配电板应急配电板用来控制和监视应急发电机组的工作情况，并向船舶应用来控制和监视应急发电机组的工作情况，并向船舶应急用电设备供电。急用电设备供电。应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急用电应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急用电设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室内，一般设备供电。它与应急发电机组安装在同一舱室内，一般位于艇甲板上

20、。应急配电板由应急发电机控制屏和应急位于艇甲板上。应急配电板由应急发电机控制屏和应急配电屏组成，其上面安装的仪器仪表与主配电板基本相配电屏组成，其上面安装的仪器仪表与主配电板基本相同。应急发电机总是单机运行，所以不需要并车屏、逆同。应急发电机总是单机运行，所以不需要并车屏、逆功率继电器和同步表。功率继电器和同步表。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室应急电网平时可由主配电板供电，唯当主发电机发生故应急电网平时可由主配电板供电，唯当主发电机发生故障或检修时才由应急发电机组供电。主配电板连通应急障或检修时才由应急发电机组供电。主配电板连通应

21、急配电板有供电配电板有供电联络开关联络开关, 它与应急配电板的主开关之间它与应急配电板的主开关之间设有电气联锁，以保证主发电机并向电网供电设有电气联锁，以保证主发电机并向电网供电 (即主网即主网不失电不失电) 时，应急发电机组不工作。时，应急发电机组不工作。应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板供应急配电板的电源开关与主配电板接向应急配电板供电联络开关之间设有电联络开关之间设有电气联锁电气联锁。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2.5 充放电板充放电板 船舶小应急照明，操纵仪器和无线电设备的电源均采用船舶小应急照明，操纵仪

22、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，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。实现向用电设备正常供电。（4）当主电网、应急电网都失电的情况下，能自动接通）当主电网、应急电网都失电的情况下，能自动接通蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。蓄电池的放电回路直接向小应急用户供电。（1）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；）对船上安装的蓄电池组进行充电和放电；（2）控制和监视充电电源的工作情况；）控制和监视充电电源的工作情况；（3）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备；）将蓄电池组的电能分配给船上的低压用电设备；船舶电气设备及系统

23、 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.2.6 蓄电池蓄电池1) 蓄电池在船舶上的应用蓄电池在船舶上的应用 (1) 作为应急电源或备用电源，一般商船都把蓄电池作为作为应急电源或备用电源，一般商船都把蓄电池作为船舶小应急电源，在船舶主电网失电而应急发电机组尚船舶小应急电源，在船舶主电网失电而应急发电机组尚未正常供电的时间内，蓄电池组则供电给小应急负载；未正常供电的时间内，蓄电池组则供电给小应急负载；(2) 作为低压设备的电源（如供电给无线电收发报机、自作为低压设

24、备的电源（如供电给无线电收发报机、自动电话交换机和各种警报器）；动电话交换机和各种警报器）；(3)作为应急发电机组和救生艇上柴油机的起动电源，用作为应急发电机组和救生艇上柴油机的起动电源，用作罗经的直流电源等。作罗经的直流电源等。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2) 船用蓄电池的类别船用蓄电池的类别 船用蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。船用蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池，船用历史最久，酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池，船用历史最久，常用于柴油机的起动和应急照明。常用于柴油机的起动和应急照明。碱性蓄

25、电池包括镉碱性蓄电池包括镉-镍蓄电池、铁镍蓄电池、铁-镍蓄电池、锌镍蓄电池、锌-银蓄电池和镉银蓄电池和镉-银蓄电池等，主要用于无线电通信银蓄电池等，主要用于无线电通信设备。但价格较高，民用船舶较少采用。设备。但价格较高，民用船舶较少采用。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 蓄电池的主要性能蓄电池的主要性能 酸性电池的充放电曲线酸性电池的充放电曲线碱性电池的充放电曲线碱性电池的充放电曲线船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室4) 蓄电池的结构及工作原理蓄电池的结构及工作原理

26、(1) 酸性蓄电池酸性蓄电池酸性蓄电池的结构酸性蓄电池的结构 酸性蓄电池主要由容器、酸性蓄电池主要由容器、极板和隔板等几部分组极板和隔板等几部分组正极的活性物质是二氧正极的活性物质是二氧化铅（化铅（PbO2）负极的活性物质是海绵负极的活性物质是海绵状纯铅（状纯铅（Pb）船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室酸性蓄电池的电解液为浓度在酸性蓄电池的电解液为浓度在27-37的稀硫酸溶液，的稀硫酸溶液，比重为比重为128131。酸性电池是利用铅、二氧化铅。酸性电池是利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存电能和释放电能的，和硫酸的化学反应来储存电能

27、和释放电能的， 充电时电解液稀硫酸的比重会增加；放电时由于生成充电时电解液稀硫酸的比重会增加；放电时由于生成水，比重降低。水，比重降低。实际工程中采用比重计来测量电解液实际工程中采用比重计来测量电解液的比重，从而估计出蓄电池电动势的大小。酸性蓄电的比重，从而估计出蓄电池电动势的大小。酸性蓄电池的电动势，主要与电解液比重池的电动势，主要与电解液比重d有关。比重高，电有关。比重高，电动势也高，动势也高，E与与d之间的关系可由经验公式来表示。之间的关系可由经验公式来表示。 dE84. 0如在蓄电池充电完毕将外电路断开后，测得的比重为如在蓄电池充电完毕将外电路断开后，测得的比重为1.28时，则根据上式

28、可估算出其电动势为时，则根据上式可估算出其电动势为2.12V。 42442222SOPOHSOPPSOHOPbbbb船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(2) 碱性蓄电池碱性蓄电池由容器、极板和活性物质构成由容器、极板和活性物质构成 碱性蓄电池可分为镉碱性蓄电池可分为镉镍镍(Cd-NJ)、铁、铁-镍镍(Fe-Ni)、锌锌银银(Zn-Ag)、镉、镉银银(Cd-Ag)等系列。船舶主要采等系列。船舶主要采用镉用镉镍、铁镍、铁镍蓄电池，下面以镉镍蓄电池，下面以镉镍碱性蓄电池镍碱性蓄电池为例作介绍。为例作介绍。碱性蓄电池的电解液为碱性蓄电池的电解

29、液为20的氢氧化钾的氢氧化钾(KOH)水溶液水溶液(或纯氢氧化钠溶液或纯氢氧化钠溶液)，比重为，比重为1.21.27。蓄电池充电时。蓄电池充电时将电能变为化学能储存起来，放电时将化学能变为电能将电能变为化学能储存起来，放电时将化学能变为电能输送给用电设备，两电极所发生的化学反应是可逆的。输送给用电设备，两电极所发生的化学反应是可逆的。在充放电过程中总的化学反应方程式为：在充放电过程中总的化学反应方程式为：船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室223)(22)()(22OHNKOHOHCOHNKOHCidid碱性蓄电池中每个电池的电动势为碱

30、性蓄电池中每个电池的电动势为1.25V。放电时，电压。放电时，电压变化在变化在1.21V范围内，电流增大时可达到范围内，电流增大时可达到0.7V，低于，低于0.7V就不应再放电。充电时，电压变化在就不应再放电。充电时，电压变化在1.4I.8V范围内。范围内。电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学反应，其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的反应，其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的程度，只能采取测量电压的方法来判断碱性蓄电池的充程度，只能采取测量电压的方法来判断碱性蓄电池的充放电的程度。放电的程度。船舶电气设备及系统 2022-

31、3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(2) 蓄电池的容量蓄电池的容量蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培蓄电池的储存电能的能力称为容量。容量一般用安培小时来表小时来表示，它等于放电电流示，它等于放电电流I与放电时间与放电时间t的乘积，即，的乘积，即，Q=I t(Ah) 。 蓄电池的容量一般是以蓄电池的容量一般是以8小时小时作为标准放电电流。作为标准放电电流。 酸性蓄电池通常以酸性蓄电池通常以10小时小时的的放电电流放电电流为标准放电电流。额定容为标准放电电流。额定容量被定义为在电解液温度为量被定义为在电解液温度为25，以，以10小时放电电流连续放电小时放电

32、电流连续放电至终止电压时所输出的容量。至终止电压时所输出的容量。例如例如200Ah容量的酸性蓄电池是指能以容量的酸性蓄电池是指能以20A的电流放电的电流放电10h。蓄电池的容量与放电电流的大小及电解液的温度有关，因此如蓄电池的容量与放电电流的大小及电解液的温度有关，因此如果超过标准放电电流进行放电，不但会降低容量，而且会严重果超过标准放电电流进行放电，不但会降低容量，而且会严重影响蓄电池的寿命。影响蓄电池的寿命。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室5) 船用蓄电池的充放电方式船用蓄电池的充放电方式 充电的方法充电的方法恒电流充电、恒电压

33、充电、恒电流恒电压充电、连恒电流充电、恒电压充电、恒电流恒电压充电、连续补充充电、分段充电。续补充充电、分段充电。 充电种类充电种类 初次充电初次充电 、正常充电、均衡充电、正常充电、均衡充电均衡充电均衡充电多个小电池组合使用的蓄电池在长时间使用多个小电池组合使用的蓄电池在长时间使用后，各小电池往往产生相对密度、容量和不均衡现象，为后，各小电池往往产生相对密度、容量和不均衡现象，为此需要每月进行一次均衡充电，其方法是先进行正常充电；此需要每月进行一次均衡充电，其方法是先进行正常充电；静置静置1小时后，用初次充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡小时后，用初次充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡产生为止；

34、再静置产生为止；再静置1小时，反复上述充电过程，直到电压和小时，反复上述充电过程，直到电压和相对密度保持稳定才完成。相对密度保持稳定才完成。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室5) 船用蓄电池的维护保养船用蓄电池的维护保养 （1）酸性蓄电池）酸性蓄电池 a. 电解液应每半个月检查液面高度，每年进行化验检查。电解液应每半个月检查液面高度，每年进行化验检查。要及时补充电解液，注液孔螺帽应旋紧，以防电解液溅出。要及时补充电解液，注液孔螺帽应旋紧，以防电解液溅出。b. 应保持蓄电池表面清洁，为防止极柱夹头生锈，其表面应保持蓄电池表面清洁，为防

35、止极柱夹头生锈，其表面应涂上一层凡士林油膜。应涂上一层凡士林油膜。c. 蓄电池室应保持良好的通风，并严禁烟火。蓄电池室应保持良好的通风，并严禁烟火。d. 过充电过充电-酸性蓄电池在运行中往往因长时间充电不足或酸性蓄电池在运行中往往因长时间充电不足或过放电等原因造成极板硫化，这时要对蓄电池进行过充电，过放电等原因造成极板硫化，这时要对蓄电池进行过充电，使蓄电池恢复到良好的运行状态。使蓄电池恢复到良好的运行状态。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（2）碱性蓄电池）碱性蓄电池 a. 每半个月检查一次电压、电解液密度和高度，及时补充每半个月

36、检查一次电压、电解液密度和高度，及时补充电解液。电解液。 b. 保持气塞透气或定期打开气塞放气。保持气塞透气或定期打开气塞放气。c. 碱性蓄电池的外壳带电碱性蓄电池的外壳带电(正极正极)，存放时须防金属将负极，存放时须防金属将负极与外壳接触，引起短路。与外壳接触，引起短路。d. 一般工作一般工作1012次充放电循环或每月进行一次过充电。次充放电循环或每月进行一次过充电。e. 每年或使用每年或使用50100次左右时，应更换电解液。电解液的次左右时，应更换电解液。电解液的更换应在放电状态下进行，必要时可用纯水清洗，并更换应在放电状态下进行，必要时可用纯水清洗，并及时注入更换的电解液。及时注入更换的

37、电解液。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室岸电箱通常设置在主甲板以上的位置岸电箱通常设置在主甲板以上的位置,面板上应设有指面板上应设有指示灯以指示外来电缆是否有电示灯以指示外来电缆是否有电,箱内还应设置岸电相序箱内还应设置岸电相序的监视设备。的监视设备。12.2.7 岸电箱岸电箱相序指示器：选用两个指示灯时，亮的指示灯表示超相序指示器：选用两个指示灯时，亮的指示灯表示超前相，暗的指示灯表示滞后相；采用一个指示灯时，前相，暗的指示灯表示滞后相；采用一个指示灯时，亮时表示超前相。亮时表示超前相。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件

38、轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室万能式自动空气断路器的框图万能式自动空气断路器的框图是一种带有保护装置的开关电器。由触头系统、灭弧装是一种带有保护装置的开关电器。由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护元件组成。12.3 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.3.1 触头和灭弧系统触头和灭弧系统 自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧自动空气断路器大多是采用灭弧栅进行灭弧 在合闸时弧触头先接通，然后依次是副触头和主触头。而在合闸时弧触头先接通，然后依次是

39、副触头和主触头。而分闸时，主触头先断开，然后是副触头和弧触头，断开电分闸时，主触头先断开，然后是副触头和弧触头，断开电路产生的电弧在弧触头熄灭。路产生的电弧在弧触头熄灭。 触头由主触头、副触头和弧触头组成。触头由主触头、副触头和弧触头组成。主触头承担电路的正常工作电流。主触头承担电路的正常工作电流。弧触头是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设弧触头是为了避免断开电路时产生的电弧烧坏主触头而设置的。置的。副触头是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的副触头是考虑到断开电路时，电流由主触头移到弧触头的瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而设置的。瞬间，可能因压降太大产生电弧烧坏主触头而

40、设置的。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速断开。自由脱扣机构的作用是使触头保持闭合或迅速断开。（a）合闸位置）合闸位置（b）分闸位置）分闸位置（c）准备合闸位置）准备合闸位置12.3.2 自由脱扣机构自由脱扣机构船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁式、自动空气断路器的传动装置有手柄式、连杆式、电磁式、电动式等几种。合闸前都必须使储能弹簧储能电动式等几种。合闸前都必须使储能弹簧储能,自由脱扣机自

41、由脱扣机构构“再扣再扣”,利用储能弹簧释放的能量实现合闸。利用储能弹簧释放的能量实现合闸。1) 手动操作手动操作12.3.3 操作机构操作机构 各种类型的自动空气断路器都有手动合闸操作手柄，各种类型的自动空气断路器都有手动合闸操作手柄，通常有转动和上下扳动两种型式。通常有转动和上下扳动两种型式。 c. AH 型采用电磁铁直推式合闸型采用电磁铁直推式合闸2) 电磁或电动合闸电磁或电动合闸a. DW-94 型采用电动合闸型采用电动合闸b. DW-95、DW-98 型采用电磁合闸型采用电磁合闸船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室DW-94电动

42、合闸原理图电动合闸原理图 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室DW-94型电动合闸主开关采用电动操作时，其合闸操型电动合闸主开关采用电动操作时，其合闸操作线路原理如图所示。当发电机建立电压后，红色指作线路原理如图所示。当发电机建立电压后，红色指示灯亮，失压脱扣线圈获电，操作电动机示灯亮，失压脱扣线圈获电，操作电动机M通电转动，通电转动，使弹簧储能，直至凸轮将储能开关中的常开触点闭合，使弹簧储能，直至凸轮将储能开关中的常开触点闭合，常闭触点断开，此时黄色指示灯亮，表明储能弹簧已常闭触点断开，此时黄色指示灯亮，表明储能弹簧已储能，自由脱扣机

43、构己处于储能，自由脱扣机构己处于“再扣再扣”位置。合闸时，位置。合闸时，按按下合闸按钮下合闸按钮SBl，电动机再次转动，使储能弹簧释，电动机再次转动，使储能弹簧释放，主开关合闸，此时绿色指示灯亮，表示合闸完毕。放，主开关合闸，此时绿色指示灯亮，表示合闸完毕。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路AH型电磁合闸原理图型电磁合闸原理图船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 保护元件保护元件 万能式自动空气断路器通常设有电流脱扣器、失压脱扣器及

44、万能式自动空气断路器通常设有电流脱扣器、失压脱扣器及分励脱扣器，通过它们对自由脱扣机构的作用米实现对主电分励脱扣器，通过它们对自由脱扣机构的作用米实现对主电路的短路、过载、失压、欠压等保护及遥控分励操作。路的短路、过载、失压、欠压等保护及遥控分励操作。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室DW-98电磁合闸控制线路电磁合闸控制线路AH型电磁合闸原理图型电磁合闸原理图船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.4 船舶电网即船舶电力网，系指介于船舶电源和用电设备船舶电网即船舶电力网，系

45、指介于船舶电源和用电设备之间的传输、分配电能的传输线路的总称之间的传输、分配电能的传输线路的总称 二次网络：由分配电板到负载之间的电网二次网络：由分配电板到负载之间的电网一次网络：从主配电板到直接供电负载或分配电板之间一次网络：从主配电板到直接供电负载或分配电板之间的电网的电网 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室1) 主电网主电网由主发电机通过主配电板供电的网络，包括动力电网和由主发电机通过主配电板供电的网络，包括动力电网和照明电网分别供电给动力负载和照明负载。照明电网分别供电给动力负载和照明负载。 12.4.1 船舶电网的分类船舶电

46、网的分类 2) 应急电网应急电网由应急发电机通过应急配电板供电，或由蓄电池通过蓄由应急发电机通过应急配电板供电，或由蓄电池通过蓄电池充放电板供电的电路，电池充放电板供电的电路， 。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 小应急电网小应急电网由蓄电池通过蓄电池充放电板用以传输、分配临时应由蓄电池通过蓄电池充放电板用以传输、分配临时应急电能的网络。对装设应急发电机组但无自起动装置急电能的网络。对装设应急发电机组但无自起动装置的船舶，要求安装临时应急照明电网，而且蓄电池的的船舶，要求安装临时应急照明电网，而且蓄电池的容量能满足连续供电容量能

47、满足连续供电30分钟。分钟。 4) 弱电电网弱电电网向全船无线电通信设备、各种助航设备、船内通信设向全船无线电通信设备、各种助航设备、船内通信设备（如电话、广播等）以及信号报警系统供电的网络备（如电话、广播等）以及信号报警系统供电的网络称为弱电电网。称为弱电电网。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.4.2 船舶电网的结线方式船舶电网的结线方式 1) 船舶电网的结线方式船舶电网的结线方式(1) 500V以下电网的结线方式以下电网的结线方式大多船舶电压等级在大多船舶电压等级在500V以下，采用两种结以下，采用两种结线方式线方式: 放射

48、式和环式。放射式和环式。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室放射式放射式环环 式式船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(2) 500V以上电网的结线方式以上电网的结线方式船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（3）采用自动分级卸载装置。但发电机出现过载时，）采用自动分级卸载装置。但发电机出现过载时，自动分级卸卸掉次要负载，从而使发电机恢复正常工自动分级卸卸掉次要负载，从而使发电机恢复正常工作状态。作状态。（2）两路独立馈电

49、线供电。某些重要的负载如舵机、）两路独立馈电线供电。某些重要的负载如舵机、航行灯控制箱等。航行灯控制箱等。 （1）由主配电板直接供电。如舵机、锚机、消防泵、）由主配电板直接供电。如舵机、锚机、消防泵、消防自动喷淋系统、无线电电源板、电罗经、航行灯消防自动喷淋系统、无线电电源板、电罗经、航行灯控制箱、苏伊士运河灯等。控制箱、苏伊士运河灯等。 指直接与船舶航行、货物的保存、船舶与人身安全有指直接与船舶航行、货物的保存、船舶与人身安全有关的电气设备。在配电方面通常采取如下措施：关的电气设备。在配电方面通常采取如下措施：2) 重要负载的馈电方式重要负载的馈电方式（4）分段汇流排供电方式。）分段汇流排供

50、电方式。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室分段汇流供电方式分段汇流供电方式 船上许多重要负载常是两台，将两组分别由配电板上船上许多重要负载常是两台，将两组分别由配电板上两段独立的汇流排供电（两段汇流排之间用自动开关两段独立的汇流排供电（两段汇流排之间用自动开关连接），则可提高供电的可靠性。连接），则可提高供电的可靠性。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2) 主电网与应急电网的连接方式主电网与应急电网的连接方式在正常条件下联络开关闭合，重要负载经应急配电板由主电源在正常条件下联

51、络开关闭合，重要负载经应急配电板由主电源供电，当主电源出现故障、主汇流排失电时，联络开关自动断供电，当主电源出现故障、主汇流排失电时，联络开关自动断开，应急电源则自动投入应急电网向这些重要设备供电。开，应急电源则自动投入应急电网向这些重要设备供电。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室动力系统与照明系统采用变压器隔离动力系统与照明系统采用变压器隔离,绝缘性能绝缘性能相对较好相对较好,安全可靠。安全可靠。1) 三相绝缘系统三相绝缘系统12.4.3 船舶电网的线制船舶电网的线制船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教

52、研室轮机学院电气及自动化教研室2) 中性点接地的三相四线系统中性点接地的三相四线系统 照明和动力系统由同一电源供电，无需采用变照明和动力系统由同一电源供电，无需采用变压器。相互影响大压器。相互影响大,可靠性降低可靠性降低,安全性差。安全性差。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 中性点接地三线系统中性点接地三线系统利用船体作为中线形成回路，节省电缆利用船体作为中线形成回路，节省电缆,容易发生容易发生触电和短路故障。触电和短路故障。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.4.

53、4 船舶电缆船舶电缆 按其用途可分为电力电缆和射频电缆两大类。按其用途可分为电力电缆和射频电缆两大类。船用电缆主要由导电芯线，电气绝缘层和防护套三船用电缆主要由导电芯线，电气绝缘层和防护套三部分组成。部分组成。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室3) 防护套：保护电缆不受油水、盐雾、化学腐蚀和机械损防护套：保护电缆不受油水、盐雾、化学腐蚀和机械损伤（或阻燃）。伤（或阻燃）。2) 电气绝缘：芯线之间、芯线与外界之间的绝缘。电气绝缘：芯线之间、芯线与外界之间的绝缘。1) 导电芯线：传输电能。导电芯线：传输电能。选择电缆的型号和截面须根据实

54、际用途、额定电流、敷设选择电缆的型号和截面须根据实际用途、额定电流、敷设场所的温度和环境条件、以及用电设备的工作制等决定。场所的温度和环境条件、以及用电设备的工作制等决定。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.5 船舶电网的保护主要包括短路保护、过载保护、单相接地船舶电网的保护主要包括短路保护、过载保护、单相接地或绝缘下降以及接用岸电时的相序及断相保护等。或绝缘下降以及接用岸电时的相序及断相保护等。为避免船舶电网在出现短路故障时造成不必要的大范围停为避免船舶电网在出现短路故障时造成不必要的大范围停电，对短路保护装置最主要的是必须具有

55、较好的选择性。电，对短路保护装置最主要的是必须具有较好的选择性。12.5.1 电网的短路保护电网的短路保护1) 动作值的整定原则动作值的整定原则（1）按照时间原则：以各级保护装置的动作时间整定值）按照时间原则：以各级保护装置的动作时间整定值的不同来实现选择性，整定的原则是各级开关或保护装置的不同来实现选择性，整定的原则是各级开关或保护装置的整定值朝发电机的方向逐级增大。的整定值朝发电机的方向逐级增大。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室（2）按照电流原则：以各级电流的整定值的不同来实现）按照电流原则：以各级电流的整定值的不同来实现选择性

56、，动作电流的整定值也应保证自负载向发电机的方选择性，动作电流的整定值也应保证自负载向发电机的方向逐渐递增。向逐渐递增。2) 保护装置保护装置对于保护装置通常可采用万能式自动空气开关、装置式自对于保护装置通常可采用万能式自动空气开关、装置式自动空气开关和熔断器（保险丝）等来实现。动空气开关和熔断器（保险丝）等来实现。从发电机至万能式自动开关这段电路较短，故障的可能性从发电机至万能式自动开关这段电路较短，故障的可能性不大，因此可不设短路保护。不大，因此可不设短路保护。由主配电板至用电设备部分电路可以与用电设备共用一套由主配电板至用电设备部分电路可以与用电设备共用一套保护装置，装在出线端。保护装置，

57、装在出线端。主配电板至分配电板（箱）可采用装置式自动空气开关或主配电板至分配电板（箱）可采用装置式自动空气开关或熔断器。熔断器。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.5.2 电网的过载保护电网的过载保护对船舶电网的过载保护一般不需要单独考虑装设保护装对船舶电网的过载保护一般不需要单独考虑装设保护装置。置。自发电机至主配电板的那部分电网可与发电机共用一套自发电机至主配电板的那部分电网可与发电机共用一套保护装置。保护装置。自主配电板至负载的电路，可由用电设备的过载保护装自主配电板至负载的电路，可由用电设备的过载保护装置来实现保护。置来实

58、现保护。主配电板与分配电板之间可由装置式自动空气开关做过主配电板与分配电板之间可由装置式自动空气开关做过载保护装置。载保护装置。对于舵机供电线路，不论舵机本身还是线路均不设过载对于舵机供电线路，不论舵机本身还是线路均不设过载保护装置。保护装置。船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室12.5.3 单相接地及电网的绝缘监测单相接地及电网的绝缘监测 船舶电网是否单相接地可以采用船舶电网是否单相接地可以采用绝缘指示灯绝缘指示灯（又（又称为称为地气灯地气灯）来监测。）来监测。1) 单相接地单相接地船舶电网一般采用三相三线绝缘制系统，电网中船舶电网一

59、般采用三相三线绝缘制系统，电网中的任何一相接地，将造成另外两相对地均为线电的任何一相接地，将造成另外两相对地均为线电压，严重影响人身安全，若再有一相接地，就会压，严重影响人身安全，若再有一相接地，就会引起两相短路的故障。引起两相短路的故障。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室正常工作时，三个灯星形连接，各灯泡两端均为相电压，正常工作时，三个灯星形连接，各灯泡两端均为相电压，因而亮度相同。若某一相因而亮度相同。若某一相(设图中的设图中的A相）出现接地故障，相）出现接地故障，则灯则灯HL1熄灭，而熄灭，而HL2、HL3两端的电压上升为线电

60、压，两端的电压上升为线电压，灯泡亮度增强。这样，值班人员就能方便地判断哪一相发灯泡亮度增强。这样，值班人员就能方便地判断哪一相发生接地故障。生接地故障。 船舶电气设备及系统 2022-3-4课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2) 电网绝缘监测电网绝缘监测 配电板式兆欧表由测量机构（表头）和附加装置（整配电板式兆欧表由测量机构（表头）和附加装置（整流电源）组成。当电网绝缘电阻下降时，漏电电流增流电源）组成。当电网绝缘电阻下降时，漏电电流增大，表头指针偏转就大，如一相接地，表头指针偏转大，表头指针偏转就大，如一相接地，表头指针偏转最大，绝缘电阻指示值为零。表头上可直接读出电