《船舶电气电子电气员》-4 第四章 船舶电站

内容简介组成：发电、配电、输电、用电功能：分配、控制、检测、保护操作：手动、自动、参数、应急维护：日常、定期、修理、运营安全、可靠、优质和经济,是船舶电力系统建造和运营的最基本要求。第四章船舶电站第一节基本参数及环境影响第二节船舶电力系统I（配电板）第三节船舶电力系统II(配电设备)第四节船舶电力系统III(电缆及其它)第五节发电机的并联及负荷分配第六节配电板和配电屏间的并联和切断第一节基本参数及环境影响一、电气设备的典型参数

二、船舶电气设备的工作方式

三、电弧产生过程及电弧防护装置

四、短路形成的原因及其后果

五、电气设备的短路耐受能力

六、船舶电气设备的工作环境一、电气设备的典型参数标称电压220/380V，380/660V，1kV，3kV，6kV，10kV。额定电压发电机5%；变压器5%～

10%的阻抗，10%；用电额定参数UN、IN、PN、nN、fN、cosφN防护等级IP20、IP44、IP55、IP56、Exd二、船舶电气设备的工作方式长期连续工作制短时工作制重复短时工作制暂载率三、电弧产生过程及电弧防护装置电弧产生过程电弧防护装置灭弧罩加磁吹线圈结构去离子栅片和灭焰栅长弧隔离成多段短弧缩小飞弧距离四、短路形成的原因及其后果原因（设备、环境、意外、操作）绝缘损坏、误操作、设计或安装不当、其他（动物、进水）后果

10～15倍发热

损坏设备

火灾电动力效应电压大幅度下降不稳定全船停电五、电气设备的短路耐受能力短路电流巨大。将产生很大的电动力和很高的温度，分别称为短路的电动力效应和热效应。船舶电气设备应能承受这两种效应的作用，满足动、热稳定的要求。六、船舶电气设备的工作环境船舶工作环境恶劣，船舶电气设备（包括船舶电力系统）必须符合船用环境条件的基本使用要求：船舶电气设备的船用条件。第二节船舶电力系统I（配电板）一、船舶电力系统的组成及特点

二、船舶电力系统单线图和照明系统单线图

三、配电系统的组成部件

四、配电板的分类

五、配电系统的保护要求1）船舶电源装置：柴发、轴发、蓄电池、岸电2）船舶配电装置：保护、监测、分配、控制的装置。3）船舶电力网：

动力、照明、应急、低压四个电网4）负载

（1）动力负载：为主机和主锅炉等服务的辅机，如滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等；甲板机械、冷藏通风、厨房设备等。

（2）照明负载：包括机舱照明、住舱照明、甲板照明等照明设备和航行灯、信号灯以及电风扇等

（3）应急负载：包括舵机、消防泵、火警设备等。

（4）弱电设备：包括无线电通信、导航和船内通信设备等。一、船舶电力系统的组成及特点1.船舶电力系统的组成典型船舶电力系统简图发电：柴发（含急发）、轴发、蓄电池、岸电柴油机发电机G柴油机主机汇流排S/G主轴ffCF配电：主配、急配、分配、岸配配电：船舶电站输电:船舶电网a)枝状；b）树干状；c）桥状；d)综合状①动力辅机：滑油泵、海水冷却泵、淡水泵、鼓风机等。④甲板机械：锚机/绞缆机、舵机、起货机、舷梯机和起艇机等。②舱室辅机：各种水泵、油泵以及为辅锅炉服务的辅机等。③

机修机械：车床、钻床、电焊机和盘车机等。用电:包括机舱、甲板、生活、照明⑤冷藏通风：空调装置、伙食冷库等用的辅机和通风机等。⑥厨房设备：电灶、电烤炉等厨房机械用辅机和电茶炉等。⑦照明设备：机舱、住舱、甲板等照明，还包括航行灯、信号灯及风扇等。⑧弱电设备:无线电通信、导航和船内通信设备等。⑨自动控制:自动化装置、蓄电池充放电设备、冷藏集装箱和艏侧推装置、电力推进船舶或特种工程船舶使用的推进电动机、生产机械和专用设备等2.船舶电力系统的特点（与陆电相比）（1）船舶电站容量相对较小。（2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大（3）负载波动大，冲击负载大（4）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣

几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。2）

额定电压等级

世界各国对电压等级的选用与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。3.船舶电力系统的基本参数1）

电流种类(电制)我国《钢质海船入级规范》规定：非电力推进船舶的限制电压为500V，动力负载、具有固定敷设电缆的电热装置等的额定电压为380V，照明、生活居室的电热器限制电压为250V，额定电压为220V。3）

额定频率

4）船舶配电系统的线制3）额定频率等级我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。4）线制三相三线制：IT三相四线制：TT三相四/五线制：TNTN-S,TN-C,TN-C-S动力系统与照明系统采用变压器隔离，绝缘性能相对较好，安全可靠。（1）三相三线绝缘系统IT三相绝缘系统（2）中性点接地的三相四线系统:

TN

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，可靠性降低，安全性差。中性点接地的三相四线系统（3）中性点接地的三线系统利用船体作为中线形成回路，节省电缆，容易发生触电和短路故障。中性点接地三相系统船舶电力系统应遵循的规范和标准世界上主要船级社的代号如下:①中国船级社CCS②英国劳氏船级社LR③美国船级社ABS④法国船级社BV⑤德国劳氏船级社GL⑥挪威船级社NV(或DNV)还有：日本海事协会NK，韩国船级社2025/11/1811:57船舶电站24《钢质海船入级规范》、《钢质内河船舶建造规范》二、船舶电力系统单线图和照明系统单线图主发电机ACBISWMCBMSBESB三、配电系统的组成部件1.船舶电网1）分类:主电网、应急电网、临时应急电网、弱电电网2）接线方式：树干式、放射式、环式、混合式2.配电板控制、保护、监测和分配开关、仪表、互感器、母线、保护、控制、辅助主配电板、应急配电板、区域配电板、分配电板、蓄电池充放电板和岸电箱（2）正常照明配电网络——该电网由照明变压器副边算起通过主配电板中的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——当主电源失电时，应急电源自动起动并通过应急电网供电给应急用户。1.船舶电网（1）动力配电网络——主要指供电给三相异步电动机负载的电网，也包括供电给380V三相电热负载的电缆。该网络输送的电能占全船全部电能的70%左右。1）船舶电网的分类（4）弱电网络----是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，因其对供电电压、频率等有特殊要求，因此需专门配置蓄电池及变流机组（逆变装置）。

小应急电网——由24V蓄电池提供的直流电通过小应急电网馈电给小应急照明以及主机操纵台、主配电板前后、锅炉仪表、应急通道出入口处、艇甲板等处的照明以及助航设备等。蓄电池的容量应满足小应急用户使用半小时。2）船舶电网的配电方式（接线方式）

（1）配电方式分类500V以下电网的配电方式

大多船舶电压等级在500V以下，采用两种结线方式:枝状和环状。500V以上船舶电网的配电方式

随着大型船舶及电力推进方式的船舶越来越多，船舶电网的电压等级在升高，采用3300V和6600V中压电网越来越多。

船舶中压电网配电方式有四种。采用较多的是枝状和树干状，结构简单、可靠性不高，对重要负载在故障工况时有失电的可能。为了提高供电的可靠性，可采用桥状配电或者采用互为备用的桥状综合配电方式，网络不太复杂，但供电的可靠性提高，只要有一台发电机正常工作，就可保证一些重要设备正常工作。船舶电网a)枝状（放射）；b）树干状；c）桥状；d)综合状树干式

电缆长度；便于增加

设备、集中控制；保护简单；投资少放射式便于集中管理、控制、增加电缆环式可靠性高损耗复杂、造价高混合式放射式和树干式混合由主配电板直接供电。如舵机、锚机、消防泵、艏艉侧推器、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。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。采用自动分级卸载装置。在发电机高峰负载时，自动分级卸掉次要负载，以确保重要用电设备的安全和连续供电。分段汇流排供电方式。

指那些与船舶航行、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：（2）重要负载的馈电方式

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。（3）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。主电网与应急电网的连接主要功能：配电、控制、监测、保护

（1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的供电网络，对电网供电或停止供电。（2）测量和监视电力系统的各种电气参数（电压、频率、电流、功率、功率因数、绝缘电阻等）。配电装置概述四、配电板的分类（3）当电力系统发生故障或不能正常运行时，保护电路将自动地切断故障电路或发出报警信号。（4）对电路状态、开关状态以及偏离正常的工作状态进行信号显示和相应的控制。

（5）调整电力系统的各电气参数值（例如电压、频率的调整）。主配电盘MSB（mainswitchboard）应急配电盘ESB（emergencyswitchboard）充放电板

CDP（charging＆dischargingpanel）分配电盘DB（distributionswitchboard）和区域配电盘

SSB（sectionswitchboard）岸电箱SCB（shoreconnectionbox）电工试验板TP（testPanel）停泊配电板PSB（portdutyswitchboard）驾驶室集控板WHC（wheelhousegroupcontrolpanel）2、主配电板并车屏负载屏发电机控制屏控制屏内还装有逆功率继电器和仪用互感器等。

（1）发电机控制屏用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电机组均配有单独的控制屏。其上部分装有测量仪表、转换开关、指示灯、主要电源开关、原动机的调速开关和按钮等

；下部一般安装有发电机主开关，有的船舶也装有发电机励磁控制装置。

（2）并车屏并车屏用于交流发电机组的并联、解列、调载、调频等操作。主要由频率表（电网和待并机）、电压表、功率表、同步表与同步指示灯及其转换开关、调速开关、合（分）闸按钮、投切顺序选择和转换开关等组成。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关等。有的另外单独配有组合起动箱。（3）负载屏负载屏的主要功能是对各馈电线路进行控制、监视和保护，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分配电板。它包括动力负载屏和照明负载屏。

（4）汇流排交流汇流排按从上到下(垂直排列)，从左到右，从前到后(水平布置)的顺序依次为A相、B相、C相（或U相、V相、W相）。汇流排的颜色依次为绿色、黄色、褐色或紫色，中线为浅蓝色(若有接地线则接地线为黄绿相间颜色)。

直流汇流排按从上到下(垂直排列)，从左到右，从前到后(水平布置)的顺序依次为正极、中线、负极。其正极颜色为红色，负极为蓝色，中线为绿色和黄色相间色。3、分配电板

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。对额定电流不超过16A的电气设备进行供电的开关板，也称为分电箱，主要有动力分配电板和照明分配电板两种。区域分配电板由主配电板或应急配电板馈电，是对耗电大于16A的电器设备进行供电的开关板。

应急配电板的接线应该反映出主发电机、应急发电机和岸电开关之间的电气联锁。防止非同期合闸（在几个电源之间）。

船舶主电网与应急电网间单线原理简图4、应急配电板

应急配电板的功能是控制和监视应急发电机组的工作状况，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类似，只是应急发电机不需要并联运行而无需逆功率继电器和同步表。应急发电机组均有自动起动装置，当主电网断电并延时确认后，应急发电机组一般在45s内可以自动起动成功并向应急电网供电，而主电源恢复供电后，应急发电机组便自动脱离并自动停车。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。常用充放电板的原理接线如图，主要有以下两部分组成：（1）电源部分目前交流船舶大都采用可控整流装置把交流电变为直流电。图中QS为整流电源开关，SA1为整流后的总电源开关，电源回路中设置有熔断器、电压表和电流表。5、蓄电池充放电板用整流器充电的充放电板原理图（2）充放电回路在每一个充电回路应设有防止逆流的逆电流继电器或二极管，由图可见，当主应急电网都失电时，接触器KM1线圈失电，常闭触头闭合，直接向小应急用电设备供电，其余用电设备分别利用开关送电。岸电箱与主配电板之间，应设有足够容量的固定电缆。在主配电板上的岸电接线，应装有指示灯，以指示外来电源的电缆是否已经带电。6、岸电箱

岸电主开关连接图(1)检查岸电电力系统参数（电制、电压和频率）是否与本船电网参数一致。若电制、频率相同，仅电压不同，可通过调压器将岸电电压变换成与本船电压相等后，再接至船上电网。(2)检查岸电相序与船上电网相序是否一致，如果相序不一致将会使船上电机反转。一般船上的岸电箱内均有相序指示灯或逆序继电器，当显示相序正确时才能接岸电。(3)接通岸电后，不允许再起动船上主发电机或使应急发电机合闸向电网供电，因此主配电板均设有与岸电的互锁保护，使两者不可能同时合闸。(4)若岸电为三相四线制时，应将船体与岸上接地装置相连，然后接岸电。交流船舶接岸电时，还应注意如下各项：五、配电系统的保护要求选择性；速动性；灵敏性；可靠性。仅把故障电路切除，使停电范围尽量缩小，

继续安全地运行。第三节船舶电力系统II(配电设备)一、配电设备的结构原理与功能特性

二、短路保护和过载保护主要参数的确定

三、发电机主开关的结构与使用一、配电设备的结构原理与功能特性1.自动空气断路器2.隔离开关3.熔断器4.避雷器5.保护继电器6.绝缘监视设备1.自动空气断路器ACB、MCCB、MCB由触头单片、灭弧装置、自动脱扣机构，操作机构和保护装置组成。（1）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。1）船用万能式自动空气断路器开关电器，也是基本的保护电器；操作安全、安装方便、容易使用；工作可靠、动作值可调、通断能力高及使用寿命长万能式自动空气断路器的框图（2）自由脱扣机构自由脱扣机构的作用是使触头保持完好闭合或迅速断开。是一个四连杆机构，它是触头系统和操作传动装置之间的联系机构。

（3）操作机构操作机构用于控制自由脱扣机构的动作，实现触头闭合或断开。手动操作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。(a)合闸位置(b)分闸位置(c)为准备合闸位置自由脱扣机构示意图电磁或电动合闸电动合闸主开关采用电动操作，采用电磁铁直推式合闸。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来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。脱扣元件：保护元件：过电流、失压、逆功率、短路等保护MT系列万能式断路器外形图1—框架2—电子式脱口器3—合闸按钮4—分闸按钮5—储能状态指示6—分、合闸指示2025/11/1811:57船舶电站66发电机主开关:2）船用装置式自动空气断路器装置式自动空气断路器也称为塑壳式（装置式）自动空气开关。是用于不太频繁的接通或断开电路，在船舶上大多作为配电开关来使用。塑壳式自动空气断路器的结构比较简单，有触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构，操作机构，可以具有过载、短路和失压保护，通常一只开关只带过载或短路保护功能，当然也可选用既有过载又有短路保护的复式脱扣器。过载保护一般采用热脱扣器，短路保护采用过流（电磁）脱扣器。1.电源接线端

2.断路器底座3.断路器上盖4.手柄5.负荷端6.固定螺丝7.手动脱扣按钮(试验用)8.电磁脱扣调整盘9.辅助连接块10.拆卸插件11.电源端导线12.延伸接长手柄13.触头状态指示塑壳开关的合闸操作一般是手动操作，操作手柄具有四个位置：合闸位、脱扣位、分闸位与复位位；塑壳开关的合闸也有电动操作，如在内部装有电动机合闸操作机构。可选配附件：辅助触头、报警触头、分励脱扣器、欠电压脱扣器；电动操作机构、释能电磁铁、转动操作手柄、手柄闭锁装置、接线方式配件主要技术参数：额定电压：指断路器在电路中长期工作时的允许电压，通常，等于或大于电路的额定电压。额定电流：指断路器在电路中长期工作时的允许持续电流。通断能力：断路器在规定的电压、频率以及规定的线路参数（交流电路为功率因数，直流电路为时间常数）下，所能接通和分断的短路电流值。分断时间：指切断故障电流所需的时间，包括固有断开时间和燃孤时间。短路分断电流：指断路器后发生短路故障，并且该短路电流小于本设定时，断路器能够可靠地分断。瞬动过电流的整定值：应取电动机启动电流的2～2.5倍。2.隔离开关低压刀开关，简称刀闸普通刀开关极数、低压供电线路、额定电流1500A以下熔断器式刀开关500V以下，额定电流100～600A刀开关和熔断器的双重功能。具有一定的接通分断能力和短路分断能力，其短路分断能力取决于组合中熔断器的短路分断能力。3.熔断器防止短路和持续过载反时限特性限流型和非限流型限流：灭弧在装有熔断器的线路中，必须加装刀形开关或组合开关来接通或断开电路断器断流能力有限，不适用保护大功率设备由于熔断器的灵敏度和选择性比较差，所以熔断器用于过载保护效果也不理想。4.避雷器限制过电压与被保护设备并联安装在被保护设备附近正常时避雷器的间隙保持绝缘状态发生高压，因间隙击穿而接地，从而使高压冲击波泄放入地。雷电过电压时阀型避雷器的火花间隙被击穿放电。5.保护继电器热继电器、电磁式继电器、固态继电器6.绝缘监视设备1MΩ用绝缘指示灯(俗称地气灯)监视单相接地，用专用配电盘式兆欧表或绝缘监视仪监视电网绝缘电阻摇表电网绝缘监视仪（b）电网绝缘电阻测量原理图补1：

逆功率继电器逆功率继电器有感应式、电子式等多种类型，传统船舶电站多采用机械式GG-21型感应式逆功率继电器。它既反映有功功率的大小，又反映有功功率的方向。当同步发电机出现逆功率并达到或超过保护动作整定值时（8～15％），逆功率继电器延时动作（3～10s），将发电机主开关切除，使该电机退出并联运行。电压线圈和电流线圈产生的磁通均在铝盘中感应出涡流，载流铝盘在磁场中受到力矩作用而产生转动。发电机输出功率时，铝质圆盘要向顺时针方向转动，但因有一止档块挡住而不能转动；当发电机出现逆功率时，铝盘向逆时针方向转动，轴上齿轮带动继电器动触头移动，达整定时间后，将两个静触头连通，从而使自动空气断路器中的失压脱扣器动作，将发电机主开关跳闸。逆功率动作值的大小，可通过改变电流线圈的匝数来实现。调整止档块的位置，可以改变动触头的行程，以整定延时的时限。1）相序指示器常用的相序指示器由一个电容器和两个指示灯(一红一白)星形连接组成。由于是星形连接三相无中线的不对称电路，故两个灯和电容的三个相电压不对称。若电容器接A相，白灯(RB)接B相，红灯(RC)接C相，则白灯电压比红灯的高，为正确相序。反之，红灯电压高于白灯时，为逆相序。补2：

相序监视2）负序继电器二、短路保护和过载保护主要参数的确定船舶同步发电机的过载保护负载电流超过、负载功率超过长延时过载保护：10%～50%少于2min

125%～135%长延时15～30s船舶同步发电机外部短路保护10倍以上：

机械力破坏，绝缘，电压下降过电流大于50%，200%～250%，延时时间为0.2～0.6s；短延时250%以上：瞬时脱扣500%以上：短路三、发电机主开关的结构与使用1.自动空气断路器的铭牌参数UN、IN、ISCON、ISCOFF2.万能式自动空气断路器结构3.电子型脱扣器4.自动空气断路器的选择国内外制造的船用发电机主开关的型式很多,结构不尽相同，但基本原理大同小异，一般都是由触头单片、灭弧装置、自动脱扣机构，操作机构和保护装置组成。其结构框图如图所示。

1）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。2.万能式自动空气断路器结构万能式自动空气断路器的框图2）

自由脱扣机构自由脱扣机构的作用是使触头保持完好闭合或迅速断开。如图所示是一个四连杆机构，它是触头系统和操作传动装置之间的联系机构。

3）操作机构操作机构用于控制自由脱扣机构的动作，实现触头闭合或断开。（1）手动操作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。(a)合闸位置(b)分闸位置(c)为准备合闸位置自由脱扣机构示意图（2）电磁或电动合闸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。DW-95、DW-98型电动合闸采用电磁操作，其合闸操作线路原理图如图所示。AH型采用电磁铁直推式合闸，线路原理图如图所示。电动合闸原理图DW98电磁合闸控制线路AH型电磁合闸原理图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来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。（3）脱扣元件：4）保护元件：电子脱扣器过电流、失压、逆功率、短路等保护保护控制原理示意图如图所示。MT系列万能式断路器外形图1—框架2—电子式脱口器3—合闸按钮4—分闸按钮5—储能状态指示6—分、合闸指示船舶电站过载保护（L）、选择性短路保护（S）、瞬时短路保护（I）、接地故障保护（G）、相不平衡保护（U）、超温保护、欠压保护（UV）、过压保护（OV）、逆功率保护（RP）、低频保护（UF）、高频保护（OF）、相序保护（只报警）等。3.电子型脱扣器4.自动空气断路器的选择1)额定条件额定电压、额定电流与过电流脱扣器额定电流2)短路条件额定分断电流：1／2周期时最大额定接通电流：3)功能条件合闸、脱扣和锁扣：失压脱扣器整定电流：长延时、短延时第四节船舶电力系统III(电缆及其它)一、船舶电缆的结构及型号

二、船舶电缆的载流量及电缆的选择

三、船舶电缆安装主要规则

四、其他船舶电气设备一、船舶电缆的结构及型号船舶电缆的结构：导电芯线、绝缘层、护套（有的带铠装）层。1）导电芯线不少于7根直径0.26～2.47mm的多股软铜丝绞合单芯、双芯、三芯和多芯，芯线的截面积:0.75～400mm22）电气绝缘层电力电缆一般采用橡胶绝缘；照明和控制电缆一般选用耐热塑料绝缘。3）防护套

塑料（绝缘）+铠装（机械防护+屏蔽）1芯线；2芯线绝缘层；3胶带；4绝缘层；5胶带；6铠装层船舶电缆结构图2.船用电缆的型号：CEF82/SA-0.6/1kV3×1㎜2二、船舶电缆的载流量及电缆的选择耐压：额定电压

载流量：电流定额、工作定额、需用系数和允许电压降、环境条件、敷设方法等确定电缆型号：电压、载流量、无油水侵蚀、温度高低、敷设等电缆芯线截面和芯数的确定

允许最大载流量应大于该电缆的最大可能工作电流，多数为额定电流

交流电网应避免采用单芯电缆，防止涡流发热

信号电缆不能与控制电缆、电源电缆共用一条多芯电缆

备用芯线：4+1，37中不少于3根备用3.电缆截面的修正：环境、温度、敷设、穿管、埋设、长度、暂载率三、船舶电缆安装主要规则选择敷设路径：

检查、最短、减少影响、避免交叉、散热、维护船用电缆的敷设：

完整件选用、完整件的安装、工艺要求、紧固、特殊工艺；电缆的切割与引入：

长度、切割、套管及包扎、标记和接入施工：

密封、接头、机械强度、防短路、排列顺序、避免交叉、扎紧、固定、接地四、其他船舶电气设备1.阴极电流保护的使用

锌块、牺牲阳极的阴极保护法、船体外加电流的阴极保护法2.不间断电源UPS的使用

当船舶电网掉电时，UPS系统由蓄电池组通过逆变供电，输出稳定的工频交流电。一般由整流器，逆变器，静态开关，蓄电池组等部件构成，还有间接向负载提供电能的旁路装置。

平日UPS系统采用浮充电制，每月充分放电一次后手动充足，之后再转浮充。第五节发电机的并联及负荷分配一、船舶同步发电机并联运行

二、同步发电机电压及无功功率调节

三、船舶电力系统频率及有功调节原理

四、船舶电力系统保护的内容与要求

五、同步发电机的保护

七、轴带发电机的使用

八、船舶自动电站及能量管理系统

九、船舶电力系统故障分析与处理一、船舶同步发电机并联运行

通常有三种情况需要并车操作。（1）负荷大。当单机负荷达到80％左右额定容量后；（2）航行安全。进出港、靠离码头或进出狭窄水道等的机动航行；（3）并电换电。并联运行的优点效率、检修、连续、可靠2.同步并车方法手动准同步并车、半自动准同步并车和自动准同步并车如何将发电机连接到电网，与其它发电机实现并联运行。

---并车操作发电机组退出并联运行的操作，称为发电机的解列。

补充内容——同步发电机发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备。由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动旋转磁极式发电机：磁极旋转，电枢不动电枢：产生感应电势的线圈磁极：产生磁场的磁铁直流电机结构交流发电机原理AYCBZX

当同步发电机接负载时,电枢绕组的三相电流将产生旋转磁场

a,这种旋转磁场称为电枢反应磁场。电枢反应：电枢磁场对磁极（励磁）主磁场的影响电枢反应效应与负载性质有关。电枢反应外特性调节特性并联运行---2台以上发电机通过母线向负载供电。并车（操作）---将待并机组与电网（运行机组）连接3. 船舶同步发电机准同步并车基本原理目前，船上采用的准同步并车方法主要有：

①手动准同步并车④粗同步电抗器并车②半自动准同步并车③自动准同步并车（4）待并发电机的电压相位(或初相位)与电网电压的相位一致。(δ2=δ1)1）理想并车运行的条件为：（1）待并发电机的电压与电网(或运行机)电压的相序一致；（2）待并发电机的电压与电网电压的有效值相同;(U2=U1)

（3）待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同;(f2=f1)保证并车合闸时没有冲击电流、并联后保持稳定的同步运行。2）规范对准同步并车条件的规定

（1）并车操作中电压差不得大于额定电压的10％，即：ΔU≤±10％Ue。一般船舶发电机的调压器静态电压调整率为±2.5%，完全可以满足要求。

（2）并车操作时一般相位差在±15

以内。（3）并车操作时一般频差在±1%额定频率值以内被认为是允许的，即要求：Δf≤±1%fe。对于50HZ的船舶电站，则并车操作时一般频差在±0.5HZ以内被认为是允许的。

（1）f1=f2，δ10=δ20，但u1≠u2，并设待并机U2大于运行机组（或电网）电压U1。

3）并车条件不满足情况的分析AXYCBZAXYCBZ最终在环流的作用下，将使两台发电机并联运行于同一个电压U，且U1<U<U2,这一无功性质的环流、对两台发电机起到均压作用。由上式可以看出：由于等值电抗较小，当电压差

U

较大时，合闸瞬间会产生很大的冲击电流，对两台发电机和电力系统均不利。

环流IPH滞后U2对G2去磁效应，环流IPH超前U1对G1增磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。如果合闸瞬间，两台发电机电压相差过大，这环流很大，巨大的冲击电流产生的冲击电动力，会损伤发电机电枢绕组、主开关触头，使汇流排引起变形等。结论:一般并车操作时，电压差不得超过10%。

（2）U1=U2，f1=f2，δ10≠δ20，δ=δ10­－δ20≠0。

有功电流、有功功率对发电机的转轴产生的制动力矩fNSnT

定子电流I电磁力f转子阻力矩TIT维持转速增大输入功率，即油门结论:IPH形成了整步功率，在δ很小时，依靠整步转矩，将两台发电机拉入同步运行。ΔU与δ成正比，当δ＝180º，ΔU＝2U，环流达到最大（），而整步功率为零(功角特性)。为了减少冲击电流，一般并车操作时要求相位差δ小于15º。

有功功率：G1输出增加，G2吸收，将被拉入同步(自整步)；均有去磁效应,但大小一样,并车完成,电网电压略有下降.（3）U1＝U2，δ10＝δ20，f1≠f2时并车f1>f2并车时的相量图同样，环流形成整步转矩，使G1减速，G2加速,只要频率差Δf＝f1－f2不大，最终依靠整步转矩都能“牵入同步”。若频差Δf太大，往往难以拉入同步，同时合闸后环流也不断增大，对发电机和电力系统都不利，应避免这种情况的发生。结论：通常在并车操作时要求频差小于0.5Hz，通常以0.25Hz最好。总结：当三个条件满足在并车瞬间产生一个环流:

环流的无功分量起均压作用；

环流的有功分量起整步作用由于环流的作用，最后达到同步，使总结：当三个条件不满足，即并车瞬间产生一个大环流，此电流的冲击作用将远大于自整步的作用，而使并车失败，严重时将损坏设备4.手动并车同步表法指针式同步表指示灯式同步表同步指示灯法灯光明暗法灯光旋转法手动准同步并车步骤起动待并机组检查发电机三相电压进行频率预调观察同步表合闸操作转移负载最后断开同步表操作人员观察操作：

电压是否相等；

频率、相位是否相等通常借助于仪表等电压的检查

发电机控制屏和并车屏上的电压表检测一般无需调整待并机的频率和初相位的检测和调整通过“调速开关”调节原动机转速，使待并机的频率和初相位与运行发电机（电网）一致。频率和初相位的检测方法：同步指示灯法整步表法（同步表）并车屏1）同步表法同步表又称整步表，是指示待并机与电网的电压相位差，频率差及其方向的仪表。实行短时工作制，并车成功后及时切除。

指针式同步表同步表整步表（同步表）并车屏同步表并车操作步序1）起动：待并发电机启动，建立电压后，在主配电板前通过电压表检测两台机组的三相电压（一般在许可范围内）2）观察：通过转换开关将待并机的电压和电网电压与同步表接通，观看同步表指针旋转方向与旋转速度3）预调：通过发电机控制屏（或并车屏）上的调速开关（或调速按钮）按同步表指针的转向及旋转速度对待并机组作相应调整。一般调整到同步表指针向“快”的方向旋转，且转一圈的时间为4-6s，即可准备合闸同步表并车操作步序4）合闸：当同步表“指针”到达11点位置时果断合闸（11点并车法）5）卸表：并车完毕后应关闭同步表开关，以免烧坏6）均载：并车成功后，应立即进入负载分配与频率调整的操作步序①允许频差不能太大也不能太小；②避免逆功率；③按合闸按钮要有适当提前角；④禁止反相合闸；⑤合闸避开扰动；⑥并车完毕断开同步表（短时工作制）；同步表并车，合闸时刻：顺时针转动周期为3～5秒每周；指针转到11点位置时。注意事项2）同步指示灯法（1）灯光旋转法UA2UA1UB2UC2UB1UC1交叉连接灯光旋转法并车条件：调节待并机的油门开关，使得灯灭顺序为顺时针。当通常4-6s，既可满足条件如果灯灭顺序：如果灯灭顺序：即灯灭时看两台机组控制屏上的电压表是否差频方向、差频大小、同步时刻（2）灯光明暗法UC2UC1UB2UA1UA2UB1灯光明暗法并车条件：看两台机组控制屏上的电压表是否即灯全灭时果断合闸通常4-6s，调节待并机的油门开关[灯灭-亮-灭]常见仪表——电压表电流表功率表频率表功率因数表万用表兆欧表3）手动准同步并车步骤起动待并机组检查发电机的三相电压频率预调观察同步表合闸操作转移负载断开同步表，并车完毕4）手动准同步并车操作的注意事项允许频差不能太大也不可太小避免逆功率按合闸按钮应有适当的提前时间或相角禁止180°反相合闸发生突然扰动时不应合闸并车完毕及时断开同步表5.半自动并车采用带并车指令的同步指示器进行并车，同步指示器会自动发出同步合闸脉冲，实现并车。预调、均载手动有的系统，每台机单独选本机自动、半自动、手动6.自动并车自动并车装置的基本功能自动并车装置的组成准同步自动并车装置的分类（1）恒定超前时间（2）恒定超前相角频差方向鉴别鉴别合闸条件同步点之前提前发出合闸调压、调速和合闸差压、频差小扰动二、同步发电机电压及无功功率调节

自动电压调整的基础知识船舶同步发电机自励起压原理不可控相复励调压器可控相复励自励恒压励磁系统船舶无刷同步发电机及其励磁系统并联运行发电机间无功功率的分配机械端口转子定子绕组定子铁心三相交流电ABC国产200MW汽轮发电机定子柴油机发电机第3章第162页1.自动电压调整的基础知识作用：起压、稳压、调压、无功要求：静态、动态、强励、均功分类：I、Cosφ、U、组合原理：不可控相复励+AVR第3章第163页电网电压变化的后果：若电压下降10%，则电动机转矩下降20%、灯的光通量下降30%若电压偏高，则电动机启动电流增大、使设备寿命下降1）同步发电机电压波动的危害负荷电流将增大5%～10%以上，温升将增高10%～15%以上，绝缘老化程度将比规定增加一倍以上，这将明显地缩短电机的使用寿命。第3章第164页2）船舶同步发电机电压变化的原因船舶电力系统的特点是电站容量小，负载变化大，因此船舶电网的电压频率波动大。维持电压和频率恒定是电站自动控制系统的主要功能。第3章第165页同步发电机电压变化的原因、后果、调压措施隐极同步发电机的电压平衡方程：U=E0-jIaXs...当负载发生变化时，由于电枢反应的作用，必然引起发电机端电压的变化。可见：如果E0不变（励磁电流不变），负载电流Ia

的大小或性质的变化，必然引起U的变化。第3章第166页电压大小的变化：当较小时：可见：

同步发电机电压变化的原因是无功电流的变化即：Ia和cosφ的变动，必引起U也变动。第3章第167页维护电力系统电压基本恒定（稳压+调压）

交流电力系统的用电设备主要是感性负载，感性负载电流对同步发电机的电枢反应是去磁作用。电流的大小和功率因数的变化都会引起发电机端电压的变化，它对于发电机、负载,以至整个电力系统的运行都不利。对励磁电流的调整

维持发电机端电压基本恒定。第3章第168页调压措施：调整励磁电流对同步发电机（电网）电压进行调整同步发电机的励磁电流乃是电力系统无功功率的源泉。3）发电机电压调整的基本措施Ia和cosφ是经常变动的，必引起U也经常变动。4）船舶自动调压器的作用（1）在船舶电力系统正常运行工况下，维持发电机的端电压在允许范围内。（2）在船舶发电机并联运行时，合理分配各发电机之间的无功功率。（3）提高船舶电力系统同步发电机并联运行的稳定性。第3章第170页5）自励恒压装置的基本要求

衡量调压器的主要技术指标：静态电压调整率动态电压调整率第3章第171页（1）静态特性对静态电压调整的要求：

当负荷在一定的范围内变化或由于其它原因引起发电机端电压发生波动时，自动调压装置应能及时而又恰当的调节励磁电流，以保证发电机电压的波动在允许的范围之内。静态电压调整率:《规范》规定:第3章第172页（2）对动态电压调整的要求：

当大负荷突变时，电网的瞬时电压变化很大，自动电压调压器应能保证发电机的瞬时电压波动以及恢复至稳定值的时间都在允许的范围之内。

动态电压调整率:第3章第173页我国《钢质海船入级与建造规范》规定：“交流发电机在负载为空载，转速为额定转速，电压接近额定值的状态下，突加和突卸60%额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）的对称负载时，当电压跌落时，其瞬态电压值应不低于额定电压的85%，当电压上升时，其瞬态电压值应不超过额定电压的120%，而电压恢复到最后稳定值相差±2.5%以内所需的时间，则不应超过1.5秒。应急发电机电压恢复到最后稳定值相差4%以内所需时间不超过5s。第3章第174页（3）强行励磁负荷突然大幅度增加或出现短路时，电压将会有很大下降，给电力系统的运行带来许多问题,甚至能使电力系统丧失稳定性。要求自动调压装置能迅速作出反应:在最短的时间内把励磁电流升高至超过额定状态的最大值,以提高电压的上升速度，使发电机的电压迅速得到恢复。或在短路时产生一定数量的短路电流,使保护装置准确动作,并且在短路故障消除后,能保障发电机的电压迅速回升。第3章第175页强行励磁能力,通常用强行励磁倍数和发电机电压上升速度来描述。Kp值一般为2～3倍左右,有时会更高些。实际船舶中，励磁电压达到95%顶峰电压的时间约为0.1～0.5秒。第3章第176页（4）无功功率的合理分配当发电机处于并联运行状态时，自动调压装置保证了无功功率按发电机各自的容量成比例进行分配，防止个别机组出现过载的现象，维护了电力网运行的稳定性和经济性。第3章第177页《钢质海船建造及入级规范》规定：6）自励恒压装置的分类及调压原理基本调压原理:检测发电机端电压\负载电流\功率因数的来调整励磁电流，从而实现输出端电压恒定。按照被检测量，自励恒压装置可分三大类：

按发电机电压偏差△Uf调节按负载电流If和功率因数cosφ调节按If和cosφ及△Uf调节第3章第179页（1）开环调压系统按负载电流If和功率因数cosφ调节影响电压波动的原因：由于负荷电流If和cosφ变化引起的U被测量是发电机的负荷电流If及功率因数cosφ。再经调压器去调节励磁电流来稳定发电机电压。被测量和被调量不同，故构成一个开环调节系统，体积大，静态特性比较差（±2.5%左右），但动态特性较好。不可控相复励自励恒压装置属于这种类型。第3章第180页（2）闭环调压系统按发电机电压偏差△Uf调节调节器将根据偏差电压的大小和极性输出校正信号,对发电机励磁电流进行调节。由于被检测量和被调量是发电机端电压和励磁电流，恒压装置与发电机构成一个闭环调节系统特点：稳态特性比较好，静态电压调整率一般均在土1％以内。体积小，动态性能差，静态特性好。晶闸管自励恒压装置属于这种类型。第3章第181页第3章第182页（3）复合控制调压系统按If和cosφ及△Uf调节作为基调作为微调静态和动态特性都比较好，是一种较理想的励磁调节装置。带前馈补偿的闭环调节系统第3章第184页2.船舶同步发电机自励起压原理自励起压 发电机组启动后,在转速接近额定值时,由自动调压装置使发电机可靠自励起压,建立额定空载电压第3章第185页1）同步发电机的起压与励磁剩磁电压空载电压励磁电流场阻线空载特性曲线自励回路理想励磁特性曲线第3章第186页一定要有足够的剩磁，不够则充磁要使自励过程构成正反馈，由剩磁电势所产生的电流建立的励磁磁势必须与剩磁方向相同。要有适当的场阻线

2）自励起压的条件：第3章第187页3）

自励起压存在的实际问题及措施实际励磁在起压时，由于初始电压不够高，可能无法克服高阻状态，励磁电流不能提高，发电机不能起压，此时通常可采用如下方法：（1）提高发电机的剩磁电压：临时充磁。（2）降低伏安特性：减小励磁回路阻抗，移相电抗器电抗值减小，即间隙增加。（3）利用复励电流帮助起压：在起压时临时利用升压变压器来向励磁回路供电起压。（4）接入谐振电容CQ第3章第188页1）电磁叠加的相复励自励恒压装置起压时,DK起起压作用，其电抗值LR决定空载电压大小。3.不可控相复励调压器第3章第189页移相电抗器DK还起着频率补偿作用

（1）移相电抗器DK：移相、电压分量，气隙可调（2）电流互感器CT：电流分量，相位复励

（3）三相桥式硅整流器ZL：整流（4）阻容保护R0C0：过压保护（5）SB—充磁按钮：E、R蓄电池、限流电阻充磁回路第3章第191页2）工作原理分析当负载电流Ii增加时，发电机去磁效应增加，电压U降低，但是电流Ii同比增加，励磁电流IL增加，去磁引起的电压降低得到补偿，电压基本稳定；当功率因素下降，同样去磁效应增加，电压降低，功率因数角φ的增加，在电流Ii不变时，电流IL同样增加，即补偿了功率因素下降引起的电压降。电流绕组电压绕组输出绕组谐振电容2）工作原理分析第3章第193页三绕组电磁叠加相复励：用两个分量的磁势N1Iu和N3Ii相量相加实现相复励磁势平衡方程式为:与电流迭加相复励基本相同3）安装与调试（1）安装同名端、DK及LH对应（2）调试

空载：气隙

U0

负载：互感器LH变比注意：安装与调试过程需停机调整。第3章第195页4）电磁叠加的相复励自励恒压装置相复励装置的调试：发电机空载电压，可通过调节电压分量来调整:电抗器DK匝数电抗器DK气隙：间隙是由若干层绝缘薄片迭加而成的发电机带负载后电压，可通过调节电流分量来调整:电流互感器副边匝数电流绕组电压绕组输出绕组谐振电容相复励变压器BF移相电抗器DK三相桥式硅整流器ZL三相谐振起励电容CQW1绕组：电压绕组W2绕组：输出绕组W3绕组：电流绕组（1）主要元件及其作用第3章第197页工作安全，磁的联系，一般故障不会引起电网的失电故障调压精度不高，静特性不好由于元件的非线性，不能很好地反映发电机恒压要求高功率因数时，电压偏高（过励），低功率因数时，电压偏低（欠励），参考相量图特点：为了克服这一缺点，则将三绕组改为四绕组电压绕组+曲折绕组的效果：使励磁电流的电压分量移相超过90

第3章第198页电磁叠加带电压曲折绕组的相复励N1与N4的滞后相反接串联进一步加强功率因数变化时的相位补偿，以提高调压器的静态调整特性安装：同名端及对应相调试：空载—气隙、匝数比负载—匝数比（2）安装与调试停机进行调整4.可控相复励自励恒压励磁系统TYQ相复励调压装置；TA电流绕组；LR移相电抗器；TE相复励变压器；YJQ电压校正器；U发电机端电压；CL整流滤波电路；CF移相触发电路；VD全波桥式整流电路；L励磁电路；可控相复励自励恒压励磁系统原理图第3章第201页1）变压器式可控相复励N4直流磁化绕组

AVR负责静态电压调整,进一步提高电压的调节精度自动电压调节器AVR通过改变直流磁化绕组中的电流来改变变压器铁芯的磁化程度，从而控制相复励变压器的各交流励磁线圈的电抗，以控制相复励变压器的输出电流.第3章第202页2）

可控移相电抗器式可控相复励装置基本励磁装置为电流相加的相复励装置，不同的是移相电抗器用饱和电抗器取代固定电抗器。AVR按电压偏差输出相应的直流来控制饱和电抗器的饱和程度，以调节相复励装置交流侧电流,从而消除电压的偏差。饱和电抗器第3章第203页3）

可控电抗器分流的调压器在整流器的交流侧并联一个三相饱和电抗器，进行交流侧的分流控制。当出现电压偏差时，AVR的电流IT控制饱和电抗器的饱和程度，从而改变分流，以达到调压的目的。磁放大器第3章第204页4）交流侧晶闸管分流的调压器晶闸管并联在相复励装置的交流侧实现交流侧的分流。当电压出现偏差时，AVR输出与电压偏差相应的触发电流,改变晶闸管的导通角进行分流。通常在晶闸管电路中串联一适当的阻抗，以限制晶闸管导通时的分流电流。第3章第205页5）

直流侧晶闸管分流的调压器与交流侧晶闸管分流的可控相复励装置不同的是晶闸管并联在直流侧，工作原理大致相同。第3章第206页6）

半波晶闸管分流的调压器半波分流型兼有上述两种形式的优点，既如同直流侧分流形式那样，只需一组可控硅元件，且同步电源较简单，又如同交流侧分流那样，可控硅能自然关断。第3章第207页5. 船舶无刷同步发电机及其励磁系统 同步发电机转子的励磁电流，是通过电刷和滑环引进发电机励磁绕组。由于电刷的磨损，增加了维护和保养工作，磨损产生的碳粉又会导致发电机绝缘下降，产生的电火花不仅会影响无线电通信，在油轮上使用极为危险。为从根本上解决这一问题，采用了具有同轴交流励磁机和旋转硅整流器的无刷同步发电机。1）无刷励磁方式（1）半流晶闸管分流调压器：

励磁电流为励磁机的励磁电流（2）可控复励励磁可控复励励磁方式1—发电机转子(磁场)；2—旋转整流器；3—励磁机转子(电枢)；4—发电机定子(电枢)；5—励磁机定子(磁场)；6—自动电压调整器(AVR)WE1绕组：电流互感器提供适量的励磁功率WE2绕组：自动电压调节器AVR提供控制励磁第3章第210页2）直接可控励磁主发电机G和励磁机LG都是三相同步发电机。它们在结构上的区别在于：主发电机是旋转磁极式的，其定子G是三相交流电枢，转子L是直流励磁绕组；而励磁机则是旋转电枢式，其定子是直流励磁绕组，转子L是三相交流电枢，与主发电机同轴。第3章第211页可控复励励磁两套励磁绕组WE1与WE2。从电力电流互感器的副边获得的与发电机负载电流成正比的二次电流，经整流桥向WE1绕组提供适量的励磁功率；由发电机的出线端经过自动电压调整器AVR向另一个绕组WE2提供一定的励磁功率第3章第212页旋转硅整流器安装在同步发电机转轴上。由于整流器需承受离心力，因此对其制造和安装工艺有一定的要求。励磁机是放大系数很大的环节，调压器小而可靠,其缺点是发电机轴向尺寸因同轴励磁机而增加，励磁机具有较大电磁惯性，动态特性较差。第3章第213页2）船舶无刷同步发电机系统的特点1)发电机为无触点结构，无炭刷和滑环，因此不需维护，运行安全，没有无线电干扰。2)励磁机是一个放大系数很大的环节，所以使调压器的容量小而且可靠。主要优点：主要不足：

1)旋转整流器承受较大的离心力，其制造、安装工艺要求高，需采用压接型硅二极管，压块既是导体，又是散热器，二极管安装在转子支架内腔。2）由于带同轴励磁机，所以使发电机轴向尺寸加大。第3章第214页无刷发电机励磁控制实例第3章第215页3.6并联运行发电机组间无功功率分配当两台并联运行发电机的电压不相等时,在两机组之间将产生一个无功性质的环流,结果将使电压较高的发电机输出无功功率增大,而电压较低的发电机输出的无功功率减少.第3章第216页无功功率分配方式：

1、完全均分同容量发电机2、合理分配按比例分配无功功率分配的条件:

调压装置具有有差的电压调整特性第3章第217页

1）电压调整特性电压调整特性曲线无功电流发电机端电压通常同步发电机都配有自励恒压装置来自动调整发电机的电压，因此同步发电机有一定的电压调整规律，也称电压调整特性。UfIQU0UNIQN第3章第218页2）并联运行无功功率分配并联运行发电机间无功功率分配的关系主要由电压调整特性曲线决定,实际上是通过自励恒压装置自动调整励磁电流,从而调整发电机电势的办法来实现的。发电机并联运行时,调压特性曲线应呈下倾特性,这样有利于稳定地并联工作。第3章第219页2）并联运行无功功率分配1212UfIQUfIQIQ1IQ2均不确定IQ2第3章第220页1#承担的无功变化大2#承担无功变化小希望并联运行机组应有相同的电压调整特性2）

并联运行无功功率分配12UfIQIQ2IQ1第3章第221页2）并联运行无功功率分配相同的电压调整特性12UfIQIQIQ2IQ1第3章第222页3）无功功率的自动分配装置（1）均压线配有相复励自励恒压装置的发电机,一般采用均压线来实现无功功率的自动分配.直流均压线交流均压线第3章第223页直流均压线适用：容量相同的发电机并联运行,在励磁绕组之间采用直流均压线联接。当两台发电机并联运行时,两励磁绕组的励磁电压相等,保证了两台发电机励磁电流相等,实现了两台发电机的无功功率均匀分配。直流均压线接触器第3章第224页无功功率分配装置（均压线）故障判别及排除1、有功功率基本相同，而电流表相差较大2、有功功率基本相同，而功率因数表相差较大排除：检查均压线接触器：吸合线圈、触头控制均压线接触器吸合的联锁触头（发电机主开关的辅助触头）第3章第225页交流均压线适用：容量不同的同步发电机并联运行两台发电机调压装置的移相电抗器通过均压线并联,该联接在三相整流器之前的交流侧。当两台发电机电势不相等时,通过交流均压线的联接可使发电机输出电压均衡,以保持无功功率均匀分配。第3章第226页（2）

电流稳定装置按电压偏差进行调压的励磁系统中，发电机调差系数一般很小，几乎无差。这样发电机并联运行时，可能使无功功率的分配不稳定。引进电流稳定装置第3章第227页GABCIcUabUCLRw1Rw2AVR测量电压UCL主要随无功负荷ICQ而变化第3章第228页带电流稳定装置的电压调整特性：RW2

改变空载电压（平移）RW1

改变电压调整率（斜率）IQUfUf0AVR的调节作用保持UCL不变但实际发电机输出电压UAB(Uf)随ICQ变化UCL第3章第229页第3章第230页4）带有差动电流互感器的电流稳定装置第3章第231页应用实例：表为一组某轮实船1号发电机电压与无功电流的实测数据，共测得11个样本参数，应用一元线性回归法，确定该发电机的调压特性曲线。第3章第232页船舶同步发电机的电压调整特性曲线233不可控相

复励恒压均压线同型号同容量容量不同直流均压线交流均压线可控相复励

自励恒压电流稳定装置（调差装置）无刷同步发电机设有差动电流互感器的无功补偿装置■发电机电压外特性比较图5）判断两机之间的无功功率分配是否均匀的方法

AKWcosφ6）同步发电机的自励恒压装置与发电机组的无功功率分配手动调节的方法为保持电网的电压稳定，在调节时，必须同时向相反方向调节两机组的励磁电流调节旋钮，增大功率因数低的发电机组的励磁电流，同时减少功率因数高的发电机组的励磁电流，使两台机组各自分担的无功功率（功率因数表）基本一致。如果没有单独调节励磁电流的装置，则可通过调整发电机单机运行的电压来调整，调整方向是增加励磁电流和增加单机运行的电压一致。增大电流表指示小的发电机组的励磁电流，同时减少电流表指示大的发电机组的励磁电流，使两台机组各自分担的无功功率（电流表）基本一致。三、船舶电力系统频率及有功调节原理

改变单机运行时的频率、并联运行的发电机有功功率的分配，是通过改变各台发电机原动机的油门的大小，以改变单位时间内进入气缸的燃油量来实现的。

并联机组有功功率分配与电力系统频率调整密切相联系。1.船舶电力系统频率变化的原因

船舶同步发电机频率和原动机转速的关系是发电机运行时的转矩平衡方程式为简单拖动系统的运动规律，刚体运动定律，可用如下的运动方程来描述,即：机械角速度

=2

n/60,J[kg·m2]为系统转动惯量,GD2[N·m2]为系统的飞轮矩,这两者之间的关系为J=GD2/4g,重力加速度常数g=9.81[m/s2].电力拖动系统的运动方程240

电机功率，扭矩和转速功率P＝功W÷时间t

，功W＝力F×距离s

所以：P＝F×s/t＝F×速度v

v是线速度，而在电动机里，转子的线速度＝转子的角速度ω×转子半径r，代入上式得：功率P＝力F×半径r×角速度ω；

而力F×半径r＝扭矩得出：功率P＝扭矩×角速度=T×Ω使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。频率也是电能质量的重要指标之一负载变化时，要保持频率恒定，应相应地调整原动机的油门，保持功率平衡。在船舶电力系统中，频率的调整及有功功率分配均依赖于原动机调速器的调节。原动机输入功率为PT，发电机负荷功率为PF

(1)当，时,静止或恒转速运行，即稳态。(2)当，时,系统处于加速运行，即动态。(3)当，时,系统处于减速运行，即动态。规范规定：船用电器设备在电源频率波动稳态值达±5％额定频率时应能正常运用。因此要求船舶电网频率的变化最好保持在±0.2Hz以内。负荷功率随频率而改变的特性称为负荷的功率频率特性，属于负荷的静态频率特性。

船舶电力系统负载从电网吸收的有功功率与频率的关系一般表示为2.船舶电力系统负荷调节效应船舶电力系统中各种有功负荷与频率的关系，可分为如下几种类型:(1)功率与频率无直接关系的负荷。如:白炽照明，电热，整流器等。(2)功率与频率成正比的负荷。如:机床，压缩机，卷扬机等，

其转矩基本恒定。(3)功率与频率的三次方成正比的负荷。如:吸风机，通风机，水泵等。

在电力系统中功率平衡被破坏引起频率变化时，负载吸收功率的变化起着补偿的作用，使系统能在另一个频率值下得到新的平衡，这种现象称为电力系统的负荷调节效应。负荷调节效应

为了保证系统的频率变化在一定的允许范围内，发电机组必需配置调速器。发电机转速的调整是由原动机的调速器来实现的，因此发电机组的功率频率特性取决于调速器的特性。由于电力系统要求频率能维持在一定范围之内，因此调速器应是一种“定速调速器”。即通过调速器调节维持原动机转速不变。1）调速器种类：机械式、液压式和电子式等。但无论哪种型式，其工作原理都是测出偏差后，根据偏差的大小和极性去调节原动机，使原动机在负载从零到额定值范围内变化时，维持转速在允许的范围内。3.调速器基本原理及特性1：传动轴2：轴3：飞铁4：拨爪5：滑套筒6：弹簧7：杠杆8：拉杆9：涡轮涡杆10：调速器电机11：油门控制结构2）离心式调速器基本结构柴油机运行时，通过齿轮传动机构带动调速器的传动轴1将转速传到轴2，使飞铁3绕轴2旋转，飞铁在离心力作用下，力图张开，并将滑套5向上顶，压缩弹簧6，直到与弹簧6产生的反作用力相平衡，这时滑套5将处于某一平衡位置，通过杠杆7、拉杆8，将油门拉到一定的开度，使柴油机有一定大小的喷油量，机组在一定转速下运行，此时的调速器处于一种平衡状态。离心式调速器基本原理按实际转速与给定转速（弹簧预紧力）之差，自动调节油门，维持原动机接近定速运行。

一次调节：仅有柴油机调速器自身的调速特性决定二次调节：通过调速器弹簧的预紧力调节通过伺服电动机，经蜗轮蜗杆传动，可以将弹簧6事先压紧到一定的程度；弹簧“预紧”是通过配电盘上的手动调速开关接通伺服电动机进行的操作。预紧力越大，滑套越被压向下移，对应的油门开度越大，反之油门开度越小。3）电子调速器全电子调速器电一液或电—气调速器液—电双脉冲调速器即将转速变化信号(称单脉冲)和负载变化的电脉冲信号这两个单脉冲信号叠加起来调节燃油量，亦称频载调速器，这种双脉冲调速器能在负载一有变动而转速尚未明确变化之前就开始调节燃油量，因而具有较高的调节精度，适用于对供电要求特别高的柴油发电机组。转速测量环节的输出电压为Un、转速给定电压为UnR，经比较放大后，其转速偏差为K1（UnR－Un）。功率测量环