《船舶电气与自动化（船舶电气）（大管轮）》-船舶电气（大管轮）第五章

船舶电气（大管轮）第一章船舶电工基础第二章船舶电力拖动控制第三章船舶甲板设备的电气控制第四章电气和电子控制设备的故障诊断第五章船舶配电系统第六章船舶高压装置第五章船舶配电系统第1节船舶电力系统概述第2节主配电屏的结构和组成第3节发电机组的自动控制第4节发电机和配电系统自动控制第5节船舶电站故障及其分级保护控制第6节船舶应急电源31.船舶电力系统必须满足下列要求：船舶电力系统（1）安全（2）可靠（3）优质（4）经济

船舶许多设备都需要使用电能，供电、配电和用电装置所组成的独立船舶电力系统是当代船舶必备系统第五章船舶配电系统第1节船舶电力系统概述一、 船舶电力系统的组成二、 船舶电力系统的特点三、 船舶电力系统的基本参数四、 发电机容量及台数确定的原则一、 船舶电力系统的组成电源、配电装置、电力网和负载发电、配电、输电、用电6

(1)电源：电源是将其他形式的能量（如机械能、化学能等）转换为电能的装置。船舶电源(主电源)主发电机组应急电源交流直流应急发电机蓄电池组区别电源种类与电制（电流种类）7柴油机发电机柴发轴发急发岸发8

接受和分配电能的装置,也是对电源、电力网和负载进行保护、监视、测量和控制的装置。配电装置应急配电板动力分配电板

照明分配电板充放电板岸电箱主配电板（2）配电装置：主配急配分配岸配9发屏（发电配电屏）并屏（并车配电屏）载屏（负载配电屏）灯屏（照明配电屏）10船舶输电电缆和电线的总称。船舶电力网照明电网

应急及临时应急电网弱电电网动力电网（3）船舶电力网：主网灯网急网弱网11用电设备：机舱、甲板、驾驶、生活2）甲板机械及舵机锚机、起货机、绞缆机、拖缆机等。1）动力装置用辅机

主机滑油泵、主机海水泵、主机淡水泵、机舱风机等。(备车、组合启动屏)（4）负载：3）舱室辅机

生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等。12

电加热器、电风扇、电视机、照明设备、冷藏通风。7）其他设备：6）船舶通信导航设备

无线电收发报机、声光报警装置、电车钟、舵角指示器、电罗经、雷达等。4）电力推进设备

主电力推进装置、艏艉侧推装置等。5）机修设备

车床、钻床、电焊机、弯管机等。舵机、航行灯采用两条相互独立的馈电线双路供电13（3）冲击重：重型负载起动冲击大。（1）容量小：船舶电力系统是一个独立的电力系统。（2）距离短：船舶电网的输电距离短，线路阻抗低，各处短路电流大。二、船舶电力系统的特点（1）民用船舶规范（2）国际标准船舶电力系统应遵循的规范和标准《钢质海船入级规范》、《钢质内河船舶建造规范》（4）环境差：船舶是一个工作环境恶劣的场所。14

我国采用50Hz，日本、美国、西欧等采用60Hz的频率标准。1.电流种类，即电制

几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统2.额定电压

交流船舶电网多数为380V或为440V。某些船舶采用的3.3KV的电力系统。3.额定频率三、船舶电力系统基本参数4.线制15船舶电网的线制1)直流2)交流单相3)交流三相根据船舶电力系统电制的不同，可采用其一配电方式16

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。三线绝缘系统IT交流三相17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。交流三相18中性点接地三线系统TN+PE

利用船体作为中线形成回路，节省电缆，无需采用变压器，容易发生触电和短路故障。交流三相19中性点接地三线系统TT交流三相YΔRSTNPEPE20四、发电机容量及台数确定的原则（5）应急工况

电站发电机组数量的选择和单机容量的确定既与电站容量有关，也与工况的用电量大小和相对运行周期的长短有关1）船舶的运行工况货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：（1）航行工况（2）进出港工况（3）装卸货工况（4）停泊工况21（2）船舶电站必须有备用机组一般设置2～4台。（1）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,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。（2）裕量功率不能太大，以保证其经济性。3）发电机组容量和数量的选择原则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本原则确定：（1）单机组容量以最高负荷率80％为宜2）确定电站容量的基本原则（3）确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿命应与主机寿命相当。（4）维修管理方便。22

应急发电机容量的确定2）容量确定满足供给：航行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警、信号装置、火灾探测、报警装置、防火门的固定释放；紧急状态船内通信、应急消防泵、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动遥控设备、应急舵机、电梯、无线电等。1）目的和原则

500总吨及以上，设发电机或蓄电池作为应急电源。应急发电机能45秒自动起动合闸，容量满足公约规定第五章船舶配电系统第2节主配电板的结构和组成一、 船舶主配电板二、 配电系统的总体布局三、 检测仪表和安全设备四、 发电机主开关的结构及其功能测试五、 发电机主开关及相关控制回路的故障分析24配电装置的主要功能正常运行时接通和开断电路测量和监视电力系统中的各种电气参数对某些电气参数进行调整对电路状态、开关状态以及不正常运行时进行信号指示不正常运行或故障时，报警或切除故障电路一、船舶主配电板252627船舶配电板是对电源发出的电能进行集中控制并分配给各用电设备的一种装置。——

按用途分为：主配电板、应急配电板(含充放电板)、分配电板（区配电板）和岸电箱。——4种。配电装置分类28

组成：主配电板由发电机控制屏，并车屏，负载屏，母线四部分组成。

1.发电机控制屏：控制、调节、监视和保护发电机组用。上部：各种测量仪表，（电压表、电流表、频率表、功率表，）中部：主开关、调速开关，下部：自动装置；

2.并车屏：发电机进行并车、整步操作用。有同步表、同步灯、转换开关、操纵按钮、开关、自动并车装置。

3.负载屏：分配电能并控制、监视、保护。包括：电力、照明屏。有空气开关、电压电流表、绝缘指示灯、兆欧表、岸电开关等。

4.汇流排（母线）：注意排列顺序和颜色。顺序：上中下、左中右、前中后；颜色：交流：绿黄红、中线浅蓝；接地线：绿黄相间；直流：红蓝。一、主配电板29

功能：向成组用电设备进行供电，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，额定电流<16A；区配电板由主配电板或应急配电板馈电，额定电流>16A。

实际中，区配电板和分配电板统称为分配电板。二、配电系统的总体布局（一）分配电板（区配电板）30

作用：应急配电板用来控制、监视应急发电机组，并向应急电设备供电。组成：它有控制屏和负载屏，没有并车屏和逆功继电器（因为单机运行）。连接：通过联络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。（二）应急配电板31

要求：1，平时主网供电；2，EMCB—>ABTS,

ABTS与EACB连锁3，ABTS自动；4，EG自动（起动、停止）5，测试：

（1）仅EG起动；

（2）模拟真断电32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、应急电网失电后，能自动向小应急供电。充放电板3334

船舶接用岸电时，首先应保证岸电的基本参数（电制、额定电压及额定频率）与船舶电力系统的参数一致；其次要保证岸电的相序与船电一致；最后还应确认船舶主发电机（或应急发电机）已脱离电网，通常为了保险起见，配电板上主开关与岸电开关之间设有联锁保护环节，以保证船舶电源供电时，不允许岸电的接入。（三）岸电箱

功能：主要是坞修时通过岸电箱接至船舶主配电板或应急配电板。35配电板上主开关与岸电开关设有互锁保护环节岸电36脱扣器371）岸电箱应有下列设施能切断所有绝缘极的断路器或开关系＋熔断器；指示端电压的指示灯或电表用于连接软电缆的合适接线端子；对岸电为中性点接地的交流三相，应设有接地接线柱；应有监视岸电极性或相序是否相符的设施；标明船电系统的配电系统形式、额定电压和频率；有时船东要求有电度表382）接岸电时注意事项岸电箱与主配电板应固定电缆敷设且应有足够的定额岸电和船电系统为中性点接地的三相交流系统时，应将船体与岸地相连接，利用船体做导电回路的船舶，不应以陆地或海水做岸电回路，以绝缘的接地线连接船体与岸电网零点岸电箱内有连接绝缘的接地线的接线柱。39相序指示灯三、检测仪表和安全设备（一）断路器（二）熔断器（三）逆功率继电器（四）电网绝缘监视仪（五）相序监视40检测仪表包括电压互感器、电流互感器、电压表及其选择开关、电流表及其选择开关、功率表、频率表、绝缘表及并车屏上的同步表等。（一）断路器合、分过载、短路欠压、失压、过流、过载和短路保护融合了刀开关、熔断器、热继电器及欠压继电器的功能41本体：主触点（用于通断主电路）、灭弧装置（灭弧栅片灭弧）、脱扣器、操作机构和保护脱扣机构附件：触头、分励脱扣、保护脱扣、操作、闭锁1—主触点；2—自由脱扣机构；3—过流脱扣器；4—分励脱扣器；5—加热电阻丝；6—欠压脱扣器；7—分励按钮；8—热脱扣器双金属片作用：421.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

接插型塑壳式自动空气断路器外观图额定电压：额定电流：通断能力：能接通和分断的短路电流值分断时间：短路分断电流：能够可靠分断的最大短路电流值瞬动过电流的整定值：

起动电流的2～2.5倍43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（二）熔断器照明支路：熔体额定电流≥支路上所有电灯的工作电流之和；单台直接起动电动机：熔体额定电流≥（1.5～2.5）×电动机额定电流；配电变压器低压侧：熔体额定电流＝（1～1.2）×变压器低压侧额定电流。中性线不允许接入熔断器44材料决定：缓熔、中熔、速熔

螺旋、管式、填料封闭管

铅、锡；锌、铝；铜、银（三）逆功率继电器逆功率保护功能必须保留在控制器中控制失压线圈回路断开，使主断路器脱扣，输出报警信号给其他设备使用8～15%，3～10s45（四）电网绝缘监视仪46在线、指示、报警漏电流

指针偏转越

绝缘电阻摇表：断电测；地气灯：按钮测船舶电网的绝缘电阻应不低于1兆欧。（五）相序监视接入岸电，保证岸电相序与船电相序一致负序继电器：检查岸电相序错误或缺相47四、发电机主开关的结构及其功能测试（一）触头和灭弧系统（二）自由脱扣机构（三）操作机构（四）保护装置（五）船用框架式自动空气断路器实例（六）装置式自动空气断路器48由触头、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。

49船舶电站2025/11/2719:52（一）触头和灭弧系统灭弧栅2025/11/2719:52船舶电站50触头由主触头、副触头和弧触头组成。合闸顺序：弧触头→副触头→主触头分闸顺序：主触头→副触头→弧触头51作用：使触头保持闭合或迅速断开。（a）合闸位置（b）分闸位置（c）准备合闸位置（二）自由脱扣机构52

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,自由脱扣机构“再扣”,利用储能弹簧释放的能量实现合闸。（三）操作机构53AH型电磁合闸原理图合闸线圈1234567891054（四）保护装置（脱扣器）过电流、失压、逆功率、短路等保护2025/11/2719:52船舶电站55MT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2025/11/2719:52船舶电站562025/11/2719:52船舶电站572025/11/2719:52船舶电站58（六）装置式自动空气断路器自动开关同样具有过载、短路和失压等保护功能用以保护电机、电器和电缆等设备带热脱扣器、电磁脱扣器和复式脱扣器热脱扣器动作后要经一段恢复时间，方可重新合闸。这段时间一般为1～5min。分励脱扣器通电脱扣失压脱扣器断电脱扣60一种容量相对小的空气断路器，也叫塑壳式自动开关安全、美观、体积小、质量轻用于不频繁接通和分断的电路2025/11/2719:52船舶电站61各种断路器五、发电机主开关及相关控制回路的故障分析（一）发电机主开关常见故障原因与排除机械：卡、磨、松、断、弹簧；最常见储能，失压脱扣弹簧电气：整定、绕组、触点、老化；最常见失压线圈，储能马达（二）发电机主开关相关控制回路的故障原因与排除过载：真过载、整定小欠压：压力波动过大，线圈动作整定逆功：发动机调速器短路：常规电站、自动电站；排除故障（或隔离），再复位恢复供电62合闸、分闸、储能分闸控制

失压线圈63问题？谢谢！第五章船舶配电系统第3节发电机组的自动控制一、 发电机组的自动启动和停止二、 发电机组的调速控制三、 发电机组的保护控制四、 发电机组的常见故障及其分析控制：起动/停止，定速/怠速，速度自动调节、安全保护；轴发：与辅助柴油发电机至少要能短时并联运行，一般不考虑连续并联运行。

轴带发电机系统中的电源逆变器具有与柴油机调速器相近的特性。

轴发在60%～110%额定转速方可进行。

主机在紧急停车和紧急倒车时，可以采用两种转换方法：

主机转速降到60%以下，采用失电转换；

主机转速维持在额定转速60%（或预设的某个可稳定供电

的转速值），带电转换后再急剧降低主机转速。若来不及带电转换就要求主机停车，此时只能使用应急电源。一、 发电机组的自动启动和停止选择：“机旁”/“遥控”/“自动”；自动优先级次序起动方式：时间原则/速度原则/滑油压力；三次；怠/定速滑油：预润滑/建压延时/保护延时控制：起动电磁阀、停止电磁阀备用自动起动条件：（1）经延时判断，确认运行机组重载；（2）运行机组的滑油压力低；（3）运行机组冷却水出口温度高；（4）电网突然断电；（5）经重载询问，贮备容量不够；（6）正要起动的备用机组阻塞；（7）备用机组起动失败或合闸失败。二、 发电机组的调速控制全电子调速器电一液或电一气调速器液一电双脉冲调速器67电子调速器由转速调整电位器、转速传感器、控制器、执行器和保险电路等组成f=nz/60电动比例调节阀怠速调整增益调整转速调整双脉冲电子调速器68功差信号参与原动机油门的控制，会降低调速过程中转速的波动范围，具有良好的动态调速性能。调速器:50%负载：10%，5s，2.5%

100%负载：15%，5s，2.5%69一次调节：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三、 发电机组的保护控制超速：115%（可调）滑油：低于？之前有报警、备用起动冷却水：高于？之前有报警、备用起动其它：排气高温报警、曲轴箱油雾浓度、滑油温度70发电机组的保护控制只有故障停车，没有故障减速。超速停车(OverSpeed)，滑油低压停车（LOLowP）是两个最基本的保护四、 发电机组的常见故障及其分析一般故障：报警

换机严重故障1级故障：不断电换机，如高水温、油压偏低、排温过高、过载。。2级故障：断电，换机，如超速、短路、欠压71油、水、气、电、机第五章船舶配电系统第4节发电机和配电系统自动控制一、 自动同步二、 自动负载分配三、 重载询问四、 优先脱扣五、 自动/主断路器内置的保护功能六、 自动电压调节七、 频率控制一、 自动同步要求：并车过程中冲击电流不能超过允许值；发电机投入电网后能迅速拉入同步电压差不得超过10%，相位差δ小于±15º，频差小于1%额定频率，通常以0.25Hz最好。手动、自动和半自动电压差和频率差的调节由操作人员用手动完成，合闸操作由自动装置完成手动合闸后，功率分配自动调节控制一台处于自动，另一台处于手动操作半自动待并发电机组与运行发电机组之间必须满足如下条件：（1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；（2）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压有效值相等；（3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的初相位相同；（4）待并机组电压的频率与运行机组（或电网）电压的频率大小相等。对原动机的要求：相同而均匀的角速度有差特性的速度变化率调速器的灵敏度要适当（一）自动准同步并车条件励磁电流油门电压频率相位（二）自动并车的组成环节（二）自动并车的组成环节自动并车装置结构图正弦波频差脉动电压电路us=u1-u2Us=2Umsin

st+02

s=

1-

w=2pDf

0=1-w（1）差频电压及其获得频差脉动电压加在灯两端的电压是随变化的脉动电压，脉动电压为零时，灯灭。脉动电压的周期UC2UC1UB2UA1UA2UB1目标：从频差脉动电压获取频差、相位差信息频差脉动电压波形

Ts=1

fTs=1

ftttTs=1

fTs=1

fU1,U2US准同期的条件：t0Us频差周期TS>2STS同步点正弦波的脉动电压存在如下三个问题：当U1≠UW，US≠0，用US

＝0来判别δ＝0就会出错误，船舶电网电压波动比较大②无法从中获得频差方向，判别待并机频率高于还是低于电网频率③脉动电压与相位差δ的关系是正弦关系，而不是线性关系因此采用三角波频差脉动电压三角波频率脉冲电压三角波频差脉动电压不受电压差和波形失真的影响频率预调判别待并机频率是高于还是低于电网频率，以此对待并机减速或加速自动并车装置设：

频差符号自动检测和调速控制电路（2）频差方向鉴别及调速脉冲控制2)频差方向（移相法）将电网电压通过移相电路变成两个不同相位电压当发电机的频率高于电网频率时，发电机旋转相量U1相对于电网电压相量逆时针方向旋转，先与Uw

重合，后与U’w重合；当发电机的频率低于电网频率时……..通过检测同相点的前后次序鉴别频差方向UwU’wU1U’sUsUsU’sUsU’s将电网的频率fw信号和待并发电机的频率ff信号分别送到频率—电压变换器，其输出为与各自频率成正比的直流电压信号u1和u2。

模拟量比较法原理图

（3）恒定超前相角或超前时间信号获取恒定超前相角的获得采用鉴幅器获得恒定超前相角的波形图

主开关合闸固有动作时间

恒定超前时间的获得与整定恒定超前时间获得电路

由于脉动电压波型的过零点代表相位差=0，所以要获得恒定的超前时间tq，只要把脉动电压波型的零点前移tq时间，再检测零点，即可获得恒定的超前时间。显然，脉动电压波型的前移可采用比例一微分电路实现。电压差允许鉴别频率差允许鉴别恒定提前时间或相角捕获电路电压差满足并车要求：在δ＝0时刻，正弦波的脉冲电压US不超过一定值（这个值与允许ΔU≤±10%对应）（4）允许合闸频差检测合闸“与”门电路三角波脉动电压为例，三角波斜率表明TS的长短（即Δf的大小）。Δf越小，三角波斜率就越小，Δf越大，斜率就越大；所以，只要一个微分电路和鉴幅器，就可鉴别频差允许的条件。恒定提前相角捕获电路是采用频差脉动电压之前加入比例微分电路组成的。把电压差允许鉴别的条件，频差允许鉴别条件与恒定提前时间捕获脉冲通过一个合闸与门,送出合闸控制信号，使主开关合闸操作。（三）自动并车装置的附加功能1.单机投入2.允许同步操作时限3.电压差超限报警4.内部故障检测5.呆滞扰动6.正频差投入7.系统频率输出91（四）轴带发电机的同步操作轴发待并：调柴发/调多台柴发柴发待并：调柴发92（五）并车操作的注意事项1．避免在负载剧烈变化时并车2．不能空载或轻载并车3．并车后须及时转移负载同步表及时切断！93问题？谢谢！94基本功能

(1)自动维持船舶电力系统频率为额定值。(2)依并联运行各机组的容量按比例自动分配负载有功功率。(3)接到“解列”指令时，能自动控制负载转移，待其负载接近零时，才使其发电机主开关自动跳闸，与电网脱离。“频率自动调整和有功功率的自动分配”装置简称为自动调频调载装置，又称“自动负荷分配器”。

二、 自动负载分配951`2`负荷增加负荷减小CBAff0P/2PP12(1)(2)（一）自动调频调载装置的基本组成961）频率变换器2）有功功率变换器3）有功功率分配器4）调整器971）频率变换器频率变换器又称测频器，频率变换器能够将实际频率对额定频率的偏差∆f变换成相应大小和极性的直流电压信号，送到调节系统进行综合比较。982）有功功率变换器

有功功率变换器又称测功器，用以测量发机电输出的有功功率，并将测得的发电机有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号。993）有功功率分配器有功功率分配器的功能：得到功差信号U

p及实现有功功率按比例分配n并联运行的机组数Pi第i台机组的发电机输出功率，(i=1，2，…n)1004）调整器调整器是自动调频调载装置的执行机构，它接收频差和功差综合信号，并根据频差和功差综合信号的大小及极性，发出相应加大或减小油门的指令来控制伺服马达正反转，以达到有功功率的均匀分配和保持频率恒定的目的。usr>0调整器输出减速脉冲；usr<0调整器输出加速脉冲；usr=0调整器停止调节。（二）自动调频调载方法1.有差调节法仅依赖有差调速特性的调速器来稳定电网的频率和有功负荷分配

不均匀2.虚有差法1013.主调发电机法调频调载装置仅作为主调发电机的调频器，只检测电网的频差，并根据频差信号去调节主调发电机的调速特性来实现调频。如轴发其他有差调节机组：基载发电机102三、 重载询问1.允许起动信号：Ps≥Pm

2.确定投入运行发电机的台数:

Pss=

Ps+

Pg

≥Pm-->允许3.大功率电动机起动器的“起动询问”电路工作原理4.重载起动询问信号的处理例如发电机对备用机组的起动需求负载为85％，大于发电机额定容量15％的电动机起动应纳入起动询问。为了可靠起见也取大于10％。例如某船电站的发电机容量为440kw，设定在85％起动备用机组，把两台55kW压载泵电动机纳入起动询问。103104四、发电机组自动顺序起动（1）单机运行不正常或重载，要求增机，按顺序起动下一台。（2）单机运行，突然跳闸，电网失电，起动下一台。（3）单机运行，要求增机，但第一备用机组“阻塞”，或起动、合闸失败，“增机指令”应递续给最后的一台。（4）并联运行，要求增机，则起动最后一台备用机组。五、 优先脱扣--次要负荷自动分级卸载105尽可能保证供电连续性对于设置了次要负荷自动分级卸载功能的船舶自动化电站，当运行机组出现过载时，发出要求增机指令的同时，发电机过载保护和次要负荷自动分级卸载保护功能也都已经起动。首先在一定的延时时间内，备用机组应自动投入，分担系统的负荷。如果无备用机组或备用机组不在自动位，经延时确认后，次要负荷自动分级卸载保护功能将动作，自动卸掉部分次要负荷，以缓解运行机组的过载压力，可能在一定程度上暂时解除过载，使运行机组不致过载跳闸，从而保证供电的连续性。过载达110％～120％：5～l0s优先脱扣过载达150％：10～20s，过载保护过载前，>85%负载，备用机组起动延时起动投入三级脱扣，过载情况下，延时时间分别整定为：第一级脱扣延时5s；第二级脱扣延时10s；第三级脱扣延时15s。过载保护延时20s106六、 自动/主断路器内置的保护功能低压空气断路器ACB的内置保护：短路、过流、过载、逆功率和欠压；另配保护装置，短路备用保护；2.真空断路器：内置没有保护，需外加综合保护装置。107七、 自动电压调节108（1）发电机稳态电压变化率±2.5％，应急±3.5％（一）励磁自动调整装置的技术指标（2）发电机动态特性指标：109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％，而电压恢复到与最后稳定值相差3％以内所需的时间，则不应超过1.5s。”（二）励磁自动调整装置的分类按负载电流大小及相位调整：开环按照电压偏差（

）：闭环复合调整：不可控+AVR110111（三）励磁自动调节系统的调节原理1.励磁调节特性112无功电流发电机端电压

UfIQU0UNIQN2.按负载电流大小及相位进行调节原理1131143.按机端电压偏差调节原理1151164.综合调节原理117（四）无刷发电机励磁装置118TYQG定子L转子LGLfVD无刷同步发电机励磁系统示意图119（五）并联运行同步发电机组间无功功率分配120电压调整特性曲线

并联运行无功功率分配121电流稳定装置原理图八、 频率控制参考调速器122第五章船舶配电系统第5节船舶电站故障及其分级保护控制一、 发电机的基本保护回路二、 配电系统的保护控制及相关参数设定三、 发电机电压控制的常见故障分析四、 配电系统的操作和常见故障处理五、 船舶电站故障的分级保护船舶电力系统保护的内容包括：（1）船舶发电机的保护：主要有过载、短路、欠压和逆功率等保护；（2）船舶电力网的保护：主要有过载、短路、岸电相序及断相等保护；（3）船舶变压器的保护：主要有过载、差动、短路等保护；（4）船舶用电设备的保护：主要有过载、短路、零压（欠压）和缺相等保护。124一、 发电机的基本保护回路1.同步发电机的过载保护：过载与过流，反时限过载保护的动作时限一般要大于10s；极限：过电流为1.5倍时，在120s内发电机不致烧坏，推荐20-30s2.过载保护有关的规范规定过载小于10％：延时报警，<15min过载10％～50％：延时<2min，推荐额定电流的125％～135％，延时15s～30s；长延时过电流大于50％

～150％（即额定电流的1.50～2.5倍

）：延时<0.6s；短延时（一）船舶同步发电机的过载保护（二）船舶同步发电机外部短路保护短路短延时保护的起动电流整定为3～5倍的发电机额定电流，动作时限整定为0.2～0.6s，作用于发电机跳闸；短路瞬时保护的起动电流整定为5～10倍的发电机额定电流，瞬时动作于发电机跳闸。两套电流保护装置：

万能式自动空气断路器中的过电流脱扣器

综合保护装置中的过电流继电器万能式自动空气断路器中的欠压脱扣器可作为备用脱扣（三）船舶同步发电机的欠压保护对带时限：额定电压值的35%～70%时，延时1.5～3s动作；不带时限：低于其额定电压的35%时，瞬时动作。综合保护装置：框架式断路器内置失压线圈：

低于35%～70%动作（四）逆功率保护逆功率保护具有一定的时限，最好具有反时限特性：柴油机时，发电机额定功率的8%～15%；延时3～10s；失压时仍需有效二、 配电系统的保护控制及相关参数设定（一）船舶电网的过载保护发电-配电：主开关过载；主配-分配：装置式断路器过载；配电-用电：用电设备过载舵机：过载报警，没有过载保护主要内容为过载和短路保护，包括单相接地、绝缘降低、相序接错等报警。岸电进行相序保护和断相保护船舶电网中可不必考虑过载保护（二）船舶电网的短路保护1．选择性时间原则电流原则t1＞t3＞t5继电保护的级数不能太多（一般3～5级）：对动力负载，不得多于4级，对于照明负载，不得多于5级。I1＞I3＞I5在船舶电力系统中，最好采用时间原则和电流原则相结合的方法船舶电网的短路电流都很大，因此按电流原则实现选择性保护往往是有困难的。2．快速性：动作时间短，并短时间内完成参数检测、逻辑分析和判断的过程。3．灵敏性：指保护装置反应故障的能力，一般以灵敏系数的大小来衡量。

例如：某一线路电流继电器的整定值为5A，短路时输入电流为10A，则该保护装置的灵敏系数等于2。4，可靠性：保护方式的选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、维护和检修质量等（三）船舶电网单相接地监视及查找1MΩ0.5MΩ配电盘式兆欧表或绝缘监视仪摇表只有在断电时才能使用！地气灯接地故障出现时，要分析判断故障点可能发生在何处:

最近是否有新安装的电气设备；

是否因接线碰壳而形成接地；

或者有哪些薄弱环节易于形成接地等。

必要时，可以用分区域断电的方法检查，分级逐个去检查直到找出故障点。（四）船舶变压器和负载的保护1．船舶变压器的保护2．船舶负载的保护相间短路、对地短路、绕组匝间短路以及输出端短路；变压器的保护有电流保护、差动保护等变压器原边侧熔断器FU熔断电流的选择可由IPE

=Krel

I1N

：Krel=3～4变压器副边侧的熔断器的熔断电流，可按（1.1～1.2）I2N船舶照明线路，按规定实际负载电流不应超过保护电器整定值的80%。电动机等动力负载保护措施在电力拖动中：热继，1.05-1.1倍，反时限延时三、 发电机电压控制的常见故障分析（1）旋转整流装置故障旋转整流桥、接线松、断线（2）静止励磁系统元器件损坏断线、短路（3）发电机在运行中，突然不发电手动充磁判断、AVR脱开、ACR脱扣、相复励发电机本身常见的故障有定子绕组相间短路、匝间短路、绕组断路；转子励磁线圈断路、短路、电刷接触不良、电刷磨损过度等故障。1.发电机励磁回路故障2.发电机调压系统故障（1）发电机转速为额定值，但不能建立电压

充磁按钮，判断剩磁；

励磁回路：整流桥、可控硅、接触问题（2）发电机端电压低于额定电压

相复励整流桥、AVR（3）发电机端电压高于额定值

能调整：调整电位器；不能调，AVR或可控硅（4）当负载增加时，发电机电压大幅度下降

整流桥、电流互感器、可控硅四、 配电系统的操作和常见故障处理（一）配电系统的操作1．手动并车操作过程起动待并机、观察待并机的电压、接通同步表并调速、观察相位差合闸、断开同步表、调载均衡2．调频调载操作过程加、减速调节3．无功调节过程电流表指示相差太大功率因数表（cosφ表）相差较大4．备用机组的设置四、 配电系统的操作和常见故障处理（二）引起船舶电力系统故障的原因1．设备本身发生故障2．由于操作不当而引起的故障3．恶劣环境条件的影响而引起的故障4．意外发生的各种事故5．同步发电机的运行参数失调故障

油、水、气、电、机；跑、冒、漏、滴、串

短、断、地、漏、松；松、断、卡、堵、脏

四、 配电系统的操作和常见故障处理1．常规电站电网失电后的处理（1）并车跳电：好机组立即送电；（2）运行机组跳电：备用起动供电；（3）单机过载跳电：复位再送电，起动备用并电（4）短路或失压保护跳电：短路排除再送电（5）主开关误动作跳闸：确认无短路再送电，或换主开关（6）燃油故障跳电：备用起动送电（三）船舶电网失电的一般处理方法2．对于具有自动电站管理系统电网失电后的处理除因短路保护导至发电机主开关跳闸断电外，对于其它各种机、电故障致主开关跳闸，自动电站管理系统均能自动处理，不需要值班轮机人员干涉，值班人员仅需按照报警指示故障进行相应检查、排除处理即可。若电网突然失电除警报声外所有设备均停止运行：有短路，自动系统已不能处理，需排除短路再复位，并从手动恢复自动。四、 配电系统的操作和常见故障处理1．电网电压过高（或过低）：AVR或励磁回路故障2．频率过高或过低：调速器3．电网失电：备用4．船舶电网接地故障：分区分段逐个查找5．自动同步失败：手动同步6．合闸失败：发动机调速、发电机调压、主开关7．ACB异常分闸：主开关本体，常见失压线圈故障8．发电机不能投入电网：查缺相、相序、主开关（四）船舶电力系统故障处理五、 船舶电站故障的分级保护一般故障：报警严重故障1级：备机起动，并电换电，如滑油压力低，淡水温度高，过载，逆功。。。。。2级：断电，备机起动，送电，如滑油压力低低，淡水温度高高，超速，短路，失压1．分级保护控制流程1）1级故障的处理流程

t1确认

备机起动

t2达到发火

起动成功

t3近额定

发电机建压

自动同步调速

t4同步合闸

t5时间未合闸失败2）2级故障的处理流程

备机起动

建压

合闸2．严重短路控制流程查明故障

排除故障

备机起动

手动送电

手动/自动

第五章船舶配电系统第6节船舶应急电源一、 应急电源的相关要求及意义二、 船舶应急电站的组成与功能一、 应急电源的相关要求及意义重要负载均采用两路供电方式，如船舶舵机、应急消防水泵、航行灯等，主要是为了使得安全设备能可靠工作。两路供电的含义包括电源是两个不同属性的，不同地点的电源，确保电源来源可靠；两路供电的线路是分开的，基本上是沿船舷两侧布置，确保线路的安全和可靠；基本上两路供电的用电设备也是两套，并可以任意选择两个供电来源之一，如航行灯、舵机；从而保证了从电源到设备均为两套互为备用，起到安全冗余的作用。二、 船舶应急电站的组成与功能(一)应急发电机与应急配电板应急发电机：双起动、45s、通风应急配电板：只有发电机控制屏和负载屏，无需逆功率继电器和同步表测试：（测试前通知驾驶室）

方式1：测试选择开关—>延时—>起动—>观察建压。

方式2：测试选择开关—>联络开关断—>延时—>起动—>观察建压—>应急供电。实测：（测试前通知驾驶室）

主配电屏上分断应急供电—>联络开关断—>延时—>起动—>观察建压—>应急供电。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。船上使用的应急蓄电池有酸性（铅）蓄电池和碱性（铁镍、铬镍）蓄电池两种。船上一般采用酸性蓄电池为多，主要是因为其具有体积小，价格便宜，维护方便等优点。

148（二）船用蓄电池及其充放电板蓄电池主要有如下用途：⑴作为小应急电源（应急照明、航行灯）及内部通讯电源；⑵作为机舱巡回监视系统的备用控制电源；⑶作为应急柴油发电机的起动电源；⑷作为救生艇柴油机的起动电源；⑸作为无线电收发报机的电源。149酸性蓄电池结构图1-电极桩头；2-透气塞；3-连接条；4-容器1.酸性蓄电池的结构和工作原理酸性蓄电池主要由容器、极板、隔板三部分构成，其外形结构如图所示。

150酸性蓄电池是利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存和释放电能的装置。它的工作原理可用如下化学方程表示：正极电解液负极正极电解液负极通过化学方程式可以看出：蓄电池放电时会产生水，电解液比重降低；充电时生成硫酸，比重增加。根据这个原理，可以用比重计来测量电解液的比重，蓄电池的电动势与电解液比重（相对密度）有关，比重高，电动势也高，二者的关系可用经验公式表示如下：

E——蓄电池的电动势，