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1、船舶供电技术,Author: Fuyu Zhuang Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao City, Liaoning Province, P.R.China,负荷计算需要系数和三类负荷法是计算基本方法,编制全船电力负载表时，可按下述方法和程序进行： (1)计算各用电设备的额定输入功率。 (2)选择计算工况，确定各工况所需使用的电气设备，按连续负载和间断负载加以区分。 (3)确定各用电设备的需要系数。 (4)计算各用电设备的所需功率，并计算出各工况下所需总功率。 (5)选用间断负载的同时系数，计算总需要功率。 (6)考虑5网络损失，计算

2、所需要总功率。 (7)根据上述总功率，考虑5%电压损失时的总功率，选择发电机组的容量和台数，并计算各工况下使用发电机的负载率,某运输船电力负载（绘制计算书）,电器名称： 一、甲板机械 舵机 2.8 1.2 85 锚机 6 4.8 83 起货机4 17 12 79 二、机舱机械 空气压缩机 10 8.5 85 锅炉给水泵 1.1 0.8 79 燃油输送泵 1.5 1.2 80 淡水泵 1.1 0.8 79 舱低泵 5.5 4.5 82 消防泵 13 11 86 机舱通风机 2.2 1.2 85,三、其他辅机和设备 舱室通风机 0.6 0.13 85 蓄电池抽风机 0.8 0.27 73 照明 0

3、.8 电冰箱 0.8 电暖气 0.5 通讯助航系统 1.5,考虑5%电压损失时的总功率 (kW) 使用发电机(数kW) 发电机负载的百分比 ( %) 备用发电机( 台数kW),一. 船舶用电设备的分类 船上用电设备很多，便于管理，把船舶用电设备按不同用途和不同系统进行分类。 1动力装置用辅机 2甲板机械 3舱室辅机 4机修机械 5冷藏通风机械 6照明设备 7弱电设备 8厨房设备 9自动化设备及其他 二. 用电设备对船舶电力系统的要求 1对电压的要求 船舶用电设备只有在额定电压下才能充分发挥其功率，电压的稳定性要求较高。电源电压发生波动，尽快恢复至额定电压附近。 2对频率的要求 我国船舶电网频率

4、为50赫兹，英美等国为60赫兹。在接用岸电时，船舶电网的频率必须与岸电频率相等。 3. 对两路配电的要求 在发生海损事故时可能损坏关键用电设备的电源线，要求这些设备由两路独立配电，输电的电缆应彼此远离，一般由船舶两舷敷设此两路电缆。用转换开关换接另一路电源，以使这些设备连续工作。如:舵机、航行灯、信号灯、主机遥控等。,船舶配电装置:接收和分配船舶电能，对发电机、电网及各种用电设备进行切换、控制、保护、测量和调整等工作的设备 组成：各种开关、自动控制与保护装置、测量仪表及互感器、调节和信号指示等电器设备按一定要求组合而成的一个整体 功能: （1）正常运行时接通和断开电路(手动或自动) （2）故障

5、或不正常运行状态时，保护装置动作，切断故障元件或发出报警信号 （3）测量和显示运行中的电压、频率、电流、功率、电能、绝缘电阻等电气参数 （4）进行某些电气参数或有关的其它参数的调整，如电压、频率(转速)的调整 （5）对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行信号指示,配电装置的种类： （1）主配电板 （2）应急配电板 （3）蓄电池充放电板 （4）岸电箱 （5）区配电板 （6）分电箱（分配电板） -电力分电箱或称分配电板 -照明分电箱或称分配电板 -无线电分配电板 -助航通讯分配电板 -专用设备分配电板 （7）交流配电板 （8）电工试验板,配电板的结构型式 （1）防护式 （2）防滴式 （3）防

6、水式,配电板的配电方式 （1）直流电制的配电方式: 双线绝缘系统； 一极接地的双线系统； 利用船体作为回路的单线系统； 中线接地但不以船体为回路的三线系统； 中线接地并以船体为回路的三线系统。 （2）三相交流电制的配电方式: 三相三线绝缘系统； 中点接地的三相三线系统（以船体作为中性线回路的三相三线系统） 中点接地但不以船体作为中性线回路的三相四线系统 单相交流电制的配电方式: 单相双线绝缘系统； 一极接地的单相双线系统； 一极以船体作为回路的单线系统。,中国船级社规定：1600总吨及1600总吨以上的船舶动力、电热及照明系统，均不应采用利用船体作回路的配电系统。钢铝混合结构的船舶，严禁铝质部

7、分作导电回路 油船、化学品船、液货船及其他特殊船舶，必须注意其配电系统的特殊要求，如油船可以采用的配电系统只限制在：直流双线绝缘系统；交流单相双线绝缘系统；交流三相三线绝缘系统。 交流船舶绝大多数都采用三线绝缘系统，只有个别船舶采用中性点接地的三相四线制 采用三相三线绝缘系统有许多优点：如三相照明系统与动力系统无直接电的联系。相互影响小；发生单相接地不形成短路，仍可维持电气设备短时工作；测量三相电流可用二个电流互感器和电流转换开关，一个电流表进行。,配电板的汇流排 汇流排：铜质裸条排制成。外形美观，通过电流大，散热条件好，并联接头方便。 （1）流排及其连接件应采用电导率为97%以上的铜材，汇流

8、排的连接处应作防腐和氧化处理。汇流排的允许最高温升为45，环境温度45。 （2）交流汇流排和裸线的相序颜色规定为： 绿色 黄色 褐色或紫色 绿色和黄色相间 浅蓝色 （3）汇流排在配电板内的排列，应符合有关规范和规则的规定。例如，按我国国家标准和CCS的要求，应满足表5-10的规定。 （4）均压汇流排的载流能力，不小于电站中最大发电机额定电流的50%；交流三相四线制中中性线汇流排的截面积，不小于相汇流排截面积的50%。 （5）主汇流排分段:发电机总容量超过1000kW时，主汇流排至少应分为两部分，这两部分之间可用负荷开关或自动开关连接起来。发电机及任何有台设备的负载都应在这两部分上平均连接。,一

9、主配电板原理图设计 在发电机容量和台数确定以后，便可进行全船配电系统的设计。完成上述工作内容，即可进行主配电板设计，主配电板设计主要工作内容有： -发电机励磁方式的确定； -并车方式的确定； -负载分配方式的确定； -测量和监测仪表的选择； -配电电器的选择和参数的整定； -汇流排的选择； -主配电板原理图的绘制； -主配电板的结构设计等。 上述各工作内容集中于主配电板原理图、布置图和结构图的设计工作中。,充电、并联,主配电板是电力系统的中枢，它把发电机的电能进行集中控制并合理分配给各用电设备。要求在检验主配电板过程中，对容易产生安全隐患的地方进行重点检查，为船舶电气设备提供可靠的、高品质电源

10、，保障船舶航行安全。安装自动空气断路器时不要疏忽其飞弧距离，当自动空气断路器（自动空气开关）在带电接通、分断正在工作的发电机和电动机等负载时，会产生电弧光泄放在灭弧室上方。尤其在发电机、电动机或汇流排短路时，开关喷发出的电弧将是极其猛烈的。电弧，是高温灼热的导电物质，极易引燃、毁坏其喷射途径中的绝缘物质。如遇带电点或导电物质，还会造成短路现象，造成火灾使配电系统部分或整体瘫痪，对船舶安全产生严重威胁和恶劣影响。万能式空气开关及装置式空气开关制造厂在出厂时，对其安全灭弧距离多作了明确的规定。例如：DW95 型空气断路器，其安全灭弧距离规定在灭弧罩上方200mm 范围。TO-100 型装置式开关则

11、为灭弧罩上方80mm。即：在这个范围内，必须保证绝对空间。,主配电板隐患分析排除,不得布置有易燃易爆物质及易受损害的绝缘件，更不能有各类带电点和一切导电物质（如汇流排、金属骨架），也不得有任何物体堵塞、阻碍电弧光正常泄放。这就要求我们在检验时，对于发电机保护、控制及报警用的空气断路器，在其灭弧室上方安全灭弧范围内，必须注意不得安装万能转换开关、仪表、指示灯、按钮，不得横穿电线束及金属安装构件。以保留足够的电弧泄放空间；对于接通、分断电动机等负载的装置式开关，安装时往往特别容易疏忽这个问题。因为主配电板必须受其安装处所高度空间条件限制，以及日后维修保养的方便（最下排负载开关与底座板之间要保留足够

12、空间）。在保证其灭弧距离前提下，尽可能将小容量整定值开关（如热脱扣值为15A）调至最上排，在框架金属骨架靠近灭弧室方向上敷贴耐火、耐热且耐久的石棉板之类的绝缘物质。用以隔离电弧光，防止接地短路的可能性。但此时必须注意防止金属固件暴露在绝缘板外面。这样处理可以从根本上防止了因开关泄弧而造成的事故危害，使不合格消灭在事故发生之前或萌芽状态中。,汇流排的截面积及布置不符合要求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，并能承受由于短路电流而产生的机械力、冲击力。本人在检验时，发现汇流排截面积的选定，有些图纸设计单位没明确标明尺寸，有些生产厂家不按规范要求施工

13、，如汇流排厚度不够，有的甚至不到1mm厚，截面积偏小。因此，选择母线时，要按照设计手册要求，其宽度最窄处不要小于15mm，最大处不宜超过100 mm，厚度最薄不小于2 mm，最大不宜超过8 mm，以保证一定的机械强度，并便于安装和生产。如果一根铜排的安全载流量不够，可采用几根叠成。叠成时，两铜排的间隙以68 mm为宜，这样可使母线的热量易于散布到空气中去。其截面积的大小，根据发电机的额定电流来选择。 选好了汇流排，需要对母线进行电动力稳定性校验，我们知道，由于最大短路电流峰值很大，如万吨轮的电站，短路电流可达数万安培，其电动力可能使母线弯曲或支架折断等。,在对母线进行电动力稳定性校验时，看母线

14、所承受的弯曲是否超过材料的许用应力，满足电动力稳定性条件是：max式中max计算出来的母线的最大弯曲应力(Pa); 母线的容许弯曲应力（Pa）。对于铜母线，=1400105Pa。母线的最大弯曲应力max计算公式为：max=1.04Ki2maxl2ab2h10-7 （MPa）式中K 与导线截面形状和相互位置有关的形状系数K=0.951；imax最大短路电流的瞬时值，A；l 导线的相邻两支撑点间距，mm，即跨距;a 两导体轴线间距离，mm；b 母线截面的厚度，mm；h 截面的宽度，mm。若计算结果不能满足时max，可采取下列措施：减少跨距;增大两导体轴线间（母线）距离；增大母线截面A=。,汇流排布

15、置着重要考虑电气安全性。在电气绝缘方面，规范规定额定电压在250VUn690V，汇流排最小电气间隙为20mm；同时又规定汇流排爬电距离还须不小于25mm。如果达不到规定要求时，在机舱这种高温、高湿等恶劣工作环境中，一旦绝缘件表面受潮、凝聚盐雾、霉菌的情况下，漏电、爬电等可能性就大大的提高，甚至产生短路的恶性事故。这就要求在检验时，重点对空气开关接线端汇流排的检查（特别对锚机电动机等大功率的空气开关），使之安装符合要求。疏忽了舵机电动机开关和变压器开关瞬时脱扣值的选定舵机设备对供电可靠性要求是很高的，即使是过载跳闸停电，也会造成重大损失，甚至可能发生灾难性的船毁人亡事故。规范规定舵机电动机应设置

16、短路保护和过载报警装置，如设有起动电流在内的过电流保护，则应不小于所保护电路或电动机满载电流的2 倍，并应配置能够允许适当的起动电流通过。所以，为了保证供电的可靠性，主配电板的舵机电动机空气开关采用只带瞬时脱扣的短路保护，不设过载保护。这就要求我们在选择空气开关时，注意检查舵机电动机空气开关瞬时脱扣电流整定值，动作电流整定值由批准图纸确定（一般取额定电流12倍）。空气开关制造厂出厂前要整定好，并特别注明动作值。,船用照明变压器容量虽小但却很重要，它为船舶照明系统、航行信号系统、通讯导航系统、控制系统和安全报警系统供电。是保证船舶正常生产作业、安全航行和船上人员舒适生活条件的重要设备。照明变压器

17、根据规范要求和系统设计考虑到保护动作的配合，空气开关只设瞬时脱扣的短路保护。由设计单位根据设计手册确定动作电流值，船检批准，空气开关制造厂出厂前要整定好，并特别注明动作值。以上讨论的这些问题，在制造厂出厂试验时，或刚安装在船上进行系泊、航行试验时，不一定马上发生事故。但船舶在长期营运中，所处的环境条件、工作条件是极其恶劣而且复杂多变的。在这个过程中，上述问题带来的危险性将日益严重。一旦条件具备，便会发生安全故障甚至重大恶性事故。根据安全原则的水盆效应法则，一个产品，乃至安装它的一条船舶，其整体质量水准，取决于其中最薄弱的环节的质量水平。所以，我们在检验时，要重点检查薄弱环节，使主配电板全面地满

18、足规范的安全要求，技术质量上一个台阶。,Fig. 4. a simple circuit of infinite great system and linear load,Fig. 5. Linear load harmonic vector diagram, CONTROLLING AND DRIVING DEVICE,Hardware structure Due to different using conditions, the detection and measurement diagram of measuring device is shown in fig.7. The sys

19、tem is composed of CT/PT transmitting unit, low-pass filter, A/D sampling unit, FFT operation modular, intelligent controlling unit, and LCD display and communication unit.,Fig.7. The detection and measurement diagram,Operating principle: input signal of three-phase voltage and three-phase current g

20、et through CT/PT transmitting unit converting 0 mA -5mA current signal, and offsetting phase of signal. Signal gets through low-pass filter and sampling retainer into DSP controlling unit. The TMS320F206 Texas Instruments DSP is fabricated with static CMOS integrated circuit technology, the combination of advanced Harvard arc