第12章电站1~3.ppt

1、第三篇、船舶电站及其自动化装置,一、船舶电力系统的组成 二、同步发电机的并车运行 三、同步发电机电压及无功功率自动调整 四、电力系统频率及有功率自动调整 五、船舶电站自动化,第四篇、船舶电气安全管理,一、船舶照明系统管理 二、船舶安全用电和安全管理 三、船舶电气管理人员的安全职责,船舶电站,船舶电力系统的组成,12.1 概述 12.2 配电装置 12.3 万能式自动空气断路器 12.4 船舶电网 12.5 电网保护及保护装置 12.6 同步发电机的保护及保护装置 12.7 轴带发电机装置,1.船舶电力系统如何组成？有什么特点？ 2.船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定？ 3.船舶配电装

2、置有几种？各自的作用和特点如何？ 4.船舶蓄电池装置的维护、保养？ 5.接岸电满足条件？检测保护装置应具有什么功能？ 6.船用发电机主开关的结构及工作原理？ 7.船舶电网有哪些？各自特点？船舶电网有哪些保护？ 8.船舶同步发电机设置了哪种保护，是如何实现的？ 本章侧重：组成、原理、原则、规定、方法和特点。,本章注意的问题：,12.1 概述,本节主要内容： 1、船舶电力系统的组成及特点 主要掌握组成、作用和特点。 2、船舶电力系统基本参数 三个基本参数：电制、额定电压、额定频率 3、发电机组容量及台数确定的原则 电站容量确定原则的原因。确定机组数量时考虑的因素。 4、应急发电机容量的确定,电源装

3、置：指发电机和蓄电池。 配电装置：指由各种开关和 电器组成的电板。 电力网：电缆、电线总称。 负载: 指用电设备。 【电力拖动负载、照明负载、 通讯导航设备】,2.1.1 船舶电力系统的组成及特点,1）组成：电源装置、配电装置、电力网和负载组成。如图：,2）电力系统的特点：1.独立系统，相对容量较小； 2.多台同容量同类型的发电机组供电， 具有维护方便和较高的安全可靠性； 3.输电距离短，线路阻抗低，短路电 流大，对设备的损伤和破坏大；,基本参数：电流种类（电制）；电压；频率。 1）电流种类：，指直流电制和交流电制。 2）额定电压等级：电压等级一般与陆上用电一致。注意： A、电源与负载不同。电

4、源电压的额定值比同级电力系统用电设备的额定电压高5%左右。 我国：电力：400V/380V；照明：230V/220V B、钢质海船入级和建造规范的规定（教材P207）。 3）额定频率：交流电制船舶的额定频率与陆地上的频率一致。工业用电额定频率，简称工频。 我国为：50Hz。,12.1.2 船舶电力系统基本参数,总原则：满足需求，确保安全，注意经济。 【注意】电站总容量不能等于全船用电设备的标称电功率的总和，也不等于某工况下的用电设备的标称电功率的总和。 1）船舶的运行工况：航行、进出港、装卸货、停泊、应急。用电量最大是进出港（过狭水道）工况，或称“机动工况”。 2）确定电站容量的基本原则： 电

5、站总容量由各工况用电量及相对周期决定，并有适当裕量，确保连续可靠供电。 3）发电机组容量和数量的选择原则 发电机组的总容量由电站总容量决定。 原则是： 1.单机容量以最高负荷率80%计；2.考虑备用至少两台；3.应与主机寿命相当；4.维护管理方便（不能太多、一般最多4台）。,12.1.3 发电机容量及台数确定的原则,12.1.4 应急发电机容量的确定,规范：客船和500总吨及以上货船应设有独立的 应急电源。SOLAS要求如下：,种类：船舶应急电源可采用应急发电机（大应急）和蓄电池组（小应急），或者两者都采用。,应急发电机又称为：大应急电源。 要求：一般采用柴油或汽油发电机组。确保在应急状态下能

6、迅速投入运行（承载额定负载最长时间不得超过45秒）。原动机应有独立性和机动性。 位置：防撞舱后、舱壁甲板以上、机舱以外。,12.2 配电装置,本节主要内容： 1.配电装置的分类； 2.各种配电板的作用、特点。 3.蓄电池 4.岸电箱,12.2.1 配电装置的分类,船舶配电装置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： 主配电板主发电机的控制和监测 应急配电板应急发电机的控制和监测 充放电板蓄电池组的控制和监测 区域分配电板向成组用电设备进行供电， 分配电板 16A 。 岸电箱通过岸电箱把岸电接至船舶主配电板 或应急配电板。,12.2.2 主配电板的构成及功能,组

7、成：主配电板由发电机控制屏，并车屏，负载屏，连接母线（汇流排）四部分组成。 1.发电机控制屏：控制、调节、保护、监视发电机组。上部：测量仪表及其转换开关，调速开关；中部：框架式主开关（万能式自动开关）；下部：发电机励磁控制装置； 2.并车屏：交流发电机组并车、解列操作用。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：分配电能并对馈电线路控制、监视、保护。包括动力、照明负载屏。有装置式自动空气开关、电压、电流表及转换开关、绝缘指示灯、兆欧表、岸电开关等。 4.汇流排（母线）：交流汇流排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；直流汇

8、流排：红蓝、中线：绿黄相间。,12.2.3 分配电板、区配电板,配电板的功能：向成组用电设备进行供电。 分配电板（开关板）：主要由过载保护电器组成，对额定电流不超过16A的电气设备进行供电； 区域配电板：由主配电板或应急配电板馈电，对额定电流大于16A的用电设备供电。,12.2.4 应急配电板,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：通过供电联络开关(转换的接触器)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

9、；2.正常时，是主电网的一部分；应急时，才单独工作。,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、应急失电后，能自动向小应急供电。,12.2.5 充放电板,12.2.6 蓄电池,1）在船舶上的应用 2）蓄电池的类别 3）蓄电池 的主要性能 4）蓄电池的结构及工作原理 5）船用蓄电池的充电方式 6）船用蓄电池的维护保养,1）在船舶上的应用,小应急电源： 在船舶主电网失电而应急发电机尚未供电的时间内，为小应急负载（例如应急照明）供电。 低压直流电源：通信、助航、各种警报等低压设备供电。,2）蓄电池的类别,酸性蓄电池铅酸蓄电池船舶上应用最广 碱性蓄电池

10、包括：镉-镍、铁-镍等碱性电池,3）蓄电池 的主要性能,（1）蓄电池的性能在指标： 开路电压-作为电源电压；酸性蓄电池每个电动势：2.02.1V；碱性蓄电池每个电动势：1.3V 工作电压-为设备供电的电压； 电池容量-表示电池的储电能力； 使用温度 寿命与储存期,（1）酸性蓄电池 结构：（图12-5）容器、极板、隔板等组成；极板为铅锑合金加压入活性物质（正极PbO2，负极Pb纯铅）。 电解液：27%37%稀硫酸溶液，比重为1.281.31。 注意： 电解液参与反应，前后比重发生变化。 原理：铅、二氧化铅和硫酸化学反应，储存和释放电能。 化学方程式： PbO22H2SO4PbPbSO42H2OP

11、b2SO4； 判断充放电状态方法（两个）：.测量电动势；.测量比重：比重d与电动势关系：E=0.84d。,4）蓄电池基本结构和工作原理,4）蓄电池基本结构和工作原理,（2）碱性蓄电池 特点：体小，机械强度高，电压平稳，寿命长，易携带。 多军用。 品种：CdNi、FeNi、ZnAg、CdAg等，船用：镉镍，铁镍。 结构：由容器、极板和活性物质构成（外壳带电）。 电解液：20%的氧化钾水溶液或纯氢氧化钠溶液，比重为1.21.27。 注意： 电解液只起导电作用，不参与化学反应。 化学方程式：（充电前后电解液不变） Cd2Ni(OH)3 Cd(OH)22Ni(OH)2； 判别充电结果：只有测量电势：1

12、.25V；放完11.2V；充好1.41.8V。,（3）蓄电池的容量 容量单位：安时（Ah）。 容量Q=电流I时间t。 其中，电流为标准放电电流，即经过标准放电时间使蓄电池放完电的电流。 标准放电时间： 1.酸性：通常为10小时（在25C下）； 2.碱性：通常为8小时。 注意： 超过标准放电电流则蓄电池将： .容量大大减小； .寿命严重受影响。,4）蓄电池基本结构和工作原理,(1)充电方法 恒压充电法：充电过程中充电电压始终保持不变。 恒流充电法： 充电过程中充电电流始终保持不变充电电流大，充电时间可以缩短。在充电后期充电电流仍不变，会造成电解液中的水分解形成很多气泡,容易使极扳上的活性物质过量

13、脱落而损坏极板。 分段恒流充电法： 充电初期,蓄电池用较大电流充电。当蓄电池发出气泡,电压上升到2.4伏左右时(酸性蓄电池)，改用第二阶段充电电流充电。这种方法充电较方便，既充电时间较短、电能节约，又可延长蓄电池使用寿命，因此多数船舶都采用此法。 浮充电法： 蓄电池直接和直流电网并联，电网向其负载供电的同时也向蓄电池进行充电。当外负荷减小时，电网电压会略有升高。充电电流就会自动增加；反之，则自动减小。由于这种充电方法充电电流是浮动的，放称浮充电法。电同一旦因故失电蓄电池可立即向用户供电。,5) 船用蓄电池的充放电方式,四、蓄电池的维护保养,酸性蓄电池的维护保养： 维护保养：.每半个月检查电解液

14、的高度，电解液的补充，调整，.保持清洁.通风，严禁烟火，.过充电。按时过充，定期全容量放电，不常用，每月充、放一次。 .充电时，温度不超过额定值.每年化验一次电解液，. 定期验仪表，用具。 过充电的方法： 正常充电后再用10小时放电率的1/2或3/4小电流进行反复充/停电1小时，直到刚一接通电源就发生强烈气泡为止。 过充电的6种情况： 过放电、大电流放电超限、未及时充电、抽出极板检查后、电解液有杂质、极板硫化充电比重不易上升。,碱性维护保养有6大内容： . 半个月查液面高度，及时补充电解液； .保持透气，防空气进入； .外壳带电，防正、负极直接短路 . 1012次后过充电，正常充电电流充6小时

15、后以一半的正常充电电流再充6小时 . 每年或使用50100次后换液，应在放电状态下更换，可用纯水清洗，及时加液；,碱性蓄电池的维护保养,12.2.7 岸电箱,1.相序指示器 2.逆序继电器 主要掌握船舶接岸电的要求，相序指示器和逆序继电器的原理。 接岸电的要求：基本参数一致，相序正确且不缺相，船舶主发电机和应急发电机全部脱开不工作(设有船电与岸电的联锁保护)。,一、相序指示器,L1白色（或绿色）相序正确时亮。 L2红色，相序正确时暗淡。 图11-12-1，A相接电容，B相接L1，C相接L2。,电工学（秦曾煌P.163）证明，中点偏移到0，各相电压为：UP。 当RC=RB=XC时，相序一致时有：

16、Uc0=0.4UP，UBO=1.49UP，即接B相的灯L1亮。从相量图也可看出B相到新的中点0 电压较高。,原理：三相不对称，中性点偏移，灯两端电压变化。,原理：当相序正确时，电压滤过器中mn两点电压为0，岸电开关的失压脱扣器不动作，相序错误或缺相，则KA失电，最终使失压脱扣器动作跳开。,作用：逆序继电器又称为“负序继电器”，作为一种保护装置，当岸电与船舶电网相序不一致时，禁止岸电开关合闸。同时还有缺相保护功能。 组成：由负序电压滤过器与电压继电器组合而成。 负序电压滤过器：检测相序，发现负序，则不允许开关闭合。,图11-12-2，原理图,第十二节要点：接岸电应满足的条件；检测保护装置的功能。

17、,二、逆序继电器,12.3万能式空气断路器,定义：是一种带有保护装置的开关电器。 绝缘介质：是空气。所以称为空气断路器。,组成： 5部分。 1.触头系统； 2.灭弧装置； 3.自由脱扣机构； 4.操作传动装置； 5.保护元件。,触头系统,组成：一相触头由三对并联。主要有主触头、副触头和弧触头。 但符号只画一个。 主触头：承担工作电流；弧触头：承受机械冲击和电弧；副触头：过渡。 通断顺序：通电时：弧触头副触头主触头；断电时：主触头副触头弧触头。 说明：1.主触头、副触头和弧触头动作时间有所区别，但大部分时间内状态是相同的。2.除了主触头、副触头和弧触头外，还有小容量的辅助触头，用于控制其它电路。,一、触头系统,二、灭弧装置,大多采用“灭弧栅”进行灭弧。栅片为“人字形缺口”，使用时注意防潮。,作用：使触头保持闭合或迅速断开。 工作原理：当保护动作时，,闭和状态 脱扣状态 再扣状态,顶杆使四连杆刚性结构破坏，脱扣。再扣时即可合闸。,作用：通过自由脱扣机构使触头闭合或断开。 分类：手柄式、连杆式、电磁式、电动式。 原理：.合闸前：储能，自由脱扣机构在“再扣”位置； .合闸时：储能弹簧释放能量 。 目的：合闸时不让主触头抖动，否则主触头将熔粘。,具体电路,三、自由脱扣机构,图11-5-2,结构：,四、操作传动装置,手动操作：各种型号都有手动操作。 基本形式：1.转动