第三章船舶发电机和配电系统

1、船舶电站,3-1 、三相交流同步发电机,本节内容： 同步发电机的 结构 原理 参数 特性曲线,一、同步电机结构,结构：铁心和绕组 接线： Y 形连接,定子结构：,转子结构,隐极式转子,大型机的转子支架,转子铁心硅钢片,转子轴上的滑环,一对极隐极式,两对极凸极式,转子：有凸极式和隐极式两种。转子绕组是直流绕组。,二、同步发电机的基本数据,铭牌数据： 主要铭牌数据有： 额定容量、额定电压、额定频率、额定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。 注意： 额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流可能只标出三个。,工作原理简介： 外部直流电源通过滑环向转子提供直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖动

2、转子旋转，转子磁极磁场切割三相定子绕组，感应三相交流电。,1、空载特性,E0 = 4.44kfN0 空载特性： 保持额定转速不变，空载电势E0与空载励磁电流I f的关系曲线。, E00B ，IfH；空载特性的实质就是磁化曲线。,三、同步发电机的基本特性,2、电枢反应,电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。 电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流与空载电势的关系有：同相位、滞后和超前三种。与之对应的电枢反应的性质有：交轴、直轴去磁和直轴增磁三种。,交轴反应（同相位）,直轴去磁（滞后）,直轴去磁（超前）,一般情况,感性滞后的电流,3、外特性和调节特性,外特性：同步发电机外特性与变压器相似,同步发

3、电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的负载的大小和性质有关。,目的：保持电压恒定,调节特性,调节特性曲线,电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。,3-2.船舶电力系统基本概念,本节主要内容有三个部分 1.电力系统组成特点： 主要掌握组成、作用和特点。 2.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.船舶电网,电源：发电机组和蓄电池。配电装置：分配、保护监测控制。,船舶电力网：电缆、电线总称。 分类：动力、照明、应急、低压和弱电等5种电网。,一、系统的组成及特点,一、组成：电源、配电装置、电力网和负载,1、船舶电力系统的负载： 1.电力拖动负载：包括甲板机械、舱室机

4、械等； 2.照明负载：照明灯具，信号灯（重要设备）； 3.通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重要设备）； 4.其他设备：生活用电设备。,电力系统的负载和特点,2、 船舶电力系统的特点： 1.独立系统，相对容量较小，易受影响； 2.输电距离短，U f短路破坏大； 3.船舶环境恶劣。,二、参数,参数：电流种类；电压；频率。 交流 1.电制 （优缺点） 直流 动力：380/440V；照明：220/110V 2.额定电压 大容量电站：3.3/6.6kV 50/60Hz 3.额定频率 通信导航设备：500/1000Hz,主要根据供电电源分类： 1.主电网（包括动力和正常照明网络）； 2.应急电

5、网（经应急配电板供电的网络，主电网正常时是其一部分）； 3.小应急电网（蓄电池对临时应急照明供电网络）； 4.弱电电网（助航通信、信号报警网络，弱 容量小、电流小、电压不一定小）。,三-1、船舶电网的分类,三-2、船舶电网的结线方式,了解,重要负载的供电方式,了解,主电网与应急电网的连接方式,三相绝缘系统,中性点接地的三相四线系统,中性点接地的三线系统,三-3船舶电网的线制,3-2.船舶配电板,本节主要内容主要是： 1.配电板的种类； 2.各种配电板的作用、特点。 船舶配电板是对电源发出的电能进行集中控制并监测/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、充放电板、区配电板

6、/分配电板和岸电箱。 6种。,船舶主配电板,负载屏,发电机控制屏,并车屏,1.发电机控制屏 作用？ 组成？,控制屏-组成,电流表、电压表、频率表、功率表 调速开关（有功转移） 互感器 指示灯 框架式自动空气断路器（通断和保护作用）,2.并车屏,3.负载屏,主要功能：对各馈电线路进行控制、监 视和保护。 包括动力负载屏和照明负载屏。 组成：装置式空气开关、电压表、电流 表、转换开关、绝缘指示灯、兆欧 表以及岸电开关。,一、主配电板,组成（落地箱柜）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，中部：主开关、调速开

7、关，下部：自动装置；屏内逆功率继电器+仪用互感器。 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：动力、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.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：绿黄紫、中线浅蓝；直流：红蓝、中线：绿黄相间。,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。,功能：向成组用电设备进行供电， 分配电板16A 。,功能：主要是坞修时通过岸电箱接至船舶主配

8、电板或应急配电板。,三、充放电板,四、区配电板、分配电板,五、岸电箱,3-3.船舶应急电源系统,本节主要内容有三部分： 1.应急电源系统组成及要求 2.应急发电机组 3.应急配电板 4.主电网与应急电网的关系,规定：500总吨及以上货船应设应急电源。,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。,小应急电源：应连续供电30min。,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迅速投入运行。原动机应有独立性和机动性。 位置：艇甲板。,一、应急电源,应急发电机组+蓄电池,对应急电源的要求,客轮及500吨以上货轮要配独立的

9、应急电源 应急发电机应该在30S内自动启动 客轮（无限航区）应连续供电36小时 小应急电源(蓄电池)应该维持30分钟 应急发电机和应急配电板放在艇甲板（独立的燃油和润滑系统）,重点,二、应急配电板,功能：控制、监视应急发电机组 组成：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。,重点,主电网与应急电网的关系,主电网有电，应急电网有主电网供电，应急发电机不启动，联络开关闭合 主电

10、网失电，应急电网有应急发电机供电，应急发电机自动启动，联络开关自动断开 主电网恢复供电，应急发电机自动停机，联络开关恢复闭合 主电网失电，小应急电网(蓄电池)自动供电，当大应急电网启动起来后，小应急应自动退出。,3-3（2）.船舶蓄电池装置,本节主要内容有四部分： 1.酸性蓄电池基本结构和工作原理 2.碱酸性蓄电池基本结构和工作原理 3.蓄电池的容量 4.蓄电池的维护保养 主要掌握酸性和碱性蓄电池的特点、蓄电池的容量和维护保养。 蓄电池：可反复充电使用的电池，又称为二次电池，电能机械能。 作用：低压直流电源通信、助航、信号等设备；负责小应急照明。,蓄电池结构,3-3（2）.船舶蓄电池装置,结构

11、：容器、极板、隔板等组成；（正极PbO2，负极Pb纯铅）。 电解液：比重为1.285。 原理： PbO22H2SO4PbPbSO42H2O+PbSO4,一、酸性蓄电池基本结构和工作原理,二、碱性蓄电池基本结构和工作原理,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)

12、2； 判别充电结果：只有测量电势：1.25V；放完11.2V；充好1.41.8V。,了解,容量单位：安时（Ah） Q=It 标准放电时间 酸、碱性不同： 1.酸性：固定为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。,三、蓄电池的容量,四、蓄电池的充放电,1充电种类： 1）初充电：新的和长期库存的蓄电池充电（0.07额定容量充到2.4v再以0.04充到2.5,3h内保持不变） 2）正常充电：（0.1额定容量67h，再0.05充3h） 3）均衡充电：各个小电池的每月一次充电（先正常充电，静置1h再以0.04的额定容量

13、反复冲到剧烈气泡冒出）,2充电方法： 1）恒流充电法（水解，破坏极板） 2）恒压充电法（简单，但初期极板弯曲，后期电流小还原不充分） 3）分段恒流充电法（0.1额定容量充10h升到2.4v，再0.05额定充35h，比重到1.285后再充1h） 4）浮充电法：整流充电设备处于经常工作，电源、蓄电池、负载保持接通，一可为负载供电、还可为蓄电池充电。,3过充电,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 过充电的方法： 正常充电后停1h以正常充电流一半充/停电1小时，反复34次直到发生强烈气泡和参数不变为止。 充电结束以一半电流充，

14、0.5h观察比重和电压，反复四次无变化并冒气泡。,重点,（4）充、放电终了判断,放电终了电压降到额定电压的90%（酸：1.8或碱：0.51.0）；或者比重到1.131.18则放完 充电终了 电压到达2.5V,电解液的比重1.28-1.31，剧烈气泡产生；碱性蓄电池则1.31.8v切1h内不变,五、蓄电池的维护保养,酸性蓄电池的维护保养： 维护：十天检查电压、密度和高度不常用的一个月一次补充电3月一次表面清洁，涂凡士林防氧化 注意：表面清洁极柱清洁防氧化盖好注液孔及时充电严禁烟火,碱性维护保养有6大内容： .充电前加水，用1015次后查液面高度； .50100次后换液，应在放电状态下更换，可用水

15、清洗，及时加液； .在液中加少量氢氧化锂可增容量； .保持透气，防空气进入； .防正、负极直接短路； .1012次后过充电，正常充电电流充6小时后以一半的正常充电电流再充6小时。,碱性蓄电池的维护保养,蓄电池的区别,酸性-放电,电解液比重下降,液面下降补充(纯水) 碱性-放电,电解液比重不变,液面下降,补充K(OH),一年更换一次电解液.,3-5.万能式空气断路器,组成：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,组成：主触头、副触头和弧触头 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；

16、断电时：主触头副触头弧触头。,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。,示意图,作用：使触头保持闭合或迅速断开。,闭和状态 脱扣状态 再扣状态,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。,三、自由脱扣机构,图11-5-2,结构：,四、操作传动装置,保护：短路、过载、失压、欠压等,五、保护元件,3-3同步发电机的并联运行,本节主要内容主要是： 并车条件，方法,一 为什么要并车？,1.满足负荷要求（一台不能满足） 2.机

17、动状态下（靠离码头，狭窄水道） 3.替换发电机（保持电网长期有电）,同容量发电机并联运行的一些特点：,（2）当电网的用电负荷保持不变时，若单独增加一台发电机的输入的机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另一台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组输入的机械功率时，才能保持电网的频率不变。,（1）,条件：.相序；.电压；.频率；.相位相同。 并联条件不满足的分析 相序不同：并联时至

18、少两相短路。 电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相等（通过电枢反应）。 频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。但可能引起过载或逆功率。 相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相等。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩调节相等）。,二 并车条件,(a)实际接线示意图 (b)单相等效电路图 图13-1 并联运行连接示意图图,设U1U2，主开关DW2两端存在电压差U。,频率和初相位相同,电压有效值不相同,并车操作时两台发电机组之间的电压差不能超过额定电压的10。,1) 频率和初相位相同，电压有效值不相同,IPH称为平衡电流:对G2为感性无功，去磁、减电动势；对G1为容性无功，增磁

19、、增电动势。从而使U1=U2。,两发电机间仍存在电压差U。合闸后在两机组之间产生环流。,频率和电压相同，相位不相同,并车时要求相位差一般应在15之内。,2) 频率和电压相同，相位不相同,设U2相位超前于U1的角度为。,U产生IPH。对G1减少有功 电流、加速，对于G2增加有 功电流、减速，牵入同步； 同时去磁、减压。,电压和相位相同,频率不相同,如果f2f1，则将超前角。,并车时一般要求将两台发电机的频差控制在0.5Hz之内。,3) 并车时电压和相位相同，但频率不相同,U产生IPH。产生整步转矩 自动牵入同步。,三 手动并车整步原理与方法,准同步并车：在满足并车条件下合闸称为准同步并车（由自动

20、装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。 手动准同步并车方法：“灯光法”和“同步表法”。 灯光法：又分“灯光明暗法”和“灯光旋转法”。 并车操作：一般只调节转速满足频差和相位要求，电压条件由自动调压装置完成。 整步过程：调整待并机的频率，使其满足频差和相位条件的操作过程。,一、灯光法,1.灯光明暗法：,特点：3个灯同时亮、灭；亮灭周期反映频差大小，但不反映频差方向。 3个灯都是同名相灯。,并车时机：暗区中心时并车（相序一致）,1.灯光明暗法：,接线：对应接线,1.灯光明暗法：,合闸时刻: 使灯光向“快”（顺时针）的方向旋转，当调节到35秒旋转一周后，当指示灯L1最暗而L2、L3同样亮时。,2

21、) 灯光旋转法,f2f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1,f2f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1,合闸时刻：调节待并机油门，使指针朝“快”的方向以35s转的速度旋转，在“11点”处合闸。 短时工作制(15分钟)。,同步表：指针位置反映相位差， 指针转速和转向反映待并 机与电网的频差大小和方向。,同步表外观,二、同步表法,注意：,规范： 调速特性：瞬时：10%， 稳态：5s内5% 有功分配： 20%-100%负载内变化，按比例分配差在大机组有功的15%或小机组25%,3-6. 并联有功分配和频率调节,调速器：频率调节，功率分配 调速器特性：比例控制器（下降）特性。

22、调节：弹簧预紧力增，特性上移；反之。,一、调速器及其调速特性,调速器,二、发电机并联运行的有功功率分配,有差特性：并联时能随电网负荷变化自动稳定分配有功功率； 理想的特性：相同的有差特性。 无差特性：不能并联运行无稳定工作点。 一台有差另一台无差：所有变化负荷都由无差承担。,方法： 操作调速器控制开关-改变弹簧预紧力-使特性上下平移。转移负载-同时向反方向。 调速器特性 2-； 1-，有功功率平均分配。,三、有功功率的转移操作,补充- 自动调频调载原理,1定义：在发电机并联运行时协助原动机调速器对电网电压的频率和有功功率进行调整的装置。 2作用：保证电网电压的频率恒定；按并联运行机组的容量比例

23、进行负荷分配；接到解列指令、自动转移负荷（不能根据电网负荷的大小自动调整发电机的台数）。 3特点：只能在发电机并联运行时投入工作。,返回,3-7.同步发电机电压的自动调节,本节主要内容有两个部分 1.自动调压装置的功能： 主要掌握功能、规范具体要求。 2.自动调压装置的分类： 两种分类方法 主要掌握各类的特点,影响电压因素：电枢反应、内阻压降。需恒压。 一、作用：1转速达到额定转速，建立电压 2电压波动时（负载大小、性质）稳定电压。 二、规范调整要求： .静态电压：主发电机2.5%；应急发电机3.5%。 .动态电压：突加/减60%额定电流及功率因数不超过0.4（滞后）对称负载时，动态电压变化率

24、应15%，恢复时间1.5秒。 强行励磁：电压突然降低时，使励磁电流升至最大。目的：.保证系统运行；.选择性保护装置准确动作。 合理分配无功：保证并联运行发电机能最大限度地发挥其功效（不会一台过载，另一台仍有很大的余量）。,一、自动调压装置的作用要求,分类方法：通常2种：.按直流励磁电流获取方式分；.按自动调压作用原理分 按励磁电流分：1.直流励磁机他励；2.交流励磁机他励（无刷同步发电机）3.静止自励（不是旋转的，大功率半导体整流元件，有刷同步发电机） 按调压原理分： 1.按电压偏差调节：静态精度高、动态特性差；（如晶闸管自励恒压） 2.按负载扰动调节：动态性能好，静态精度较差、精度低； 分为

25、按负载电流大小（复励补偿）、按负载性质（相位补偿） 大小、相位综合（相位复励相复励）（不可控相复励） 3.复合调节（按负载扰动为基础，同时采用AVR按电压偏差）：动静态性能都较好，结合两者优点。（可控相复励） 类型;晶闸管、可控、不可控、无刷同步发电机,二、自动调压装置的分类,3-7.不可控相复励恒压原理,本节主要内容有五个部分 1.相复励自励恒压装置； 2.电流叠加相复励自励恒压装置； 3.电磁叠加相复励自励恒压装置； 4.交流侧电势叠加相复励自励恒压装置； 5.相复励装置的起压和参数调整。 主要掌握相复励自励恒压装置的原理和各种相复励各自的特点。,相复励：既反映电流的大小，也能反映电流相位

26、的（同步发电机）励磁电路称为相位复励线路，简称相复励线路。 发电机输出电压变化原因：1.输出电流大小变化（电枢反应程度变化）；2.输出电流相位变化（电枢反应性质、或分量变化） 。 恒压的方法：励磁电流根据输出电流的大小和相位的变化进行相应的调整、控制。 特点：.动态性能优良，能在恶劣环境下可靠工作；.静态精度较差（由于同步发电机的调节特性非线性，相复励线路不能完全准确按调节特性来调节励磁。相复励尤其是不可控相复励线路的静态精度较差）。 类型：通常可归纳为三种方式： .按电流叠加；.电磁叠加；.按电势叠加。,一、相复励自励恒压装置,二、电流叠加相复励自励恒压装置,电容C1C2C3（三角形）起压用

27、，谐振电容。C加R-过压保护,CT-电流互感器 X-移相电抗器,电流互感器CT测量输出电流大小，输出电压经电抗器x移相90后，再进行电流叠加，经过整流后得到直流励磁电流。 电流分量称复励（负载）分量Ii；电压分量称为空载分量Iv,电流叠加的单线图,空载电压偏低？-Iv偏小 cos偏低-If?,补偿原理,复励原理： 1.电流大小变化、相位（滞后）不变时:根据调节特性，滞后的电流增加，电枢反应的去磁作用增强，要保持电压不变，应增大励磁电流。 2.电流大小不变、相位更加滞后时:相复励线路也将使励磁电流增大。,电压分量移相90，才使总励磁电流适应无功电流变化。,移相电抗器的作用：是使电压移相90。否则

28、，电压和电流相位关系就不是复励时的关系，不能满足励磁电流既随负载电流变化、又随负载电流相位变化而变化（只随电流大小变化，失去相位补偿作用），也就不能满足相复励要求。（有复励补偿，无相位补偿）。 移相电抗器的结构：带气隙的铁心线圈。 铁心线圈才有足够的电感值；带气隙才能保证磁路不饱和，才能得到线性的电感元件，而只有线性元件才能有足够的控制精度。,移相电抗器,三、电磁叠加相复励自励恒压装置,根据变压器的磁势关系，可得到平衡方程式： 即： 。 调节由变压器的匝数，可获得比电流叠加相复励更好的复励恒压特性。 电磁叠加是在磁路中的叠加，但其大小和相量关系与在电路中叠加是一样的。,起压：自励靠很小剩磁电压

29、，为了克服二极管死区，采用谐振电容(三角形接法)。 调整： 1.空载偏差：调节移相电抗器的气隙或匝数； 2.满载偏差：调节电流互感器匝数或三绕组变压器电流线圈匝数。,五、相复励装置的起压和参数调整,晶闸管（可控硅）自励装置,原理：测量偏差，控制晶闸管导通角和励磁电流，控制主发电机电压。 1.组成：测量移相比较环节、触发控制环节、励磁主回路三大环节 2.起 压：蓄电池 向晶闸管 提供 触发电压 3.过压保护：阻容吸收（硒堆吸收或快速熔断）如：整流元件两端并接一组硒堆 特点： 1.优点：动态性能好：惯性小、体小重轻、成本低、 2.缺点：强励能力差，抗“过流、压”能力差。,3-7.可控相复励恒压原理

30、,本节主要内容有五个部分 1.可控相复励变压器式可控相复励装置； 2.可控移相电抗器式可控相复励装置； 3.可控电抗器分流的可控相复励装置； 4.交流侧晶闸管分流的可控相复励装置； 5.直流侧晶闸管分流的可控相复励装置。 本节主要掌握各种可控相复励装置的“可控原理”，即通过什么实现“可控”。,不可控相复励精度不高，采用复合式励磁装置即为可控相复励。基本励磁：相复励，辅助励磁：可控。 组成：基本励磁：“电磁叠加”；可控：AVR控制“直流磁化绕组”。 可改变输出绕组。,可控本质- -不可控+AVR,单线原理图,磁放大器,一、可控相复励变压器式可控相复励装置,等效电路图,第四节要点：可控相复励装置的

31、组成、原理和特点；实现方法（几种）。,其它可控相复励装置,3-7.无刷同步发电机恒压系统,本节主要内容有两个部分 1.恒压原理； 2.无功功率的自动调整。 无刷同步发电机的结构：两台同步发电机同轴安装，一台主发电机为转极式，一台励磁机为转枢式。 无刷-他励,励磁机：两个励磁绕组，主磁通为这两个绕组共同产生。 基本励磁：电流叠加相复励（励磁绕组F1），辅助励磁通过AVR提供（励磁绕组F2）。,单线原理图,AVR原理框图,图12-5-2为AVR的框图，AVR根据检测的发电机实际电压与给定电压比较，得到电压偏差信号的大小和方向，然后向励磁绕组F2提供辅助励磁电流以消除电压偏差。,恒压原理,3-8.电

32、力系统的安全保护,本节主要内容主要是： 1.了解船舶发电机保护的目的； 2.知道发电机保护的种类； 3.掌握船舶电网保护的要求。 保护目的：发电机是重要设备，是船舶安全航行的保障。一般设有：外部短路保护、过载保护、欠压保护和逆功率保护。,电站保护的任务： 切除故障电气设备；发出报警信号。 要求保护元件具有可靠性、选择性、快速性和灵敏性。 1可靠性：保护装置本身必须工作可靠； 2选择性：电力系统，从发电机到负载，应分级设置保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动作；其动作电流或动作延时：短路保护动作整定电流逐级减少、动作整定延时逐级减少。,3快速性：对于故障保护电器

33、要求动作快速，以免事故扩大 造成损害。 4灵敏性：对于故障和非正常状态的反应能力。,一、短路的原因：.维护保养不周；.绝缘老化；.机械损伤；.误操作等。 保护原则： 有总体和具体之分。 .总体：“既要保护发电机，又要保证供电” ； .具体：“时间原则”和“电流原则”相结合。 措施： 由过流脱扣器或综合保护装置实现。 .小电流，延时； 远端短路保护，避免大面积停电。小电流是比近端短路小的短路电流，不是过载电流。为了区分过载还是远端短路，所以要延时。 .大电流，瞬时； 近端短路保护，发电机应立即跳闸（因为已经没有其它保护）。 整定值：.小电流：35倍的额定电流，0.20.6s。 .大电流：5 10

34、倍的额定电流，瞬时动作。,3-9-1发电机的保护,二、过载保护,定义：发电机输出功率或电流超过其额定值。 保护原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断供电，且应避开短暂过载。 措施： 由空气断路器的“过电流脱扣器”或“热脱扣器”等动作跳闸，实现保护。 自动分级卸载装置：（也属过载保护）卸次要负载、延时动作。 钢质海船建造规范规定： 无自动分级卸载时：出现1.251.35倍额定电流后，延时1520s跳闸； 有自动分级卸载时：出现1.5倍额定电流后，延时1020s跳闸。,危害： 不能正常工作，电动机过电流。 保护： 已经并网的发电机：脱开；未并网的发电机：不能并网。 措施（保护元件）：空气断路器的失压

35、脱扣器或综合保护装置中的晶体管低压继电器。 钢质海船建造规范规定： 分段不同。 电压为额定值的70% 80%时：延时1.5 3s动作； 电压为额定值的40% 70%时：瞬时动作。,三、欠压保护,四、逆功率保护,逆功率原因：主要是操作不当。危害：增加电网负担，可能损坏原动机（发电机变成电动机）。 保护要求： 整定值：逆功率大小为额定功率的5%15%，延时110s动作。 措施（保护元件）： 通常采用“逆功率继电器”作为保护元件。 逆功率继电器： 反映有功功率大小和方向。 类型：感应式、整流式等。,感应式原理图,整流式装置原理图(参照P.141图9-5-3) 起货机负载继电器检测有功电流。,第六节要

36、点：保护种类；保护原则；具体实现措施。,电压和电流相量叠加,感应式接线图,逆功率保护线路,3-9-2 船舶电网的保护,保护种类： 短路、过载、单相接地或绝缘下降、接岸电时逆序及断相（无失压）。 一、船舶电网的短路保护 1动作值的整流原则 1）时间原则 2）电流原则 3）动力不超过4级，照明不超过5级。 2保护装置：空气开关,二、过载保护：不单独设置 1）主发电机主配电板：共用主发电机过载保护装置； 2）主配电板分配电板：电缆按总电流选，同时多路过载可能性极小，不设过载保护。 3）分配电箱电器：电缆由负载过载保护完成。 4）舵机本身和线路均不设置过载保护装置。,三、单相接地及绝缘监测 1单相接地

37、 1）危害 2）交流绝缘指示灯（地气灯） 作用：监视电网的绝缘（接地）。,3-9-3 船舶接用岸电装置,1接岸电的作用：靠岸 2接岸电的要求：电制、电压及频率、相序一致 3.保护装置：逆（负）序继电器-在逆序或断相时，接岸电的自动开关不能合闸。 注意：和主发电机的连锁关系,3-10.轴带发电装置,本节主要内容有四部分 1.轴带发电机的特点 2.主要类型 3.变距桨轴带发电机 4.定距桨轴带发电机 轴带发电机可节能、提高经济效率节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。,一、主机轴带发电机的特点,特点：优点： 1.经济高效； 2.改善环境； 3.减小维修。 缺点：1.只能定速航行时工作；

38、2.控制较复杂；3.初投资大。,组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量=主机可长期运行功率）。,二、船舶轴带发电机主要类型,主要类型 ： 1.直流轴带机；2.交流轴带机。 说明： 1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。 2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较复杂。 有定、变距浆2种。,变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。 控制： 需要两方面的控制 1.主机

39、油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。 而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。 存在的问题 ： 1.风浪对转速的波动有影响； 2.需要解决主机低速问题（传动机构）。,三、变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机,系统特点： 主机转速和转向是可变的。 只有在船舶定速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： 具体措施下面分别讨论 1.转速补偿； 2.频率补偿。,四、定螺距桨的主机轴带发电机,系统特点： 主机转速和转向是可变的。 只有在船舶定速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行

40、时才能让轴带发电机并网投入工作。 同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。 总体措施： 具体措施下面分别讨论 1.转速补偿； 2.频率补偿。,四、定螺距桨的主机轴带发电机,方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。,变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。 行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。 异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。 滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。,转速补偿,方法：采用整流 逆变装置作为中间环节的系统。 非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率由同步补偿机来提供。 同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压调整器功能。,可专设同步补偿机。通常采用辅助发电机替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。,频率补偿,1.什么情况使用轴带发电机