船舶电力系统概论.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,船舶电站及其自动化系统,*,课 件,轮机工程学院船电系,船舶电站及其自动化系统,2021/10/2,课 件,轮机工程学院船电系,第一章 船舶电力系统概论,船舶电力系统,研究对象,是发电机发电、配电给各用电负载问题。,船舶电力系统是向船舶用电负载供给电能,独立电力系统,。,近年来，在一些船舶上又出现了大功率、高电压高参数中压电力系统。,船舶电力系统概论,第1页,船舶电力系统要切实确保全船生产和生活用电需要，必须到达以下基本要求：,(1),安全,(2),可靠,在电能发送、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。,应满足电能用户对供电可靠性即连续供电要求。,船舶电力系统概论,第2页,(3),优质,(4),经济,应满足电能用户对电压、频率和波形等质量要求。,电力系统投资要省、运行费用低，并尽可能地节约电能。,船舶电力系统概论,第3页,第,1,节 船舶电力系统组成、特点及基本参数,1,船舶电力系统组成：,船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和电力负载四部分组成。,电源装置,配电装置,电力网,负载,船舶电力系统概论,第4页,船舶电力系统概论,第5页,船舶电力系统概论,第6页,船舶电力系统概论,第7页,中压主电力系统电源：,3,台,5200KVA,，,720rpm,，,60Hz,主发电机组，柴油机为,Warsila 9L32,，能够单独或者并联向中压电网供电。,其中,No.1,主发电机在装载需要,50Hz,中压电源供给货物时，能够切换为,2030KVA,，,600rpm,，,50Hz,模式运转，单独为,50Hz,货物负载电源供电，图中用于中压汇流排连接断路器,KS1,应该处于分闸状态。,船舶电力系统概论,第8页,将机械能、化学能等能源转变为电能装置。,船舶电源主要是指发电机和蓄电池。,(1),电源装置,柴油机,发电机,船舶电力系统概论,第9页,(2),配电装置,对电源和用电设备保护、监测、分配、转换、控制装置。,按用途可分为主配电板、应急配电板、充发电板、区配电板、分配电板和岸电箱等几个。,按形状分可分为垂直立式、台式、桌式和控制台式四种。,按外壳结构可分为防护式、防滴式和防水式。,(3),船舶电力网,是全船电缆电线总称，包含动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网。,船舶电力系统概论,第10页,电加热器、电风扇、电视机。,1,）各种电力拖动设备,舵机、锚机、起货机、油泵及水泵等。,2,）船舶电气照明设备,照明灯具，信号灯等。,3,）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,）其它设备,(4),负载,:,用电设备,船舶电力系统概论,第11页,船舶电力系统是一个独立电力系统。,2),船舶电力系统特点,总容量不超出各发电机容量,5,10,倍电网称为独立电网，,船舶电力系统属于独立电网,。,在独立电网中，调整运行发电机电压或原动机转速，除了改变本身有功功率和无功功率负担外，还影响电网频率和电压。,船舶电力系统通常只有一个电站工作，任何造成断电事故，都将危及船舶航行安全。,船舶电力系统概论,第12页,船舶电站容量相对负载来说是,有限,，一些大电动机容量与电站容量可相比拟，大电动机起动时冲击电流将引发电网电压急剧下降，严重时会使一些设备退出工作。,船舶电力系统概论,第13页,船舶电站容量较小。,电源与用电设备之间距离很短，线路阻抗很小，所以短路电流很大。,船舶电力系统负载改变频繁。,船舶电力系统工作环境恶劣。,船舶电力系统概论,第14页,（,1,）船舶电站容量较小,陆上电力系统单台发电机容量最大已达,1200MW,，电力系统总装机容量大约在,1000MW,100000MW,。,陆上电力系统普通都由许多个不一样类型发电站联网运行，其电源容量能够认为是无限大电源系统。,船舶电力系统概论,第15页,船舶电力系统通常电源多为单一电站，船舶电站大多由,2,4,台同容量、同型号发电机组组成。,船舶电站单机容量约为几百,几,千,KW,，船舶电站总装机容量为（,2,4,）倍单机容量。,船舶电力系统概论,第16页,（,2,）电源与用电设备之间距离很短，线路阻抗很小，所以短路电流很大。,船舶电站配电装置也简单、可靠，只采取低压电器开关及控制和保护装置，除照明须配置容量不大变压器外，并无其它变压设备，普通船舶电站直接对用电设备供电。,船舶用电设备即使较多，但比较集中，在船舶有限长度内，电源与用电设备之间距离很短，所以线路阻抗很低，线路压降小，电能损失较小，但短路电流大，尤其是在汇流排处短路故障。,船舶电力系统概论,第17页,（,3,）船舶电力系统负载改变频繁,（,5,）应急工况,货轮和油轮经典运行工况大致划分以下：,（,1,）航行工况,（,2,）进出港工况,（,3,）装卸货工况,（,4,）停泊工况,因为船舶工况改变较多，不一样工况对应船舶电力系统用电量显著不一样。,船舶电力系统概论,第18页,（,4,）船舶电力系统工作环境恶劣,船舶在海上航行，必定受到各种恶劣气候条件影响，给船舶电气设备正常、安全运行带来很多困难，这些困难可能造成比陆地上愈加严重后果。,环境温度改变大,相对湿度较大,金属部件易于腐蚀,工作稳定性差,电磁污染严重,工作环境恶劣,(,三防,:,防潮湿,、,防霉菌,、,防盐雾,),船舶电力系统概论,第19页,电气设备船用条件及基本要求,（,1,）适应振动和冲击条件,要求电气设备应能承受船舶正常运行所产生振动和冲击。,因为振动可使电气设备固定或连接部件松脱，使部件结构损坏或失灵，所以这些部件要有防松脱办法。对受振动影响较大设备应有减振或隔振办法，而且含有坚固耐振动和抗冲击机械结构。,船舶电力系统概论,第20页,主电站应含有足够高电能质量指标（即电压和频率稳定度），以确保在各种情况下电网正常运行。,电力系统应含有合理保护办法，以确保最大程度供电连续性。,发电机应能输出足够大稳态电流，以维持动态稳定，断路器和开关应有足够故障切断能力和短时过电流能力。,电气设备应能在船舶环境中可靠工作。,船舶电力系统概论,第21页,（,2,）适应倾斜和摇摆条件,设 备 组 件,倾斜角,横向,纵向,横倾,横摇,纵倾,纵摇,应急电气设备、开关设备、电器及电子设备,22,.,5,22,.,5,10,10,上列以外设备、组件,15,22,.,5,5,7,.,5,船舶电力系统概论,第22页,（,3,）适应环境温度条件,介 质,部 位,温 度,(),无限航区,除热带海区外有限航区,空气,围蔽处所内,0,45,0,40,温度超出45(或40)或低于0处所内,按这些处所温度,按这些处所温度,开敞甲板,-,25,45,-,25,40,水,32,25,船舶电力系统概论,第23页,（,4,）耐受潮湿、盐雾、油雾和霉菌环境条件,油雾和灰尘粘附于表面也增加了表面漏电，而且妨碍散热使温升增高，潮湿水分子渗透绝缘材料裂缝和毛细孔中，使漏电流增大造成绝缘电阻下降。,潮湿和盐雾在绝缘材料表面形成漏电薄膜，在湿热条件下霉菌分泌有机酸，加剧了表面潮湿性。,船舶电力系统概论,第24页,（,5,）适应船舶电网电压和频率波动,设 备,参数,稳态,(%),瞬 态,%,恢复时间,(,s,),普通交流设备,电压,+,6,-,10,20,1,.,5,频率,5,10,5,由直流发电机供电或经整流器供电直流设备,电压,10,-,-,电压周期性波动,5,-,-,纹波电压,10,-,-,由蓄电池供电设备：,充电期间接于蓄电池者,充电期间不接于蓄电池者,电压,电压,+,30,-,25,+,20,-,25,-,-,船舶电力系统概论,第25页,（,6,）满足防护要求,因为一些舱室机器密布，空间狭小低矮，存在着设备或人员遭受各种侵害复杂环境，所以船用电气设备防护等级类型也比较复杂多样。,为了防止电气设备受到外部固体和液体异物侵入而发生故障或损坏，为防止人身遭受触电和机械伤害，普通电气设备都应有防护壳罩。,船舶电力系统概论,第26页,我国电气设备防护等级采取,国际电工委员会（,IEC,）,推荐国际防护,IP,等级标准,。,防护标志,IP,后面第一位数字表示防护固体异物侵入等级，第二位数字表示防水液侵入等级。,两位数字意义见下表,船舶电力系统概论,第27页,船舶电力系统概论,第28页,船用电气设备依据安装处所不一样有不一样最低防护等级要求：,只存在与带电部分接触危险干燥舱室为,IP20,级。,存在滴水和（或）中等机械伤害机器舱室、控制室和配膳间等处所为,IP22,级，其附具（开关、分电箱等）为,IP44,级。,存在较大水和机械侵害危险机器处所（如机舱花铁板以下）为,IP34,级，其附具为,IP55,级。,船舶电力系统概论,第29页,存在较大水和机械侵害危险压载泵舱、冷藏舱、厨房和洗衣间等处所为,IP44,级，其附具为,IP55,级。,存在喷水、货物粉尘、严重机械伤害、腐蚀性气体双层底中轴隧、管隧、干货舱等处所为,IP55,和,IP56,级。,存在大量水浸入危险露天甲板为,IP56,级。,船舶电力系统概论,第30页,（,7,）满足尺寸小，质量轻要求,因为船舶环境限制，应在满足所需电气特征前提下，尽可能选取外形尺寸小电气设备。在不影响设备性能和强度前提下，尽可能选取由轻质材料制造电气设备，还应考虑运输，安装和检修便利。,船舶电力系统概论,第31页,（,8,）船舶电力系统与其它系统联络,船舶电力系统与其它系统联络是相互联络，燃油系统、润滑油系统、空气系统、冷却水系统及其它系统相联络。,船舶电力系统概论,第32页,4,船舶电力系统基本参数,船舶电力系统基本参数主要包含,电源种类,、,电压等级,、,频率等级,、,船舶配电系统线制,等。正确地选择适当船舶电力系统基本参数，能够确保船舶电力系统可靠性和稳定性。,船舶电力系统概论,第33页,电源种类,电源种类又称电制。,除了一些特种工程船舶和小型船，如供水、供油船和小艇，仍采取直流电制或交、直流混合电制外，对于几乎全部大、中型船舶，不论是液货船、集装箱船还是客船，都优先采取,交流电制,。,船舶电力系统常采取交流和直流两种电制。,船舶电力系统概论,第34页,电压等级,交流船舶电网多数为,380V,或为,440V,。,详细额定电压等级普通都尽可能与岸电相同。,一些,(,电推,),船舶上采取,6KV,、,3.3KV,电力系统。,船舶电力系统概论,第35页,频率等级,对于一些弱电设备，如无线电通信、导航系统，则采取,500HZ,和,1000HZ,中频电源等，这些中频电源通常是由变流机组或变频器供电。,要求船舶交流配电系统标准频率为,50Hz,或,60Hz,。,中国船级社,钢质海船入级与建造规范,对船舶供电系统最高电压和频率都有明确要求。,船舶电力系统概论,第36页,船舶电力系统概论,第37页,船舶配电系统线制,配电盘分配出去电能必须与发电机电源引线组成回路，所以，发电机电源引线方式不一样，将决定不一样配电方式。,线制是指连接船舶发电机与船舶用电设备电力线路所采取导线根数和连接方法。,船舶电力系统概论,第38页,1,）三相绝缘系统,系统对地绝缘，较安全、可靠，供电连续性好，发生单相接地不形成短路，仍可维持电气设备短时工作。,特点：,主电网绝缘电阻较高。,便于测量对地绝缘。,普遍采取,船舶电力系统概论,第39页,三相照明系统与动力系统无直接电联络，相互影响小但需用照明变压器。,照明线路负载需采取双保险丝进行保护。,船舶电力系统概论,第40页,2,）中性点接地三相四线系统,特点：,不需用照明变压器。,中性点接地电位固定，系统内部过电压较小。,若单线接地，形成一相对地短路，可经过保护装置切除，但供电连续性较差。,火线对地,220V,，欠安全。,船舶电力系统概论,第41页,3,）中性点接地三线系统,利用船体作为中线形成回路，节约电缆,轻易发生触电和短路故障。,船舶电力系统概论,第42页,1600,总吨及以上,船舶动力、电热及照明配电系统，均不应采取利用船体作回路配电系统。又要求钢铝混合结构船舶，禁止铝质部分作导电回路。,中国船级社,钢质海船入级与建造规范,要求：,对于油船、化学品船等液货船及其它特殊船舶，必须注意其配电系统特殊要求，如油船能够采取配电系统只限制在：,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。,船舶电力系统概论,第43页,接地和接地装置,电气设备某部分与大地之间做良好电气连接称接地。,电气设备接地方式分三种：,工作接地,保护接地,重复接地,船舶电力系统概论,第44页,接触电压,和,跨步电压,当电气设备绝缘损坏时，人站在地面上接触该电气设备，人体所承受电位差称接触电压,tou,。,在接地故障点附近行走，人双脚之间所展现电位差称跨步电压,Ustep,，,船舶电力系统概论,第45页,比如，当设备发生接地故障时，以接地点为中心地表约,20m,半径圆形范围内，便形成了一个电位分布区。这时，假如有些人站在该设备旁边，手触及带电外壳，那么手与脚之间所展现电位差，即为接触电压,tou,。,船舶电力系统概论,第46页,跨步电压大小与离接地点远近及跨步长短相关，离接地点越近，跨步越长，跨步电压就越大。,离接地点达,20m,时，跨步电压通常为零。,船舶电力系统概论,第47页,1,）,.,保护接地,将在故障情况下可能展现危险对地电压设备外露导电部分进行接地称为保护接地。,电气设备上与带电部分相绝缘金属外壳，通常因绝缘损坏或其它原因而造成意外带电，轻易造成人身触电事故。,为保障人身安全,，防止或减小事故危害性，电气工程中常采取保护接地。,船舶电力系统概论,第48页,保护接地,依据,钢质海船入级与建造规范,要求，电气设备保护接地要求有：,（,1,）电气设备金属外壳均需要进行保护接地。,船舶电力系统概论,第49页,（,3,）不论是专用导体接地还是靠设备底座接地，接触面必须光洁平贴，接触电阻小于,0.02,，并有防松和防锈办法。,（,2,）当电气设备直接紧固在船体金属结构上或紧固在船体金属结构有可靠电气连接底座（或支架）上时，可不另设置专用导体接地。,船舶电力系统概论,第50页,（,4,）电缆全部金属护套或金属覆层须作连续电气连接，并可靠接地。,（,5,）接地导体应用铜或耐腐蚀良导体制成，接地导体截面积须符合要求要求。,船舶电力系统概论,第51页,2,）,.,工作接地,在正常情况下，,为了确保电气设备可靠地运行,，而将电力系统中某一点接地称为工作接地。,比如，电源（发电机或变压器）中性点直接（或经消弧线圈）接地，能维持非故障相对地电压不变，电压互感器一次侧线圈中性点接地，能确保一次系统中相对地电压测量准确度。,船舶电力系统概论,第52页,钢质海船入级与建造规范,对船舶电气设备工作接地要求是：,（,1,）工作接地与保护接地不能共用接地装置；,工作接地,船舶电力系统概论,第53页,（,3,）接地点位置应选择在便于检修、维护、不易受到机械损伤和油水浸渍地方，且不应固定在船壳板上；,（,2,）工作接地应接到船体永久结构或船体永久连接基座或支架上；,船舶电力系统概论,第54页,（,5,）平时不载流工作接地线截面积应为载流导线截面积二分之一，但不应小于,1.5mm,2,，其性能与载流导线相同；,（,6,）工作接地专用螺钉直径不应小于,6mm,；,（,4,）利用船体做回路工作接地线型号和截面积，应与绝缘敷设那一级（或相）导线相同，不能使用裸线。工作接地线应尽可能短，并妥为固定，接地电阻小于,0.01,；,船舶电力系统概论,第55页,3,）,.,屏蔽接地,屏蔽接地是为了预防电磁干扰，在屏蔽体与地或干扰源金属机壳之间所做良好电气连接。,通信设备,屏蔽接地,入级规范,对屏蔽接地主要要求是：,（,1,）露天甲板和非金属上层建筑内电缆，应敷设在金属管内或采取屏蔽电缆。,船舶电力系统概论,第56页,（,2,）凡航行设备电缆和进入无线电室全部电缆均应连续屏蔽。与无线电室无关电缆不应经过无线电室。若必须经过时，应将电缆敷设在金属管道内，该管道进、出无线电室均应可靠接地。,（,3,）无线电室内电气设备应有屏蔽办法。,船舶电力系统概论,第57页,（,4,）内燃机（包含安装在救生艇上内燃机）点火系统和开启装置应连续屏蔽。点火系统电缆可采取高阻尼点火线。,（,5,）全部电气设备、滤波器金属外壳、电缆金属屏蔽护套及敷设电缆金属管道，均应可靠接地。,船舶电力系统概论,第58页,4,）,.,其它接地,（,3,）避雷接地,（,1,）保护接零,保护接零,（,2,）重复接地,重复接地,重复,船舶电力系统概论,第59页,第二节 船舶电力系统类型,船舶电力系统可划分为以下几个类型,单主电站船舶电力系统,多主电站船舶电力系统,节能型船舶轴带发电机电力系统,船舶综合电力系统,船舶电力系统概论,第60页,单主电站船舶电力系统,船舶电力系统除了配置主电站以确保船舶正常运行工况下各种用电设备供电外，还设置应急电站，用来确保船舶处于低负荷、应急或其它特殊工况下部分电气设备供电。,船舶电力系统概论,第61页,船舶电力系统概论,第62页,正常情况下由主发电机供电给主配电板汇流排和应急配电板汇流排。在主发电机发生故障停顿供电时，,船舶负荷开关,MCB4,及,应急配电联锁开关,EMCB,均跳闸,，船舶应急配电盘,ESB,失电，延时后应急发电机,EG,自动起动投入工作，向船舶应急配电盘,ESB,供电。,船舶电力系统概论,第63页,另外，当船舶停靠码头时，假如不使用通导设备，在船舶主电站正常供电同时，可将应急配电板上试验开关由零位转至试验位，自动应急控制系统马上发出使应急配电板上,应急配电联锁开关,EMCB,跳闸指令,，应急配电板马上失电，船舶应急主发电机,EG,自动起动建压后，船舶应急发电机主开关,EACB,合闸向应急电网供电。,船舶电力系统概论,第64页,表面看，船舶主电站、应急电站同时处于供电状态，但它们并没有向同一负载供电，并未真正并联运行。结束试验，将试验开关转至零位，自动应急控制系统检测到主电网有电，控制船舶应急发电机主开关,EACB,先跳闸，应急配电联锁开关,EMCB,再合闸，恢复由船舶主电站向应急配电板供电。,船舶电力系统概论,第65页,多主电站船舶电力系统,多主电站船舶电力系统系指船舶上设有两个以上主电站电力系统，大型航空母舰上有时甚至设置,8,个电站。,这些电站分散布置在船舶比较安全部位，确保电力系统含有较高供电可靠性。这种系统惯用于战斗舰艇、核动力舰或其它对供电可靠性有较高要求舰船上。,船舶电力系统概论,第66页,船舶电力系统概论,第67页,某种类型舰艇多主电站电力系统。舰上有两个发电站：一组为汽轮机电站（艉电站）；另一组为柴油机电站（艏电站）。每个电站各装有两台发电机组，同一电站发电机可长久并联运行。为了提升供电可靠性，系统采取跨接线将艏艉两电站主配电板连接起来。,船舶电力系统概论,第68页,在非战斗时，全舰负载轻，跨接线自动开关（联络开关）接通，这时可只由一个电站向全舰供电。在战斗时，跨接线上开关断开，两电站独立工作，分区供电。对主要负载，能够由两个电站供电。当一条供电线路断电时，能够在负载处由转换开关接到另一电站供电线路上去，以提升供电可靠性。,船舶电力系统概论,第69页,节能型船舶轴带发电机电力系统,节能型船舶轴带发电机电力系统是近年来发展起来一个利用主机余能发电节能型电力系统。它除了有通常柴油发电机组外，还配置有利用主机余能发电轴带发电机或利用主机排出废气发电废气涡轮发电机。当主机连续工作时，主要依靠轴带发电机组提供全船所需用电，运行十分经济，应用也日趋广泛。,船舶电力系统概论,第70页,船舶综合电力系统,传统船舶动力系统与船舶电力系统是相对独立，船舶动力系统通常由常规柴油主机和其它机械装置组成。船舶电力系统普通是作为辅助能源，与船舶推进并没有直接关联。电力推进船舶，如破冰船、工程船等常采取推进和供电联合起来电力系统，这么电力系统含有更大经济性和机动性。,船舶电力系统概论,第71页,船舶电力系统概论,第72页,船舶中压电力系统,惯用,IEEE,标准,100,要求中压交流电力系统定义是指额定电压大于,1000V,，小于,10000V,电力系统。,当前国内外建造大多数是,440V,，或,380V,低压交流电力系统。,以底新建成“泰安口”半潜式电力推进特种运输船中压电力系统为例，简单介绍中压电力系统结构和运行模式特点。,船舶电力系统概论,第73页,船舶电力系统概论,第74页,3,台,5200KVA,，,720rpm,，,60Hz,主发电机组，柴油机为,Warsila 9L32,，能够单独或者并联向中压电网供电。,其中,No.1,主发电机在装载需要,50Hz,中压电源供给货物时，能够切换为,2030KVA,，,600rpm,，,50Hz,模式运转，单独为,50Hz,货物负载电源供电,，图中用于中压汇流排连接断路器,KS1,应该处于分闸状态。,中压主电力系统电源：,船舶电力系统概论,第75页,450V,辅助低压系统供电,2,台,900KVA,、将电压从,6.6 KV,转变为,450V,旋转变流器,。,当旋转变流机组发生故障或检修时，以及在码头没有载货物时，电源来自,1,台,1125KVA,，,900rpm,，,60Hz,辅助发电机组，柴油机是,Warsila 6L20,，,船舶电力系统概论,第76页,“,泰安口,”,半潜式电力推进船电力系统运行模式,航行模式；,装载,50Hz,货物模式；,机动操纵模式；,动态定位模式,1,；,动态定位模式,2,；,港内停泊模式,1,（不需要,50Hz,中压货物电源）；,港内停泊模式,2,（需要,50Hz,中压货物电源）；,应急工况；,港内停泊模式,3(,功率回馈模式,),。,不一样运行模式设置，是靠电力系统中发电机组、汇流排不一样连接组合实现。,船舶电力系统概论,第77页,第三节 船舶电站主接线,船舶电站主接线是指发电机经过开关设备和连接导线所组成受电和配电电路,把发电机和配电设备等用单线连接成电路图称为电气主接线图,船舶电站主接线在主配电板中表现为主汇流排（以下称母线）连接方式。从母线数量上看，有单母线和双母线形式；从母线分段是否来看，有母线分段和母线不分段形式。,船舶电力系统概论,第78页,船舶电站主接线主要有以下形式：,单母线不分段,单母线分段,双母线不分段,双母线分段,船舶电力系统概论,第79页,单母线不分段主接线,船舶电力系统概论,第80页,单电站母线分段主接线,母线分成两段以后，形成两个独立电网，有两个母线电压，许多控制电路要作对应处理。,开关,Q3,把母线分隔成两段，也能够说开关把两段母线连接起来，故能够称为,母联开关,。,船舶电力系统概论,第81页,母联开关,普通采取以下形式：,三个各相独立隔离器,；,三相隔离开关,；,三相断路器,。,采取断路器,操作起来较方便，可实现自动操作，且能通断负载电流和短路故障电流，但体积较大，价格较贵。,船舶电站主接线母联开关，通常,采取隔离开关,形式。,采取隔离器,即使节约空间，但必须在无负载或已断电条件下，采取绝缘手柄才能进行分合操作；,采取三相隔离开关,比较简单，价格又廉价，分段信号能够用位置开关来发出，不过不允许带负载操作，且只能由人工完成；,船舶电力系统概论,第82页,有两个电站主接线,两个电站能够同时供电，也能够用一个电站向全船供电。当一个电站不能供电时，由另一个维持电网供电。这么增强了船舶运行生命力，提升了供电可靠性。,有船舶如大型游轮和军舰，设置两个电站。,船舶电力系统概论,第83页,两个电站母线经过各自联络开关（,Q5,和,Q6,）和连接电缆相互连接。一个电站能够向另一个电站供电，两个电站也能够并联运行。,连接两个电站母线开关称为,联络开关,，从原理上讲，联络开关只需一台，考虑到操作方便性和可能出现各种损坏，在两个电站处各设一台联络开关。,担任联络任务开关通常采取,断路器,。,船舶电力系统概论,第84页,有两台轴带发电机和两台柴油发电机主接线,从船舶营运,经济性,出发，为了合理地使用能源，船舶电站发电机不限于采取独立发电机组，许多船舶电站采取了由主机带动发电机，称为,轴带发电机,。,还有由主机排气驱动透平发电机，称为,废气透平发电机,。,这类发电机只有在主机运行时才能使用，所以还必须设置独立发电机组。,船舶电力系统概论,第85页,有两台轴带发电机和两台柴油发电机电站,因为转速与频率严格关系，两台主机带动发电机不能并联运行。,船舶航行时假如要用两台轴带发电机供电，母线就必须分成两段分别供电。在这里,隔离开关,Q3,是必须设置，而且必须采取断路器。,船舶电力系统概论,第86页,它与设置隔离开关主接线一样。不一样是，每段母线上设一台轴带发电机和一台柴油发电机。这两台机能够并联运行，也能够经过,Q3,（合闸）向另一段母线供电。两台柴油发电机能够经过,Q3,（合闸）并联运行。,两台轴带发电机（不论柴油发电机是否与之并联）只有在,Q3,断开时才能分段供电。,船舶电力系统概论,第87页,主母线在一侧三段母线电站主接线,某种工作船舶电站，由两台轴带发电机和两台柴油发电机组成。,两台,母联断路器,把母线分成三段，主母线,MB,接两台柴油发电机：,l,段轴带发电机母线,SB1,接,1,号轴带发电机，,2,段轴带发电机母线,SB2,接,2,号轴带发电机。,船舶电力系统概论,第88页,电力负载有,两台大功率侧推电动机,和其它大功率机械电动机，分别接在两段轴带发电机母线上。,船舶电力系统概论,第89页,在作业状态，为了防止开启大功率电动机时冲击电流，断开联络断路器,Q5,和,Q6,，把母线分成三段，轴带发电机分别向各自母线供电，主母线,MB,由一台或二台柴油发电机供电，也能够合上,Q5,断开,Q6,，把母线分成二段，任一台轴带发电机向,SB1,和,SB2,供电。,船舶电力系统概论,第90页,在正常航行状态，合上,Q5,和,Q6,把母线连成一段，由任一台轴带发电机向全船负载供电。,船舶电力系统概论,第91页,主母线在中间三段母线电站主接线,另一个三段母线电站以下列图所表示。不一样是轴带发电机和侧推电动机在主母线两侧，它能够断开一台联络断路器，用一台轴带发电机供自己母线大功率电动机，合上另一台联络断路器，用另一台轴带发电机向全船负载供电，但一侧轴带发电机不能向另一侧大功率电动机供电。,船舶电力系统概论,第92页,双母线不分段主接线,一台轴带发电机和两台柴油发电机电站,这能够看成是含有双母线电站例子。,主母线,MB,与两台柴油发电机,G1,和,G2,相连接。轴带发电机母线,SB,与轴带发电机,G3,连接，轴带发电机母线,SB,上接有,经济航行所需负载,，两条母线能够经过联络开关,Q4,连接起来，柴油发电机能够与轴带发电机并联供电，也能够向轴带发电机母线,SB,供电。,船舶电力系统概论,第93页,第四节 船舶主电站容量确定和发电机组台数选择,1,确定船舶电站容量目标,船舶在各种状态下用电量不尽相同，,船舶主电站容量并不是全船各用电设备功率之总和,。,正确合理地计算船舶电站容量和选择发电机组台数，对于船舶运行可靠性和经济性，含有主要意义。,船舶电力系统概论,第94页,2,确定船舶电站容量和机组数量方法,为了确定船舶电站容量和发电机组功率及数量，首先要计算出全船电力负载所需总功率，也就是全船用电设备实际功率需要量。,船舶在不一样航行工况下，其计算负荷也是不相同。然后再考虑其它原因，如电网损耗、同时系数等，最终才能确定发电机组功率及数量，从而决定船舶电站总容量。,船舶电力系统概论,第95页,船舶电站容量计算方法很多，绝大多数都是将负载分成,连续负载,和,间断负载,来计算。,因为所用负载功率不一样，连续负载与间断负载相加方式不一样，引出了,三类负载法、需要系数法、昼夜航行图表法、概率论法、软件仿真法,等，每种方法里又分有很多公式和模型。,其中,三类负荷法、需要系数法、昼夜航行图表法、概率论法,四种方法用得较多。,船舶电力系统概论,第96页,概率论法,适合用于同类型船舶，它是依据统计规律，找到发电机功率与主机功率之间关系，利用回归分析方法，推导出一些公式，就能够在用电设备未确定前，预先确定发电机容量。,昼夜航行图表法,适合用于小船或电动辅机不多船舶。,船舶电力系统概论,第97页,三类负荷法、需要系数法,应用最多。,西欧和日本多采取需要系数法,我国与前苏联等国采取三类负荷法,假如需要系数、负荷系数以及同时系数等选得恰当，能得到与实际情况相近结果。,船舶电站容量计算结果用表格形式表示，称作,船舶电力负荷计算书,。,P32,P35(,仅此说明,),船舶电力系统概论,第98页,3,船舶电力负荷分类、特点,3,1,船舶运行工况分类,在进行电力负载计算时，通常要考虑船舶,运行工况,，即使不一样类型、用途船舶其运行工况略有不一样，但都有相同基本运行工况，为了使电站更合理地适应各种工况要求，电力负荷计算应按不一样工况进行。,船舶电力系统概论,第99页,船舶运行工况普通可划分成以下几类：,（,1,）,航行工况,：船舶全速、满载航行状态；,（,2,）,进出港工况,：港内低速航行或靠离码头等机动状态；,（,3,）,装卸货工况,：货船装卸货或油船装卸油状态；,船舶电力系统概论,第100页,（,4,）,水上作业工况,：调查船海上作业、工程船舶水上作业等；,（,5,）,停泊工况,：船舶停靠在码头或锚地上，无装卸作业状态；,（,6,）,应急工况,：指船舶在火灾或海损时状态。,船舶电力系统概论,第101页,现有航区及使用目标不一样区分，又有热带航行和寒带航行、装货和不装货（尤其是装有冷藏货物时很主要）、载客与不载客差异，而且还有季节和时间不一样。比如：冬天和夏天、白天和黑夜、早晨和黄昏等。,船舶运行工况划分并不是一成不变,应注意是类型不一样船舶其运行工况划分也完全不相同，所以考虑时应视详细情况而定。,比如对客船就不需要考虑装卸货工况，而依据其照明负荷使用情况将其正常航行工况分为昼夜两种工况进行计算。,船舶电力系统概论,第102页,3,2,船舶用电设备按功效分类：,1,）,动力装置用辅机,：为主机和主锅炉等服务辅机，如主海水冷却泵、淡水冷却泵、滑油泵、鼓风机等；,2,）,甲板机械,：包含锚机、绞盘机、舵机、起货机、舷梯绞车；,3,）,舱室辅机,：包含生活用水泵、消防泵，舱底泵、压载泵、为辅锅炉服务辅机等；,船舶电力系统概论,第103页,4,）,机修机械,：包含机舱起重行车、车床、钻床、刨床和电焊机等；,5,）,冷藏通风,：包含冷藏货舱、伙食冷库、空调装置使用辅机及通风机等；,6,）,弱电设备,：包含导航通信设备、无线电设备、自动控制设备及充电装置等；,7,）,照明设备,：包含舱室照明、航行灯、信号灯、探照灯及电风扇等使用照明电源设备。,船舶电力系统概论,第104页,4,发电机容量和台数选择标准,为了满足船舶各运行工况用电，必须正确地选择主发电机容量和台数。,发电机容量最终决定，应依据,电力负荷计算书,计算结果决定。,船舶电力系统概论,第105页,选择发电机容量和台数时，必须遵照普通标准,（,1,）发电机容量和台数选择应满足船舶各使用工况下用电量；,（,2,）主发电机台数普通选,2,3,台（最少,2,台），尽可能采取同容量，同型号机组，从便于维护、保养和管理，有利于并联运行稳定性和降低备件；,船舶电力系统概论,第106页,（,3,）发电机及其原动机，在不超出额定值而在额定值附近运行时效率最高。在通常运行状态下，不得使发电机过载，发电机额定容量要有适当贮备量。长久运行（如航行）工况下，尽可能采取单机供电，其最高负荷率（发电机负荷功率,/,发电机额定功率）,最好在,80,左右,；,（,4,）必须设置备用发电机组，其功率应等于电站中最大一台机组功率，确保当最大一台运行发电机组损坏时，仍能满足各种工况下船舶电能用户需要。,（,5,）发电机容量和台数选择还应考虑主、辅机寿命比，应使其寿命尽可能相等（使用时间相等）为最正确。,船舶电力系统概论,第107页,5,需要系数法,确定电站容量,负载实际需要功率是由各设备种类及其使用方法决定，其值可用需要系数来计算。,需要系数是用电设备实际所需要功率与额定负载所需功率比值。,P,sh,:,用电设备实际所需要功率,P,se,:,额定负载所需功率,船舶电力系统概论,第108页,需要系数大小综合考虑了该用电设备,负荷状态、工作制、同时工作概率等各方面原因,，普通是依据多年实际经验统计后取其平均值。,下面列出了一些用电设备需要系数。,船舶电力系统概论,第109页,船舶电力系统概论,第110页,负荷表编制程序,（,1,）计算各类用电设备额定负载所需功率,Pse,（,2,）选择计算工况，并确定各工况下所需使用电气设备，并按连续负载和间断负载加以区分，确定各类用电设备需要系数。,船舶电力系统概论,第111页,（,3,）将各类用电设备额定负载所需功率乘以需要系数，然后总加起来，得到全船所需总功率。,船舶电力系统概论,第112页,（,4,）选取间断负载同时系数，计算总需要功率。,P,G,:,计算总功率,P,ci,:,各连续负载额定输入功率,P,Ii,:,各间断负载额定输入功率,K,i,:,需要系数,K,2,:,同时系数,船舶电力系统概论,第113页,（,5,）再考虑,5,网络损耗，计算发电机所需总功率。,（,6,）依据上述总功率，选择发电机组容量和台数，并计算各工况下使用发电机负荷率。通常发电机应有,10%,20%,贮备功率，最大负荷率在,80%,90%,。,作为计算实例，见下表。,船舶电力系统概论,第114页,船舶电力系统概论,第115页,6,三类负荷法,确定电站容量,因为需要系数法主要是依据用设备,负荷状态和工作制等原因,，只考虑一个总,需要系数,Kc,来确定用电设备和发电机容量，所以，准确性较差。对于用电设备较多、且有较充分数据可供选取较大型船舶，大多采取多系数三类负荷法确定电站容量。,三类负荷法是将全船全部电器设备按船舶不一样工况下使用情况分为三类，分别统计计算，找出其用电规律，最终确定电站容量及发电机组台数方法。,船舶电力系统概论,第116页,它主要特点是借助各种数据，求得各用电设备几个负荷系数，再确定每台用电设备实际需要功率。另外，还将各用电设备按其在船上地位和作用，分成三类负载给予区分对待，并考虑同时使用情况，所以得出结果比较准确。,船舶电力系统概论,第117页,6,1,三类负荷分类,计算全船电力负荷时，可将其按使用情况分为三类：,比如：航行工况下舵机，主机冷却水泵；而在靠离码头工况下，即使起锚机工作时间较短（仅有,30,分钟左右），但在该工况下，它一直在使用，普通都算做第,1,类负荷；装卸货工况下起货机等；,第,类负荷,：某一运行工况下连续使用主要负荷。,船舶电力系统概论,第118页,第,类负荷,：某一运行工况下短时或重复短时使用负荷。,比如：航行工况下燃油离心分油机，燃油输送泵、滑油输送泵、卫生水泵和空压机等。,船舶电力系统概论,第119页,第,类负荷,：某一运行工况下偶然短时使用负荷以及按操作规程能够在电站尖峰负荷时间以外使用负荷。,比如：靠离码头工况下电动舷梯，航行工况下机修设备等。,三类负荷详细分法，参见下表,9,万吨级柴油机船舶电气设备负荷分类。,船舶电力系统概论,第120页,船舶电力系统概论,第121页,6,2,电动机负荷系数计算,电气设备负荷系数，用某一期间内负荷平均需要功率与同一期间内负荷最大需要功率比值来表征，即：,船舶电力系统概论,第122页,1,）电动机利用系数,K1,对电动机而言，每台辅机选配电动机有一额定功率,P1,，每台辅机有一最大轴功率,P2,，所以可求得电动机利用系数,K1