船舶电站系统概论及一般知识

1.船舶电站的基本要求：1.安全：在电能的发送、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故2.可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求3.优质：应满足电能用户对电压、频率和波形等质量的要求4.经济：电力系统的投资要省、运行费用低，并尽可能地节约电能2.船舶电力系统的组成：电源装置、配电装置、电力网、电力负载1.货轮和油轮的典型运行工况大致划分如下：航行工况、进出港工况、装卸货工况、停泊工况、应急工况2.船舶电力系统工作环境恶劣：环境温度变化大、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；三防:防潮湿、防霉菌、防盐雾3.电气设备的船用条件及基本要求：1.适应振动和冲击的条件2.适应倾斜和摇摆的条件3.横倾横摇22.5纵倾纵摇104.耐受潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境条件4.船舶电力系统、燃油系统、润滑油系统、空气系统、冷却水系统5.船舶电力系统的基本参数：电源种类、电压等级、频率等级、船舶配电系统的线制6.线制：指连接船舶发电机与船舶用电设备的电力线路所采用的导线根数和连接方法7.普遍采用三相绝缘系统：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；三相照明系统与动力系统无直接电的联系，相互影响小但需用照明变压器8.中性点接地的三相四线系统：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，可通过保护装置切除，但供电连续性较差9.中性点接地三线系统：利用船体作为中线形成回路，节省电缆,容易发生触电和短路故障10.工作接地、保护接地、重复接地、保护接零、避雷接地、接触电压、跨步电压、11.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止供电时，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；另外，当船舶停靠码头时，如果不使用通导设备，在船舶主电站正常供电的同时，可将应急配电板上的试验开关由零位转至试验位，自动应急控制系统立即发出使应急配电板上的应急配电联锁开关EMCB跳闸的指令，应急配电板立即失电，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；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12.船舶电站的主接线主要有下列形式：单母线不分段、单母线分段、双母线不分段、双母线分段13.开关Q3把母线分隔成两段，也可以说开关把两段母线连接起来，故可以称为母联开关；三个各相独立的隔离器；三相隔离开关；三相断路器；连接两个电站母线的开关称为联络开关14.全船用电设备的实际功率需要量：连续负载和间断负载；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；1.三类负载法：第Ⅰ类负荷：某一运行工况下连续使用的重要负荷第；第Ⅱ类负荷：某一运行工况下短时或重复短时使用的负荷；第Ⅲ类负荷：某一运行工况下偶然短时使用的负荷以及按操作规程可以在电站尖峰负荷时间以外使用的负荷；电动机利用系数K1：对电动机而言，每台辅机选配的电动机有一额定功率P1，每台辅机有一最大轴功率P2，所以可求得电动机的利用系数K1为K1=P2；机械负荷系数K2 ：对电动机而言，每台辅P1；电动机选配的电动机有一额定功率P3，每台辅机有一最大轴功率P2，所以可求得电动机的利用系数K2为K2=P3P2机负荷系数K3 =K2*K1;2.需要系数法：3.昼夜航行图表法：昼夜航行图表法适用于小船或电动辅机不多的船舶4.概率论法：5.软件仿真法：15.在进行电力负载计算时，通常要考虑船舶运行工况，虽然不同类型、用途的船舶其运行工况略有不同，但都有相同的基本运行工况，为了使电站更合理地适应各种工况的要求，电力负荷的计算应按不同工况进行16.船舶运行工况：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：货船的装卸货或油船的装卸油状态4.水上作业工况：调查船的海上作业、工程船舶的水上作业等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的状态17.既有航区及使用目的的不同的区别，又有热带航行和寒带航行、装货和不装货（特别是装有冷藏货物时很重要）、载客与不载客的差别，而且还有季节和时间的不同。

例如：冬天和夏天、白天和黑夜、早晨和傍晚18.船舶用电设备按功能分类：1.动力装置用辅机：为主机和主锅炉等服务的辅机，如主海水冷却泵、淡水冷却泵、滑油泵、鼓风机等2.甲板机械：包括锚机、绞盘机、舵机、起货机、舷梯绞车3.舱室辅机：包括生活用水泵、消防泵，舱底泵、压载泵、为辅锅炉服务的辅机等 4.机修机械：包括机舱起重行车、车床、钻床、刨床和电焊机等 5.冷藏通风：包括冷藏货舱、伙食冷库、空调装置使用的辅机及通风机等6.弱电设备：包括导航通信设备、无线电设备、自动控制设备及充电装置等7.照明设备：包括舱室照明、航行灯、信号灯、探照灯及电风扇等使用照明电源的设备19.发电机容量和台数的选择应满足船舶各使用工况下的用电量：主发电机台数一般选2～3台（至少2台），尽可能采用同容量，同型号机组，从便于维护、保养和管理，有利于并联运行的稳定性和减少备件；发电机及其原动机，在不超过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，发电机的额定容量要有适当的储备量。

长期运行（如航行）工况下，尽可能采用单机供电，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；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的功率，保证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的需要；发电机容量和台数的选择还应考虑主、辅机的寿命比，应使其寿命尽量相等（使用时间相等）为最佳20.对第Ⅲ类负荷：在计算全船电力负荷时通常可以不计第Ⅲ类负荷21.船舶配电装置的功能是集中、分配和控制电能：1.接收船舶发电机输出的电能并对负载分配电能2.正常运行时接通和断开电路（手动或自动）3.电力系统发生故障或不正常运行状态时，保护装置动作，切断故障电路或发出报警信号4.测量和显示电力系统运行中的各种电气参数，例如电压、频率、电流、功率、功率因数、绝缘电阻5.进行某些电气参数或有关的其它参数的调整，如电压、频率的调整6.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22.主配电盘MSB（main switch board）；应急配电盘ESB（emergency switch board）；充放电板CDP（charging ＆discharging panel）；分配电盘DB（distribution board）和区域配电盘SB（section board）；岸电箱SCB（shore connection box）；电工试验板TP（test Panel）；停泊配电板PSB（port duty switch board）；驾驶室集控板WHC （wheelhouse group control panel）；汇流排（连接母线）23.发电机控制屏：调节装置、控制装置、检测装置和保护装置24.互感器分为电压互感器PT（potential transformer）和电流互感器CT (current transformer )两种：测量仪表，继电保护及自动装置都接在互感器的副边，只要改变互感器的变比，同一块电压表或电流表便可以测量任意数值的高电压或大电流25.电压互感器原、副边线圈都不允许短路：否则互感器将通过很大短路电流而烧毁，因此在电压互感器原、副边都装设熔断器作短路保护26.电压互感器的铁芯和二次侧的一端必须接地：这也是为了防止一、二次线圈绝缘击穿时，一次侧高压穿入二次测，危及人身和设备的安全27.为保证测量的准确性：接在电压互感器副边的负载功率不应超过其额定容量，即接在同一互感器副边的仪表或自动装置不允许太多，否则会使测量误差增大，并使自动装置及保护装置误动作28.电流互感器的二次侧在工作时不得开路：铁芯由于磁通剧增而过热，并产生剩磁，降低准确度；二次线圈可感应危险的高电势，危及人身和设备的安全29.电流互感器的铁芯和二次侧线圈有一端必须接地：这样做的目的是为了防止其一、二次线圈绝缘击穿时，一次侧的高压串入二次侧，危及人身和设备安全；为了保证精度，副边所接负载阻抗不应超出其额定容量30.频率表用于测量船舶交流电站的频率31.发电机控制屏：发电机主开关、逆功率继电器、自动分级卸载装置；发电机主开关用以实现对发电机的短路、过载、欠压保护；逆功率继电器，用于并联运行时做发电机逆功率保护用（每台发电机一个；自动分级卸载装置，用于实现发电机的自动分级卸载保护；32.发电机控制电路：包括发电机的主开关、发电机的保护（包括发电机短路保护、过载保护、欠压保护、逆功率保护、分级卸载保护等）、发电机的励磁控制与调节、发电机组准同步并车或自动并车装置以及测量仪表等线路33.发电机并车电路：包括分段母线的隔离开关、手动及自动并车控制电路、测量仪表、转换开关、调速开关和合闸按钮等连接线路34.当主发电机运行且主开关合闸时，应断开应急发电机自动起动装置及禁止岸电开关合闸；当主发电机开关跳闸时，应自动起动应急发电机；当主发电机恢复供电时，又能自动切断应急发电机供电；当应急发电机开关合闸时，禁止岸电开关合闸，并且不允许通过联络开关向主配电盘供电；当岸电开关接通供电时，一旦主发电机或应急发电机开关合闸，岸电开关即应自动断开；在主配电盘与应急配电盘之间装有联络开关，当主发电机通过联络开关向应急配电盘供电时，禁止应急发电机开关合闸35.因为应急发电机总是单机运行，不需要并联运行而无需并车屏及逆功率继电器；当主电网失电后，应急发电机应能在45秒内完成自动启动，应急发电机开关自动合闸向全船应急电网供电。

一旦主电源恢复供电，应急发电机组便自动脱离电网并自动停机36.使用岸电前，应检查岸电电压、频率是否与本船电网的一致，若频率相同，电压不同，可通过岸电调压装置将岸电电压变成与本船电压相等后，再接至船电网；岸电箱上设有相序测定器或负序继电器，用于检测岸电相序，保证使用岸电时和船电的相序一致；岸电箱还需清楚标出船舶电源系统的参数，对于由中线接地三相交流岸电供电，当接岸电时，应设置一个接地端，以便将船体与岸上的接地装置相连接1.发电机主开关跳闸的应急处理：由于种种机、电故障或操作不当等原因均可能引起发电机主开关跳闸，造成主配电盘失电，这是一种严重的事故；当发生全船失电情况后应能迅速采取措施，尽快恢复供电，以减少由此可能引起的更严重恶性事故；主要原因可能有：1.负载太大或电网发生短路，引起过载或短路保护动作而跳闸；如果发生故障时机组仍在运行且电压正常，说明可能是过载或短路保护造成跳闸。