船舶電力系統(tǒng)

1、第六章船舶電力系統(tǒng)61船舶電力系統(tǒng)概述一、船舶電力系統(tǒng)的組成及特點1船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)是由電源裝置、配電裝置、電力網(wǎng)和負(fù)載組成并按照一定方式連接的整體是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖61所示。血由柏刊第煤沖朮電耐路保護(hù).電動機(jī)冋離保護(hù)事電池回超保帕來PE|/X1/、I/MCB蘭IE膽爭ju議障*撓W誦主里申-機(jī):EG應(yīng)總址電機(jī)：M削動機(jī)；ACB-空ABT5匯御排轉(zhuǎn)撫扛獨器圖61典型船舶系統(tǒng)簡圖1）電源裝置。將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要是指發(fā)電機(jī)和蓄電池。2）配電裝置。對電源和用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置

2、。3）船舶電力網(wǎng)。是全船電纜電線的總稱，也是電能的生產(chǎn)者（各種電源）和電能的消耗者（各類用電設(shè)備）的中間傳遞環(huán)節(jié)。船舶電力網(wǎng)根據(jù)其所連接的負(fù)載性質(zhì)和類別可以分為動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)和弱電電網(wǎng)等。4）負(fù)載。即用電設(shè)備。船舶負(fù)載有：甲板機(jī)械、船舶舵機(jī)、動力裝置用輔機(jī)（為主機(jī)和主鍋爐等服務(wù)的輔機(jī)，如主機(jī)滑油泵、海水冷卻泵、淡水冷卻泵和鼓風(fēng)機(jī)等）、艙室輔機(jī)（生活水泵、消防泵、艙底泵以及為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等）、電力推進(jìn)設(shè)備（主電力推進(jìn)裝置、首尾側(cè)推裝置等）、機(jī)修機(jī)械（車床、鉆床、電焊機(jī)等）、冷藏通風(fēng)（冷藏集裝箱、空調(diào)裝置、伙食冷庫和通風(fēng)機(jī)等）、照明設(shè)備、船舶通信導(dǎo)航設(shè)備（無線電通信設(shè)備

3、、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備）等。2船舶電力系統(tǒng)的特點根據(jù)船用負(fù)載的特點，船舶電力系統(tǒng)的電站容量、連接方式、電壓等級、配電裝置等與陸上電力系統(tǒng)有著很大的差別。從驅(qū)動發(fā)電機(jī)的原動機(jī)形式分類，船舶發(fā)電機(jī)組有柴油發(fā)電機(jī)組、蒸汽發(fā)電機(jī)組、汽輪發(fā)電機(jī)組、軸帶發(fā)電機(jī)組等。船舶電站單機(jī)容量一般不超過lOOOkW，裝機(jī)總功率不超過5000kW（電力推進(jìn)船和特種船除外），相比陸上要小得多。船舶電力系統(tǒng)大多采用多臺同容量同類型的發(fā)電機(jī)組聯(lián)合供配電的方式，以方便管理維護(hù)。正常航行時僅有1臺或2臺發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電，但是要求船舶發(fā)電機(jī)組有較高品質(zhì)的調(diào)速和調(diào)壓裝置來滿足負(fù)載變化、在突發(fā)局部故障時也能保障船舶安全運行。船舶電網(wǎng)的輸

4、電距離短，線路阻抗低，各處短路電流大。短路電流所產(chǎn)生的電磁機(jī)械應(yīng)力和熱效應(yīng)易使開關(guān)、匯流排等設(shè)備遭受損傷和破壞。因此，船舶輸電電纜采用沿艙壁或艙頂走線，電纜的分支和轉(zhuǎn)接均在配電板（箱）或?qū)ＴO(shè)的分線盒內(nèi)完成，不允許外部有連接點。二、船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)是指電流種類（電制）、額定電壓和額定頻率的等級。1電流種類（電制）早期船舶采用直流電制，主要基于直流發(fā)電機(jī)調(diào)壓容易、直流配電裝置簡潔、直流電動機(jī)調(diào)速平滑等優(yōu)點。但直流電制在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可維修性方面的缺陷甚多，而電力電子技術(shù)的發(fā)展突破了交流電力系統(tǒng)的調(diào)壓、調(diào)頻、并聯(lián)運行等一系列難點，使交流電制占據(jù)了主要地位。除了采用直流電

5、力系統(tǒng)或交直流混合電力系統(tǒng)的特殊工程船舶外，幾乎所有大中型船舶均采用交流電力系統(tǒng)。2額定電壓等級船舶電力系統(tǒng)額定電壓等級的選用直接關(guān)系到電力系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的重量和尺寸，提高電壓利于減少導(dǎo)線中的電流、提高設(shè)備功率、減小艙容，利于提高經(jīng)濟(jì)性，隨之對電氣設(shè)備的絕緣和安全方面的要求也更高。世界各國對電壓等級的選用與本國陸上電制參數(shù)一致，使船舶電氣設(shè)備具有通用性。例如美國和日本采用450V、60Hz的電制，而我國和前蘇聯(lián)等均采用400V、50Hz的電制。隨著船舶發(fā)展大型化，目前采用電力推進(jìn)的商船、滾裝船和一些工程船舶電站的容量都比較大（高達(dá)幾萬千瓦），出現(xiàn)了6kV、3.3kV以上中壓等級的船舶電站。

6、我國用電設(shè)備的額定電壓有24V、110V、220V、380V、1kV、3kV、6kV、10kV等。根據(jù)電源電壓的額定值比同級電力系統(tǒng)用電設(shè)備的額定電壓高5左右的原則，發(fā)電機(jī)的額定電壓為115V、230V、400V、1.05kV、3.15kV、6.3kV、10.5kV等。我國（鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范規(guī)定：非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500V，動力負(fù)載、具有固定敷設(shè)電纜的電熱裝置等的額定電壓為380V，照明、生活居室的電熱器限制電壓為250V，額定電壓為220V。3.額定頻率交流船舶電力系統(tǒng)的額定頻率一般沿用各國陸地上的頻率標(biāo)準(zhǔn)，我國采用50Hz，西歐、美國采用60Hz。這里不包括弱電設(shè)備所需的特殊

7、頻率以及海上平臺等特殊設(shè)備的電源頻率。三、發(fā)電機(jī)容量及臺數(shù)確定的原則船舶電站容量和發(fā)電機(jī)組數(shù)量是從滿足船舶用電的需求，并保證船舶的安全性和經(jīng)濟(jì)性而確定的。船舶電站容量既不等于全船所有用電設(shè)備的標(biāo)稱電功率的總和，也不等于船舶某一運行工況下所用全部用電設(shè)備標(biāo)稱電功率的總和。因為船舶在不同運行工況下投入運行的用電設(shè)備不同，用電量也不同；即便在同一運行工況下各用電設(shè)備的運行時間長短不同，負(fù)荷變化的情況也不同；每一用電設(shè)備實際所需的電功率大多小于其標(biāo)稱電功率。電站發(fā)電機(jī)組數(shù)量的選擇和單機(jī)容量的確定既與電站容量有關(guān)，也與各工況的用電量大小和相對運行周期的長短有關(guān)。1. 船舶的運行工況船舶營運中有航行工況（

8、貨船的全速滿載航行時間約占船舶運行周期的41，油船占64）、進(jìn)出港工況（船舶進(jìn)出港低速航行、靠離碼頭等機(jī)動時間約占運行周期的1）、裝卸貨工況（貨船裝卸所載貨物期間約占運行周期的18，油船占7）、停泊工況（貨船的無裝卸作業(yè)停泊時間約占運行周期的40，油船占28）、應(yīng)急工況（發(fā)生進(jìn)水、火災(zāi)等海損引起主發(fā)電機(jī)失效而啟用應(yīng)急發(fā)電機(jī)的工況）。2. 確定電站容量的基本原則電站容量應(yīng)能滿足船舶在各種運行工況下的用電量，并有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，確保連續(xù)可靠的供電。但從經(jīng)濟(jì)性考慮，冗余功率又不能太大。3. 發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則發(fā)電機(jī)組的總?cè)萘繘Q定于電站的總?cè)萘?，確定發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量的基本原則是：單機(jī)

9、組容量以最高負(fù)荷率為80來確定為宜；船舶電站必須有備用機(jī)組，其容量要能滿足船舶各運行工況的用電需求；確定單機(jī)組容量和機(jī)組數(shù)量時，要考慮各機(jī)組的使用壽命應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng)，維修管理方便。若以高效率經(jīng)濟(jì)運行為原則，針對電站容量和各工況的用電量及其相對運行周期等具體情況，可選擇小功率多機(jī)組，或大功率少機(jī)組，或不同功率的機(jī)組。一般船舶電站設(shè)置2至3臺（包括備用機(jī)組）同型號、同容量的機(jī)組，最多為4臺。有些船舶在無作業(yè)停泊期間用電量少，常設(shè)1臺小容量的系泊發(fā)電機(jī)。船舶電站的實際容量綜合考慮了船舶電動機(jī)的利用系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)、同時性系數(shù)等因素。四、應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定1目的和原則一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以

10、上的貨船應(yīng)設(shè)有獨立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)該具有獨立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)有滿足規(guī)則要求的起動裝置。當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害引起主電源供電失效時它應(yīng)能自動起動和自動連接于應(yīng)急配電板，盡快地承載額定負(fù)載，最長時間不得超過45s。應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)確保海上人命安全公約（SOLAS）和主管機(jī)關(guān)有關(guān)規(guī)定的供電范圍和供電時間，并應(yīng)考慮到這些用電設(shè)備可能同時工作。2容量確定不同種類、噸位的船舶，其應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的電氣設(shè)備范圍也略有不同。確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報

11、警和信號裝置、火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備、應(yīng)急時使用的舵機(jī)、動力操作水密門及其指示器、報警器，以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，如船員或船員提升至甲板上以便逃脫的電梯應(yīng)急裝置、應(yīng)急用無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等。一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對舵機(jī)之類較大的電動機(jī)負(fù)載供電，在確定其容量時，應(yīng)考慮到最大電動機(jī)起動時瞬態(tài)電壓降的影響。62船舶配電裝置配電裝置是接收和分配電能，并對電網(wǎng)實現(xiàn)保護(hù)的設(shè)備。有些配電裝置（例如主配電板、應(yīng)急配電板和蓄電池充放電板等）還具有對電源裝置、用電設(shè)備進(jìn)行測量、保護(hù)和控制的功一、配電

12、裝置分類船用配電裝置種類很多，如面向主發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測的主配電板，面向應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制和監(jiān)測的應(yīng)急配電板，面向蓄電池組控制和監(jiān)測的蓄電池充放電板。此外還有區(qū)域分配電板、岸電箱和交流配電板等。二、主配電板的構(gòu)成及功能船舶主配電板是船舶電力系統(tǒng)的中樞，擔(dān)負(fù)著對主發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的控制、保護(hù)、監(jiān)測和配電等多種功能。一般由發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四部分組成。1發(fā)電機(jī)控制屏。包含有發(fā)電機(jī)主開關(guān)及操縱器件、指示燈和儀表、發(fā)電機(jī)勵磁控制和保護(hù)環(huán)節(jié)等。每臺發(fā)電機(jī)組均配有單獨的控制屏，用于控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)、監(jiān)測發(fā)電機(jī)?？刂破撩姘宕篌w分上、中、下三部分，上部裝有電壓表、電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān)、頻率表、功率

13、表、功率因數(shù)表以及原動機(jī)的調(diào)速開關(guān)和按鈕等；中部安裝有發(fā)電機(jī)主開關(guān)；下部一般安裝有發(fā)電機(jī)勵磁控制裝置，控制屏內(nèi)還裝有逆功率繼電器和儀用互感器等。2并車屏。包含有同步表、同步指示燈、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱按鈕及狀態(tài)顯示指示燈等。有的還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗器、自動并車裝置等。并車屏用于交流發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運行、解列等操作。3負(fù)載屏。包括動力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏，通常安裝有裝置式自動空氣開關(guān)、電壓表、電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān)、絕緣指示燈、兆歐表以及與岸電箱相連的岸電開關(guān)。它們是用于分配電能并完成對各饋電線路進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)等。各用電設(shè)備或分電箱的電能通過裝置空氣開關(guān)供給。有些動力負(fù)載

14、屏上還裝有重要泵的組合起動裝置。4匯流排。配電板上主匯流排及連接部件是銅質(zhì)的，連接處作了防腐或防氧化處理。匯流排能承受短路時的機(jī)械沖擊力，其最大允許溫升為45C。交流匯流排按從上到下（垂直排列）、從左到右、從前到后（水平布置）的順序依次為A相、B相、C相。匯流排的顏色依次為綠色、黃色、褐色或紫色，中線為淺藍(lán)色（若有接地線則接地線為黃綠相間顏色）。直流匯流排按從上到下（垂直排列）、從左到右、從前到后（水平布置）的順序依次為正極、中線、負(fù)極。其正極顏色為紅色，負(fù)極為藍(lán)色，中線為綠色和黃色相間色。三、分配電板分配電板是由過載保護(hù)電器組成的集合體，對額定電流不超過16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板，也稱

15、為分電箱，主要有動力分配電板和照明分配電板兩種。區(qū)域分配電板由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，是對耗電大于16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板。四、應(yīng)急配電板應(yīng)急配電板用于應(yīng)急發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)視，并向應(yīng)急用電設(shè)備供電。它與應(yīng)急發(fā)電機(jī)組安裝在同一艙室內(nèi)，一般位于艇甲板上。應(yīng)急配電板由應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制屏和應(yīng)急配電屏組成，其上面安裝的儀器儀表與主配電板基本相同。應(yīng)急發(fā)電機(jī)總是單機(jī)運行，所以不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。應(yīng)急電網(wǎng)平時可由主配電板供電，惟當(dāng)主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或檢修時才由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電。主配電板連通應(yīng)急配電板有供電聯(lián)絡(luò)開關(guān)，它與應(yīng)急配電板的主開關(guān)之間設(shè)有電氣連鎖，以保證主發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電（即主網(wǎng)

16、不失電）時，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不工作。一旦主發(fā)電機(jī)開關(guān)跳閘，經(jīng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的自動起動裝置確認(rèn)后，自動起動應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，并合閘向應(yīng)急電網(wǎng)供電。平時需要檢查和試驗應(yīng)急發(fā)電機(jī)組時，可把應(yīng)急發(fā)電機(jī)工作方式選擇開關(guān)置于試驗位置，使應(yīng)急發(fā)電機(jī)脫離電網(wǎng)。有些采用自動管理的應(yīng)急電站，只有在應(yīng)急發(fā)電機(jī)工作后應(yīng)急電網(wǎng)才允許轉(zhuǎn)換為由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電，以免與主電網(wǎng)發(fā)生沖擊。五、充放電板船舶小應(yīng)急照明、操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用蓄電池，船舶設(shè)置充放電板對蓄電池進(jìn)行充電、放電，實現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電。常用充放電板的接線原理如圖62所示，主要由兩個部分組成。1電源部分目前采用交流電的船舶大都采用整流裝置把交流電變?yōu)橹绷麟?。圖

17、中SA1為整流電源開關(guān)，SA2為整流后的電源開關(guān)，電源回路中設(shè)置有熔斷器、電壓表和電流表。新造交流電制船舶已采用晶閘管整流器，組成三相或單相可控整流裝置。2充放電回路在每一個充電回路應(yīng)設(shè)有防止逆流的逆電流繼電器或二極管，圖62中，因電源是硅整流器，本身有防止逆流作用，故充電回路不再設(shè)置逆電流繼電器。當(dāng)主、應(yīng)急電網(wǎng)都失電時，接觸器KMl線圈失電，常閉觸頭閉合，直接向小應(yīng)急用電設(shè)備供電，其余用電設(shè)備分別利用開關(guān)送電。圖62用整流器充電的充放電板原理圖六、蓄電池1蓄電池在船舶上的應(yīng)用蓄電池是任何類型的機(jī)動船舶都無法離開的可靠電源設(shè)備，其用途之一是作為應(yīng)急電源或備用電源，一般商船都把蓄電池作為船舶小應(yīng)

18、急電源，在船舶主電網(wǎng)失電而應(yīng)急發(fā)電機(jī)組尚未正常供電的時間內(nèi)，蓄電池組則供電給小應(yīng)急負(fù)載；用途之二是作為低壓設(shè)備的電源(如供電給無線電收發(fā)報機(jī)、自動電話交換機(jī)和各種警報器)。此外，蓄電池也用作應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和救生艇上柴油機(jī)的起動電源，以及羅經(jīng)的直流電源等。2船用蓄電池的類別船用蓄電池有酸性蓄電池和堿性蓄電池兩大類。酸性蓄電池也稱為鉛酸蓄電池，船用歷史最久，常用于柴油機(jī)的起動和應(yīng)急照明。堿性蓄電池包括鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、鋅銀蓄電池和鎘銀蓄電池等，主要用于無線電通信設(shè)備。但價格較高，民用船舶較少采用。3蓄電池的主要性能蓄電池的主要性能指標(biāo)包括開路電壓、工作、電壓、電池容量、使用溫度、壽命和儲存期等

19、。酸性蓄電池中每個小電池的電動勢為2.02.1V。放電時，電壓逐漸下降，到達(dá)某一電壓稱放電終止電壓)時，則急劇下降，當(dāng)?shù)椭练烹娊K止電壓時不再放電。10h放電率的每個小電池放電終止電壓為1.8V。充電時，電壓變化在2.052.8V范圍，充電終期電壓每個小電池為2.52.8V。充電設(shè)備的電壓應(yīng)考慮能調(diào)節(jié)到每個小電池2.8V的數(shù)值。堿性蓄電池中每個小電池的電動勢為1.3V左右，在額定放電率時平均放電電壓為1.2V。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式，充放電特性是不同的。4蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理1) 酸性蓄電池酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖63所示，主要由容器、極板和隔板三部分組成。盛裝電解液和支撐極板的容器，具有防止酸液泄漏、

20、耐腐蝕和堅固等特性。鉛酸蓄電池容器有玻璃槽、鉛襯槽、塑料槽、硬橡膠槽等，船上多數(shù)使用后兩種。船用酸性電池的極板常采用鉛銻合金制成柵格式，柵格中壓人活性物質(zhì)，正極的活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極的活性物質(zhì)是海綿狀純鉛(Pb)。為增加容量，蓄電池的正極板和負(fù)極板制成許多片，分別并聯(lián)在一起接成兩組，構(gòu)成蓄電池的正負(fù)極。隔板用橡膠、塑料或木板等絕緣材料制成。為保證電解液的自由流通，同時又不致使極板脫落的活性物質(zhì)經(jīng)隔板與相鄰隔板相通，隔板上開有大小適中的孔。酸性蓄電池的電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27一37的稀疏酸溶液，相對密度為1.281.31。酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲存電能和釋放電

21、能的，其工作原理由下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示：PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4（正極）（電解液）（正極）（電解液）（負(fù)極）圖63酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)圖當(dāng)蓄電池的正負(fù)極板插入硫酸溶液時，極板之間將產(chǎn)生2V左右的電動勢，一旦外電路接通則形成放電電流，同時在電池內(nèi)部正負(fù)極板與硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，逐漸變成硫酸鉛，當(dāng)正、負(fù)極板都變成同樣的硫酸鉛后，蓄電池便不能再放電了，必須通過充電來恢復(fù)成原來的PbO2和Pb。顯然蓄電池的充電和放電是可逆的。由式（61）可知，充電時電解液稀硫酸的相對密度會增加；放電時由于生成水，相對密度降低。實際工程中采用比重計來測量電解液的相對密度，從而估計出蓄

22、電池電動勢的大小。酸性蓄電池的電動勢，主要與電解液相對密度d有關(guān)。相對密度高，電動勢也高，E與d之間的關(guān)系可由經(jīng)驗公式來表示，即E=0.84+d（61）如在蓄電池充電完畢將外電路斷開后，測得的相對密度為1.28時，則根據(jù)上式可估算出其電動勢為2.12V。2）堿性蓄電池堿性蓄電池具有體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、工作電壓平穩(wěn)、能大電流放電、使用壽命較長和易于攜帶等特點，近年來在遠(yuǎn)洋船上的應(yīng)用增多。缺點是堿性蓄電池比酸性蓄電池的額定電壓低，提供相同的供電電壓，堿性蓄電池通常在數(shù)量上要比酸性蓄電池多出67，成本較高。堿性蓄電池可分為鎘一鎳（CdNi）、鐵一鎳（FeNi）、鋅一銀（ZnAg）、鎘一銀（CdAg）

23、等系列。船舶主要采用鎘一鎳、鐵一鎳蓄電池，下面以鎘一鎳堿性蓄電池為例作介紹。堿性蓄電池主要由容器、極板和活性物質(zhì)構(gòu)成。容器用鍍鎳鋼板制成，直接與電解液或一組極板接觸，所以堿性蓄電池的外殼帶電：正極由氧化鎳粉、石墨粉組成，石墨粉主要用來增強(qiáng)導(dǎo)電性，不參與化學(xué)反應(yīng)；負(fù)極由氧化鎘和氧化鐵粉組成，摻人氧化鐵粉的目的是使氧化鎘粉具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性，防止氧化鎘結(jié)塊，增加極板的容量；正負(fù)極上的這些活性物質(zhì)分別包在穿孔的鋼帶中，加壓成型后構(gòu)成電池的正負(fù)極，兩極之間用耐堿的硬橡膠隔開。堿性蓄電池電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氫氧化鉀（KOH）水溶液（或純氫氧化鈉溶液），相對密度為1.21.27。蓄電池充電時將電能變?yōu)?/p>

24、化學(xué)能儲存起來，放電時將化學(xué)能變?yōu)殡娔茌斔徒o用電設(shè)備，兩電極所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是可逆的。在充放電過程中總的化學(xué)反應(yīng)方程式Cd+2KOH+2Ni（OH）3=Cd（OH）2+2KOH+2Ni（OH）2（62）（負(fù)極）（電解液）（正極）（負(fù)極）（電解液）（正極）從上式可知，電解液在充放電過程中只作電流的傳導(dǎo)體，不參與化學(xué)反應(yīng)，其濃度不變，因而不能根據(jù)相對密度來判斷充放電的程度，只能采取測量電壓的方法來判斷堿性蓄電池的充放電的程度。堿性蓄電池中每個電池的電動勢為1.25V。放電時，電壓變化在12IV范圍內(nèi)，電流增大時可達(dá)到0.7V，低于0.7V就不應(yīng)再放電。充電時，電壓變化在1.41.8V范圍內(nèi)。3）蓄

25、電池的容量容量是描述蓄電池儲存電能能力的物理量，單位為安培小時（Ah）。它用充足電的蓄電池放電到規(guī)定終了電壓（一般為額定電壓的90%）時所放出的能量來表示，以放電電流I與放電時間t的乘積描述，即Q=It（Ah）o酸性蓄電池通常以10h的放電電流為標(biāo)準(zhǔn)放電電流（即經(jīng)過10h使蓄電池放完電的放電電流），因此，額定容量被定義為在電解液溫度為25C，以10h放電電流連續(xù)放電至終止電壓時所輸出的容量。例如200Ah容量的酸性蓄電池是指能以20A的電流放電10h。蓄電池的容量與放電電流的大小及電解液的溫度有關(guān)，因此如果超過標(biāo)準(zhǔn)放電電流進(jìn)行放電，不但會降低容量，而且會嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。關(guān)于堿性蓄電池一般

26、是以8h作為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。5船用蓄電池的充放電方式1）充電的方法和種類蓄電池的充電方法和類型有多種，應(yīng)根據(jù)蓄電池的用途和經(jīng)濟(jì)性來選用。（1）充電方法恒電流充電以恒電流充電至放電結(jié)束；恒電壓充電給蓄電池加以恒定電壓進(jìn)行充電（由于充電初期通過電流大，應(yīng)根據(jù)該電流選定整流器的容量）；恒電流恒電壓充電在充電初期通以適當(dāng)?shù)暮愣ù箅娏鳎_(dá)到某一電壓時，保持恒定電壓進(jìn)行連續(xù)充電；連續(xù)補(bǔ)充充電給無負(fù)載的蓄電池自行放電進(jìn)行補(bǔ)充充電的方法；分段充電按2段3段變化恒電壓或恒電流充電電流進(jìn)行充電。（2）充電種類初次充電使用鉛酸蓄電池時，初次向電池內(nèi)加入電解液進(jìn)行充電，充電的第一階段電流為額定容量的0.07,充到單格電

27、壓上升到2.4V為止；第二階段電流為額定容量的0.04,充到單格電壓上升到2.5V,且相對密度和電壓在3h內(nèi)穩(wěn)定。正常充電對已經(jīng)放過電的蓄電池，為了使其恢復(fù)到原來規(guī)定容量而進(jìn)行的充電，充電分兩階段進(jìn)行，第一階段按標(biāo)準(zhǔn)充電制的電流（額定容量的0.1）充電67h；第二階段用第一階段充電電流的一半充電23h。均衡充電多個小電池組合使用的蓄電池在長時間使用后，各小電池往往產(chǎn)生相對密度、容量的不均衡現(xiàn)象，為此需要每月進(jìn)行一次均衡充電，其方法是先進(jìn)行正常充電；靜置1h后，用初次充電第二階段的電流充到有劇烈氣泡產(chǎn)生為止；再靜置1h,反復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對密度保持穩(wěn)定才完成。（3）蓄電池充放電方式目

28、前，船舶上采用的充放電方式有交互充放電方式、浮充方式以及交互充放電和浮充相組合的方式。各種充放電方式的特點如表61所示。表61各充放電方式比較方式主要特征主要優(yōu)缺點交互充放1.兩組蓄電池的充電和放電相互互換；1.在進(jìn)行充電一放電轉(zhuǎn)換時，負(fù)載側(cè)電方式2.充電裝置僅接入一組蓄電池，另一組蓄電池接出現(xiàn)瞬時斷電；人負(fù)載；2.兩組蓄電池分別獨立，一組故障3.充電裝置不能與負(fù)載回路相接；時，另一組蓄電池仍可供電，可靠4.一般采用連續(xù)補(bǔ)充充電方法性高浮充方式1.蓄電池和負(fù)載并聯(lián)于充電裝置，浮充電壓保持1.由于浮充時由充電裝置給負(fù)載供電，恒定；停電時由蓄電池給負(fù)載供電，故無瞬電2.充電時，蓄電池僅通過補(bǔ)充充電

29、的電流；壓波動??；時斷電，3.由于充電回路都設(shè)有限流環(huán)節(jié)，當(dāng)出現(xiàn)大電流2正常時蓄電池保持最合適的充電電負(fù)載時，將由蓄電池負(fù)擔(dān)部分負(fù)載，當(dāng)電流負(fù)流，處于良好的過充電狀態(tài)，因此延長載消失后，蓄電池放電部分由充電裝置補(bǔ)充充蓄電池壽命；電；3充電裝置負(fù)擔(dān)正常負(fù)載電流和蓄電4.停電時，蓄電池負(fù)擔(dān)全部負(fù)載；池充電電流，蓄電池負(fù)擔(dān)大電流和停電5失電恢復(fù)后，充電裝置負(fù)擔(dān)正常負(fù)載，并給蓄電時負(fù)載，所以充電裝置和蓄電池容量減池充電少交互充放根據(jù)需要，通常有下述兩種組合：1需2組充電裝置，蓄電池容量大；電方式和1.利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，將一組蓄電池接人快速充電裝2兩組蓄電池可互為備用，可靠性高浮充方式置，另一組蓄電池與浮充

30、充電裝置和負(fù)載并聯(lián)；3充電裝置為1臺，蓄電池容量??；組合2僅設(shè)置一個充電裝置，正常時2組蓄電池都與負(fù)4可靠性高載和充電裝置并聯(lián)，利用轉(zhuǎn)換開關(guān)，可對其中一組蓄電池進(jìn)行均衡充電6船用蓄電池的維護(hù)保養(yǎng)1）酸性蓄電池（1）電解液應(yīng)每半個月檢查液面高度，每年進(jìn)行化驗檢查。要及時補(bǔ)充電解液，注液孔螺帽應(yīng)旋緊，以防電解液濺出。（2）應(yīng)保持蓄電池表面清潔，為防止極柱夾頭生銹，其表面應(yīng)涂上一層凡士林油膜。（3）蓄電池室應(yīng)保持良好的通風(fēng)，并嚴(yán)禁煙火。（4）過充電酸性蓄電池在運行中往往因長時間充電不足或過放電等原因造成極板硫化，這時要對蓄電池進(jìn)行過充電，使蓄電池恢復(fù)到良好的運行狀態(tài)。過充電是指在正常充電后，再用10

31、h放電率的1/2或3/4的小電流進(jìn)行充電1h，然后停1h，如此反復(fù)進(jìn)行，直至剛一接通充電電源就發(fā)生強(qiáng)烈氣泡為止。2）堿性蓄電池（1）每半個月檢查一次電壓、電解液密度和高度，及時補(bǔ)充電解液。（2）保持氣塞透氣或定期打開氣塞放氣。（3）堿性蓄電池的外殼帶電（正極），存放時須防金屬將負(fù)極與外殼接觸，引起短路。（4）一般工作1012次充放電循環(huán)或每月進(jìn)行一次過充電。（5）每年或使用50100次時，應(yīng)更換電解液。電解液的更換應(yīng)在放電狀態(tài)下進(jìn)行，必要時可用純水清洗，并及時注入更換的電解液。六、岸電箱船舶停泊碼頭或進(jìn)塢修理時，一般接用岸電電源。在碼頭上設(shè)置有與岸電連接的裝置，船舶一靠碼頭即可使用岸電。船上發(fā)

32、電機(jī)組全部停機(jī)，既可減少靠岸時的值班人員，又便于對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行正常的維護(hù)或修理。直流電制船舶進(jìn)塢修理時，須接用直流岸電，船塢中可以安裝直流岸電箱，也可以不安裝直流岸電箱而將直流岸電電纜直接拉至機(jī)艙主配電板供電。由于碼頭上陸用電源多為交流電，考慮停泊碼頭時接用交流岸電的需要，設(shè)置了交流岸電箱。交流岸電的供電方式有兩種：1接用單相交流岸電，僅供船上照明電路使用，此時，配電板內(nèi)照明匯流排與電力匯流排分開；2船上安裝一臺變流機(jī)組或整流裝置，將交流岸電變?yōu)橹绷麟?，再供電給船上的停泊負(fù)載。交流電制船舶則無論進(jìn)塢修理還是停泊碼頭，都應(yīng)設(shè)置交流岸電箱以接用交流岸電。岸電箱的容量依據(jù)停泊負(fù)載來確定，各類船舶的停

33、泊負(fù)載不同，通常包括：照明設(shè)備、日用設(shè)備（日用海水泵、日用淡水泵以及空壓機(jī)等）、冷藏空調(diào)設(shè)備、廚房設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、通信設(shè)備、修理機(jī)械和娛樂設(shè)備等。設(shè)計岸電箱及接岸電的基本要求如下：1）岸電箱應(yīng)有下列設(shè)施岸電箱內(nèi)應(yīng)設(shè)有能切斷所有絕緣極（相）的斷路器或開關(guān)加熔斷器；指示端電壓的指示燈或電表；用于連接軟電纜的合適接線端子；對岸電為中性點接地的交流三相系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)有接地接線柱，以便將船體接至岸上的接地裝置或岸上電網(wǎng)的零點；應(yīng)有監(jiān)視岸電極性（直流時）和相對船舶配電系統(tǒng)的相序（三相交流時）是否相符的設(shè)施；標(biāo)明船電系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的形式、額定電壓和頻率（對于交流）的銘牌；有時根據(jù)船東要求還應(yīng)裝設(shè)電度表。2）接岸電

34、箱時應(yīng)注意的問題岸電箱應(yīng)安裝在便于連接來自外部電源軟電纜的場所，根據(jù)安裝的處所，選擇合適的外殼防護(hù)等級。岸電箱與主配電板間應(yīng)以固定敷設(shè)的電纜連接，該電纜應(yīng)有足夠的的定額。當(dāng)岸電或（和）船電系統(tǒng)為中性點接地的交流三相系統(tǒng)時，應(yīng)將船體與岸地相連接。利用船體作導(dǎo)電回路的船舶，在接岸電時，不能以陸地或海水作岸電回路，而應(yīng)以絕緣的岸電相線將船體與岸電網(wǎng)絡(luò)的零點或接地的相線或接地的負(fù)極相連。岸電箱內(nèi)應(yīng)有連接此電纜的接線柱。三相交流岸電箱上常采用指示燈組成相序指示器。其接線方式有多種，如圖64所示。2個指示燈HL的電阻應(yīng)該相等，或指示燈HL的電阻和電阻R的阻值相等，并滿足uCR=l。根據(jù)計算所得的指示燈和電

35、容的參數(shù)列入表62。表62相序扌旨示器的參數(shù)電網(wǎng)電容器C/PF指示燈HL電阻R/kQ110V,50Hz67110V,25W220V,50Hz12220V,25W36380V,50Hz0.1XD4型63船舶應(yīng)急電源一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機(jī)，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機(jī)稱為應(yīng)急發(fā)電機(jī)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)該具有獨立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)有滿足規(guī)則要求的起動裝置。當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害引起主電源供電失效時它應(yīng)能自動起動和自動連接于應(yīng)急配電板，盡快地承載額定負(fù)載，最長時間不得超過45s。應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量應(yīng)確保海上人命安全公約（SOLA

36、S）和主管機(jī)關(guān)有關(guān)規(guī)定的供電范圍和供電時間，并應(yīng)考慮到這些用電設(shè)備可能同時工作。不同種類、噸位的船舶，其應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的電氣設(shè)備范圍也略有不同。確定應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量通?；谙率鲈O(shè)備所需的電功率，即：航行燈、信號燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報警和信號裝置、火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；在緊急狀態(tài)下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備、應(yīng)急時使用的舵機(jī)、動力操作水密門及其指示器、報警器，以及其他需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，如船員或船員提升至甲板上以便逃脫的電梯應(yīng)急裝置、應(yīng)急用無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等。一般應(yīng)急發(fā)電機(jī)需對舵機(jī)之類較大的電動機(jī)負(fù)載供電，在確定

37、其容量時，應(yīng)考慮到最大電動機(jī)起動時瞬態(tài)電壓降的影響。64發(fā)電機(jī)主開關(guān)船舶發(fā)電機(jī)主開關(guān)常采用萬能式自動空氣斷路器，自動空氣斷路器又稱自動開關(guān)。船舶常用的有：框架式即萬能式自動開關(guān)（如國產(chǎn)DW型）和裝置式（如國產(chǎn)DZ型）自動開關(guān)。發(fā)電機(jī)的主開關(guān)，是發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)的接人部件。在非正常運行情況下，如發(fā)生過載、電網(wǎng)短路、發(fā)電機(jī)欠壓等，它能自動從電網(wǎng)上斷開發(fā)電機(jī)。因此它既是開關(guān)電器，又是保護(hù)電器。裝置式自動空氣開關(guān)一般用作支路、負(fù)載屏、照明屏等的開關(guān)電器，不同型號產(chǎn)品具有不同的保護(hù)功能，一般都具有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能。國內(nèi)外制造的船用發(fā)電機(jī)主開關(guān)的形式很多，結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本原理大同小異，一般都是由觸

38、頭單片、滅弧裝置、自由脫扣機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置組成。其結(jié)構(gòu)框圖見圖65。圖65萬能式自動空氣斷路器的框圖一、觸頭和滅弧系統(tǒng)觸頭在切斷時電流很大會產(chǎn)生電弧，因此必須具有完善的觸頭系統(tǒng)：由主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。主觸頭承擔(dān)電路的正常工作電流，弧觸頭是為了防止主觸頭斷開電路時產(chǎn)生的電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。在合閘時弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。而分閘時，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產(chǎn)生的電弧在弧觸頭中熄滅。自動空氣斷路器大多采用滅弧柵進(jìn)行滅弧。二、自由脫扣機(jī)構(gòu)自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用是使觸頭保持完好閉合或迅速斷開。圖66所示是一個四連桿機(jī)構(gòu)，它是觸頭系統(tǒng)和操作傳動裝置之間的

39、聯(lián)系機(jī)構(gòu)。正常觸頭閉合狀態(tài)見圖66(a)所示，而圖66(b)為分閘位置。由于銜鐵動作，使頂桿向上逆動，撞擊連桿接點，四連桿剛性連接被破壞，脫扣機(jī)構(gòu)動作，使主觸頭處于斷開狀態(tài)。圖66(c)為準(zhǔn)備合閘位置。當(dāng)脫扣后，需再次合閘時，應(yīng)先將手柄向下拉，使四連桿機(jī)構(gòu)成剛性連接狀態(tài)，做好合閘準(zhǔn)備，一旦需要合閘，只需將手柄往上推即可。(a)合閘位置(b)分閘位置(c)準(zhǔn)備合閘位置圖66自由脫扣機(jī)構(gòu)示意圖三、操作機(jī)構(gòu)操作機(jī)構(gòu)用于控制自由脫扣機(jī)構(gòu)的動作，實現(xiàn)觸頭閉合或斷開。自動空氣斷路器的操作傳動裝置常見的有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等。但無論哪一種操作方式，合閘前都必須先將儲能彈簧儲能，使自由脫扣機(jī)構(gòu)處于

40、“再扣”位置，然后利用儲能彈簧釋放能量實現(xiàn)合閘。使用彈簧加載以閉合和斷開斷路器是由在現(xiàn)場的制動操作裝置執(zhí)行的，通過安裝有關(guān)的附件，也可以用電氣遙控操作。1手動操作各種類型的自動空氣斷路器都有手動合閘操作手柄，通常有轉(zhuǎn)動和上下扳動兩種形式。幾種常見的國產(chǎn)自動空氣斷路器的手動操作方法如下：早期國產(chǎn)的DW94型自動空氣斷路器合閘時，先將手柄搖38圈左右，通過蝸輪、蝸桿傳動將儲能彈簧拉長儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，然后再搖24圈，使儲能彈簧釋放，以實現(xiàn)合閘。DW-95型和DW98型主開關(guān)合閘時，需先將手柄逆時針轉(zhuǎn)110和90，然后再順時針轉(zhuǎn)一定角度，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”，再繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)

41、一定角度即實現(xiàn)合閘。AH型主開關(guān)合閘時首先將手柄向下扳，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)“再扣”再將手柄扳向上方，即實現(xiàn)合閘。各類自動開關(guān)都有手動機(jī)械脫扣按鈕，分閘時，只要按下“分閘”按鈕即可實現(xiàn)分閘操作。尚有一些自動開關(guān)，利用扳動手柄儲能，使用手動機(jī)械合閘按鈕合閘。2電磁或電動合閘DW94型電動合閘主開關(guān)采用電動操作時，其合閘操作線路原理如圖67所示。當(dāng)發(fā)電機(jī)建立電壓后，紅色指示燈亮，失壓脫扣線圈獲電，操作電動機(jī)M通電轉(zhuǎn)動，使彈簧儲能，直至凸輪將儲能開關(guān)中的常開觸點閉合、常閉觸點斷開，此時黃色指示燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)已處于“再扣”位置。合閘時，按一下合閘按鈕SB1,電動機(jī)再次轉(zhuǎn)

42、動，使儲能彈簧釋放，主開關(guān)合閘，此時綠色指示燈亮，表示合閘完畢。ACDW95、DW98型電動合閘采用電磁操作，其合，閘操作線路原理圖如圖68所示。發(fā)電機(jī)建立電壓1后，交流電壓經(jīng)二極管VD整流向電容C充電。合閘時，按下按鈕SB,電容C就會對繼電器KA放電，使KA的常開觸點KA4和KA5閉合，接通合閘電磁鐵線圈KM,在電磁吸力的作用下儲能彈簧拉長儲能，自由脫扣機(jī)構(gòu)已處于“再扣”位置。由于電容兩端的電壓很快下降，因此當(dāng)下降到繼電器KA的釋放電壓時，KA的常開觸點KA4和KA5斷開，合閘電磁鐵線圈KM斷電，儲能彈簧釋放，自由脫扣機(jī)構(gòu)動作實現(xiàn)合閘。AH型采用電磁鐵直推式合閘，線路原理圖如圖69所示。發(fā)電

43、機(jī)建立電壓后，按下電磁控制開關(guān)，繼電器KA1通電，其常開觸點KAl閉合后繼電器KA2有電，其常開觸點KA2閉合，合閘線圈KM通電，快速將動銜鐵吸上，利用動銜鐵的質(zhì)量和速度，通過電磁合閘柱銷，對四連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一較大的沖擊，推動合閘機(jī)構(gòu)合閘。合閘后，自動開關(guān)的輔助常開觸點DW閉合，繼電器KA3通電，其常閉觸點KA3斷開；繼電器KA1斷電，其常開觸點KA1斷開；控制繼電器KA2失電，觸點KA2斷開，從而使合閘線圈KM斷電，電磁吸力消失，合閘動銜鐵恢復(fù)原樣，為下次合閘作準(zhǔn)備。3保護(hù)元件萬能式自動空氣斷路器通常設(shè)有電流脫扣器、失壓脫扣器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用來實現(xiàn)對主電路的短路、過載

44、、失壓、欠壓等保護(hù)及遙控分勵操作。其原理示意圖如圖610所示。過電流脫扣器一般有電磁式和半導(dǎo)體式，它被用作發(fā)電機(jī)的短路和過載保護(hù)，一般具有反時限延時動作、定時限動作和瞬時動作三種動作特性。當(dāng)短路故障和過載現(xiàn)象發(fā)生時，瞬時或經(jīng)短延時或經(jīng)長延時后接通電磁鐵使過電流脫扣器瞬時動作，開關(guān)自動跳閘。延時元件通常采用鐘表機(jī)構(gòu)或利用RC充放電回路等來實現(xiàn)。如DW94型延時采用鐘表和齒輪擺式時間繼電器完成，DW95型、DW98型則采用電容充放電延時。欠壓脫扣器一般由一個瞬時動作的電壓繼電器組成，當(dāng)線路電壓低于規(guī)定的整定值時，由于電磁吸力的不足引起繼電器釋放，通過自由脫扣機(jī)構(gòu)使開關(guān)自動跳閘。為避免電網(wǎng)電壓瞬時波

45、動產(chǎn)生誤動作，可采用延時，延時時間一般為13s。分勵脫扣器主要用于遠(yuǎn)距離控制自動開關(guān)的斷開，當(dāng)按下分勵脫扣按鈕時，繼電器吸合，通過自由脫扣機(jī)構(gòu)將自動開關(guān)斷開。65船舶電網(wǎng)及電纜船舶電網(wǎng)即船舶電力網(wǎng)，系指介于船舶電源和用電設(shè)備之間的傳輸、分配電能的傳輸線路。一、船舶電網(wǎng)的分類船舶電網(wǎng)根據(jù)供電電源的不同可分為：1主電網(wǎng)由主發(fā)電機(jī)通過主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)，包括動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)，分別供電給動力負(fù)載和照明負(fù)載。2應(yīng)急電網(wǎng)由應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池通過蓄電池充放電板供電的電路，它的供電范圍見表63。表63應(yīng)急電源供電的電氣設(shè)備序號供電系統(tǒng)客船貨船總噸國際航行國內(nèi)航行三50005005000

46、1航行燈及信號燈*僅對油船2通道、出入口、扶梯、應(yīng)急出口的照明*3登艇處的甲板和舷外放艇時所需的照明，救生筏、救生浮件儲放處的照明*4機(jī)艙、爐艙、主機(jī)操縱臺、鍋爐水位表及氣（汽）壓表、總配電盤前后、應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、舵機(jī)艙等的照明*5駕駛室、海圖室、無線電室、消防設(shè)備控制站照明*6船員和旅客公共艙室、旅客超過16人居住艙室的照明*7白晝信號探照燈*建議*大于150總噸的國際航行船舶8無線電測向儀*建議*國際航行船舶9應(yīng)急消防泵*10緊急集合報警裝置*建議注：1）“*”標(biāo)記表示必須由應(yīng)急電源供電；2）表內(nèi)2、3、4、5、6等項所列設(shè)備同樣也適用于由臨時應(yīng)急照明電源供電；3）小應(yīng)急電網(wǎng)。由蓄電池通過蓄

47、電池充放電板用以傳輸、分配臨時應(yīng)急電能的網(wǎng)絡(luò)。對裝設(shè)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組但無自起動裝置的船舶，要求安裝臨時應(yīng)急照明電網(wǎng)，而且蓄電池的容量能滿足連續(xù)供電30min。根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和用途不同，船舶電網(wǎng)還有其他的分類。通常將由主配電板直接向區(qū)配電板、分配電板和負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)稱為一次系統(tǒng)，由區(qū)配電板或分配電板向負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)稱為二次系統(tǒng)。船舶電網(wǎng)中為動力設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)稱為動力網(wǎng)絡(luò)，向照明設(shè)備、電風(fēng)扇及小容量電熱設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)稱為照明網(wǎng)絡(luò)，而為各導(dǎo)航、通信無線電設(shè)備和監(jiān)測報警系統(tǒng)等供電的網(wǎng)絡(luò)稱為弱電網(wǎng)絡(luò)。二、船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式1船舶電網(wǎng)的結(jié)線方式大多數(shù)船舶電壓等級在500V以下，采用兩種結(jié)線方式：放射式和環(huán)式，

48、如圖611結(jié)線示意圖。（a）放射式（b）環(huán)式圖611船舶電網(wǎng)結(jié)線方式1）放射式特點放射式結(jié)線的每一饋電線均由主配電板直接引出，并且各自獨立，它只向一個分配電板或一個用電設(shè)備供電。其特點是：從總配電板引出的各饋電線路都安裝有自動開關(guān)，便于集中控制。但是由于用電設(shè)備很多，主配電板需要集中大量的電纜端頭和自動開關(guān)，不僅電纜耗量多，而且主配電板的尺寸也相應(yīng)增大，一旦饋電線路發(fā)生故障，則該路的電氣設(shè)備或分配電板將失電，可靠性較差。2）環(huán)式特點按環(huán)式結(jié)線的網(wǎng)絡(luò)，其主饋電線是一個環(huán)形閉合回路，它經(jīng)過串接在主饋電線路上的各個分線盒供電給用電設(shè)備或分配電板。其優(yōu)點是：每一個用電設(shè)備均可以從線路的兩個方向獲得供電

49、，當(dāng)一路主饋電線路出現(xiàn)故障時，另一路仍可以保持供電；此外，減少了主饋電電纜的數(shù)量和長度及主配電板的尺寸。其缺點是不便于在主配電板上對各饋電線路實行集中控制。目前，除了少數(shù)對供電可靠性要求特別高的商船和大型客船采用環(huán)狀電網(wǎng)外，絕大部分船舶采用放射式結(jié)線方式。2重要負(fù)載的饋電方式船舶重要負(fù)載是指那些與船舶航行、貨物的保存、船舶及人身安全有關(guān)的設(shè)備。這些重要負(fù)載包括：主機(jī)滑油泵、冷卻水泵、燃油輸送泵、燃油分油機(jī)、空壓機(jī)、循環(huán)水泵、鍋爐給水泵以及風(fēng)機(jī)、舵機(jī)、錨機(jī)、主機(jī)控制裝置、導(dǎo)航及通信設(shè)備和各種報警裝置，對這些設(shè)備要求工作可靠，因此在配電時通常采?。?) 主配電板直接供電方式。如用于舵機(jī)、錨機(jī)、消防

50、泵、消防自動噴淋系統(tǒng)、無線電電源板、陀螺羅經(jīng)、航行燈控制箱、蘇伊士運河燈等。2) 兩路獨立饋電線供電。如用于某些重要的負(fù)載如舵機(jī)、航行燈控制箱等。3) 采用自動分級卸載裝置。當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)過載時，自動分級卸載裝置卸掉次要負(fù)載，從而使發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。4) 分段匯流排供電方式。它的供電方式參見圖612，當(dāng)某一段匯流排上的線路發(fā)生故障又未能及時排除時，匯流排上的自動開關(guān)動作將兩段匯流排分開，保證重要設(shè)備的另一半仍能繼續(xù)工作。分?jǐn)鄥`關(guān)匯說捋匯流拝*f接其它電源圖612分段匯流排供電方式船舶重要設(shè)備除在正常條件下由主電網(wǎng)供電外，還須備有在應(yīng)急情況下的應(yīng)急電源供電。例如舵機(jī)、航行燈和通信之類設(shè)備都分

51、別有獨立的饋電線與主電網(wǎng)及應(yīng)急電網(wǎng)相連，通常有半數(shù)的電纜是不載流的，造成極大的浪費。實際上采用如圖617的連接方式，在正常條件下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，重要負(fù)載經(jīng)應(yīng)急配電板由主電源供電，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障、主匯流排失電時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，應(yīng)急電源則自動投入應(yīng)急電網(wǎng)向這些重要設(shè)備供電。船舶電網(wǎng)這種連接方式是將應(yīng)急電網(wǎng)視為主電網(wǎng)的一個組成部分。三、船舶電網(wǎng)的線制(a)三相三線(c)中心點接地的三相三線交流船舶的三相交流電力系統(tǒng)有中心點接地的三相四線、中心點接地的三相三線、三相三線絕緣電力系統(tǒng)等三種。最后一種方式安全可靠，即使在照明系統(tǒng)的絕緣電阻降低的情況下也不會影響動力系統(tǒng)，為目前大多數(shù)交流船舶所采用。(b

52、)中心點接地的三相四線圖6-13船舶電網(wǎng)線制四、船舶電纜船舶電纜和電線在結(jié)構(gòu)和用途上都有區(qū)別。電線的芯線外層覆有保證電氣絕緣用的絕緣層，而電纜除了電氣絕緣層外還有用以防止外界各種因素(火、油水、機(jī)械等)危害的防護(hù)套。船舶電網(wǎng)中采用的絕大部分是電纜，而電線僅用于電氣設(shè)備的內(nèi)部接線和一部分生活艙室的照明線路。船用電纜主要由導(dǎo)電芯線、電氣絕緣層和防護(hù)套三部分組成，其構(gòu)造見圖6-14。1導(dǎo)電芯線導(dǎo)電芯線是電纜傳輸電能的部分，它是由不少于7根0.262.47mm的圓形軟銅絲絞合而成的。船用電纜根據(jù)不同需要可作成單芯、雙芯、三芯和多芯。芯線的截面根據(jù)不同載流量的需要有0.8400mm2等各種不同規(guī)格。有關(guān)

53、電纜的導(dǎo)體根數(shù)和線徑可由有關(guān)產(chǎn)品樣本中查得。必須注意國外船用電纜的芯數(shù)和導(dǎo)體截面規(guī)格與我國的有所不同。選擇電纜時，必須根據(jù)使用條件，保證電纜實際通過的電流低于其允許電流。電纜的允許電流取決于電纜的絕緣材料，并以最高允許溫度為基準(zhǔn)決定的。2電氣絕緣絕緣層的作用是將各導(dǎo)電部分隔離以防止接地或相間短路。要延長電纜使用壽命，必須提高絕緣層的性能。各種絕緣材料的允許工作溫度如表6-4所示。表6-4絕緣材料最高允許工作溫度絕緣材料最高允許工作溫度/c聚氯乙烯（一般）60聚氯乙烯（耐熱）75丁基橡膠80無機(jī)物95乙丙橡膠和交聯(lián)聚氯乙烯85硅橡膠95選擇電纜的型號和截面應(yīng)根據(jù)實際用途、額定電流、敷設(shè)場所的溫度

54、和環(huán)境條件，以及用電設(shè)備的工作制等決定。66船舶電力系統(tǒng)保護(hù)及裝置船舶電氣系統(tǒng)的保護(hù)包括船舶發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)；過載、欠壓、逆功率保護(hù)；船舶電網(wǎng)的過載、短路保護(hù)；電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測；接用岸電時的相序保護(hù)等。船舶中采用繼電器保護(hù)裝置來實現(xiàn)。船舶在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，要求繼電器保護(hù)裝置的工作具有可靠性、選擇性、準(zhǔn)確性，既能適時切除故障以防止故障蔓延，又要盡量縮小停電區(qū)域，使非故障部分能繼續(xù)正常運行，減輕損害程度。一、電網(wǎng)的短路保護(hù)船舶電網(wǎng)的短路保護(hù)要求良好的選擇性，當(dāng)發(fā)生短路故障時，僅允許切除有故障的線路部分。通常對各級保護(hù)裝置的動作整定值按時間原則或電流原則予以整定。如圖615，若按時間原則整定，則

55、應(yīng)有tlt2整定，則應(yīng)有I1I2I3,即各級保護(hù)裝置動作電流的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級常將兩者結(jié)合起來綜合考慮，t3,即各級保護(hù)裝置動作時間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級增大；如按電流原則增大。實際應(yīng)用時，以滿足選擇性保護(hù)的要求。圖615船舶電網(wǎng)短路保護(hù)示意圖短路保護(hù)裝置通常采用萬能式自動空氣開關(guān)、裝置式自動空氣開關(guān)及熔斷器等。裝置式自動空氣開關(guān)裝有電磁脫扣器，大量應(yīng)用于各種配電裝置，熔斷器一般用作電網(wǎng)的末級保護(hù)。在船舶電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的短路保護(hù)裝置通常設(shè)在靠近電源側(cè)的出線端，所以電網(wǎng)不設(shè)專門的短路保護(hù)裝置,而是與發(fā)電機(jī)及負(fù)載的短路保護(hù)共用一套保護(hù)裝置。二、電網(wǎng)的過載保護(hù)船

56、舶電網(wǎng)大多為輻射型饋線式配電網(wǎng)絡(luò)，饋線的截面積又都與發(fā)電機(jī)及用電設(shè)備的容量相配合的。由于發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的過載保護(hù)裝置同時保護(hù)了電網(wǎng)，所以，電網(wǎng)中不設(shè)專門的過載保護(hù)裝置。應(yīng)指出的是，舵機(jī)電動機(jī)和它的供電線路根據(jù)規(guī)范要求均不設(shè)過載保護(hù)，只設(shè)短路保護(hù)和過載報警裝置。三、單相接地及電網(wǎng)的絕緣監(jiān)測1單相接地監(jiān)視船舶電網(wǎng)一般采用三相三線絕緣制系統(tǒng)，電網(wǎng)中的任何一相接地，將造成另外兩相對地均為線電壓，嚴(yán)重影響人身安全，若再有一相接地，就會引起兩相短路的故障。這類潛在的危險性必須及時發(fā)現(xiàn)，予以排除。船舶配電板上大多裝有絕緣指示燈（亦稱地氣燈）以監(jiān)視電網(wǎng)的單相接地。圖616是絕緣指示燈的電氣工作原理圖例如三相交流系統(tǒng)正常-/LLL2（a）三相交流圖616LiLe一總絕緣指示燈電路圖工作時，三個燈星形連接，各燈泡兩端均為相電壓，因而亮度相同。若某一相（如圖中的A相）出現(xiàn)接地故障，則燈HL1熄滅，而HL2、HL3兩端的電壓上升為線電壓，燈泡亮度增強(qiáng)。這樣，值班人員就方便地判斷哪一相發(fā)生接地故障。2電網(wǎng)