船舶電站 大連海事大學(xué)lesson

會(huì)計(jì)學(xué)1船舶電站大連海事大學(xué)lesson

第一章船舶電力系統(tǒng)概述船舶電力系統(tǒng)的組成：船舶電力系統(tǒng)主要由電源、配電裝置、電力網(wǎng)和電力負(fù)載四部分組成。電源：將機(jī)械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。船舶電源主要為主發(fā)電機(jī)組、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、臨時(shí)應(yīng)急電源（蓄電池）、岸電2

配電裝置：配電板（配電盤）、分電箱集中分配電能，對(duì)發(fā)配電進(jìn)行集中控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)3電力網(wǎng)：船舶電力網(wǎng)由電纜組成（連接電源----負(fù)載）4負(fù)載：電力拖動(dòng)、船舶電氣照明等。第1頁/共35頁

二船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)：(與陸上大電力系統(tǒng)相比，船舶電力系統(tǒng)有如下特點(diǎn))1容量小主電站單機(jī)容量一般：n100KW------n1000KW，電站總裝機(jī)容量（3----4）倍單機(jī)容量。單個(gè)大負(fù)荷可以與單機(jī)容量相比擬，啟動(dòng)沖擊大。

2負(fù)載變化頻繁電源----負(fù)載距離近（線路壓降小，但短路電流大）工作環(huán)境惡劣（三防）第2頁/共35頁

三船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)1電源種類：交/直流2電壓：我國規(guī)定：400V，國外日、美船舶采用450V電壓等級(jí)。到目前為止，我國商船上尚未有中壓電力系統(tǒng)，但在某些特殊工程船舶（鉆井平臺(tái)）及為外國建造的大型油船上，已開始采用3．3kV或6．6kV系統(tǒng)，隨著造船工業(yè)的發(fā)展，今后中壓系統(tǒng)必會(huì)增多。各國的船級(jí)社幾乎都有關(guān)于采用中壓的規(guī)定，如英國勞氏船級(jí)社,CCS沒有關(guān)于中壓的規(guī)定。中壓電力系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)備尺寸縮小、重量、電纜截面減小，但絕緣要求高。

3頻率：交流配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz或60Hz。第3頁/共35頁第4頁/共35頁

四船舶主電站容量確定和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇

計(jì)算方法有：三類負(fù)荷法、需要系數(shù)法、概率論法1三類負(fù)荷法將全船所有的電器設(shè)備按船舶不同工況下的使用情況分為三類，分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算，找出其用電規(guī)律，最終確定電站容量及發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)。船舶主要運(yùn)行工況有：

1）航行：船舶全速、滿載航行狀態(tài)；

2）進(jìn)出港：港內(nèi)低速航行或靠離碼頭等機(jī)動(dòng)狀態(tài)；

3）裝卸貨：貨船的裝卸貨或油船的裝卸油狀態(tài)：

4）停泊：停泊碼頭、無裝卸作業(yè)狀態(tài)：

5）應(yīng)急：第5頁/共35頁

用電設(shè)備按功能分類：1）動(dòng)力裝置用輔機(jī)：主海水冷卻泵、淡水冷卻泵等，

2）甲板機(jī)械：包括錨機(jī)、絞盤、舵機(jī)、起貨機(jī)、舷梯絞車；3）艙室輔機(jī)：包括生活用水泵、消防泵，艙底泵、為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等；4）機(jī)修機(jī)械：包括機(jī)艙起重行車、車床、鉆床和電焊機(jī)等；5）冷藏通風(fēng)：包括冷藏貨艙、伙食冷庫、空調(diào)裝置、使用的輔機(jī)及通風(fēng)機(jī)等；

6）弱電設(shè)備：包括導(dǎo)航通信設(shè)備、無線電設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備及充電裝置等；

7）照明設(shè)備：包括艙室照明、航行燈、探照燈及電風(fēng)扇等使用照明電源的設(shè)備。第6頁/共35頁

按使用情況分為三類：Ⅰ類負(fù)荷：連續(xù)使用的負(fù)荷；Ⅱ類負(fù)荷：短時(shí)或重復(fù)短時(shí)使用的負(fù)荷；Ⅲ類負(fù)荷：偶然短時(shí)使用的負(fù)荷以及按操作規(guī)程可以在電站尖峰負(fù)荷時(shí)間以外使用的負(fù)荷。

每個(gè)用電設(shè)備從電網(wǎng)取得功率的計(jì)算：AP1----P5含義P1電動(dòng)機(jī)（用電設(shè)備）的額定功率（輸出）P2被拖動(dòng)機(jī)械的最大軸功率（輪機(jī)設(shè)計(jì)提供）P3被拖動(dòng)機(jī)械的實(shí)際使用功率（輪機(jī)設(shè)計(jì)提供）P4電動(dòng)機(jī)（用電設(shè)備）額定工作時(shí)所需功率（輸入）（從電網(wǎng)取得）P5電動(dòng)機(jī)實(shí)際從電網(wǎng)取得的功率------負(fù)荷計(jì)算目標(biāo)值。第7頁/共35頁B三個(gè)系數(shù)電動(dòng)機(jī)利用系數(shù)：K1=P2/P1機(jī)械負(fù)荷系數(shù)：K2=P3/P2電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷系數(shù)：K3=P3/P1=P3/P2·P2/P1=K1·K2C功率估計(jì)電動(dòng)機(jī)（用電設(shè)備）額定工作時(shí)所需功率P4=P1/ee------電動(dòng)機(jī)（用電設(shè)備）額定工作時(shí)效率電動(dòng)機(jī)實(shí)際從電網(wǎng)取得的功率P5=P3/

------K3負(fù)荷系數(shù)下的效率一般取e=P5=P3/e=K3P4

無功功率的計(jì)算：Q5＝P5tg

作表格計(jì)算（負(fù)荷計(jì)算書）根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇機(jī)組的功率和臺(tái)數(shù)。第8頁/共35頁

選擇發(fā)電機(jī)功率和數(shù)量，應(yīng)遵循的一般原則：

1）長期運(yùn)行（如航行）工況下，盡可能采用單機(jī)供電，其負(fù)荷率（=負(fù)荷功率/額定功率）最好在80％左右；2）主發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)一般3臺(tái)（至少2臺(tái)）；盡可能采用同容量。同型號(hào)機(jī)組，有利于并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和減少備件；3）必須設(shè)置備用發(fā)電機(jī)組，其功率應(yīng)等于電站中最大一臺(tái)機(jī)組的功率，保證當(dāng)最大一臺(tái)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組損壞時(shí)，仍能滿足各種工況下船舶電能用戶的需要。2按需要系數(shù)法確定電站容量需要系數(shù)是用電設(shè)備實(shí)際所需要的功率與額定負(fù)載所需功率的比值,用公式表示為：KC=Psh／PsePse（用電設(shè)備實(shí)際所需要的功率）=Ps/Psh（額定負(fù)載所需功率）=KcPse=KCPe/

需要系數(shù)應(yīng)綜合考慮：負(fù)荷狀態(tài)、工作制、同時(shí)工作的概率。第9頁/共35頁

全船用電設(shè)備所需功率P=∑（KciPsei）1.051.05------計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損失的系數(shù)。

3按慨率論法計(jì)算電站容量它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，找到發(fā)電機(jī)功率與主機(jī)功率之間的關(guān)系，利用回歸分析方法，推導(dǎo)出一些公式，就可以在用電設(shè)備未確定前，預(yù)先確定發(fā)電機(jī)的容量。第10頁/共35頁

五配電裝置

1配電裝置的功能：集中、分配和控制電能。2配電裝置按用途分類：1）主配電盤（總配電盤）：用于控制船舶主電站2）應(yīng)急配電盤：用于控制應(yīng)急發(fā)電機(jī)3）充放電板：用來控制和監(jiān)視充電電源的工作情況和蓄電池組的充電與放電，并將蓄電池組的電能分配給船上的低壓用電設(shè)備。4）岸電箱：船舶停靠碼頭或廠修時(shí)，船上發(fā)電機(jī)停止供電，將岸上電源線接到船上岸電箱，再由岸電箱送到應(yīng)急配電板和主配電板進(jìn)行分配。第11頁/共35頁

3主配電盤：由許多屏組成：匯流排：A、B、C（綠、黃、褐/紫）接地：黃綠相間或黑色交流中線：淺蘭色直流：正極------紅色負(fù)極------蘭色

1）發(fā)電機(jī)控制屏功能：監(jiān)控發(fā)電機(jī)組1屏/機(jī)組成：四部分A：調(diào)節(jié)裝置發(fā)電機(jī)控制屏一般包含有勵(lì)磁調(diào)節(jié)AVR及無功分配裝置、發(fā)電機(jī)自動(dòng)并車裝置、發(fā)電機(jī)自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置等。第12頁/共35頁B：控制裝置發(fā)電機(jī)主開關(guān)ACB、調(diào)速馬達(dá)開關(guān)等C：檢測(cè)裝置主要由各種儀表、互感器組成。D：保護(hù)裝置

短路、過載、欠壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、自動(dòng)分級(jí)卸載

2）并車屏功能：操作并車組成：同步表、同步指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、粗同步電抗器3）負(fù)載屏負(fù)載屏上裝有裝置式自動(dòng)開關(guān)，電流表、電壓表及轉(zhuǎn)換開關(guān)等設(shè)備從母線上饋電給負(fù)載。負(fù)載屏分動(dòng)力負(fù)載和照明負(fù)載第13頁/共35頁

4應(yīng)急配電板功能：控制應(yīng)急機(jī)，向應(yīng)急電網(wǎng)供電，應(yīng)急配電板包括應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制屏和應(yīng)急負(fù)載屏。

注意：船舶主電站、應(yīng)急電站、岸電三者之間任意兩者一般不能并聯(lián)運(yùn)行。

5充放電板充放電板的作用：對(duì)蓄電池進(jìn)行充電、放電和定期保養(yǎng)，以便向用戶正常供電。第14頁/共35頁6有關(guān)檢測(cè)裝置

互感器分類：電壓互感器、電流互感器?；ジ衅鞯淖饔?/p>

1）將大電壓、大電流按比例變換成小電壓、小電流

2）使儀表、繼電保護(hù)裝置生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，且擴(kuò)大了儀表的使用范圍。

3）使儀表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置通過互感器與原邊的高電壓和大電流隔離，從而保證人身與儀表等電器設(shè)備的安全，能可靠工作。第15頁/共35頁

電壓互感器：（副邊標(biāo)準(zhǔn)電壓100V）電壓互感器使用中的注意事項(xiàng)：1）用時(shí)要按照接線標(biāo)志正確接線，注意同名端2）電壓互感器原、副邊線圈都不允許短路，否則互感器將通過很大短烙電流而燒毀，因此在電壓互感器原、副邊都裝設(shè)熔斷器作短路保護(hù)3）電壓互感器副邊線圈一定要接地。電流互感器：（副邊額定電流5A）電流互感器使用中的注意事項(xiàng)：1）用時(shí)要按照接線標(biāo)志正確接線，注意同名端2）電流互感器副邊線圈不允許開路3）電流互感器副邊線圈一定要接地。第16頁/共35頁六船舶電網(wǎng)及電纜1

船舶電網(wǎng)的線制（配電系統(tǒng)）1）直流雙線絕緣系統(tǒng)負(fù)極接地的雙線系統(tǒng)船體做回路的單線系統(tǒng)2)單相交流（同上）3）三相交流A三相絕緣系統(tǒng)（普遍采用）特點(diǎn)：系統(tǒng)對(duì)地絕緣，較安全、可靠，供電連續(xù)性好，一線接地不形成短路；主電網(wǎng)絕緣電阻較高，便于測(cè)量對(duì)地絕緣；需用照明變壓器第17頁/共35頁第18頁/共35頁B中性點(diǎn)接地的三相四線制特點(diǎn)：不需用照明變壓器中性點(diǎn)接地電位固定，系統(tǒng)內(nèi)部過電壓較小若單線接地，形成一相對(duì)地短路，可通過保護(hù)裝置切除，但供電連續(xù)性較差；火線對(duì)地220V，欠安全

C船體做中線的三相系統(tǒng)（比B省一根線）

規(guī)范規(guī)定：油輪只能用絕緣系統(tǒng)大于（等于）1600T的船舶，不應(yīng)用船體做回路的配電系統(tǒng)第19頁/共35頁第20頁/共35頁2配電網(wǎng)絡(luò)主（應(yīng)急）電盤------用電設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)1）分類：主電網(wǎng)（一次、二次網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)急電網(wǎng)、臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)（蓄電池）、弱電電網(wǎng)2）主電網(wǎng)的結(jié)線方式主要有三種結(jié)線方式：放射式、環(huán)式和樹干式。

(1)

放射式：所有饋電線均出自主配電板優(yōu)點(diǎn)：便于集中控制缺點(diǎn)：主配電板出線頭多（尺寸也需相應(yīng)地增

(2)環(huán)式：優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)負(fù)載雙路供電，可靠性高，生命力強(qiáng)缺點(diǎn)：維修保養(yǎng)復(fù)雜，造價(jià)高因此只有要求高可靠性的軍艦和客船才使用此種結(jié)線方式。

(3)樹干式：配電網(wǎng)絡(luò)像樹干似地分布。（應(yīng)用較廣）第21頁/共35頁3船舶電纜電纜結(jié)構(gòu)：芯線、絕緣層、防護(hù)套。船舶電纜的選擇：電纜的選擇應(yīng)根據(jù)敷設(shè)場(chǎng)所的環(huán)境條件、敷設(shè)方法、電流定額、工作定額、需用系數(shù)和允許電壓降等因素來確定。1）根據(jù)用途及敷設(shè)環(huán)境條件選電纜牌號(hào)2）根據(jù)負(fù)載電流的大小選電纜芯線截面：出發(fā)點(diǎn)：保證溫升不超過允許值3）經(jīng)同一電纜供電給多路負(fù)載，該段電纜的電流定額可根據(jù)總負(fù)荷乘以需用系數(shù)。4）電纜截面的修正（1）周圍環(huán)境溫度的校正。考慮環(huán)境溫度經(jīng)常低于45℃，電纜電流定額可以增加另外，當(dāng)預(yù)計(jì)到電纜周圍的空氣溫變高于45℃時(shí)，電纜電流定額應(yīng)減小。第22頁/共35頁第23頁/共35頁（2）管子內(nèi)為電纜截面的修正：六根以上成束敷設(shè)，取修正系數(shù)0.85

（降低電纜電流定額）當(dāng)管長超過1．3m，計(jì)算電流（電纜通過的負(fù)載電流）應(yīng)比實(shí)際工作電流增加25％左右。

（3）非連續(xù)工作制：如果電纜供電給短時(shí)和重復(fù)短時(shí)工作制的負(fù)載，可加大電纜的電流定額（乘以大于1的修正系數(shù)）第24頁/共35頁5）船舶電網(wǎng)電壓降校核

在計(jì)算電網(wǎng)的電壓時(shí)，常常應(yīng)用“電壓降落”、“電壓損耗”和“電壓偏移”這樣三個(gè)概念來說明沿線電壓變化的情況，電壓降落的定義是：電網(wǎng)始端和未端的電壓向量差，電壓損耗：是輸電線始端和未端電壓絕對(duì)值的差，電壓偏移指：網(wǎng)絡(luò)中某點(diǎn)的實(shí)際電壓與該網(wǎng)絡(luò)額定電壓的差，可以用伏表示，也可以用對(duì)額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。例如在額定電壓為400V的母線上其實(shí)際電壓為380V時(shí)，則該處電壓偏移為20V（一5％)規(guī)范規(guī)定：在正常最大工作電流時(shí)，從匯流排到用戶間的電壓損耗不應(yīng)超過6%Ue第25頁/共35頁1）單相交流：

電壓損耗u=u1-u2=2

IRlcos(1)即u1在u2

上的投影Rl=l/rsr------電導(dǎo)率l------線長（mm）s------截面積（mm2）Icos=P/u2

代入（1）u=（2Pl/rsu2）103

（V）P------功率（負(fù)載）（KW）電壓損耗百分值：u/

u2e

=(

2Pl/rsu2e

2)103

u2e------負(fù)載端額定電壓

校核要求這個(gè)百分值<6%第26頁/共35頁

第27頁/共35頁2）三相交流負(fù)荷：化單相計(jì)算：中線電流=0，只有一個(gè)線電阻Rlu相=

IlRlcos又P三相=√3

Il

ulcosIlcos=P/√3ul

u相

/

u相e=IlRlcos/

u相e=（P三相l(xiāng)/rsul

2）103=√3

Ilcosl/rsul

校核要求這個(gè)百分值<6%第28頁/共35頁七蓄電池1蓄電池在船上的用途：

1）作為臨時(shí)應(yīng)急電源或備用電源（30分鐘）

2）柴油應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)電源。

3）報(bào)警系統(tǒng)電源。

4）船電通訊系統(tǒng)電源。

5）主發(fā)電機(jī)充磁電源2分類：酸性蓄電池、堿性蓄電池

3酸性蓄電池的結(jié)構(gòu)和工作原理反應(yīng)方程式表示如下：放電Pb02＋2H2S04十Pb========PbS04＋2H20十PbS04（+）（電解液）（-）充電（+）（電解液）（-）

第29頁/共35頁標(biāo)志：硫酸的比重會(huì)降低到1.15為限，端壓降低到1.7V為限；充電后，硫酸的比重增加到1.28為限，端壓上升到2.4------2.6V為限。酸性蓄電池中每個(gè)小電池的電動(dòng)勢(shì)為2．1V。酸性蓄電池的容量：單位：安時(shí)用10小時(shí)放電率的安時(shí)數(shù)表示其容量（標(biāo)稱容量）

酸性蓄電池的充電：新的或長期庫存蓄電池，在使用前需經(jīng)過初次充電，其步驟如下：配制電解液，用=1.84純硫酸1份容積加入2份容積蒸餾水配成=1.28的稀硫酸（注意配制電解液時(shí)，應(yīng)把硫酸徐徐注入蒸餾水中，加至液面高于隔板以上1CM，電解液加入后，將電池靜置2～3小時(shí)，即可將電池的正負(fù)極與電源的正負(fù)極對(duì)應(yīng)接好，準(zhǔn)備充電。）第一階段：用1/14容量值（安培）充電25-----35小時(shí)；第二階段：用1/28容量值（安培）充電20-----30小時(shí)；直到電壓和電解液比重在3h內(nèi)基本不變，電解液比重為1.酸28，單個(gè)電池電壓為2．4～2，6V，有大量氣泡溢出。第30頁/共35頁通常充電方法：

（1）恒流充電法：在充電過程中充電電流保持不變。（2）恒壓充電法：在充電過程中充電電壓始終保持不變。（3）分段恒流充電法：在充電初期，蓄電池用較大電流充電，當(dāng)蓄電池發(fā)出氣泡，電壓上升到2.4V

左右時(shí)，改用第二階段較小電流充電。此法既不浪費(fèi)電力，時(shí)間又較省，對(duì)延長電池壽命也