船舶电力系统基础知识

1、船舶电力系统组成

 

船舶电力系统主要是由电源、配电装置、电网、负载组成的。

 

电源是将机械能、化学能、等能源转变成电能的装置。船上常用的电源装置是柴油发电机组和蓄电池。

 

配电装置是对电源和负荷进行分配、监视、测量、保护、转换、控制的装置。配电装置可分为主配电板、应急配电板、分配电板、充放电板

 

电网是全船电缆电线的总称。是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷见的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒介。 电网根据连接的负荷性质可分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网、弱电电网。

 

负荷船舶负荷大体可以分成舱室机械、甲板机械、船舶照明、通导设备及其他用点设施。

 

2．  船舶电力系统与陆上电力系统相比的差异

 

1）船舶电站的容量小    由于船舶电站的容量小，而某些大负载容量可与单台发电机容量相比，当这样的负载启动时，对电网将造成很大的冲击，因而对船舶电力系统的稳定性提出了较高的要求。

 

2）船舶电网输电线路短    因为船舶容积的限制，电气设备比较集中，电网长度不长并都采用电缆，所以对发电机和电网的保护比陆上系统的简单。

 

3）船舶电气设备的工作环境恶劣    环境温度高、震动大、相对湿度高等等，都能造成电气设备的损坏、接触不良或误动作

 

由此可见，船用电气设备必须满足船用条件。

 

3．船舶电力系统的基本参数

 

主要是电流的种类、额定电压、额定频率

 

电流分为直流、交流；交流船舶的电气设备在维护、保养等方面工作量比直流船要少很多，且交流电机结构简单、体积小、重量轻、运行可靠，起相应的设备也简单。交流船舶又分成单相交流电、三相三线绝缘系统、三相四线系统。

 

三相三线绝缘系统应用最普遍。这种方式安全可靠，照明电网与动力电网间没有电的直接联系，互相影响小；电网对地绝缘好的时候，船员不小心碰到电网的任何一根线时，不至于造成触电伤亡事故；发生单相接地时，并不形成短路，仍可维持电气设备的正常运行。

 

三相四线系统，因不是绝缘系统，船员碰到任何一根电网线时，容易发生触电伤亡事故；当发生单相接地故障时，即形成短路，有可能会发生跳电试图，因而船舶较少采用。

 

船舶电力系统额定电压的大小直接影响到电力系统中所有电气设备的重量及尺寸、价格等技术经济指标和人身安全问题。目前运行中的或是正在建造中的远洋船舶主电站动力电网额定电压不是380V就是440V的，照明电网额定电压不是220就是110，临时应急照明电网与弱电电网一般采用24V的。

 

频率均 选用陆上的标准等级，50HZ 60HZ。提高频率在一定范围内可提高自动化系统动作的快速性，可减少电机、变压器、换能器、自动化元件的重量和尺寸，但对电缆以及电力系统的其他元件却有相反的作用。频率的提高还要有配套的高速机械装置和高速轴承，还会导致交流阻抗增大，损耗也增大。，高速运行机械噪音也较大。

 

4．船舶电网的结线方式

 

一般民用船的电压等级均在500V以下，结线方式主要有馈线式（放射式）和干线式。

 

馈线式结线的每一根电缆都是由主配电板直接引出，各自独立且只向一个用电设备或一个分配电板供电。这种方式的好处是便于集中控制，一条支路馈电线路出现故障只影响这条支路供电的一个用电设备或这一分配电箱的供电，其他支路仍能正常工作。缺点是主配电板尺寸大，馈电电缆需求大，成本高。

 

干线式是有主配电板引出几根干线电缆，所有用电设备是由串联在干线上的分接线盒供电。好处是主配电板尺寸小，用的电缆少，造船成本低。缺点是当干线馈电电缆发生故障时，这个干线供电的所有用电设备均要停电，供电可靠性差。

 

海上运输船舶的一次配电网络通常采用馈线式供电，2次配电网络中动力电网也是采用馈线式供电，照明电网大多采用干线式供电。

 

5．电网的保护

 

1）过载保护

 

由于民用船电力系统为单主电站形式，船舶电网大多是放射形馈线式配电网络，馈电线截面又都与发电机及用电设备的容量相融合，所以对电网的过载保护，一般不需要特殊考虑和装设专门的保护装置。

 

发电机与主配电板间的供电网络。因为这一段电缆截面是按发电机额定容量选择的，电缆过载即发电机过载，所以这一段电缆过载保护是有发电机过载保护装置来负责的。

 

各级配电板间的电缆   他们过载的可能性比较小，因为他们的截面是按分配电板上所有负荷电流并考虑工作系数计算的到的，个别负荷的过载不至于引起这段电缆的过载，所以这段电缆不设过载保护装置。

 

用电设备到主（分）配电板间的电缆，这段电缆的截面是按用电设备的额定容量选择的，用电设备都有过载保护装置，同样这一装置也对电缆起过载保护作用。

 

2）短路保护

 

由于船舶电力系统中发电机和用电设备的短路保护装置，都尽量设在靠近电源侧的出线端，所以对电网的短路保护，也不需要装设专门的保护装置。

 

船舶电网短路保护的最重要问题是指保护装置的选择性，也就是当故障发生时保护装置只切除故障部分电路，前一级保护装置不应该动作，这样就

 

保证了其他没有故障的设备能继续正常工作 。

 

6．配电装置

 

分为主配电板、应急配电板、充放电板、岸电板、分配电箱

 

主配电板是有  发电机控制屏、负载屏、并车屏、汇流排（母线）组成

 

7．岸电供电

 

船舶进厂及靠港检修时，或某些船舶靠港装卸作业或停泊时，可以用陆地的电源来供电，称为“岸电”。

 

接岸电的注意事项

 

1）接岸电时岸电与船电的电流种类一致  2）接岸电时岸电的额定频率、额定电压应与船电相一致  3）当岸电为三相四线时，需要将岸电的中性线

 

接到岸电箱上接船体的接线柱上，只有船体和岸电中性线相连后，才可接通岸电。  4）合上岸电箱上的开关，只有当岸电相序与船电相序一致时才

 

可到主配电板前进行转接岸电操作   5）船舶接岸电时，严禁船舶发电机合闸供电，只有在岸电切除后发电机才可以合闸供电，同样船电供电时严禁

 

岸电开关合闸供电。      这里值得注意的是对于三相三线绝缘系统的船舶，一旦换接三相四线制的岸电后，此时船舶动力电网对地已不是个 绝缘

 

系统，故应关闭电网绝缘监测仪。

 

8．监测和报警的功能

 

故障报警各种设备是否正常，是有其一些相关参数是否处于允许的上、下限范围内来判定的。大多数设备一旦发生故障，其相关参数越限后，将无法

 

自动恢复正常，只有将设备修复后，才能使其参数恢复正常。这一类故障称为通常故障或长时故障。有些重要设备常配备2套，一套运行，一套备用，且具

 

有自动切换功能。当一台发生故障并发警报后，自动切换备用系统运行，故障消失，在短时间内运行参数恢复正常，把这类故障称为短时故障。

 

参数显示与报警指示  常用的显示仪表有指针式显示仪表、数字式显示仪表和CRT显示器

 

打印记录  定时制表记录和召唤记录

 

延时报警；

 

闭锁报警如主机停车后，相关数据出现异常，

 

延伸报警无人机舱，将警报传送到公共场所

 

失职警报

 

值班警报交接班的房间转换警报

 

功能实验试灯按钮；功能实验按钮