船 舶 電 力 系 統(tǒng) 設(shè) 計

1、船 舶 電 力 系 統(tǒng) 設(shè) 計江蘇科技大學(xué)電信學(xué)院船舶電力系統(tǒng)設(shè)計教程前 言 隨著現(xiàn)代船舶電氣自動化程度的日益提高，使得船舶對電力供應(yīng)的依賴性也越來越強。因此電力系統(tǒng)已成為現(xiàn)代船舶不可缺少的重要系統(tǒng)之一。 船舶電力系統(tǒng)不僅要在最惡劣的情況下保證不中斷對船舶重要設(shè)備的供電，又要在工況變化復(fù)雜的條件下，維持較高的供電品質(zhì)，這樣就給船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計帶來很大的挑戰(zhàn)。為了滿足供電要求，船舶不但要配備性能優(yōu)良、工作可靠的發(fā)電設(shè)備，而且更應(yīng)該注重整個船舶電力系統(tǒng)的總體的研究和設(shè)計。只有把整個電力系統(tǒng)看作一個整體，綜合分析系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)相互作用和相互依賴的關(guān)系，從船舶總體要求的角度出發(fā)，合理選擇電力系統(tǒng)的配

2、套方案，周密加以協(xié)調(diào)，并對可能存在的問題采取具有針對性的措施，才能使船舶可靠運行。這就是船舶電力系統(tǒng)設(shè)計最主要的任務(wù)。 船舶電力系統(tǒng)是船舶電氣系統(tǒng)的之一，其電氣系統(tǒng)主要包括以下幾大部分： 1、船舶電力系統(tǒng)電源裝置、配電和電力保護； 2、電力拖動系統(tǒng)船舶輔助機械電力拖動、起錨纜機電力拖動和起重機等； 3、舵機電力拖動系統(tǒng)； 4、照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)和航引信號燈系統(tǒng)等； 5、電力推進系統(tǒng)電力推進系統(tǒng)主電路、勵磁系統(tǒng)單元及控制和保護； 6、船內(nèi)通信系統(tǒng)電話操縱信號設(shè)備、廣播和收音系統(tǒng)等； 7、無線電通信和導(dǎo)航系統(tǒng)如無線電通信及雷達，計程器，測探儀和自動駕駛儀等船舶導(dǎo)航設(shè)備；8、機艙自動化如機艙監(jiān)視報警，

3、主機遙控和自動電站等；9、特種船舶專用設(shè)備電氣系統(tǒng)如漁業(yè)加工船、海洋調(diào)查船、汽車渡船和控泥船等所用設(shè)備的電氣系統(tǒng)。第一章 概述第一章第一章 概概 述述 在這一章中，主要介紹船舶電力系統(tǒng)的組成、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計程序以及設(shè)計應(yīng)遵巡的規(guī)范和標準。 第一節(jié)第一節(jié) 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 船舶電力系統(tǒng)，是指由一個或幾個在統(tǒng)一監(jiān)控之下運行的船舶電源及與電源相連接的船舶電網(wǎng)組成的、以向負載供電的整體。換言之，船舶電力系統(tǒng)是由電源裝置，配電裝置和負載三部分組成。是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗的整體。如圖1所示。MM電 源 裝 置配 電 裝 置負 載圖 1 船 舶 電 力 系 統(tǒng) 示 意 圖1 電 源 2 配 電 板

4、 3 輸 電 電 纜 4 變 換器 5 負 載12345133333333225555電源裝置主要是主發(fā)電機（支流或交流）和主配電板。為便于管理。發(fā)電機通常集中布置在一個或幾個艙室中。住發(fā)發(fā)電機的控制和監(jiān)測等功能均由主配電板完成，具有船舶電站的特性。（發(fā)電機組的控制，配電板及輔助裝置稱之為電站）。配電裝置（網(wǎng)）與電網(wǎng)密切相聯(lián)的。其主要任務(wù)是依據(jù)各用電設(shè)備（負載）的性質(zhì)和容量，選擇合理的供電方式、合適的配電開關(guān)和供電電纜。即配電裝置中一般包括供電電纜、配電開關(guān)和相關(guān)的電氣器械等。另外，配電裝置中通常還包括一些電力變換器，如變壓器、變頻器和整流器等，作為電網(wǎng)的二次電源供特殊負載使用。保護裝置。對用

5、電設(shè)備（負載）加以保護，同時對系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)保護，以提高供電電網(wǎng)的連續(xù)性和電力系統(tǒng)的生命力。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容 1設(shè)計過程 一般船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計是采用分階段的方法來完成。主要分為以下三個階段。如圖2所示。 (1) 初步設(shè)計 初步設(shè)計主要確定總體概貌，解決方案中存在的各種技術(shù)關(guān)鍵問題。由于初步設(shè)計從根本上確定了以后各階段的設(shè)計方向和輪廓，因此又對總體設(shè)計的成敗起關(guān)鍵的作用。這一階段的主要內(nèi)容是初步估算全船的電力負荷，確定電力系統(tǒng)的主要組成、運行功能以及重要設(shè)備的選型意見，并落實主要電力設(shè)備的總體布置等。船舶諸要素規(guī)范、規(guī)則船東要求確定系統(tǒng)參數(shù)、輔機明細電力負荷計算確定電源組成確定發(fā)

6、電機、變壓器容量和臺數(shù)短路電流計算瞬態(tài)電壓降計算選擇配電電器電力網(wǎng)設(shè)計電力設(shè)備布置電壓降計算圖紙化、文件化電纜修正圖2 船舶電力系統(tǒng)設(shè)計步驟圖 （2）技術(shù)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計是初步設(shè)計和施工設(shè)計兩個階段之間必要的銜接和過渡。主要是充實初步設(shè)計方案，使之在技術(shù)細節(jié)上得以進一步肯定和落實，并協(xié)調(diào)電力電網(wǎng)中所有的技術(shù)問題，落實主要的電力設(shè)備。 （3）施工設(shè)計 施工設(shè)計是將技術(shù)設(shè)計付諸實實施而進行的面向建造的設(shè)計，因而偏重于生產(chǎn)細節(jié)設(shè)計。這個階段需要繪制施工所需的全部圖紙，提供電力設(shè)備型號和材料的訂貨明細等。 2具體設(shè)計任務(wù) 主要有以下五個： （1）決定船舶電力電網(wǎng)的電壓，頻率和配電系統(tǒng)； （2）選擇電源裝

7、置。如發(fā)電機臺數(shù)和容量的選擇，應(yīng)急發(fā)電機容量的選擇，電力和照明變壓器容量的選擇和蓄電池容量的選擇等。 （3） 設(shè)計配電裝置。如主配電板、應(yīng)急配電板和蓄電池充放電板的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及配電開關(guān)的選擇等。 （4）設(shè)計船舶電力網(wǎng)。如供電系統(tǒng)和全船配電系統(tǒng)的設(shè)計，電力設(shè)備的布置和電纜的選擇等。 （5）船舶電力系統(tǒng)的保護設(shè)計。如發(fā)電機的保護，電力照明變壓器的保護，電動機的保護和系統(tǒng)保護的協(xié)調(diào)等。第三節(jié)第三節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟 電力系統(tǒng)的設(shè)計總體上較為復(fù)雜，但一般可歸納為以下幾點： （1）根據(jù)所要設(shè)計的船種、船型和主機以及設(shè)計規(guī)范和船東設(shè)計任務(wù)書的要求，決定電力系統(tǒng)參數(shù)。 （2）根據(jù)

8、輪機專業(yè)等業(yè)已確定的輔機裝置明細，進行全船電力負載計算，確定發(fā)電機的容量和臺數(shù)。有應(yīng)急發(fā)電機的還要進行應(yīng)急負載計算，并確定應(yīng)急發(fā)電機的容量。 （3）一般船舶，除發(fā)電機作為電源裝置外，通常還要通過變壓器供電給相應(yīng)等級的用電設(shè)備（如照明，通訊等），所以還要進行變壓器容量的計算，并確定臺數(shù)。第三節(jié)第三節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟（4）一般船舶設(shè)有蓄電池組，以供電給臨時應(yīng)急照明或船內(nèi)通訊設(shè)備等，因此必須考慮蓄電池組的容量和充放電方式。（5）電源裝置確定后，根據(jù)船用電器的特點和性質(zhì)，并根據(jù)各具體設(shè)備提出的安裝位置和要求，進行全船供電系統(tǒng)和電力網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，以及各輔機控制線路設(shè)計。（6）

9、為進行電力系統(tǒng)短路電流計算和大電動機起動和發(fā)電機瞬態(tài)電壓降計算。（7）電力網(wǎng)的電壓降計算，校核所選用的電纜是否滿足系統(tǒng)電壓降的要求，以保證用電設(shè)備電源電壓合乎要求。第三節(jié)第三節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計步驟（8）電力系統(tǒng)圖設(shè)計后可進行電力設(shè)備布置圖設(shè)計。對電氣設(shè)備較多的艙室（駕駛室，機艙集控室）和有特殊要求的艙室（蓄電池室）應(yīng)繪制其艙室布置圖。（9）編制技術(shù)文件。如設(shè)計說明書、設(shè)備明細表和備品備件明細表以及試車試航大綱等。上面只是簡略的說明了船舶電力系統(tǒng)設(shè)計的工作內(nèi)容和展開設(shè)計工作的先后順序。對不同的船舶，在設(shè)計階段內(nèi)容會有所增減。由于電力系統(tǒng)是整個船舶電氣系統(tǒng)設(shè)計的組成部分，

10、因此和其它相關(guān)專業(yè)有著密切聯(lián)系，所以設(shè)計時應(yīng)充分考慮與有關(guān)專業(yè)的聯(lián)系，否則會影響設(shè)計質(zhì)量，甚至造成返工，其結(jié)果將事倍功半。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 產(chǎn)品的標準化、通用化和系統(tǒng)化是現(xiàn)代化生產(chǎn)的一個重要標志，同樣船舶電力系統(tǒng)采用標準化和規(guī)范化的設(shè)計，對提高船舶電氣系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，保障使用的安全性和可靠性都起著很重要的作用，因此電力系統(tǒng)的設(shè)計人員必須通曉有關(guān)船舶規(guī)范和標準的要求，關(guān)心其新的規(guī)定和發(fā)展動態(tài)。 我國在建國以來，在船舶研究、設(shè)計和建造方面也制定了一系列的規(guī)范和標準，逐步形成來了一個完整的標準體系，下面分別簡單介紹國內(nèi)外有關(guān)船舶的規(guī)范和標準。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)

11、計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 1國內(nèi)規(guī)范和標準我國現(xiàn)行的船舶規(guī)范和標準主要包括以下三個部分：國防科工委（國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會）批準發(fā)布的中華人民共和國國家軍標準（GJB）。與電力系統(tǒng)有關(guān)的如下：GJB1384 船舶電氣規(guī)范；GJB14.184 輪機規(guī)范，水面艦船；GJB17486 艦用交流柴油發(fā)電機組通用技術(shù)條件；GJB7585 艦用三相同步發(fā)電機通用技術(shù)條件；GJB37.185 船舶自動控制規(guī)范，動力裝置；GJB583 艦用低壓電器基本標準。上述標準和規(guī)范是對軍用船舶研究、設(shè)計和建造技術(shù)的要求和規(guī)則。除主管部門批準外，軍用船舶設(shè)計不應(yīng)與其相抵觸。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范

12、和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 （2）中華人民共和國船舶檢驗局制定和發(fā)布的規(guī)范和技術(shù)規(guī)則 主要是對民用船舶及其設(shè)備的基本要求。違反這些規(guī)范是船舶入級所不允許的。 電力系統(tǒng)有關(guān)的如： 鋼質(zhì)海船建造規(guī)范； 長江船舶電氣設(shè)備規(guī)范； 除特殊和專門要求外，上述二部分規(guī)范和標準在原則上是一致的，可相互參考與借鑒。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 （3）船舶專業(yè)標準 此標準又分為國家標準、部標準和企業(yè)標準三級 a. 國家標準是由國家計量局發(fā)布的在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一使用的標準（JB） 如：GJB75581 電機基本技術(shù)要求 GB149779 低壓電器基本標準 b. 部標準是由主管部門制訂，

13、發(fā)布個專業(yè)范圍內(nèi)的全國性技術(shù)標準，如船舶專業(yè)部標準（CB），機械專業(yè)部標（JB）等。 c.企業(yè)標準 是由企業(yè)制訂和實施的技術(shù)標準。 一般來講，這些規(guī)范和標準間隔一定時間就需修改或更新，設(shè)計時應(yīng)參考最新版本。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 2國外較先進標準 國外先進標準是國際上有權(quán)威的區(qū)域性標準，一般是世界主要經(jīng)濟發(fā)達國家的標準和著名的社團標準。 在船舶電方面有參考價值的先進國家標準有： 美國國家標準 ANSI 英國國家標準 BS 德國國家標準 DIN 法國標準 NF 日本國家標準 JIS 其中美國國家標準基本上選自著名社團標準，如美國電氣與電子工程師學(xué)會標準（IEE

14、E）等，這些標準比較簡捷，能及時的反映工業(yè)社會的要求和動向，內(nèi)容更詳細、具體，具有一定的先進性。第四節(jié)第四節(jié) 設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范和標準 另外為了船舶及其設(shè)備和系統(tǒng)的入級檢驗，還必須遵守各船級社的規(guī)范。 世界上主要的船級社有： 英國勞氏船級社 LR 美國船級社 ABS 法國船級社 BV 德國勞氏船級社 GL 挪威船級社 NV（DNV） 日本海事協(xié)會 NK 前蘇聯(lián)的船舶登記局 PC 中國船級社 CCS第五節(jié)第五節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況 20世紀初 開始用電作照明 20世紀40年代 商船全用上直流電 50年代后，大量采用交流電制！部分采用中壓降低成本 60

15、年代后開始電站自動化第五節(jié)第五節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況 1、電站自動化的四點優(yōu)勢 （1）維持船舶電力網(wǎng)系統(tǒng)供電的連續(xù)性和提高可靠性，增強船舶運行的生命力； （2）提高船舶電站供電質(zhì)量，使各用電負載處于良好的工作狀態(tài)； （3）大大改善了船員勞條件，減輕值班強度，使船工能有更多的時間和精力從事設(shè)備的維護工作； 船員級別的分類：船長 大副 二副 輪機長（老鬼） 電機長 水手長。 （4）減少船員，提高勞動效率，提高船舶運行的經(jīng)濟指標。第五節(jié)第五節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況 2、電站自動化發(fā)展過程 60年代：單元自動裝置 70年代：電子計算機控制的超自動化第五

16、節(jié)第五節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況船舶電力系統(tǒng)的發(fā)展概況3、船舶電站全自動化的功能有（1）柴油輔機起動前的預(yù)潤滑；（2）柴油輔機起動前的暖機；（3）柴油發(fā)電機的自動啟動；（4）自動切換；（5）發(fā)電機自動并車；（6）發(fā)電機自動調(diào)頻、調(diào)載和自動轉(zhuǎn)移負載；（7）根據(jù)功率的要求，自動控制機組的起停；（8）重載詢問；（9）自動分級卸載；（10）柴油輔機和電氣故障的自動保護；（11）故障時自動停車；（12）自動監(jiān)視。第二章第二章 電源設(shè)計電源設(shè)計 本章主要介紹船舶電力系統(tǒng)電制的選擇、電力負荷的計算及電站發(fā)電機組的選擇。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 船舶電力系統(tǒng)的電制，即對系統(tǒng)電流的種類，限制，額定電壓

17、和額定頻率進行選擇。電制涉及到船舶電氣設(shè)備的生產(chǎn)和供應(yīng)，還會涉及到它與?？扛劭诖a頭及協(xié)同工作的其它船舶相互間的電氣接口問題。因此規(guī)定電制也是船舶電力系統(tǒng)標準化的重要內(nèi)容。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 一般確定電制要堅持以下三個原則： 第一：必須保持船舶電力系統(tǒng)電制的統(tǒng)一。不宜采用兩種或多種不同的電制。以免引起混亂。 第二：所采用的電制應(yīng)與今后可能協(xié)同工作的其它船舶的電制保持一致。以保證相互間的配合和在緊急情況下實施救生，相互應(yīng)急供電的需要 。 第三：船舶電力系統(tǒng)的電制，原則上應(yīng)與陸用電制或經(jīng)常停靠的地區(qū)的陸用電制相一致。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 1電流種類的選擇 船舶電力系統(tǒng)常

18、采用交流兩種電制。由于交流電制具有許多優(yōu)點，其重量、體積、電性能、操作和維修等指標占有很大的優(yōu)勢。因此目前一般船舶，不論是貨船、集裝船還是客船和調(diào)查船，都優(yōu)先使用交流電制。特殊船和小型船舶，可考慮使用直流電制。以照明為主的船，甚至可以采用蓄電池組作為電源設(shè)備。 我國從30年代開始首先在軍艦上使用交流電制，以后逐漸應(yīng)用到各種船舶。到50年代，大部分船舶完成了向交流電制的過渡。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 2船舶電力系統(tǒng)線制 船舶電力系統(tǒng)采用的線制大致有以下幾種：第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 絕緣制 雙線絕緣系統(tǒng) 直流 負極接地雙線系統(tǒng) 接地制 利用船體作回路的單線系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 電

19、制的選擇電制的選擇 絕緣制 雙線絕緣系統(tǒng)單相交流 一極接地的雙線系統(tǒng) 接地制 利用船體作回路的單線系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 三相絕緣系統(tǒng) 絕緣制 不接地的四線系統(tǒng)三相交流 中點接地的四線系統(tǒng) 接地制 利用船體作中線回路的三線系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 從上可知，一般電力系統(tǒng)的線制分為對地絕緣系統(tǒng)和接地系統(tǒng)兩大類。 對絕緣系統(tǒng)是指三相系統(tǒng)的中性點（直流或單相的一極）不人為接地的線制。這種線制，在一定的條件下，即使發(fā)生單相（單極）接地故障仍能繼續(xù)工作，可保持供電的連續(xù)性，發(fā)電機或D,d型變壓器并聯(lián)運行可防止內(nèi)部環(huán)流，減少損耗，但發(fā)生接地故障時其它非故障相的電壓上升較高，通

20、?？蛇_到系統(tǒng)的額定電壓的2.57.5倍。因此使用此線制時，應(yīng)提高電力系統(tǒng)絕緣的耐壓能力，耐壓實驗的電壓也要提高。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 接地系統(tǒng)是將三相系統(tǒng)中性點（直流或交流的極）人為接地的系統(tǒng)。包括直接接地和在中性點與地之間串入限流電阻或電抗器以及以船體為回路的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的相電壓對中性點固定，電網(wǎng)絕緣要求較低，在故障情況下，可檢測接地電流，準確切斷故障點，防止事故擴大。另外還可消除電弧接地造成的過電壓。但是這種系統(tǒng)往往會產(chǎn)生很大的接地故障電流，容易引起火災(zāi)，即使一相接地，也應(yīng)立即切斷故障，使供電連續(xù)性得不到保障。 一般我國的艦舶規(guī)定采用對地絕緣線制，而民用船舶可采用各種線制，

21、但油輪只能采用對地絕緣制。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 3、交流電力系統(tǒng)的額定頻率 人體對30100HZ最易觸電；鐵磁材料又以 50HZ 磁損最小。 船舶供電系統(tǒng)的頻率，在各種規(guī)范中均以50HZ和60HZ作為標準頻率。這一規(guī)定不包括弱電設(shè)備所需的特殊頻率以及海上平臺等特殊設(shè)備的頻率。 60HZ電制具有較高的同步轉(zhuǎn)速，50HZ具有較低的電磁損耗，二種頻率在使用中并無明顯的差別。 使用50HZ電制的國家主要有：中國，俄羅斯和前東毆國家等。 使用60HZ電制的國家主要有：美國，日本，西毆等國。 另外船舶上的導(dǎo)航設(shè)備，雷達中的電子設(shè)備以及微機所使用的電源一般都采用中頻，如 330 HZ，400H

22、Z，500HZ，1000HZ等，我國的艦船規(guī)范優(yōu)先推薦用400HZ世界各國也都在向400HZ靠攏。第一節(jié)第一節(jié) 電制的選擇電制的選擇 4額定電壓選擇 國際電工委員會（IEC）推薦的船舶電力系統(tǒng)交流電壓等級為： 三相：120V，220V，240V，380V，415V，440V，660V，3000V/3300V，6000V/6600V，10000V/11000V。 單相：120V，220V，240V。 直流供電系統(tǒng)的電壓等級有： 動力：110V，220V，最高500V 炊具電熱：110V，220V，250V 照明插座：24V，110V，220V，250V。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 船舶電

23、力負荷是由船上形形色色的用電設(shè)備所構(gòu)成。船舶在遠行工況不斷變化的條件下，各種用電負荷在運行功率、起動次數(shù)或工作持續(xù)時間上都帶有隨機的性質(zhì)，這些變化因素反映在發(fā)電機上，就使得船舶發(fā)電機的功率成為一個隨機的變量。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 1計算電力負荷的目的 （1）計算船舶處于各種工況下的平均電力負荷值。并以其中負荷變化最大而波動又小的工況負荷值作為選擇主發(fā)電機組的依據(jù) （2）計算最小負荷工況的平均電力負荷值，以檢查發(fā)電機組低負荷下的工作情況。 （3）計算應(yīng)急工況下的平均電力負荷，作為選擇應(yīng)急發(fā)電機組的依據(jù)。 （4）計算停泊工況下的平均電力負荷，作為選擇停泊發(fā)電機組的依據(jù)。 計算出來的電

24、力負荷，按照這個數(shù)值可以確定發(fā)電機的容量，這樣既能滿足各個工況的供電要求，又能獲得最經(jīng)濟和高效率的運行。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 2船舶電力負荷的分類及特點 船舶電力負荷種類繁多，但大體可劃分以下幾種類型： （1）航行所需負荷 航行狀態(tài)下的電力負荷主要包括主機輔助設(shè)備，導(dǎo)航設(shè)備，舵機，通風機，機修設(shè)備等，這類負荷的大小常為推進主機的功率有關(guān)，在運行的過程中變化不大。 （2）機動工作所需負荷 當船舶處于進出港，離靠碼頭，備航等變工況狀態(tài)下，各種設(shè)備（包括空壓機，主動舵，側(cè)推器，系纜絞車，應(yīng)急消防設(shè)備等）工作所需的電力負荷一般較大，而且隨機性強。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 （3）

25、船舶泊港所需負荷 當船舶處于停泊狀態(tài)下，各種設(shè)備（甲板機械，起貨裝置和日常生活設(shè)備等）工作新需負荷。除靠岸停泊需要開動起貨機裝卸貨外，負荷通常較低。另外靠岸停泊時，應(yīng)盡可能使用岸上電源提供動力。節(jié)省發(fā)電機工作時間。 （4）船舶生活新需負荷 日常生活所需負荷，包括照明，烹調(diào)，空調(diào)，冷藏，船內(nèi)通分設(shè)備等，這類負荷與船舶的性質(zhì)和季節(jié)以及氣候有密切關(guān)系。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 3船舶電力負荷的計算方法 目前船舶電力負荷計算方法較多，各有其特點，即使是同一方法在不同用途的船舶上使用也有一些差別。盡管計算方法千差萬別，但其基本構(gòu)思是一樣的，即計算船舶各工況下用電設(shè)備所需的功率。 常用的計算方法

26、有：需要系數(shù)法；三類負載法；日夜負載法；概率分析計算法；算式計算法和以某項特重負載為基數(shù)的計算方法等。 在以上方法中，目前應(yīng)用較多的是需要系數(shù)法和三類負載法。如果系數(shù)、負載系數(shù)或同時系數(shù)選取恰當，則能夠得到較準確的計算結(jié)果。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 4需要系數(shù)法 1) 需要系數(shù)概念 負載實際需要的功率是由設(shè)備的種類及其使用方法決定的，其值可用需要系數(shù)計算。 所謂需要系數(shù)，就是設(shè)備使用時的最大需要功率與其額定輸入功率之比，即： 設(shè)備額定輸入功率設(shè)備需要功率需要系數(shù)100第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 需要系數(shù)隨船舶運行工況不同而不同，如對于一般商船，可以取下列各值： 一般輔機 60

27、%95% 舵 機 20%30% 電熱設(shè)備 50%100% 一般照明 70%80% （航行） 50%70% （裝卸貨） 50%60% （停泊） 工作燈 100% （裝卸貨） 有關(guān)負載的分類及其需要系數(shù)K值可從有關(guān)的設(shè)計手冊中查到。 第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 2) 同時系數(shù) 各間斷性負載（如電動起貨機）不會都在同一時刻使用。所以在確定的條件下，可能運行的各間斷性負載的最大需要功率之和，總比所有間斷負載所需的最大功率之和要小。日本海事協(xié)會將其稱為不等系數(shù)，我國將其倒數(shù)稱為同時系數(shù) 同時系數(shù)=1/不等系數(shù)。要功率之和運行的間接負載最大需要功率之和所有間接負載的最大需不等系數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 負荷

28、的計算負荷的計算 船舶在不同運行狀態(tài)，其值是不同的。同時還受船舶裝載狀態(tài)、航區(qū)和季節(jié)影響。通常根據(jù)經(jīng)驗和實際試驗結(jié)果確定。無精確計算值時，同時系數(shù)可在0.30.5范圍內(nèi)選定。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 3）負載計算 全船電力負載的計算，可按下述方法和程序運行： （1）計算各用電設(shè)備的額定輸入功率。 （2）選擇計算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，并按連續(xù)負載和間斷負載加以區(qū)分。 （3）確定各用電設(shè)備的需要系數(shù)。 （4）計算各用電設(shè)備的所需功率，并計算各工況下所需總功率。 （5）選用間斷負載時的同時系數(shù)，并計算總需要功率。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 上述計算可用下式計算：

29、式中：PG計算總功率； Pci各連續(xù)負載確定輸入功率； Pli各間斷負載確定輸入功率； Ki需要系數(shù)； K2同時系數(shù)。 當間斷負載有較大負載時，為計算精確，可采用連續(xù)負載所需功率之和（ ）加上最大的間斷負載所需功率（ ）再加上其它間斷負載所需的功率之和（ ）。liiciiGPKKPKP2ciiPK liiPK liiPKK2第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 (6) 考慮5%左右的網(wǎng)絡(luò)損失，計算所需的總功率。 (7) 根據(jù)上述總功率，選擇發(fā)電機組容量和數(shù)量。并計算各工況下使用發(fā)電機的負載率。 一般計算負載時，要分類列出各種負載在不同工況下的負載表，或計算書。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算

30、5三類負載法 如果電氣設(shè)備具有較充分的數(shù)據(jù)時，則可采用三類負載法進行全船電力負載計算。由于數(shù)據(jù)充分，能較準確的求得各用電設(shè)備的負載系數(shù)，也可以較準確的確定同時系數(shù)，因此三類負載法可以求得較精確的計算結(jié)果。 1）負載分類 根據(jù)負載的使用情況，將負載作如下分類：第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 （1）第一類負載連續(xù)使用負載。如舵機，起貨機，照明設(shè)備等。 （2）第二類負載短時或重復(fù)短時使用的負載，如艙底泵，潤滑輸去泵等。 （3）第三類負載偶然短時使用的負載，以及按操作規(guī)程規(guī)定可以在電站尖峰時間外使用的負載。如機艙起吊機，車床，電焊機等， 負載的具體分類也通過有關(guān)手冊以實際經(jīng)驗確定。第二節(jié)第二節(jié) 負

31、荷的計算負荷的計算 2）電動機負載系數(shù)計算 電氣設(shè)備的負載系數(shù)，是用某一期間內(nèi)的負載平均需要功率與同一期間內(nèi)的負載最大的需要功率的比值來表證的，即： 對電動機，每臺輔機選配的電動機有一額定功率P1，其最大軸輸出功率為P2，則電動機的利用系數(shù)K1為： K1=P2/P1要功率某一期間的負載最大需要功率某一期間的負載平均需負載系數(shù)100第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 而每臺輔機又有一實際使用功率P3，由此可求得機械負載系數(shù)K2： K2=P3/P2 這樣電動機負載系數(shù)為：K3=K1K2=P3/P1 由于電動機效率不等，所以電動機額定需要功率P4為： P4=P1/ 因此，電力負載計算中，電動機實際需

32、要功率P5為： P5=K3P4=K3P1/ 對于交流異步電機，由于在低負載時效率變差，所以實際上電動機在實際使用功率P3下運行的效率并不等于電動機的額定效率。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 3）負載系數(shù)的確定 可以根據(jù)輔機的軸功率、機械負載系數(shù)和電動機的額定功率求得電氣設(shè)備的負載系數(shù)。 如： 主機冷卻泵負載系數(shù)變化范圍為：0.60.9 主機循環(huán)水泵負載系數(shù)變化范圍為：0.70.9 絞車負載系數(shù)變化范圍：0.30.8 照明負載系數(shù)變化范圍：0.61.0等。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 4）同時系數(shù)確定 第I類負載有時考慮到各輔機和用電設(shè)備最大負載的不同時性，可取其同時系數(shù)為0.80.9

33、。 第II類負載可按該負載的平均工作時間和工作周期之比來估算。如無確切資料，可從相關(guān)手冊中查找。 第III類負載在電力負載計算時，通?？梢圆挥嫛５珜τ谛⌒痛盎蚩紤]高峰負載時，應(yīng)予以注意。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 5）負載計算 可按下列方法和程序進行： （1）根據(jù)有關(guān)專業(yè)提供的數(shù)據(jù)，確定全船電氣設(shè)備，并計算各電動機和用電設(shè)備的額定輸入功率。 （2）根據(jù)船舶類型選定所需計算工況，按負載分類確定各工況下所需使用的電動機等電氣設(shè)備。 （3）計算負載系數(shù)，并計算各用電設(shè)備在各工況下的實際使用功率。 （4）計算各工況下各類負載的實際使用功率的總功率。第二節(jié)第二節(jié) 負荷的計算負荷的計算 （6）考

34、慮5%網(wǎng)絡(luò)損失，計算所需的總功率。 （7）根據(jù)上述總功率，選擇發(fā)電機組的容量和臺數(shù)，并計算各工況下使用發(fā)電機的負載率， 一般在進行負載計算時，要編制負載表，以便隨時調(diào)整和查閱。第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 選擇發(fā)電機組及確定其容量的基本原則： 機組發(fā)電量應(yīng)確保船舶在各種工況下對所有負荷的供電要求。 即機組的發(fā)電量既要滿足最大負載工況的供電需要，又要合理地滿足其它較小負荷工況的供電需求，因此船舶應(yīng)設(shè)置多臺發(fā)電機組。機組的臺數(shù)和容量可根據(jù)船舶各工況電力負荷的功率來確定。第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 最好有一臺主發(fā)電機保證船舶上最大交流異步電機的順利啟動。

35、主發(fā)電機組的單機功率P應(yīng)滿足以下關(guān)系： 一般情況下，希望不要采用兩臺或多臺發(fā)電機組并聯(lián)運行來起動大功率負載，這樣會帶來船舶操作不便。）。理所接的負荷（起動前，發(fā)電機組原數(shù)；異步電機起動功率因倍數(shù)；）異步電機起動電流（）；電機的功率（船舶最大直接起動異步式中：kWPkWPPPPmsmmsmdf1max1maxcos76cos)76(第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 如果船舶只設(shè)置一個主發(fā)電機組時，應(yīng)配置備用發(fā)電機組，保證主發(fā)電機組發(fā)生故障或平時維修保養(yǎng)時的機動性。通常至少增加一臺發(fā)電機組作為備用，且需滿足以下關(guān)系： 式中：P 發(fā)電機總功率； PbF 一臺備用發(fā)電機組的功率； P

36、j 船舶電力負荷計算結(jié)果中，功率最大工況的負荷值。jbFPPP第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 發(fā)電機組應(yīng)有一定的容量儲備，最好選用同類型發(fā)電機組，便于維護、管理和減少備件數(shù)量。 發(fā)電機組的容量和臺數(shù)，應(yīng)能在任一發(fā)電機組停止工作時，仍能繼續(xù)對正常推進運行、船舶安全以及具備冷藏級船舶的冷藏貨物所必須的設(shè)備供電。同時基本生活條件應(yīng)得到保障。如適當?shù)拇妒?、取暖、食品冷凍、機械通風、衛(wèi)生和淡水等設(shè)備。 當以柴油機作為原動機時，在連續(xù)運行條件下，希望其額定輸出功率有10%左右的余量，同時不應(yīng)使柴油機明顯地運行在低負載狀況第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 主發(fā)電機組至少

37、應(yīng)為兩臺。 如果發(fā)電機組臺數(shù)為n,則各工況下發(fā)電機組使用的臺數(shù)一般作以下考慮： 航行時：一臺二臺； 進港時：二臺n臺； 裝卸貨：二 臺n臺。 具體使用幾臺，應(yīng)附加種種條件后確定。 由于船舶電站容量小，單機容量與某些大的船舶負載差不多，大功率電機啟動時對電網(wǎng)影響很大，所以一般有以下較高的要求： 船用發(fā)電機組調(diào)壓器動作時間要快，有強勵磁，發(fā)電機有較大的承受過載能力。 船舶工況變化頻繁，船用并車裝置要簡單可靠！第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 船舶發(fā)電機組通常有以下五種： （1）柴油發(fā)電機組； 效率高、機動性強、起動快。 （2）蒸汽發(fā)電機組 ； 基本淘汰。 （3）汽輪發(fā)電機組 ；

38、（4）軸帶發(fā)電機組； （5）核電發(fā)電機組 。 實際參考的例子如下： （1）對柴油機船，可考慮下例方案： a. 3D/G（或2D/G） b. 1ET/G+2D/G（3D/G） c. 1ET/G+1S/G+ZD/G d. 1S/G+2D/G第三節(jié)第三節(jié) 電站發(fā)電機組的選擇電站發(fā)電機組的選擇 （2）對渦輪機船，可考慮下列方案。 a. 2T/G+1D/G b. 1T/G+2D/G 其中：D/G柴油發(fā)電機。 ET/G廢氣輪發(fā)電機 S/G軸帶發(fā)電機 T/G渦輪發(fā)電機。 目前我國船上應(yīng)用較多的國產(chǎn)船用發(fā)電機有T2H、TFHX系列以及引進的DKBH系列、IFC5和IFC6系列。第四節(jié)第四節(jié) 應(yīng)急發(fā)電機容量確定

39、應(yīng)急發(fā)電機容量確定 一般規(guī)范中規(guī)定客船和500總噸位以上的貨船均應(yīng)設(shè)獨立的應(yīng)急電源。應(yīng)急電源即可以是發(fā)電機也可以是蓄電池組。 應(yīng)急發(fā)電機應(yīng)該由具有獨立的冷卻裝置和燃油供給。并要求有起動裝置的柴油機驅(qū)動。 1急發(fā)電機容量確定 船舶噸位不同，種類不同，應(yīng)急發(fā)電機供電的電氣設(shè)備范圍也略有不同。通常根據(jù)下述用電設(shè)備所需電功率確定其容量： （1）船引燈，信號燈，照明燈設(shè)備； （2）應(yīng)急報警和信號裝置； （3）火災(zāi)探測和報警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng)；第四節(jié)第四節(jié) 應(yīng)急發(fā)電機容量確定應(yīng)急發(fā)電機容量確定 （4）緊急狀況下所需要的船內(nèi)通信設(shè)備； （5）應(yīng)急消防泵，自動噴水器泵，應(yīng)急艙底泵及其電動遙控設(shè)備。

40、（6）應(yīng)急時使用的舵機，動力操作水密門及其指示器、報警器； （7）應(yīng)急用無線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等。 如有較大的電動機負載（如舵機）由應(yīng)急發(fā)電機供電，確定其容量時，還應(yīng)考慮到最大電動機起動時瞬態(tài)電壓降，只要不引起任何電機失速和其它設(shè)備失效即可。第四節(jié)第四節(jié) 應(yīng)急發(fā)電機容量確定應(yīng)急發(fā)電機容量確定 2電池容量確定 蓄電池作為應(yīng)急電源，其容量應(yīng)保證承載規(guī)定的供電負載而不必再充電，并在整個放電期間蓄電池組的電壓變化應(yīng)保持在其額定電壓的12%范圍內(nèi)。 蓄電池的容量，是指充滿電的蓄電池用一定的電流放電至規(guī)定放電終止電壓的放電量。 即： 安時容量=放電電流放電時間。 或 瓦時容量=安時容量平均放電電壓。第三章第

41、三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 本章主要介紹船舶電力網(wǎng)的電網(wǎng)類型及選擇，電纜截面的計算及選擇以及電壓損失的計算。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 1船舶電力網(wǎng)的概念。 船舶電力網(wǎng)簡稱船舶電網(wǎng)，系指介于船舶電源和用電設(shè)備之間的傳輸、分配電能的全部配電裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。它是船舶電力系統(tǒng)主要的組成部分，主要配電裝置和配電網(wǎng)絡(luò)兩大部分組成。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 2船舶電網(wǎng)分類 根據(jù)供電電源、負載性質(zhì)和用途不同，船舶電網(wǎng)可分為： 主電網(wǎng)由主發(fā)電機通過主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)。 應(yīng)急電網(wǎng)由應(yīng)急發(fā)電機通過應(yīng)急配電板供電，或由蓄電池通過蓄電池充放電板供電的網(wǎng)絡(luò)。 一次網(wǎng)絡(luò)由主電板直接向區(qū)配電板，分配電板和負載供電的網(wǎng)絡(luò)。

42、 二次網(wǎng)絡(luò)由區(qū)配電板或分配電板向負載供電的網(wǎng)絡(luò)。 動力網(wǎng)絡(luò)船舶電網(wǎng)中向動力設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)。 照明網(wǎng)絡(luò)船舶電網(wǎng)中向照明設(shè)備，電風扇及小容量電熱設(shè)備供電的網(wǎng)絡(luò)。 弱電網(wǎng)絡(luò)船舶電網(wǎng)中向各導(dǎo)航、通信及無線電設(shè)備等供電的網(wǎng)絡(luò)。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 第二節(jié)第二節(jié) 電網(wǎng)類型及選擇電網(wǎng)類型及選擇 電網(wǎng)類型及選擇即所謂的船舶電網(wǎng)的配電方式。 所謂配電方式，是指主配電板和區(qū)配電板、分配電板及用電設(shè)備之間的電纜和電線的連接和布設(shè)方式。通常根據(jù)各用電設(shè)備的具體要求，并考慮整個電力系統(tǒng)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性及操作管理方便等因素后，選擇合理的方式。 船舶電網(wǎng)的類型有很多種形式，但基本上都是由以下五種基本類型復(fù)

43、合而成，即：第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 干線式（main route distribution）；如圖3所示G圖3 干線式（樹干狀）供電方式負載負載第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 饋線式(branch distribution)；如圖4所示主 配 電 板GG圖 4 饋 線 式 （ 樹 枝 狀 或 輻 射 狀 ） 供電 方 式負 載負 載第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （3）干饋混合式(route and branch distribution) （4）環(huán)路式(loop distribution) （5）網(wǎng)形式(network distribution) 但目前應(yīng)用較多是干饋混合式和環(huán)路式。

44、 1、干饋混合式供電方式 所謂干饋混合式是指各區(qū)配電板，分配板和重要負載分別由各回饋電電路直接從主配電板獲得供電的方式，如圖5所示。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng)主 發(fā) 電 機主 配 電 板區(qū) 配 電 板分 配 電 板負 載A C BM C B主 發(fā) 電 機A C BM C B負 載負 載負 載圖 5 干 饋 混 合 式 供 電 方 式GG第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 這種饋電方式的主要優(yōu)點是： 可降低電纜數(shù)量（相對干線和饋線式）； 保護裝置數(shù)量少，便于維護； 主要供電開關(guān)均在一個控制場所，便于集中控制； 增加用電設(shè)備比較方便； 與環(huán)路式相比，設(shè)備價格便宜； 缺點主要有： 供電可靠性比環(huán)路式

45、低，故主要設(shè)備須采用雙路供電方式； 穩(wěn)定性和電壓調(diào)整等指標比環(huán)路式差； 運行中的靈活性較差；第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 2、環(huán)路式供電方式 所謂環(huán)路式是指干線（主配電板、區(qū)配電板和分配電板）形式環(huán)路，所有用電設(shè)備均從該環(huán)路獲得供電的輸配電方式，如圖6所示。 其主要優(yōu)點有； （1）供電可靠性高，線路發(fā)生故障通常不會停止供電； （2）系統(tǒng)穩(wěn)定性高； （3）可減少有功和無功功率損耗，提高設(shè)備利用率。 其主要缺點； （1）系統(tǒng)阻抗值減少，增加了短路電流值； （2）保護裝置動作整定困難。 （3）監(jiān)視和調(diào)整困難； （4）對保護裝置的快速性、可靠性要求較高； （5）價格較昂貴。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶

46、電網(wǎng)GGACBM CB區(qū)配電板分配電板負 載M CBM CBM CB負 載負 載負載負載負 載ACB主 配 電 板主 配 電 板圖 6 環(huán) 路 式 供 電 方 式 圖第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 第三節(jié)第三節(jié) 電纜截面的計算及選擇電纜截面的計算及選擇 1.船用電纜種類 （1）種類， 按用途可分為以下幾種： 照明和電力回路； 移動設(shè)備； 控制和通信設(shè)備回路； 控制設(shè)備內(nèi)部接線； 電話； 其它特殊裝置； 配電板用電纜。 我國船用電纜的型號可從有關(guān)手冊中查找。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （2）電纜的芯數(shù)和截面 我國船用電纜的芯數(shù)和截面規(guī)定如下表：序號 芯 數(shù) 截面（mm2）1 11,1.5,2

47、.5,4,6,10,16,25,35,50,70,95,120,150,185,240,3002 21,1.5,2.5,4,6,10,16,25,35,50,70,90,1203 31,1.5,2.5,4,6,10,16,25,35,50,70,95,120,150,18544,5,7,10,12,14,16,19,24,27,30,33,371,1.5,2.5第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （3）電纜允許電流 選擇電纜時，應(yīng)保證電纜通過的實際電流低于其允許電流。電纜允許電流取決于電纜的絕緣材料，并以允許最高溫度為基準來決定。以電纜的散熱量和導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量平衡狀態(tài)決定。 單芯電纜允許電流計算公

48、式為： 材料系數(shù)最高允許溫度下的絕緣導(dǎo)體標稱截面（）；單芯電纜允許電流（);2625. 0mmSAISI第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 各種絕緣材料的單芯電纜連續(xù)工作電流可從有關(guān)手冊中查到，如1.5mm2單芯聚氟乙烯電纜的連續(xù)工作電流為12A。 雙芯或多芯電纜的連續(xù)工作電流額定，須乘以小于1的修正系數(shù)。 雙芯的修正系數(shù)為0.85，三芯和四芯電纜的修正系數(shù)為0.70。 以4mm2三芯電纜為例，其各種絕緣材料的連續(xù)工作電流為； 聚氟乙烯絕緣：220.70=15.4A； 丁基橡膠絕緣：350.70=24.5A； 乙丙橡膠絕緣：380.70=26.6A； 硅橡膠絕緣： 420.70=29.4A。第三章

49、第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （4）電纜的短路容量 當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，在保護裝置切除故障的很短時間內(nèi)，電纜將通過比額定電流大許多倍的短路電流。該電流使導(dǎo)體溫度急劇上升，可能導(dǎo)致電纜絕緣變形和斷裂，護套熔化，以及線芯熔斷等故障。所以電纜的短路容量是電纜的很重要參數(shù)之一。 短路電流，由引起電纜絕緣的電氣和物理性質(zhì)發(fā)生顯著變化的溫度以及能夠維持短路電流的持續(xù)時來決定。如果知道電纜通過短路電流的持續(xù)時間和電纜絕緣材料短路時最高允許溫度，那么就可以利用焦耳法求得電纜短路溫升，也可以求得各種截面電纜的短路允許電流。 根據(jù)焦耳法，電纜短路允許電流的計算公式如下：第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng)）。短路電流

50、通過時間（）；短路初始導(dǎo)體溫度（）；溫度（短路時導(dǎo)體最高允許）；時導(dǎo)體電阻（；時導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)導(dǎo)體熱容量；導(dǎo)體截面（）；當量（焦耳常數(shù)，亦稱為熱功）；短路電流允許值（式中：stCTCTcmrCmmSJAITTtrJCSInmnme001010212020)186. 4201201log第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 通?？紤]電纜在通過連續(xù)額定電流狀態(tài)下發(fā)生短路，因此Tn應(yīng)考慮為電纜絕緣允許的最高溫度。 如對銅導(dǎo)體： 對于乙丙橡膠絕緣： 代入數(shù)值可得： )(11072. 1,00393. 0,81. 0161cmsrCCTCTnm0085,230tStStSI138248.137188372

51、第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 如4mm2的乙丙橡膠銅電纜，短路時間為0.42s時，最大允許短路電流為： )(75.85142. 04138138AtSI第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 2電纜負載電流的估算 正確估算電纜負載電流，是選擇電纜截面的主要根據(jù)。 （1）發(fā)電機主回路負載電流的估算 目前有兩種選擇方法： 按發(fā)電機額定電流的100%選擇； 按發(fā)電機長延時保護裝置動作整定值選擇。 (2) 照明回路負載電流估算 最后支路按各設(shè)備的額定電流總和計算，如貨艙照明、探明燈、電熱器等。注意，燈頭必須按能與其連接的最大負載電流計算，最小為60W；第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 照明回路的最大負載電流，

52、應(yīng)為下述負載電流之和： 連續(xù)負載的額定電流總和； 分配電板備用開關(guān)額定電流的50%； 分電箱備用開關(guān)的電流。 （3）電動機饋電回路負載電流的估算 單臺電動機回路通?？紤]為電動機額定電流的1.21.3倍。 一般用交流電動機電力分電箱 通?？刹捎孟铝泄接嬎悖旱谌碌谌?船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 式中：Ii第i臺電動機額定電流（A）； Is備用回路容量（A）。 式中：Imax最大電動機額定電流（A）； Ii除最大電動機外的第i臺電動機的額定電流（A）。SsniiIII3 . 01SsniiIIII5 . 025. 11max第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 工作機械用電動機電力分電箱 裝卸貨用的起貨機回路

53、 a. 用同規(guī)格的電機時： 2臺總滿載電流的100%； 3臺總滿載電流的67%； 4臺總滿載電流的62%； 5臺總滿載電流的58%； 6臺或6臺以上總滿載電流的58%。 niiniiIIIIII2max1max5.025.15.0第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 不同規(guī)格電機時： 2臺總滿載電流的100%； 35臺最大電動機滿載100%加上其余每臺電動機滿載的50%； 6臺及以上電動機總滿載的58%。 （4）蓄電池回路負載電流估算，一般是按最大充電電流計算。 （5）電力和照明變壓器回路負載電流估算，一般可按額定電流的100%來選擇，亦可按變壓器過載保護整定值來選擇。 （6）岸電回路負載電流的估算

54、通常是根據(jù)岸電開關(guān)的整定電流來計算。 （7）區(qū)配電板回路負載電流估算第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 區(qū)配電板是通過主電板上的饋電用裝置式斷路器供電的，其負載往往包括電動機負載和其他負載。應(yīng)分為兩種情況估算其電流： 當電動機負載比其它負載少時 a. 電動機負載電流在50A以下時，則電纜的允許電流電動機負載電流的總和1.25+其它負載電流； b. 電動機負載電流大50A時，則電纜的允許電流負載電流總和1.1+其它回路負載電流。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 當電動機負載比其它負載多時，則電纜允許電流負載電流總和。 （8）其他回路負載電流估算 直流發(fā)電機的均壓線電流，按發(fā)電機額定電流的一半估算； 相

55、復(fù)勵式自勵恒壓交流發(fā)電機，若采用轉(zhuǎn)子均壓線接法時，其均壓線電流按勵磁回路電流的一半估算。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 3船用電纜的選擇 電纜選擇的步驟和原則 根據(jù)電纜用途、敷設(shè)位置和工作條件選擇型號； 根據(jù)用電設(shè)備的工作制、電源種類、電纜線芯和負載電流選擇截面； 根據(jù)系統(tǒng)短路電流計算，判斷電纜的短路容量是否滿足要求； 根據(jù)環(huán)境溫度，對電纜的額定載流量進行修正，再判斷電纜的允許電流是否大于負載電流； 根據(jù)成束敷設(shè)修正系數(shù)的額定載流量進行修正，再判斷電纜的允許電流是否大雨負載電流。 校核線路電壓降，判斷電路電壓降是否小于規(guī)定值； 根據(jù)保護裝置的整定值，判斷電纜與保護裝置是否協(xié)調(diào)，如不協(xié)調(diào)，判斷是

56、否可以改用合適的保護裝置或整定值，否則應(yīng)重新選擇合適的電纜截面。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 電纜型號選擇電纜型號選擇 應(yīng)考慮的因素：應(yīng)考慮的因素： 電纜用途動力、照明和無線電通訊等； 電纜敷設(shè)位置干燥、潮濕、低溫，是否要求屏蔽等； 工作條件固定敷設(shè)、穿管敷設(shè)、可移動等。 應(yīng)遵守的原則：應(yīng)遵守的原則： 電纜額定電壓應(yīng)大于其所在電路的額定電壓； 電纜絕緣材料的額定運行溫度至少高于環(huán)境溫度10； 在露天甲板、陰濕、潮濕、冷藏處、有蒸汽和出現(xiàn)凝結(jié)水的地方，均應(yīng)具有不透性護套，如聚氟乙烯，氟丁橡膠護套等； 應(yīng)考慮電纜受機械力作用情況； 外接電纜至少應(yīng)為滯燃型； 失火報警、探火、應(yīng)急滅火和失火通信等電

57、路，應(yīng)考慮耐火型電纜。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 修正系數(shù)修正系數(shù) 電纜的允許電流定額是標準環(huán)境溫度下的值。如果環(huán)境溫度高于標準環(huán)境溫度，則應(yīng)適當降低電纜的電流定額，須乘以溫度修正系數(shù)； 超過6根以上的電纜成束縛設(shè)時，應(yīng)乘以0.85修正系數(shù)； 對于短時或重復(fù)短時工作制的用電設(shè)備的電纜，應(yīng)根據(jù)其實際發(fā)熱情況，對電纜的電流定額進行修正。 有關(guān)的修正系數(shù)值可通過有關(guān)手冊查閱。第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 第四節(jié)第四節(jié) 線路壓降計算線路壓降計算 1允許值 進行線路壓降的計算，是為了核校所選用的電纜回路產(chǎn)生的電壓降是否滿足有關(guān)規(guī)范和規(guī)則要求，以確保電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。 線路壓降的允許值一般為： 電

58、力回路：510% 照明回路：36% 24V回路：510% 2、線路電壓降計算 計算方法很多，一般采用下述公式計算： （1）直流二線制回路計算公式 回路導(dǎo)線兩端的電壓降，采用下式計算：第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) ）；額定電壓（）；線路電壓降百分比（）；線路電壓降（式中：VUuVUUILKRuILKRUII%100)/2(22020 電纜電阻溫度系數(shù)。）；時的電阻（電纜）；負載電流（IKmCRAI102020第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 如無法知道R20值，可采用導(dǎo)體截面和導(dǎo)體電導(dǎo)率計算。銅的電導(dǎo)率r=54(m/mm2),這時： （2）交流單相二線制回路的計算公式 ）導(dǎo)體電導(dǎo)率（）；電纜截面

59、（式中：22/%10022mmmrmmSUSrILKuSrILKUII第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng)查表。應(yīng)和互感效應(yīng)系數(shù)，可交流回路導(dǎo)體的集膚效電纜電抗；電纜直流電阻；）；電纜交流電阻（直流電壓降；交流電壓降；負載功率因數(shù)；式中：稱感應(yīng)電壓降系數(shù)交流電壓降系數(shù)，亦式中：222020cossincos%100)/2(2KXRKRRUURXRUUUILKRuILKRUdcdcacdcacdcacdcacII第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) 如忽略集膚效應(yīng)和互感效應(yīng)，則K21，如忽略電纜電抗，則X=0，于是有： 如忽略溫度系數(shù)影響，即KI=1，又無確切的R20值，則可根據(jù)導(dǎo)體的截面S和電導(dǎo)率r計算，

60、則有： %100)/cos2(cos22020UILKRuILKRUII%100cos2cos2USrILuSrILU第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （）交流三相三線制回路計算公式 與交流單相二線制計算方法基本相同，但其電流應(yīng)為負載電流的 倍，即： 23%100cos3cos3%100)/cos3(cos3%100)/3(320202020USrILuSrILUUILKRuILKRUUILKRuILKRUIIII或或第三章第三章 船舶電網(wǎng)船舶電網(wǎng) （）交流網(wǎng)絡(luò)平均功率因數(shù)計算 當計算分電箱干線的電壓降時為計算簡便，其干線負載功率因數(shù)可取分支線功率因數(shù)的平均值。即： 式中： 各支線的功率； 各支