超大型FPSO船舶的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1、超大型 FPSO 船舶的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介隨著人類(lèi)對(duì)石油資源的渴求，海洋石油開(kāi)發(fā)在世界經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。FPSO 是集海洋工程與石油加工處理于一體的綜合性高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)、高附加 值、高投入、高回報(bào)的系統(tǒng)工程。 FPSO 浮式生產(chǎn)系統(tǒng)特別適合于遠(yuǎn)離海岸的 中、深海油田，它相對(duì)于生產(chǎn)平臺(tái)而言，具有抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，儲(chǔ)油能力大，可 以轉(zhuǎn)移和重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)， 浮式生產(chǎn)系統(tǒng)已成為當(dāng)今海上石油開(kāi)發(fā)的主流方式。現(xiàn)在，人們常將載重量小于 10萬(wàn)噸的FPSO，稱為常規(guī)FPSO; 10 20 萬(wàn)噸，稱為大型 FPSO； 20 萬(wàn)噸以上，稱為超大型 FPSO。FPSO 通常是整個(gè)海上油田的中心裝置，其主電站也往往是整個(gè)

2、油田的電 源中心， 不但要給本 FPSO 船體供電， 還可能要給遠(yuǎn)處的井口平臺(tái)等裝置供電， 所以 FPSO 的電站容量規(guī)模極大。超大型 FPSO 需要設(shè)置高達(dá)數(shù)十兆瓦乃至上 百兆瓦的大型電站， 受配電設(shè)備短路電流容量的限制， 電網(wǎng)設(shè)計(jì)更有其特殊性。本文將對(duì) FPSO 的電氣系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)方法與思路進(jìn)行重點(diǎn)和 基本的介紹。1. FPSO 船舶電氣系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)規(guī)范與規(guī)則FPSO 所有電氣設(shè)備和材料的設(shè)計(jì)和安裝， 都必須基于相關(guān)的船級(jí)社規(guī)范、IEC92 版船上電氣安裝和國(guó)際通用的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)則等。1.1 主要船級(jí)社規(guī)范：世界上主要的入級(jí)船級(jí)社如下：CCS(China Classificat

3、ion Society) 中國(guó)船級(jí)社DNV (Det Norske Veritas ) 挪威船級(jí)社ABS ( American Bureau of Shipping) 美國(guó)船級(jí)社BV (Bureau Veritas ) 法國(guó)船級(jí)社 LR( Lloyd 's Register )英國(guó)船級(jí)社GL (Germanischer Lloyd ) 德國(guó)船級(jí)社NK ( Nippon Kaiji Kyokai ) 日本船級(jí)社1.2 主要的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則：InternationalElectrok- technical Commission (IEC， 92 出版物 )國(guó)際電工學(xué)會(huì)( IEC， 92

4、 號(hào)出版物船上電氣安裝)National Fire Protection Association (NFPA) 美國(guó)消防協(xié)會(huì)American National Standards Institute (ANSI) 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)National Electric Manufacturers Association (NEMA) 美國(guó)電器制造商協(xié)會(huì)Institute for Electrical and Electronic Engineers(IEEE) 美國(guó)電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)American Petroleum Institute (API，API 14F ，APIRP 500) 美國(guó)石油協(xié)會(huì)

5、Underwriter ' s Laboratories (UL) 美國(guó)保險(xiǎn)安全實(shí)驗(yàn)室International Maritime Organization(IMO) 國(guó)際海事組織(包括 1974 年 SOLAS 約與有關(guān)決議和修正案)1.3 其他參考采用的規(guī)則：International Association of Classification Societies (IACS)國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)International Association of Independent Tanker Owner(INTERTANKO) 國(guó)際油船船東協(xié)會(huì)2. 船舶設(shè)備電力負(fù)載計(jì)算的內(nèi)容和方法2.1

6、船舶電力負(fù)載計(jì)算概述目的和意義 船舶電力負(fù)載計(jì)算是根據(jù)全船用電設(shè)備的數(shù)量、負(fù)載和使用情況進(jìn)行的， 其計(jì)算結(jié)果是作為選擇發(fā)電機(jī)容量和臺(tái)數(shù)的依據(jù)。因此，電力負(fù)載計(jì)算在整個(gè) 船舶電氣設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是一項(xiàng)較重要的工作，如果計(jì)算不正確，選擇發(fā)電機(jī) 不恰當(dāng)，必將直接影響全船用電設(shè)備的運(yùn)行，危與船舶運(yùn)行和人的生命安全。電力負(fù)載計(jì)算又是一項(xiàng)較困難的工作， 這是因?yàn)槿秒娫O(shè)備的實(shí)際負(fù)載 和具體使用工況受多種因素影響，難以準(zhǔn)確的定量計(jì)算，有些數(shù)據(jù)是根據(jù)統(tǒng)計(jì) 計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)獲得的。所以，應(yīng)該與輪機(jī)專(zhuān)業(yè)和設(shè)備專(zhuān)業(yè)等有關(guān)專(zhuān)業(yè)密切配合， 對(duì)用電設(shè)備負(fù)載和使用情況加以全面客觀地分析， 以獲得比較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。 計(jì)算方法目前

7、，船舶電力負(fù)載計(jì)算方法較多，各種方法略有不同；即使是同一方法 在不同用途的船舶上使用也有差別。但其基本構(gòu)思是一樣的，即計(jì)算船舶各工 況下用電設(shè)備所需的功率。目前電力負(fù)載常用的計(jì)算方法有：需要系數(shù)法三類(lèi)負(fù)載法日夜負(fù)載法概率分析計(jì)算法算式計(jì)算法以某項(xiàng)特重負(fù)載為基數(shù)的計(jì)算方法 以上方法中，目前應(yīng)用較多的是需要系數(shù)法和三類(lèi)負(fù)載法。經(jīng)大量實(shí)船的 計(jì)算和實(shí)踐，如果需要系數(shù)、負(fù)載系數(shù)或同時(shí)系數(shù)等參數(shù)選取恰當(dāng)，需要系數(shù) 法、三類(lèi)負(fù)載法均能得到較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。計(jì)算工況 在電力負(fù)載計(jì)算時(shí)，通常要考慮船舶運(yùn)行工況，雖然不同類(lèi)型與 用途的 船舶其運(yùn)行工況可能略有不同，但基本的運(yùn)行工況大致相同，基本的工況大致 可分為

8、：航行滿載全速航行 進(jìn)出港港內(nèi)低速航行或機(jī)動(dòng)狀態(tài) 壓載進(jìn)出港壓載航行狀態(tài) 靠離碼頭 一般考慮起錨和系纜狀態(tài) （通常該工況可與進(jìn)出港工況 合并為進(jìn)出港工況）停泊停泊碼頭或系船（無(wú)客、無(wú)貨狀態(tài)） 裝卸貨貨船、液貨船（油船、液化氣船和化學(xué)品船）或集裝箱船 等裝貨、卸貨狀態(tài) 作業(yè)工程船舶的水上作業(yè)或調(diào)查船等的海上作業(yè)。應(yīng)急 一般考慮主電站失電或船舶失火狀態(tài) 有時(shí)，為了較正確地計(jì)算電力負(fù)載，根據(jù)航區(qū)與使用目的，又有熱帶或寒 帶航行、裝貨和不裝貨、載貨和不載貨之分；并且還的季節(jié)和時(shí)間的不同，例 如冬天和夏天、白天和黑夜等。例如，海洋工程船舶一一渤海U期幵發(fā)項(xiàng)目，蓬萊30萬(wàn)噸“ PL19 3FPSO ”(船

9、體部分)的計(jì)算工況就分為原油生產(chǎn)、生產(chǎn)和輸油、基本負(fù)載 (ESSENTIAL )、黑暗起動(dòng)( BLACKOUT START )、應(yīng)急等工況。用電設(shè)備的分類(lèi) 在對(duì)用電設(shè)備分類(lèi)時(shí)，航行船舶通常是按系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)，一般的分類(lèi)為：1. ) 動(dòng)力裝置用輔機(jī)為主機(jī)和主鍋爐等服務(wù)的輔機(jī)，如滑油泵、海水冷卻泵、淡水冷卻泵和鼓風(fēng)機(jī)等。2. ) 甲板機(jī)械包括錨機(jī)、絞盤(pán)、舵機(jī)、起貨機(jī)和舷梯、起艇機(jī)等。3. )艙室輔機(jī)包括生活用水泵、消防泵、艙底泵以與為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等。4. ) 機(jī)修機(jī)械包括車(chē)床、鉆床、電焊機(jī)和盤(pán)車(chē)機(jī)等。5. ) 冷藏通風(fēng)包括空調(diào)裝置、伙食冷庫(kù)等用輔機(jī)和各種艙室的通風(fēng)機(jī)等。6. ) 廚房洗衣設(shè)備包括

10、電爐、電烤爐等廚房機(jī)械輔機(jī)和洗衣機(jī)等。7. ) 照明設(shè)備包括機(jī)艙照明、住艙照明、甲板照明等照明設(shè)備和 航行燈、信號(hào)燈等。8. ) 通訊導(dǎo)航設(shè)備包括無(wú)線電、導(dǎo)航和船內(nèi)通信設(shè)備等。9. ) 自動(dòng)化設(shè)備與其它例如，自動(dòng)化裝置、蓄電池充電設(shè)備、冷藏集裝箱和側(cè)推裝置以與特種船舶的專(zhuān)用設(shè)備等。上述用電設(shè)備的分類(lèi)，隨船舶的種類(lèi)、噸位、和主機(jī)形式等不同而有很大 差別，在進(jìn)行電力負(fù)載計(jì)算時(shí)，在直觀、明了的前提下，可以增減或合并。例如，在蓬萊 30 萬(wàn)噸“ PL19-3FPSO ”項(xiàng)目中，船體部分（ HULL ）的 用電設(shè)備的分類(lèi)與常規(guī)的船舶也有一些差別。1. ）首先按高壓（6.3kV ）和低壓（400V ）配電

11、板分成二個(gè)大用電設(shè)備的分類(lèi)。2. ） 高壓配電板系統(tǒng)，按機(jī)械設(shè)備（分艏部和艉部）直接起動(dòng)的高壓電動(dòng)機(jī)等、高壓變壓器（ 6.3kV/400V ）分夏季和冬季與工藝模塊供電 部分等。3. ） 低壓配電板系統(tǒng)，按機(jī)械設(shè)備（分艏部和艉部）、甲板機(jī)械、空調(diào)與通風(fēng)（分夏季和冬季） 、電氣設(shè)備（分夏季和冬季）電氣設(shè)備中包括照明、 電伴熱、廚房設(shè)備、餐廳設(shè)備、洗衣設(shè)備等。4. ） 應(yīng)急配電板系統(tǒng)，按機(jī)械設(shè)備（分艏部和艉部）、甲板機(jī)械、空調(diào)與通風(fēng)（分夏季和冬季） 、工藝模塊供電部分、電氣設(shè)備（分夏季和冬季） 包括應(yīng)急照明、電伴熱、廚房與洗衣設(shè)備等。連續(xù)負(fù)載和間接負(fù)載顧名思義，連續(xù)負(fù)載即連續(xù)運(yùn)行的負(fù)載，間斷負(fù)載即

12、間斷運(yùn)行（短時(shí)或重 復(fù)短時(shí)運(yùn)行）的負(fù)載。連續(xù)使用的大功率輔機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)影響較大，所以進(jìn)行電力負(fù)載計(jì)算時(shí)，對(duì) 其需要功率的估算應(yīng)仔細(xì)慎重，精度應(yīng)盡量高。對(duì)小容量的輔機(jī)也采用大容量 輔機(jī)的計(jì)算方法當(dāng)然是理想的，但十分繁頊，可以采用實(shí)際的平均值，對(duì)計(jì)算 結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。對(duì)于頻繁波動(dòng)的負(fù)載所需的功率的計(jì)算，通常是求其均方根值，而不是按最大值計(jì)算。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的過(guò)電流 （或過(guò)載），一般也不要在其需要的功率計(jì) 算上再加算2.2 需要系數(shù)法需要系數(shù)負(fù)載實(shí)際需要的功率是由各設(shè)備的種類(lèi)與其使用方法決定的，其實(shí)可用需 要系數(shù)來(lái)計(jì)算。需要系數(shù) 二設(shè)備的需要功率/設(shè)備的定額輸入功率X 100% O設(shè)備的額定輸

13、入功率，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，就是其額定輸入功率；對(duì)照明和通 訊導(dǎo)航設(shè)備而言，可采用安裝的總工率；對(duì)負(fù)載隨時(shí)間上下波動(dòng)時(shí)，一般取其 平均功率。需要系數(shù)隨船舶運(yùn)行工況不同而不動(dòng)，對(duì)于一般商船，可以取下述各值：一般輔機(jī) 60 %95 %舵 機(jī) 20 % -30%電熱設(shè)備 50 % -100 %一般照明 70 % -80 %（航行）60 %70 %（裝卸貨）50 % 60%（停泊）工作 燈100 %（裝卸貨）有關(guān)負(fù)載分類(lèi)與其常用需要系數(shù) K值，參見(jiàn)表1和表2表1連域戻載分糞及其需要系軟人僅貼戛駅敢h低札瞬英爸址1K佇進(jìn)出島二閱憑8585離水舟卻耶邸b1N-<55Jfc燃也他堊靜卻#.架asH5”袖壺曲

14、濁頭冷卻和*7QMC五旌罰曲歆展勞©iM輕泗爭(zhēng)耐機(jī)涇商65w能霍科及衆(zhòng)昭65ffi細(xì)聚S5H5B5SU由哎射莠656SL5.機(jī)爐程run斛K5«斷汽饑護(hù)#5空*VL屈機(jī)85坦皀機(jī)拎芽攻靈£5奴駅親記85E5JI*朮乘型&5S5V8515蚯朮笈工戎冥需a?或車(chē)30-40赧抿形衣利白鞍廉宦貴細(xì)聶30IE機(jī)2(-2C貝tr8CSCW± 區(qū)由攔工Wst刃出羚15牟負(fù)肚501 - 一 ._K0r50r -180就的延風(fēng)噴60-&QW' 80蘋(píng)鋰含去證減鉞熱亦畔泵«0fl6越XJ960】吉會(huì)齟決亢I9L8»0臉JF禍用喈件

15、何姑他呱7D70&5閆上石初恥比豈秫羽業(yè)開(kāi)第町妙909C石柚猱比他跟最9C石泊皴也汽用榨怡汽庫(kù)聯(lián)1 fQ的STB1 a1萸矗周定冊(cè)100100M型的師1 話頑80Jt屯朗比電FLIT73707CB£«VMrSJ培也舶氏100ia>f'用注鉉幣ft)囲70機(jī)駅用too1UJia)干包住4蠅行燈訂池初依號(hào)仃1(10100花;GIW苛船 fi£準(zhǔn)備1細(xì):逗1樸:茅機(jī)林好刪血誓轡即嚴(yán)卞闿討朮杲 發(fā)宅“一循卩茨看芒止itF-7?65-7C7C-8O*5-90iO-PO3575-85如707J-BJilA謝OU65 35S0-6CB背錯(cuò)65-?>覧

16、£5G-6C叢滬5£訥涇況時(shí)覧廟鳳敲応時(shí)55-1(1TU* 8070 80!573V1L?【W(wǎng)ZHt'LKC-9080- 90,吹賦塵用茫區(qū)配1Stl-W也儲(chǔ)忙掀琨確機(jī)嗣“和80-9080-90住址敢戢.袈卻賞趾的K m M際t?祝決S. 捏電機(jī)不從，甩主艇班五時(shí)'口賞昕越疋農(nóng)室需若并戦hdj任用悄況供運(yùn)A.hJtKVLSEfflTTtt運(yùn)飢臺(tái)抵Aia/lt2B7臺(tái)/?爐小于ftS備用1啊 丸節(jié)審規(guī)If J忙H3呂/2滬小予應(yīng)如用i 5 大于8S囁甲2由4呈7H丹汕U,圧翦辱刊1機(jī) 插抽就«隹fl兀牝汽 輪臥毎秋迪 網(wǎng)植皿H1機(jī),naftSfi-號(hào)

17、棵址皇,帰灌豈T?肺行訴岀集曲裁疵&、迪憐當(dāng)辻鋤蟄舉使用旳m i i»i»«nTS丄rEUffi4M產(chǎn)Xi無(wú)罐電製藍(lán) 甑旳仗丼 電霍、<1黑叭展風(fēng)配 華室用賓朋fzK.1 知90總用帑用1穽走I呼低站 誥創(chuàng)徧頁(yè)東 陽(yáng)莊檸詢也R5-電址逹祈E5毎，擔(dān)床.赳輕tlN起範(fàn)譏芍康計(jì)人釜顯以 < 重抽H止殖切的那就,f?U 4 It M為主的禪曲，則觸祎試為基繪負(fù)凰直舉叨牢制大時(shí)譽(yù)要辟如上其期宰電動(dòng)起貨機(jī)可以看作間斷負(fù)載， 計(jì)算其功率實(shí)質(zhì)上就是選擇一個(gè)合適的同 時(shí)系數(shù)。但實(shí)際計(jì)算負(fù)載時(shí)，通常是把這些起貨機(jī)看作一組連續(xù)的負(fù)載，也用 需要系數(shù)來(lái)計(jì)算，該需要系

18、數(shù)與起貨機(jī)臺(tái)數(shù)有關(guān)，用一個(gè)概略數(shù)值表示，參見(jiàn)表3和表4。3金滑李疫耳審黑系裁肓費(fèi)j"揺Eft電 T誰(shuí) ££ 貳i ；11：265帝fir*jaw匸辭80隔ti47%52險(xiǎn)75%處4；孫474in c_t . T4F慚|43作冬二電命袖甩式1 2J&捕一曾曲玉床俟2白用壓娜就比動(dòng)殺耳-4罪扳起寛班扁妥希教J、左丈1267%3D%-75*310*455'fr«5%552%62%6冷上3昴<»囉發(fā)電機(jī)一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，以拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定輸入功率作為基準(zhǔn)；變極式鼠籠電動(dòng)機(jī)，一般以第二檔輸入功率作為其準(zhǔn)；對(duì)于甲板起重機(jī)，通常以提升和 回

19、轉(zhuǎn)同時(shí)動(dòng)作時(shí)所需額定輸入功率作為基淮。同時(shí)系數(shù)各間斷性負(fù)載不會(huì)都有在同一時(shí)刻使用。所以，在確定的條件下，可能運(yùn) 行的各間斷負(fù)載的最大需要功率之和，總比所有間斷負(fù)載所需要的最大功率之 和要小。日本海事協(xié)會(huì)將其稱之為不等系數(shù)，我國(guó)將其倒數(shù)稱之為同時(shí)系數(shù)。運(yùn)行的間斷負(fù)報(bào)的最大需冥功率之和 同時(shí)系較所有間斷負(fù)載的確犬需婪功率之和船舶的不同運(yùn)行狀態(tài)，其值也是不同的，同時(shí)還受到船舶裝載狀態(tài)、航區(qū)和季節(jié)等影響，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果確定。無(wú)精確計(jì)算值時(shí)，同對(duì)系數(shù)一般可以選定0.30.5范圍內(nèi)。負(fù)載計(jì)算表的編制 編制全船電力負(fù)載計(jì)算表(書(shū))時(shí)可按下述方法和程序進(jìn)行：1. ) 計(jì)算各用電設(shè)備的額定輸入功率。

20、2. ) 選擇計(jì)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(fù)載和間斷負(fù)載加以區(qū)分。3. ) 確定各用電設(shè)備的需要系數(shù)。4. ) 計(jì)算各用電設(shè)備的所需功率，并計(jì)算出各工況下所需總功率。5. ) 選用間斷負(fù)載的同時(shí)系數(shù)，計(jì)算總需要功率。上述計(jì)算可用公式表述：Pg = DKiXPci + ©xIKiXPii上式中 PG 計(jì)算總功率；Pci 各連續(xù)負(fù)載額定輸入功率；PIi 各間斷負(fù)載額定輸入功率；Ki 需要系數(shù)；K2 同時(shí)系數(shù)。6. ) 考慮 5% 的網(wǎng)絡(luò)損失，計(jì)算所需要總功率。7. ) 根據(jù)上述總功率，選擇發(fā)電機(jī)組的容量和臺(tái)數(shù)，并計(jì)算各工況下使用發(fā)電機(jī)的負(fù)載率。2.3 主發(fā)電

21、機(jī)容量和臺(tái)數(shù)的選擇為了滿足船舶各運(yùn)行工況的用電，必須正確地選擇主發(fā)電機(jī)的容量和臺(tái) 數(shù)。發(fā)電機(jī)容量的最后確定，應(yīng)根據(jù)電力負(fù)載計(jì)算書(shū)的計(jì)算結(jié)果決定。實(shí)際決 定發(fā)電機(jī)容量時(shí)，對(duì)交流發(fā)電機(jī)特別要注意系統(tǒng)的功率因素、發(fā)電機(jī)的電壓波 動(dòng)特性和負(fù)載的變化特性。系統(tǒng)功率因素發(fā)電機(jī)的負(fù)載包括有功功率和無(wú)功功率，即發(fā)電機(jī)負(fù)載（KVA）= '|丨3 -r '由于船內(nèi)大部分負(fù)載是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，含有較大的無(wú)功功率，其它負(fù)載也有無(wú)功功率，所以，航行工況的總功率因素近似于0.8，般在0.750.9之間發(fā)電機(jī)電壓的波動(dòng)特性交流發(fā)電機(jī)突加大負(fù)載時(shí)，由于漏抗和電樞反應(yīng)使發(fā)電機(jī)端電壓急劇下降，這對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行是不利的。發(fā)

22、電機(jī)容量與其電壓波動(dòng)特性必須是在突加預(yù)期 的負(fù)載時(shí)，對(duì)其它運(yùn)行中的負(fù)載沒(méi)有任何惡劣影響。自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)的電壓波動(dòng)特性非常好，所以大功率電動(dòng)機(jī)也可有直接起動(dòng)的傾向，但必須考慮起動(dòng)頻繁程度和對(duì)發(fā)電機(jī)電壓降的影響。關(guān)于直接起動(dòng)允許的瞬時(shí)電壓降，各標(biāo)準(zhǔn)不甚統(tǒng)一，現(xiàn)引用日本M公司的規(guī)定，列入表5中，供參考r工碑工柞執(zhí)氐4片孕巧軌動(dòng)杜悽曹迄紀(jì)我茸用龍性工洋0毎申廿護(hù)于幾丸IIin大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，其瞬態(tài)電壓降與發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)和電動(dòng)機(jī)基本參 數(shù)有關(guān)。通常發(fā)電機(jī)帶負(fù)載狀態(tài)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)瞬態(tài)電壓降比空載時(shí)要小，所以一般 都按空載起動(dòng)狀態(tài)計(jì)算瞬態(tài)電壓降。作為一般經(jīng)驗(yàn)估算，對(duì)于自勵(lì)交流同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)

23、額定容 量的 1/6 的鼠籠式電動(dòng)機(jī)可以安全地直接起動(dòng)。船用自勵(lì)交流同步發(fā)電機(jī)可以 設(shè)計(jì)成突加其額定電流的 80% 負(fù)載時(shí)，瞬時(shí)電壓降在 15% 以內(nèi)。 負(fù)載變化特性主要考慮負(fù)載變化非常急劇的負(fù)載，比如變極電動(dòng)起貨機(jī)在工作中的負(fù)載 變化。如以最大值決定發(fā)電機(jī)容量安全性最好，但不經(jīng)濟(jì)；相反，以最小值決 定發(fā)電機(jī)容量是不安全的。通常采用需要系數(shù)法、概率統(tǒng)計(jì)法與有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式 估算起貨機(jī)的平均功率和最大功率與概率的置信系數(shù)，再確定發(fā)電機(jī)的容量。在選擇發(fā)電機(jī)的容量和臺(tái)數(shù)時(shí)，除了應(yīng)根據(jù)電力負(fù)載計(jì)算書(shū)的結(jié)果以與上 述各種方法和可靠性、經(jīng)濟(jì)性的分析確定外，還必須遵循下述原則：1. ) 發(fā)電機(jī)與其原動(dòng)機(jī)在不超過(guò)

24、額定值而在額定值附近運(yùn)行時(shí)效率最高，通常，應(yīng)以航行工況所必須的功率為基礎(chǔ)。為了使發(fā)電機(jī)不過(guò)載，發(fā) 電機(jī)的額定容量要有適當(dāng)?shù)膬?chǔ)備量。2. ) 發(fā)電機(jī)組的容量和臺(tái)數(shù)，應(yīng)能在任意一臺(tái)發(fā)電機(jī)組停止工作時(shí)，仍然 能繼續(xù)對(duì)正常推進(jìn)運(yùn)行、船舶安全以與重要設(shè)備的供電。同時(shí)基本生 活條件(包括適當(dāng)?shù)拇妒?、取暖、食品冷凍、機(jī)械通風(fēng)、衛(wèi)生和淡水 等設(shè)備)也應(yīng)得到保證。3. ) 發(fā)電機(jī)組應(yīng)能在任一發(fā)電機(jī)或其原動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，其余發(fā)電機(jī)仍然能 供應(yīng)從癱船狀態(tài)起動(dòng)主推進(jìn)裝置所必須的電力。4. ） 在交流系統(tǒng)中，當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)，其余的機(jī)組應(yīng)有足夠的儲(chǔ) 備容量，以保證最大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓降不會(huì)使任何電動(dòng) 機(jī)失

25、速或其它電氣設(shè)備失效。5. ） 當(dāng)以柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)時(shí)，在連續(xù)運(yùn)行條件下，希望柴油機(jī)額定輸出 功率有 10% 左右的余量； 同時(shí)，還要注意到， 不應(yīng)使柴油機(jī)明顯地運(yùn) 行在低負(fù)載狀態(tài)（三30%總負(fù)載）。6. ） 主發(fā)電機(jī)組至少應(yīng)為兩臺(tái)。從便于維護(hù)和管理，最好選用同類(lèi)型發(fā)電 機(jī)組。2.4 UPS 容量的計(jì)算與選擇：UPS 容量的選擇主要有二個(gè)方面的考慮： 首先是通過(guò) UPS 的用電設(shè)備的所 需負(fù)載的計(jì)算來(lái)選擇 UPS 裝置的總?cè)萘?；另一個(gè)方面是對(duì) UPS 需配套的蓄電 池組的容量計(jì)算來(lái)選擇 UPS 配套的蓄電池組容量。UPS 裝置容量的計(jì)算UPS 的用電設(shè)備容量實(shí)質(zhì)上與應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電的計(jì)算要求是差

26、不多的， 都應(yīng)該確保滿足海上人命安全公約（ SOLAS ）和主管機(jī)關(guān)的有關(guān)規(guī)定和要求， 并應(yīng)考慮到這些用電設(shè)備可能同時(shí)工作。UPS 的負(fù)載計(jì)算方法， 原則上以前述電力負(fù)載計(jì)算是相同的 （采用需要系 數(shù)法）；但需要注意的是，根據(jù)負(fù)載計(jì)算的容量值，還需考慮該 UPS 的有關(guān)技 術(shù)參數(shù)（功率因數(shù)等）來(lái)最后確定 UPS 裝置的總?cè)萘俊PS 配套用的蓄電池組容量的確定所謂蓄電池的容量，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，通常采用如下表示方法：安時(shí)容量二放電電流x放電時(shí)間。所以確定蓄電池組的容量時(shí)，應(yīng)考慮放電電流的大小和放電時(shí)間的長(zhǎng)短。所謂蓄電池放電率，是指相對(duì)于蓄電池容量的放

27、電電流的大小，通常用放電至終止電壓時(shí)，可維持放電電流的時(shí)間表示。用大于標(biāo)準(zhǔn)放電率的電流放電時(shí)，蓄電池容量會(huì)降低，這可用蓄電池容量系數(shù)K來(lái)表示。通常使用的圓內(nèi) Q系列酸性蓄電池容量系數(shù)如表 6和表7所示：表6Q系列蓄電池容量系數(shù)（以10h放電率為標(biāo)準(zhǔn)）放電率/h容量系數(shù)/%101006865823681420.530表7 Q系列蓄電池容量系數(shù)（以 20h放電率為標(biāo)準(zhǔn)）放電率/h容量系數(shù)/%20100189910935763631390.528蓄電池容量計(jì)算公式如下:Q= P?t/U ?K = It/K式中Q 所需蓄電池容量（Ah ）P 負(fù)載功率（W）U 蓄電池電壓 （V）I放電電流 （A）t負(fù)載

28、工作時(shí)間（h）K蓄電池容量系數(shù)（%）不同蓄電池的容量系數(shù)是不同的，所以有時(shí)為了計(jì)算準(zhǔn)確，也可由蓄電池 制造廠商提供有關(guān)蓄電池放電曲線與有關(guān)參數(shù)。3.船舶電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法與思路3.1船舶電力網(wǎng)設(shè)計(jì)概述船舶電力網(wǎng)簡(jiǎn)稱為船舶電網(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)總稱。船舶電網(wǎng)的設(shè)計(jì)任務(wù)是完成全船電能合理分配，即所謂配電。所以其必要 的設(shè)計(jì)條件是：船舶電源裝置種類(lèi)和容量已確定；各用電設(shè)備要求和功率已明確； 輔機(jī)控制線路已基本完成； 輔機(jī)位置已決定； 總布置、機(jī)艙布置等有關(guān)專(zhuān)業(yè)布置圖已提供； 船舶電力網(wǎng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：正確選擇配電方式； 正確劃分各供電網(wǎng)絡(luò)負(fù)

29、載，繪制全船電力系統(tǒng)圖和布置圖以與主干電 纜走向圖；正確地選擇各保護(hù)裝置與其整定值；正確選擇電纜。船舶電力網(wǎng)的分類(lèi)根據(jù)供電電源的不同、負(fù)載的性質(zhì)和用途不同，船舶電網(wǎng)可分為： 主電網(wǎng)由主發(fā)電機(jī)通過(guò)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(jī)通過(guò)應(yīng)急配電板供電、或由蓄電池通過(guò)蓄 電池充放電板供電的網(wǎng)絡(luò)； 臨時(shí)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)由蓄電池通過(guò)蓄電池充放電板用以傳輸、分配臨時(shí) 應(yīng)急電能的網(wǎng)絡(luò)； 一次網(wǎng)絡(luò)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)，亦稱為一次系統(tǒng)； 二次網(wǎng)絡(luò)由區(qū)配電板或分配電板向負(fù)載供電的網(wǎng)絡(luò)，亦稱為二次 系統(tǒng)；動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)船舶電網(wǎng)中向動(dòng)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(fēng)扇與小

30、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、 通訊與無(wú)線電設(shè)備等供電的網(wǎng)絡(luò)。 在進(jìn)行全船電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常按上述網(wǎng)絡(luò)繪制系統(tǒng)圖。船舶電網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與方法1) 船舶電網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)述如下： 選定配電方式采用饋線式、環(huán)路式還是其他配電方式； 確定主電網(wǎng)確定哪些用電設(shè)備由主配電板供電； 確定應(yīng)急電網(wǎng)確定哪些用電設(shè)備由應(yīng)急配電板或蓄電池充放電 板供電；確定臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)確定哪些設(shè)備由臨時(shí)應(yīng)急蓄電池充放電板供 電；確定上述各供電系統(tǒng)間的相互聯(lián)系方式： 電力系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)通常分為一次網(wǎng)絡(luò)和二次網(wǎng)絡(luò)設(shè)繪系統(tǒng)圖： 選擇電纜選擇系統(tǒng)中各電纜型號(hào)和規(guī)格，進(jìn)行電壓降核算； 電力布置圖設(shè)計(jì)繪制電力設(shè)備布置圖；設(shè)計(jì)主干

31、電纜走向圖。2) 船舶電網(wǎng)設(shè)計(jì)方法： 應(yīng)根據(jù)安裝位置的環(huán)境條件，選擇合適的區(qū)配電板和配電板、磁力起 動(dòng)器和控制箱結(jié)構(gòu)型式和外殼防護(hù)等級(jí)； 區(qū)配電板和分配電板應(yīng)有一定數(shù)量的備用路數(shù)， 備用開(kāi)關(guān)的電流定額 應(yīng)兼顧預(yù)期使用的開(kāi)關(guān)電流整定值； 開(kāi)關(guān)的整定值大小，應(yīng)根據(jù)負(fù)載保護(hù)要求和系統(tǒng)保護(hù)的要求選定，例如容量大于0.5k W和所有重要設(shè)備電動(dòng)機(jī)， 均要求設(shè)獨(dú)立的過(guò)載、短 路保護(hù)等。對(duì)于交流三線或四線系統(tǒng)，應(yīng)在最后分路上將用電設(shè)備合理組合，以 便在正常情況下，使各相負(fù)載在區(qū)配電板、分配電板以與主配電板處 盡可能平衡在其各自額定負(fù)載的15%以內(nèi)；只有導(dǎo)線截面等于或大于 10mm 2 時(shí)，才允許并聯(lián)使用；額

32、定功率等于或大于0.5k W的電動(dòng)機(jī)與所有重要用途的電動(dòng)機(jī)， 均應(yīng) 由配電板設(shè)獨(dú)立的最后分路供電； 風(fēng)機(jī)和油泵均要求有應(yīng)急切斷。設(shè)計(jì)時(shí)，通常將這些設(shè)備盡量集中在 一個(gè)或幾個(gè)分配電板，以便集中控制； 應(yīng)注意有關(guān)規(guī)范和規(guī)則對(duì)某些設(shè)備的特殊要求，如固定式潛水艙底 泵、消防泵等。3) 船舶電網(wǎng)繪制原則采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合適圖面尺寸； 使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的統(tǒng)一的電氣圖符號(hào)、文字代號(hào)和電纜編號(hào)； 標(biāo)明設(shè)備大概位置、如注明甲板、艙室或左右舷肋骨號(hào)； 注明設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量； 注明電纜型號(hào)、規(guī)格、線蕊和截面；在二次網(wǎng)絡(luò)中， 應(yīng)注意標(biāo)明一次網(wǎng)絡(luò)的供電電源電纜的型號(hào)、 規(guī)格、 線蕊和截面以與與其他網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系電纜，諸

33、如遙控、集中指示等導(dǎo)線。3.2 FPSO大型電網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介隨著FPSO的載重量越來(lái)越大，其電站的裝機(jī)總?cè)萘恳苍絹?lái)越大（高達(dá)數(shù)十兆瓦乃至上百兆瓦），配電系統(tǒng)的主匯流排的容量也必然隨之增加，受配電設(shè)備短路電流容量等因素的限制，F(xiàn)PSO的電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更有其特殊性，普通的船舶電網(wǎng)已難以適用。對(duì)于大容量電網(wǎng)的電力系統(tǒng)，下面僅就系統(tǒng)設(shè)計(jì)中幾點(diǎn)主要關(guān)鍵技術(shù)作一 些介紹。電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的選擇決定低壓配電系統(tǒng)（400V AC，50Hz或450V AC，60Hz ）在船上應(yīng)用的 關(guān)鍵因素是預(yù)期流過(guò)相關(guān)電路的短路電流的大??；用在配電系統(tǒng)中的斷路器的 分?jǐn)嗄芰徒油芰Ρ仨毰c預(yù)期的短路電流相適應(yīng)。發(fā)

34、電機(jī)保護(hù)用斷路器的限制在低壓配電板系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的保護(hù)一般采用空氣斷路器（ACB），它的使用取決于兩大條件：其一，是單臺(tái)發(fā)電機(jī)的額定工作電流；其二，是其安裝點(diǎn) 的預(yù)期短路電流大小。目前國(guó)際上幾個(gè)著名的幵關(guān)設(shè)備制造商生產(chǎn)的空氣斷路器主要性能列于下表:制造商寺崎三菱施耐德ABB型號(hào)AH-50CAH-60AE6300-NW63E6V6HCSSHz3額定電流In(A)50006000600060006000極限分?jǐn)嗄芰eu(kA )135124130150150運(yùn)行分?jǐn)嗄芰cu(kA)135124130150125額定接通能力Ip(kA)310260330330330從上表可以看出ACB的最大額定電

35、流為6000A，對(duì)于440伏的低壓配電系統(tǒng)而言，單臺(tái)發(fā)電機(jī)的最大輸出功率只可達(dá)到：6000 X0.45 X1.732 X0.8 = 3400(kW )其中考慮到發(fā)電機(jī)10%的儲(chǔ)備系數(shù)。ACB的最大分?jǐn)嗄芰?50kA，但是該斷路器的接通能力仍為330kA ;所以對(duì)ACB的電氣性能的限制實(shí)際上大約為交流對(duì)稱分量130kA，交流非對(duì)稱峰值電流為310kA 。主匯流排的容量隨著船舶電站裝機(jī)容量的增加，配電系統(tǒng)的主匯流排的容量也必然隨之增加。海事領(lǐng)域幾種主流低壓配電板的主匯流排極限容量見(jiàn)下表:低壓幵關(guān)柜品牌主母線額定工作電流(A)主母線額定短時(shí)耐受電流(kA/1s)GE500085ABB6300100

36、JRCS8000120Schn eider6300100目前，GL德國(guó)勞氏船級(jí)社推薦的極限低壓配電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的裝機(jī)總?cè)萘考s為12MVA，預(yù)期的交流短路電流對(duì)稱分量有效值約為125kA 。施耐德公司制造的新型 OKKEN低壓配電柜，其匯流排水平母線最大容量為7300A，垂直母線為 4000A。日本，寺崎公司制造的最大低壓配電系統(tǒng)，其匯流排水平母線不超過(guò)8000A，預(yù)期的短路電流其對(duì)稱分量有效值為124kA，非對(duì)稱分量峰值為294kA。電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的選擇一定的電壓等級(jí)是由一定的電網(wǎng)容量和供電負(fù)荷的大小來(lái)決定的，當(dāng)電力系統(tǒng)的容量達(dá)到一定數(shù)值以后，采用高壓交流電力系統(tǒng)(33.3kV或者66.6k

37、V甚至1011kV )是一個(gè)很好的選擇，它可以大大減小短路電流的水平， 提高系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)還可以節(jié)省大量的電纜(粗略估計(jì)，高壓6.6kA電力系統(tǒng)所使用的電纜長(zhǎng)度和重量為低壓450V系統(tǒng)的10%左右，相應(yīng)的電纜成本約為低壓系統(tǒng)的20% )。從上述和的分析可以看出，由于常規(guī)的船用低壓配電系統(tǒng) 受到配電設(shè)備本身電氣性能的限制，而有一個(gè)極限，其單機(jī)保護(hù)電流不大于6000A ，預(yù)期產(chǎn)生的短路電流交流對(duì)稱分量不大于 135kA ，交流非對(duì)稱峰值電 流不大于 310kA 。考慮到配電系統(tǒng)的選擇性保護(hù)要求， 短路的預(yù)期產(chǎn)生的短路電流以與配電 設(shè)備的實(shí)驗(yàn)條件，目前國(guó)際上生產(chǎn)的最大低壓配電系統(tǒng)其電站裝機(jī)容

38、量為 9000kW ，匯流排水平母線電流 8000A 。當(dāng)電站裝機(jī)容量小于 8MW ，其預(yù)期的短路電流對(duì)稱分量不大于 100kA ， 應(yīng)該采用低壓配電系統(tǒng)；當(dāng)電站裝機(jī)容量達(dá)到8 10MW ，其預(yù)期的短路電流對(duì)稱分量不大于 120kA ，既可采用低壓配電系統(tǒng)，也可采用高壓配電系統(tǒng)；當(dāng) 電站裝機(jī)容量大于 10MW ，超過(guò)了低壓配電系統(tǒng)的限制， 應(yīng)采用高壓配電系統(tǒng)。高壓配電系統(tǒng)盡管在配電系統(tǒng)的設(shè)備初投資價(jià)格上比低壓配電系統(tǒng)較貴， 但從整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備、安裝、電纜、維護(hù)和安全可靠性方面有它的優(yōu)點(diǎn)，所以 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)的選擇要根據(jù)各方面的情況綜合考慮來(lái)決定。大型FPSO的電站總?cè)萘客ǔＴ?10MW50

39、MW 之間甚至更大，其高壓 的電壓不同等級(jí)的采用（3kV11kV ）也要根據(jù)高壓幵關(guān)柜的短路電流容量與 額定絕緣等級(jí)的不同來(lái)綜合考慮。例如：蓬萊 FPSO 船體（ HULL ）部分高壓電氣設(shè)備包括： 3 臺(tái)主電源變 壓器（ 10.5/6.3kV ， 12500kVA ）， 2 臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)電機(jī)（ 6.3KV， 3Ph， 50Hz ， 3500kW ）， 4 臺(tái)高低壓變壓器（ 6.3kV/400V ）， 1 臺(tái)供 TOPSIDE 變壓器（6.3/3.3kV ， 4000kVA ）， 1 臺(tái)應(yīng)急用變壓器（ 6.3kV/400V ， 2000kVA ），以 與 24 臺(tái)高壓馬達(dá)負(fù)載。TOPSIDE的10

40、.5kV 的主電源經(jīng)船體部分（HULL ）的3臺(tái)10.5/6.3kV , 12500kVA 的降壓變壓器（其中 1 臺(tái)為備用）分段供電，其中 A、B 段為負(fù)載 段， C 段為備用段；如果在 A、B 段的任意一段由于變壓器或者其他原因故障 的情況下， C 段可以任意跟其中一段組合；同時(shí)在 A 、B 段各有一臺(tái)基礎(chǔ)發(fā)電 機(jī)與之相連。蓬萊 30 萬(wàn)噸 FPSO 的船體（ HULL ）部分的電力系統(tǒng)單線圖，參見(jiàn)圖 1 蓬萊 FPSO 6.3kV 以上的交流電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)高阻接地方式，低壓 400V 系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地（中性點(diǎn)絕緣）方式。丄-K-4BE nr £9?B SVHl b fl

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45、FPSO 的電站容量越來(lái)越大，使得原來(lái)的低壓 交流供電和配電系統(tǒng)不再完全適合，考慮采用高壓交流電力系統(tǒng)是一個(gè)很好的 選擇，它可以大大降低短路電流的等級(jí)，在降低配電設(shè)備成本的同時(shí)，也節(jié)約 了大量電纜，提高系統(tǒng)的安全可靠性。通常低壓電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)絕緣（即不接地）的系統(tǒng)，但對(duì)于中高壓系 統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于電壓等級(jí)比較高（達(dá)到 6.3kV 或以上），如果發(fā)生短路或者單相 接地故障時(shí)，由于對(duì)地電容中的能量不能釋放，從而產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧 振過(guò)電壓， 將對(duì)設(shè)備與元器件的絕緣造成極大的破壞性。 為了保證系統(tǒng)更可靠、 安全的運(yùn)行，以與出于對(duì)絕緣成本、人身和設(shè)備安全等方面的考慮，中性點(diǎn)接 地方式自然而然的成為

46、高壓電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須合理解決的問(wèn)題。中高壓電力 系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要將中性點(diǎn)接地方式分為中性點(diǎn)不接地（中 性點(diǎn)絕緣）、中性點(diǎn)直接接地、經(jīng)低電阻器接地（大接地電流接地系統(tǒng)） 、經(jīng)電 抗器接地或者經(jīng)高電阻器接地（小接地電流接地系統(tǒng)） 。中性點(diǎn)接地方式的分析中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉與電力系統(tǒng)許多方面的綜合性問(wèn)題，在選擇中性 點(diǎn)接地方式時(shí)，必須考慮一系列因素，主要是供電可靠性、電力系統(tǒng)的過(guò)電壓 與絕緣配合、繼電保護(hù)要求和電氣安全性等等。下面簡(jiǎn)單分析一下幾種接地方式與其優(yōu)缺點(diǎn)：1）中性點(diǎn)不接地： 中性點(diǎn)不接地有它的好處，即運(yùn)行中可以允許單相接地故障存在一段時(shí)間。若是由于雷擊等引起的絕緣閃絡(luò)，

47、則絕緣可能自行恢復(fù)；當(dāng)故障不能消除時(shí)，運(yùn)行人員一般可以在兩小時(shí)內(nèi)將故障回路切除，這樣，其供電可靠性就很高。同時(shí)，中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)而且工藝簡(jiǎn)單，不需要 在中性點(diǎn)連接任何設(shè)備。但是，中性點(diǎn)不接地也有它的缺點(diǎn)。由于大量的高壓設(shè)備與高壓電纜存在對(duì)地電容和漏電導(dǎo)，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)有接地電容電流。當(dāng)線路不太長(zhǎng)時(shí)，接地電流很小，不至于形成穩(wěn)定的電弧，電弧一般能迅速自動(dòng)熄滅。但是當(dāng)線路很長(zhǎng)，特別是電纜短路時(shí)，接地電容電流相當(dāng)大，接地電弧不 但不能自動(dòng)熄滅，而且會(huì)出現(xiàn)電弧接地過(guò)電壓。電弧接地過(guò)電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 影響面大，對(duì)線路的絕緣薄弱點(diǎn)和帶有直配線的發(fā)電機(jī)絕緣威脅很大。單相

48、接 地故障存在時(shí)間一長(zhǎng)，往往會(huì)發(fā)展成多相短路事故。2) 中性點(diǎn)直接接地： 中性點(diǎn)直接接地方式，即是將中性點(diǎn)直接接入大地。該系統(tǒng)運(yùn)行中若發(fā)生 一相接地時(shí)，就形成單相短路，其接地電流很大，使斷路器跳閘切除故障。這 種大電流接地系統(tǒng)，一般不裝設(shè)絕緣監(jiān)測(cè)裝置。中性點(diǎn)直接接地最重要的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)電壓控制在安全水平和相應(yīng)的絕緣水 平低。系統(tǒng)的標(biāo)稱低壓越高，這一優(yōu)點(diǎn)越顯得重要。還有，從繼電保護(hù)的角度 來(lái)看，大接地電流無(wú)疑也是有利的。直接接地的缺點(diǎn)是： 單相接地會(huì)引起斷路器跳閘， 而且單相接地電流很大， 有時(shí)會(huì)超過(guò)三相短路電流，因此要影響斷路器分段能力的選擇。此外，接地短 路電流過(guò)大，在電氣安全方面的問(wèn)題也比較嚴(yán)

49、重。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)產(chǎn)生的接地電流大，故對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾影響也大。 當(dāng)電力線路與通訊線路平行走向時(shí)， 由于耦合產(chǎn)生感應(yīng)電壓， 對(duì)通訊造成干擾。3) 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地： 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地發(fā)式，即是在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧 線圈。它的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地電流大于 30A ，產(chǎn)生 的電弧往往不能自熄，造成弧光接地過(guò)電壓概率增大，不利于電網(wǎng)安全運(yùn)行。為此，利用消弧線圈的電感電流對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，使通過(guò)故障點(diǎn) 的綜合電流減小 10A 以下，能自行熄弧。這可使電網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，相對(duì) 地提高了供電可靠性。它的缺點(diǎn)是：該接地方式因電網(wǎng)發(fā)生單相接地的故障是隨機(jī)的

50、，造成單相 接地保護(hù)裝置動(dòng)作情況復(fù)雜，尋找發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)比較難。消弧線圈本身是感性元 件，與對(duì)地電容構(gòu)成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過(guò)電壓。消弧線圈能 使單相接地電流得到補(bǔ)償而變小，這對(duì)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)比較困難。4 ) 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地： 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式，即是中性點(diǎn)與大地之間接入一定電阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對(duì)地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋 放元件和諧振的阻壓元件，對(duì)防止諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓，有一 定優(yōu)越性。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式有高電阻接地和低電阻接地的方式：a) 高電阻接地：高電阻接地是這樣定義的：電力系統(tǒng)中性點(diǎn)通過(guò)一電阻接地， 其單相接地故障時(shí)的電阻

51、電流被限制到等于或略大于系統(tǒng)的總電容電流，即Irn 3Ico，如圖2所示:圖2配電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地原理圖圖中，Rn <Xco/3 , Rn為接地電阻，Xco為系統(tǒng)每相對(duì)地容抗，3Ico為總 電容電流，Irn為流過(guò)電阻器的電流。高阻接地方式一般不要求立即清除接地故障，因?yàn)榻拥毓收想娏饕呀?jīng)被限制到一個(gè)極低的數(shù)值。這種接地保護(hù)采用檢測(cè)和警告的方式，因?yàn)檫@樣比立即 跳閘好，可以盡可能保證運(yùn)行的連續(xù)性。一般認(rèn)為，電網(wǎng)采用高阻接地方式， 線對(duì)地故障電流不應(yīng)超過(guò) 10A。實(shí)際工作中，接地電阻值比單相的容抗值更小，以保護(hù)電弧過(guò)電壓在比較 安全的數(shù)值范圍內(nèi)。例如 DNV規(guī)范規(guī)定，當(dāng)系統(tǒng)中性點(diǎn)通過(guò)一個(gè)電阻接地， 其電阻值等于或者稍小于一相與地之間容抗值的三分之一，即單相接地故障時(shí) 電阻電流將等于或者略大于系統(tǒng)總的電容電流。高阻接地方式能較好地限制瞬間電流量到一個(gè)安全值，約為正常值的250%以內(nèi)，并且其接地費(fèi)用（初始投資）和繼電保護(hù)方面的優(yōu)點(diǎn)明顯好于低 阻接地和經(jīng)電抗器（消弧線圈）接地；所以，中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地是船舶高壓電 力系統(tǒng)使用較廣泛的一種接地方法。b）低電阻接地:低電阻接地方式具有立即有選擇性的清除線路接地故障的優(yōu)點(diǎn)， 但要求最 小接地故障電流足夠大， 通常在 400500A 之間， 便可以可靠