船舶電力系統(tǒng)的組成-PPT課件

1、歡迎大家！第十二章船舶電力系統(tǒng)的組成第一節(jié) 船舶電力系統(tǒng) 第二節(jié) 船舶電源第三節(jié) 船舶配電裝置 第四節(jié) 船舶電力網(wǎng) 第五節(jié) 船舶電力系統(tǒng)的繼電保護(hù) 第六節(jié) 船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 第七節(jié) 船舶中壓電力系統(tǒng) 第1章第3頁 1.1 概述 1.1.1 船舶電力系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) 1)船舶電力系統(tǒng)的組成 電源裝置電能產(chǎn)生（發(fā)電） 配電裝置電能分配（配電） 電力網(wǎng)電能傳輸（輸電） 負(fù)載電能消耗（用電）按照一定方式連接的整體第十二章船舶電力系統(tǒng)的組成船舶電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖ABB電源裝置電源裝置配電裝置電力網(wǎng)負(fù)載電源裝置： 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。 主電源-柴油發(fā)電機(jī)組

2、 2-4臺(tái) 應(yīng)急電源應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī) 1臺(tái) 小應(yīng)急電源蓄電池1）船舶電力系統(tǒng)的組成配電裝置： 對(duì)電源和用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分配、轉(zhuǎn)換、控制的裝置。 構(gòu)成：主配電屏（發(fā)電機(jī)控制屏、并車屏）應(yīng)急配電屏負(fù)荷屏（照明、動(dòng)力分配屏）蓄電池充放電屏 全船電纜電線的總稱分類：動(dòng)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。 形式：三相絕緣系統(tǒng) 電纜用多股軟線：防火、防油、防機(jī)械沖擊船舶電力網(wǎng) 全船所有用電設(shè)備。動(dòng)力系統(tǒng)（各類電動(dòng)機(jī)，三相380伏）甲板機(jī)械：錨機(jī) 、舵機(jī)、起貨機(jī)、絞纜機(jī)、舷梯起吊機(jī)等機(jī)艙機(jī)械：為主機(jī)、副機(jī)、鍋爐服務(wù)各類的輔機(jī)（各種泵） 冷庫(kù)、艙室空調(diào)等制冷設(shè)備照明系統(tǒng)（220伏）照明電器

3、（艙室、生活場(chǎng)所的各類照明燈具）生活用電器電航儀器設(shè)備 負(fù)載 1） 船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 電站容量相比陸上要小得多。單機(jī)容量一般不超過1000KW，裝機(jī)總功率不超過5000KW.（船小于10萬噸） 第四代集裝箱船大大超過5000kw中海850（8500箱） 14.6兆瓦發(fā)電機(jī)類型船舶發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)多為柴油機(jī)：起動(dòng)快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)（與陸上電力系統(tǒng)相比較）配電裝置特點(diǎn)：船舶電網(wǎng)電壓低、輸電距離短，故障時(shí)沖擊電流大，要求有完善的保護(hù)系統(tǒng)船舶電力系統(tǒng)的負(fù)載特點(diǎn)： 單負(fù)載（電動(dòng)機(jī)）功率大，容易造成電網(wǎng)電壓頻率的波動(dòng)。供配電的方式特點(diǎn)： 根據(jù)負(fù)荷需要投入相應(yīng)臺(tái)數(shù)的發(fā)電機(jī)組 正常航行時(shí)：1臺(tái) 進(jìn)出港、風(fēng)浪、裝卸貨

4、： 2臺(tái)船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 1.2 船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù) 電流種類(電制) 直流電制交流電制 （工作量?。?電動(dòng)機(jī)和電器工作的可靠性 電氣設(shè)備重量、尺寸、價(jià)格的比較 船舶機(jī)械電力拖動(dòng)需要的特性的保證 線制：三相三線，中性點(diǎn)不接地電流種類（電制）、額定電壓、額定頻率船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù) 額定電壓、頻率等級(jí) 額定電壓、頻率關(guān)系到電氣設(shè)備的重量、體積。與本國(guó)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(guó)和日本采用450V、60Hz的電制，*我國(guó)和前蘇聯(lián)等均采用400V、50Hz的電制。額定頻率：我國(guó)采用50Hz，歐美采用60Hz。船舶電網(wǎng)：中、低壓。我國(guó)：24V、110V、220V、38

5、0V、1KV、3KV、6KV1.3 發(fā)電機(jī)容量及臺(tái)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(yùn)行工況下所用全部用電設(shè)備標(biāo)稱電功率的總和?？偣β适峭ㄟ^船舶在各種運(yùn)行工作情況下的電力負(fù)荷計(jì)算來確定的。并考慮到電網(wǎng)損耗、同時(shí)系數(shù)等，最后才能確定發(fā)電機(jī)組的功率和數(shù)量。發(fā)電機(jī)容量及臺(tái)數(shù)確定的原則船舶的運(yùn)行工況航行工況 （貨輪的全速滿載航行時(shí)間約占船舶運(yùn)行周期的 41，油輪占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(dòng)時(shí)間約 占運(yùn)行周期的1）離靠碼頭狀態(tài)（起錨到主

6、機(jī)起動(dòng)為止的整個(gè)備航階段）裝卸貨工況 （貨輪裝卸所載貨物期間約占運(yùn)行周期的18， 油輪占7）停泊工況 （貨輪的無裝卸作業(yè)停泊時(shí)間約占運(yùn)行周期的 40，油輪占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) 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(yùn)行況下的用電量，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。發(fā)電機(jī)組容量和數(shù)量的選擇原則 *單機(jī)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(yùn)行 工況的用電需求 確定單機(jī)組容量和機(jī)組數(shù)量時(shí)，要考慮各機(jī)組的使用壽命應(yīng)與主機(jī)壽命相當(dāng)發(fā)電機(jī)容量及臺(tái)數(shù)確

7、定的原則總之：船舶電站的實(shí)際容量和數(shù)量的選擇綜合考慮了船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的利用系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)、同時(shí)性系數(shù)等因素。方法：若以高效率經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為原則，針對(duì)電站容量和各工況的用電量及其相對(duì)運(yùn)行周期等具體情況，可選擇：小功率多機(jī)組、大功率少機(jī)組、不同功率的機(jī)組。一般設(shè)置2至3臺(tái)(包括備用機(jī)組)同型號(hào)、同容量的機(jī)組，最多為4臺(tái)。有些船舶在無作業(yè)停泊期間用電量少，常設(shè)一臺(tái)小容量的系泊發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)容量及臺(tái)數(shù)確定的原則1.4 應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定目的和原則 規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急電源。(發(fā)電機(jī)蓄電池組)主電源供電失效時(shí)向重要負(fù)載提供電能應(yīng)急發(fā)電機(jī)應(yīng)該具有獨(dú)立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)

8、有滿足規(guī)則要求的起動(dòng)裝置。起動(dòng)并供電的最長(zhǎng)時(shí)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(shí)間應(yīng)急發(fā)電機(jī)容量的確定容量確定 *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(hào)燈、應(yīng)急照明設(shè)備、應(yīng)急報(bào)警和信號(hào)裝置、火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警裝置及防火門的固定和釋放系統(tǒng);應(yīng)急時(shí)所需的船內(nèi)通信設(shè)備、應(yīng)急消防泵、自動(dòng)噴水泵、應(yīng)急艙底泵及其電動(dòng)遙控設(shè)備、應(yīng)急時(shí)使用的舵機(jī)等。*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。2.船舶電源的分類2.1兩個(gè)大分類：1、發(fā)電機(jī)組2、蓄電池*燃料電池（未成熟）2.2同步發(fā)電機(jī)組：由柴

9、油機(jī)等作為原動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)發(fā)電的點(diǎn)電機(jī)組。2.3 軸帶發(fā)電機(jī)裝置 船舶軸帶發(fā)電裝置是由船舶主機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)供電的裝置，它利用主機(jī)富裕功率來達(dá)到節(jié)能的目的。發(fā)電機(jī)以重油HFO代替柴油DO，降低燃油費(fèi)用 輕柴油的價(jià)格約為重油的一倍最近幾年來新造的定期集裝箱船、礦砂船、散裝液貨船大多數(shù)安裝了軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。 2.3 軸帶發(fā)電機(jī)裝置 其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)面：節(jié)省燃料和燃料費(fèi)用。由于主機(jī)燃用劣質(zhì)燃料油作為燃料，熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好。降低輔助柴油機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間和消耗，減少了相應(yīng)的維修工作量和維修費(fèi)用。減少滑油消耗。船舶在航行中不使用輔助柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組，也就減少其消耗的滑油。有利于機(jī)艙的布置。由于輔助柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

10、組總的工作時(shí)間縮短，故可選用較高速的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組。使用軸帶發(fā)電機(jī)時(shí)，往往會(huì)減少一臺(tái)輔機(jī)，機(jī)艙的空間節(jié)省了。 改善機(jī)艙工作環(huán)境。降低機(jī)艙的噪音，同時(shí)也減少了機(jī)艙的熱源。 軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)： 船舶在港作業(yè)時(shí)，不能用軸帶發(fā)電機(jī)供電，仍需要輔助柴油發(fā)動(dòng)機(jī)組供電。對(duì)于交流電制的船舶，若非恒定轉(zhuǎn)速的主機(jī)，則必須采取特殊措施，保證電網(wǎng)的頻率的恒定，故使整個(gè)系統(tǒng)變得較為復(fù)雜。一次投資(即造船成本)較大，雖然可以從營(yíng)運(yùn)成本降低的好處中得到補(bǔ)償，但是這個(gè)補(bǔ)償是和軸帶發(fā)電機(jī)的功率有關(guān)(功率越大越好)，還與時(shí)間的利用率(即船舶在一年中航行的時(shí)間)有關(guān)。 船舶軸帶發(fā)電機(jī)的主要類型 頻率變動(dòng)型軸帶發(fā)電機(jī)裝置，

11、它包括變距槳普通式和定距槳普通式頻率穩(wěn)定型軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它又分為；定速類，包括渦輪連軸節(jié)式，油壓驅(qū)動(dòng)式，油類多板離合器式無級(jí)調(diào)速齒輪箱式；晶閘管逆變器式；跨軸式；旋轉(zhuǎn)變流機(jī)類，包括直流式和交流式；感應(yīng)恒頻式，分為旋轉(zhuǎn)式，靜止式，晶閘管逆變器式。復(fù)合軸帶發(fā)電機(jī)裝置，它包括：高經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置，超經(jīng)濟(jì)軸帶發(fā)電機(jī)裝置，帶發(fā)電機(jī)電動(dòng)裝置；多功能齒輪箱式軸帶發(fā)電機(jī)組合裝置；廢氣渦輪軸帶發(fā)電組合裝置， 軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的類型變距螺旋槳+軸帶發(fā)電機(jī)裝置 CPP+S/G主機(jī)轉(zhuǎn)速維持不變，航行中靠改變螺距以改變推力。軸帶發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，恒頻輸出。定距槳+定速裝置+軸帶發(fā)電機(jī)FPP+CS+S/G電磁滑差離合器恒

12、速軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)定距槳+軸帶發(fā)電機(jī)+恒頻裝置FPP+S/G+CF晶閘管逆變器式軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸帶異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)AGS/G系統(tǒng)G柴油機(jī)主機(jī)匯流排S/G主軸返回CPP+S/G系統(tǒng)G柴油機(jī)主機(jī)匯流排S/G主軸返回FPP+CS+S/G系統(tǒng)G柴油機(jī)主機(jī)匯流排S/G主軸CS返回1，不停電轉(zhuǎn)換在轉(zhuǎn)速下降到60%以前，必須啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)運(yùn)行，避免全船停電；需8-10秒主機(jī)自“全速停車”指令發(fā)出至轉(zhuǎn)速下降到60%應(yīng)不低于10秒額定功率輸出特性：圖12-5SG系統(tǒng)的幾個(gè)問題SG系統(tǒng)的幾個(gè)問題2，諧波危害晶閘管變流裝置產(chǎn)生諧波，如送入電網(wǎng)，會(huì)引起電機(jī)效率下降、溫度上升；對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。需要抑制諧波：電抗器

13、、同步補(bǔ)償機(jī)。3，短路電流當(dāng)負(fù)載側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)規(guī)范，發(fā)電機(jī)應(yīng)能提供3倍額定電流以上的短路電流，并持續(xù)3秒。使用晶閘管變流裝置的軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 在發(fā)生短路故障時(shí)通過同步補(bǔ)償機(jī)提供短路電流。軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)G柴油機(jī)匯流排If主機(jī)主軸SG返回GM=控制器船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)變流主電路可控整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為恒定電壓、頻率的交流電GnIdUdUdIf整流逆變ug電網(wǎng)船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理可控整流電路：采用三相橋式全控晶閘管整流電路：整流輸出電壓：IdGnUdUdIf整流逆變ugUd=2.34Ugcos船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理整流輸出電

14、壓的調(diào)節(jié): 改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流, 以改變發(fā)電機(jī)輸出電壓大小可使晶閘管控制角限制到小限度, 保持最佳功率因數(shù)和效率, 節(jié)省發(fā)電機(jī)容量。 改變晶閘管控制角Ud=2.34Ugcos船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理主電路中的晶閘管逆變裝置采用三相橋式全控晶閘管逆變電路雖然船舶電網(wǎng)的頻率隨負(fù)載變化而波動(dòng)(穩(wěn)定需要), 但逆變器只控制逆變角,不改變頻率(頻率由SC控制) 屬于有源逆變IdUdUd整流逆變ugU,f 三相橋式全控晶閘管逆變電路與三相橋式全控晶閘管整流電路工作原理相同Ud=2.34Ugcos逆變電路直流側(cè)電壓：船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理同步補(bǔ)償機(jī)SC的作用 供給晶閘管逆變器和全船用電設(shè)備所需的無功功率 同

15、步補(bǔ)償器及其自動(dòng)調(diào)壓器自動(dòng)維持電網(wǎng)電壓恒定G電壓的變動(dòng)是由無功負(fù)荷引起的,通過AVR調(diào)整勵(lì)磁, 以調(diào)整電壓,滿足無功負(fù)荷的需要.IdUd逆變匯流排PQGM同步補(bǔ)償機(jī)的作用 限制諧波電流, 改善電壓波形逆變器輸出的電流波形有很大諧波, 同步補(bǔ)償機(jī)和交流電抗器共同起了交流濾波的作用 供給持續(xù)短路電流電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí),需要進(jìn)行“選擇性切斷”,發(fā)電裝置應(yīng)具有提供足夠大短路電流的能力.iouoL同步補(bǔ)償機(jī)的作用 具有頻率檢測(cè)和調(diào)整的功能 正常運(yùn)行時(shí),變流裝置提供負(fù)載有功功率,同步補(bǔ)償機(jī)同步旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存動(dòng)能.負(fù)載的負(fù)荷變化時(shí),同步補(bǔ)償機(jī)臨時(shí)補(bǔ)充負(fù)荷變化:負(fù)荷增加時(shí),補(bǔ)償機(jī)輸出動(dòng)能,n 減小,電網(wǎng)f

16、 減小負(fù)荷減小時(shí),補(bǔ)償機(jī)增加動(dòng)能,n 增大,電網(wǎng)f 增大 根據(jù)電網(wǎng)f 的變化,軸帶發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整變流裝置的功率輸出,以平衡負(fù)載的負(fù)荷變化船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)2.3，軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)輸出功率的控制功率輸出特性:轉(zhuǎn)速%輸出功率%0.40.10.750.510船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)變流裝置的輸出功率的控制:直流中間環(huán)節(jié):IdGnUdUdIf整流逆變ugP直流回路的等效電路：IdUdUdR船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)變流裝置的輸出功率的控制:直流電流:IdUdUdR軸帶發(fā)電機(jī)輸出功率:P=UdId=UdId船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 輸出功率的兩類控制規(guī)律: 自動(dòng)調(diào)節(jié)主整流器控制角a的控制系統(tǒng) n=75-100%nN時(shí),

17、b保持恒定,調(diào)節(jié)a, 改變Ud, Id恒定, 輸出功率恒定 n=45-75%nN時(shí), a已達(dá)極限值, 保持恒定, 調(diào)節(jié)b, 使b隨n的減小而增加, 改變Ud, 輸出功率線性下降GnIdUdUdIf整流逆變abUg船舶軸帶發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁整流器控制角af的控制系統(tǒng) n=75-100%nN時(shí), b恒定,調(diào)節(jié)af, 改變Ud 使輸出功率恒定. a保持極小值,便于故障時(shí)封鎖脈沖. n=45-75%nN時(shí), af ,a已達(dá)極限值, 調(diào)節(jié)b,使b隨n的減小而增加, 改變Ud, 輸出功率線性下降GnIdUdUdIf整流逆變abafUg 2.6 蓄電池蓄電池在船舶上的應(yīng)用 1，作為船舶小應(yīng)急電源*臨時(shí)

18、應(yīng)急照明（客輪 18小時(shí)） （貨輪 30分鐘）2，低壓設(shè)備的工作電源： *報(bào)警裝置（機(jī)艙報(bào)警、火警、逃生）自動(dòng)電話機(jī)、發(fā)報(bào)機(jī)等應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)電源 2.6 蓄電池船用蓄電池的類別： 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(dòng)和應(yīng)急照明。體積大，維護(hù)不方便 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。體積小，動(dòng)力足，維護(hù)方便，但價(jià)格較高，民用船舶較少采用。 船用蓄電池共有三組： 1、駕駛室下一層或半層，和應(yīng)急發(fā)電機(jī)同一層（機(jī)艙報(bào)警、臨時(shí)照明 2、應(yīng)急發(fā)電機(jī)啟動(dòng)用 3、駕駛室頂上（報(bào)務(wù)用） 2.6 蓄電池蓄電池的主要性能 蓄電池的

19、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(chǔ)存期等。酸性蓄電池中每個(gè)小電池的電動(dòng)勢(shì)為2.0V-2.1V。放電時(shí)，電壓逐漸下降，到達(dá)某一電壓(稱放電終止電壓)時(shí)，則急劇下降，當(dāng)?shù)椭练烹娊K止電壓時(shí)不再放電。10h放電率的每個(gè)小電池放電終止電壓為1.8V。充電時(shí)，電壓變化在2.05V-2.8V范圍內(nèi)，充電終期電壓每個(gè)小電池為2.5V-2.8V。堿性蓄電池中每個(gè)小電池的電動(dòng)勢(shì)為1.3V左右，在額定放電率時(shí)平均放電電壓為1.2V。根據(jù)不同結(jié)構(gòu)型式，充放電特性是不同的。 2.4 蓄電池蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 酸性蓄電池(鉛酸蓄電池)結(jié)構(gòu)及工作原理 組成：陽極板 ( 過氧化鉛 PbO2

20、) 陰極板 ( 海綿狀鉛 Pb) 電解液 ( 稀硫酸 ) 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O)電池外殼隔離板其它 ( 液口栓 . 蓋子等 )鉛酸蓄電池 PbO2 + 2H2SO4+ Pb Pb SO4 + 2H2O + Pb SO4 (正極) (電解液) (負(fù)極) (正極) (電解液)(負(fù)極)放電充電酸性電池是利用鉛、二氧化鉛和硫酸的化學(xué)反應(yīng)來儲(chǔ)存電能和釋放電能的，其工作原理由下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示。 酸性蓄電池的電解液為濃度在27-37的稀疏酸溶液，比重為128131。 鉛酸蓄電池充電時(shí)電解液稀硫酸的比重會(huì)增加；放電時(shí)由于生成水，比重降低。實(shí)際工程中采用比重計(jì)來測(cè)量電解液的比重，從

21、而估計(jì)出蓄電池電動(dòng)勢(shì)的大小。酸性蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，主要與電解液比重d有關(guān)。比重高，電動(dòng)勢(shì)也高，E與d之間的關(guān)系可由經(jīng)驗(yàn)公式來表示，即： E=0.84+d 如：測(cè)得的比重為1.28時(shí)，則可估算出其電動(dòng)勢(shì)為2.12V。鉛酸蓄電池氣體的產(chǎn)生與通風(fēng)換氣：充電中產(chǎn)生的氣體為氧與氫的混合氣，氫氣具爆炸性，若空氣中氫氣達(dá)3.8%以上，且又近火源，則會(huì)發(fā)生爆炸。充電場(chǎng)所必須通風(fēng)良好，注意遠(yuǎn)離火源，避免觸電。 純水之補(bǔ)充 重復(fù)充/放電時(shí)，電解液面會(huì)緩緩下降，因此定期檢視電解液液位，隨時(shí)補(bǔ)充鉛酸蓄電池維護(hù)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(zhǎng)和易于攜帶等特點(diǎn)，近年來在遠(yuǎn)

22、洋船上的應(yīng)用增多。缺點(diǎn)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。 鎘-鎳蓄電池Cd+ 2KOH+ 2Ni(OH)3 Cd(OH)2 + 2KOH + 2Ni(OH)2 (負(fù)極)(電解液)( 正極) (負(fù)極)(電解液)(正極)放電充電堿性蓄電池的電解液為20的氫氧化鉀(KOH)水溶液(或純氫氧化鈉溶液)，比重為1.2-1.27。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)比重來判斷充放電的程度堿性蓄電池中每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.25V。放電時(shí)，電壓變化在1.2-1V范圍內(nèi)，低于0.7V就不應(yīng)再

23、放電。充電時(shí)，電壓變化在1.4-1.8V范圍內(nèi)。蓄電池的容量蓄電池儲(chǔ)存電能能力的物理量，單位為安培小時(shí)(AH)。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)放電至終比電壓時(shí)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。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)堿性蓄電池一般是以8h作為標(biāo)準(zhǔn)放電電流。船用蓄電池的充放電方式充電的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?，達(dá)

24、到某一電壓時(shí)，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。 船用蓄電池的充放電方式充電種類初次充電使用鉛酸蓄電池時(shí)，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2.5 V，且相對(duì)密度和電壓在3小時(shí)內(nèi)穩(wěn)定。 正常充電對(duì)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6至7小時(shí)，第二階段用第一階段充電電流的一半充電2至

25、3小時(shí)。均衡充電多個(gè)小電池組合使用的蓄電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后，各小電池往往產(chǎn)生相對(duì)密度、容量和不均衡現(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1小時(shí)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1小時(shí)，反復(fù)上述充電過程，直到電壓和相對(duì)密度保持穩(wěn)定才完成。目前，船舶上采用的充放電方式有:交互充放電方式浮充方式交互充放電和浮充相組合的方式蓄電池充放電方式 各種充放電方式的特點(diǎn)如表1-1所示。組合充電方式主電路3. 配電裝置 接受和分配電能，并對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的設(shè)備。3.1 配電裝置分類 船用配電裝置種類：*面向主發(fā)電機(jī)的控制和監(jiān)測(cè)的主配電板，*面向應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制和監(jiān)測(cè)的

26、應(yīng)急配電板，*面向蓄電池組控制和監(jiān)測(cè)的蓄電池充放電板。*區(qū)域分配電板、岸電箱和交流配電板等。 3.2 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(duì)主發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備的控制、保護(hù)、監(jiān)測(cè)和配電等多種功能。發(fā)電機(jī)控制屏并車屏負(fù)載屏連接母線主配電板一般由四部分組成：第1章第63頁并車屏負(fù)載屏發(fā)電機(jī)控制屏主配電屏面板AKWHzVGenerator PanelHzVMain PanelGTSIMainSW.VMFeed PanelPump controlSelect SWSelect SWmetersLampBreakerMainSW.buttonButton 3.2 主配電板的構(gòu)成及功

27、能發(fā)電機(jī)控制屏 包含有原動(dòng)機(jī)控制：起動(dòng)/停止/保護(hù)/油門控制；發(fā)電機(jī)主開關(guān)及操縱器件（合閘/分閘）；指示燈和儀表；發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制發(fā)電機(jī)保護(hù)環(huán)節(jié)（逆功率/過流/短路/欠壓/欠頻/.） 3.2 主配電板的構(gòu)成及功能并車屏 并車屏用于交流發(fā)電機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行、解列等操作。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。手動(dòng)/自動(dòng)并車裝置有的還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗器等。 3.2 主配電板的構(gòu)成及功能負(fù)載屏 屏2 *包括動(dòng)力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏通常安裝有裝置式自動(dòng)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聯(lián)的岸電開關(guān)。主配電板發(fā)電機(jī)

28、控制屏發(fā)電機(jī)控制屏2并車屏主配電屏負(fù)載屏負(fù)載屏2 配電板匯流排一些接線規(guī)范 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(shí)的機(jī)械沖擊力，其最大允許溫升為45。 交流匯流排和裸線的各相以顏色區(qū)分: 第1相.綠色 第2相.黃色 第3相.褐色或紫色 接地線.綠色和黃色間隔 中性線.淺藍(lán)色 3.3 分配電板分配電板是由過載保護(hù)電器組成的集合體，對(duì)額定電流不超過16A的電氣設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板，也稱為分電箱，主要有動(dòng)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(duì)耗電大于16A的電器設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板。 主配電板 3.4 應(yīng)急配電板應(yīng)急配

29、電板用于應(yīng)急發(fā)電機(jī)控制和監(jiān)視，并向應(yīng)急用電設(shè)備供電。 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 應(yīng)急發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行，不需要并車屏、逆功率繼電器和同步表。應(yīng)急電網(wǎng)平時(shí)由主配電板供電，當(dāng)主發(fā)電機(jī)發(fā)生故障或檢修時(shí)才由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電。 主配電板與應(yīng)急配電板的主開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證主發(fā)電機(jī)并向電網(wǎng)供電 (即主網(wǎng)不失電) 時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組不工作。 3.5 充放電板船舶小應(yīng)急照明采用蓄電池船舶設(shè)置充放電板對(duì)蓄電池進(jìn)行充電、放電 電源部分 目前交流船舶大都采用整流裝置把交流電變?yōu)橹绷麟姟?充放電回路 當(dāng)主應(yīng)急電網(wǎng)都失電時(shí)，接觸器KM1線圈失電，常

30、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。 設(shè)有防止逆流的逆電流繼電器或二極管電路圖蓄電池充放電板 3.6 岸電箱臨時(shí)修理中期修理 1.5-2年大修 4-4.5年停泊碼頭進(jìn)塢修理時(shí)接岸電的基本條件：電壓相同頻率相同相序相同岸電箱GM岸電箱岸電船舶電網(wǎng)接岸電箱時(shí)應(yīng)注意：岸電的PEN線需可靠的接船體相序指示器VHZ船體接線柱岸電三相電源船電主配電板匯流排如果紅燈亮，逆序繼電器吸合，主開關(guān)不能合閘接地線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12-12所示。選用兩個(gè)指示燈時(shí)，亮的指示燈表示超前相，暗的指示燈表示滯后相；采用一個(gè)指示燈時(shí)，亮?xí)r表示超前

31、相。 A超前B 120度，B超前C 120度 4. 萬能式自動(dòng)空氣斷路器 自動(dòng)空氣斷路器又稱自動(dòng)開關(guān)。常用：框架式即萬能式自動(dòng)開關(guān)(如國(guó)產(chǎn)DW型)裝置式(如國(guó)產(chǎn)DZ型)自動(dòng)開關(guān)船用萬能式空氣斷路器用于發(fā)電機(jī)的主開關(guān)，是發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)的接入部件。在非正常運(yùn)行情況下(過載，電網(wǎng)短路，發(fā)電機(jī)欠壓等)它能自動(dòng)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(dòng)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(hào)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)。 國(guó)內(nèi)外制造的船用發(fā)電機(jī)主開關(guān)的型式很多, 結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本原理大同小異，一般都是由觸頭單片、滅弧裝置、自動(dòng)脫扣機(jī)構(gòu)

32、，操作機(jī)構(gòu)和保護(hù)裝置組成。 觸頭和滅弧系統(tǒng) 觸頭在切斷時(shí)電流很大會(huì)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(shí)產(chǎn)生的電弧燒壞主觸頭而設(shè)置的。合閘時(shí)弧觸頭先接通，然后依次是副觸頭和主觸頭。分閘時(shí)，主觸頭先斷開，然后是副觸頭和弧觸頭，斷開電路產(chǎn)生的電弧在弧觸頭熄滅。 滅弧系統(tǒng) 參考第8章P116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。 脫扣器原理操作機(jī)構(gòu) 操作機(jī)構(gòu)用于控制自由脫扣機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)使得觸頭閉合或斷開。手柄式連桿式電磁式電動(dòng)式合閘前都必須先將儲(chǔ)能彈簧儲(chǔ)能、使自由脫扣機(jī)構(gòu)處于“再

33、扣”位置，然后利用儲(chǔ)能彈簧釋放能量實(shí)現(xiàn)合閘。 使用彈簧加載以閉合和斷開斷路器可由在現(xiàn)場(chǎng)的制動(dòng)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。 手動(dòng)操作 電磁或電動(dòng)合閘 保護(hù)元件 電磁或電動(dòng)合閘當(dāng)發(fā)電機(jī)建立電壓后，失壓脫扣線圈獲電，操作電動(dòng)機(jī)M通電轉(zhuǎn)動(dòng)，使彈簧儲(chǔ)能，直至凸輪將儲(chǔ)能開關(guān)中的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)黃色指示燈亮，表明儲(chǔ)能彈簧已儲(chǔ)能，自由脫扣機(jī)構(gòu)己處于“再扣”位置。合閘時(shí)，按下合閘按鈕. 電動(dòng)機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)，使儲(chǔ)能彈簧釋放，主開關(guān)合閘，此時(shí)綠色指示燈亮，表示合閘完畢。 保護(hù)元件萬能式自動(dòng)開關(guān)通過自由脫扣機(jī)構(gòu)的作用來實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路的短路、過載、失壓、欠壓等保護(hù)及遙控分勵(lì)操作。

34、電流脫扣器欠壓脫扣器分勵(lì)脫扣器失壓脫扣器保護(hù)元件電流脫扣器:電磁式和半導(dǎo)體式,用作發(fā)電機(jī)的短路和過載保護(hù)，一般具有反時(shí)限延時(shí)動(dòng)作、定時(shí)限動(dòng)作和瞬時(shí)動(dòng)作三種動(dòng)作特性。欠壓脫扣器:一般由一個(gè)瞬時(shí)動(dòng)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(shí)，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(dòng)跳閘。為避免電網(wǎng)電壓瞬時(shí)波動(dòng)產(chǎn)生誤動(dòng)作，可采用延時(shí)，延時(shí)時(shí)間一般為1s-3s。 脫扣器原理保護(hù)元件分勵(lì)脫扣器:主要用于遠(yuǎn)距離控制自動(dòng)開關(guān)的斷開，當(dāng)按下分勵(lì)脫扣按鈕時(shí)，繼電器吸合，通過自由脫扣機(jī)構(gòu)將自動(dòng)開關(guān)斷開。(用于遙控遠(yuǎn)距離跳閘,有電時(shí)跳閘)失壓脫扣器:(失壓線圈) (沒電時(shí)跳閘)脫扣器原理失

35、壓脫扣器:開關(guān)合閘前必須有電合閘過程中始終有電一旦斷電,立即跳閘1JCUC主配電板主發(fā)電機(jī)UC1JC應(yīng)急發(fā)電機(jī)t2t3，即各級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級(jí)增大，如按電流原則整定，則應(yīng)有I1I2I3。電網(wǎng)的短路保護(hù)按時(shí)間原則整定，則應(yīng)有t1t2t3，即各級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級(jí)增大 按電流原則整定，則應(yīng)有I1I2I3，即各級(jí)保護(hù)裝置動(dòng)作電流的整定值應(yīng)從用電設(shè)備到發(fā)電機(jī)處逐級(jí)增大。 短路保護(hù)裝置通常采用萬能式自動(dòng)空氣開關(guān)，裝置式自動(dòng)空氣開關(guān)及熔斷器等。器裝置式自動(dòng)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(jí)保護(hù)。在船舶電

36、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。 電網(wǎng)的短路保護(hù)(圖12-26) 電網(wǎng)的過載保護(hù) 船舶電網(wǎng)大多為幅射型饋線式配電網(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(shí)保護(hù)了電網(wǎng)，電網(wǎng)中不設(shè)專門的過載保護(hù)裝置。注：舵機(jī)電動(dòng)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(bào)警裝置。 6.2 同步發(fā)電機(jī)的保護(hù)及保護(hù)裝置 船舶同步發(fā)電機(jī)是船舶電站的重要組成部分，它是保證船舶安全航行的重要設(shè)備。因此，必須設(shè)置必要的繼電保護(hù)裝置。根據(jù)我國(guó)入級(jí)規(guī)范規(guī)定，船舶低壓同步發(fā)電機(jī)組主要設(shè)置外部短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓保護(hù)和逆功率保護(hù)等。 發(fā)電機(jī)的外部短路保護(hù) 大多在500V以下，一般不考慮裝設(shè)專門的發(fā)電機(jī)內(nèi)部保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)的外部短路將產(chǎn)生巨大的短路電流，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備有巨大的破壞作用，電網(wǎng)電壓急劇下降，會(huì)使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，甚至發(fā)電機(jī)跳閘，引起全船失電。發(fā)電機(jī)外部短路保護(hù)的原則是既要保護(hù)發(fā)電機(jī)，又要盡可能不中斷供電，為兼顧保護(hù)的快速性和選擇性，通常采用時(shí)間原則和電流原