船舶電站及其自動化裝置 課件1 船舶電站概述、2 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行、3 船舶同步發(fā)電機組頻率及有功功率分配

第一章船舶電站概述

電力系統(tǒng)是指包含發(fā)電裝置、配電裝置、輸變電網(wǎng)和用電設(shè)備等四個部分。船舶電力系統(tǒng)是由船舶電源裝置、配電裝置、船舶電力網(wǎng)和電力負(fù)載等按一定方式連接的整體，是船舶電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。1、船舶電力系統(tǒng)的組成

船舶電力系統(tǒng)，是由船舶電源裝置、配電裝置、船舶電網(wǎng)和負(fù)載按一定方式連接的整體，是船上電能產(chǎn)生、傳輸、分配和消耗等全部裝置和網(wǎng)絡(luò)的總稱。

船舶電網(wǎng)又有主電網(wǎng)和應(yīng)急電網(wǎng)兩部分，它們之間采用聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，正常時合在一起。索引第一節(jié)船舶電力系統(tǒng)的組成與特點（1）船舶電源電源裝置是將機械能、化學(xué)能等能源轉(zhuǎn)變成電能的裝置。船舶常用的電源裝置是發(fā)電機組和蓄電池組。

船舶電力系統(tǒng)的組成與特點

（2）配電裝置對電源即發(fā)電機發(fā)出的電能、電力網(wǎng)和電力負(fù)載進(jìn)行保護(hù)、分配、轉(zhuǎn)換、控制和檢測的裝置。船舶配電裝置按其用途的不同可分為：總配電板（或稱主配電板）、應(yīng)急配電板、充放電板、岸電箱、分配電板；按其結(jié)構(gòu)可分為：防護(hù)式、防滴式、防水式三種，通常主配電板和應(yīng)急配電板多采用防護(hù)式。區(qū)域分配電板由主配電板或應(yīng)急配電板饋電，是對耗電大于16A的電器設(shè)備進(jìn)行供電的開關(guān)板。

船舶電力系統(tǒng)的組成與特點

（3）船舶電力網(wǎng)是全船電纜和電線的總稱。

其作用是將各種電源與各種負(fù)載按一定關(guān)系連接起來。船舶電力網(wǎng)根據(jù)其所連接負(fù)載的性質(zhì)，可分為動力電網(wǎng)、照明電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)和小應(yīng)急電網(wǎng)等。

船舶電力系統(tǒng)的組成與特點

（4）電力負(fù)載

電力負(fù)載又稱電力負(fù)荷，就是耗用電能的各種用電設(shè)備，是將電能轉(zhuǎn)換成其他形式能量的用電設(shè)備。船上的用電設(shè)備形式很多，有動力設(shè)備、照明設(shè)備、通訊導(dǎo)航設(shè)備等?？煞譃椋?/p>

①.各種機械設(shè)備的電力拖動負(fù)載，主要包括甲板機械和艙室機械。

②.船舶照明設(shè)備負(fù)載，包括各種電氣照明燈具及各種航行燈和信號燈。

③.通信導(dǎo)航設(shè)備負(fù)載(容量小，但等級高)。

④.生活及其他用電負(fù)載。

船舶電力系統(tǒng)的組成與特點

1.容量?。鹤畲筘?fù)載容量可達(dá)單臺發(fā)電機容量的60％，負(fù)載的變化的影響大。要求船用發(fā)電機有良好的電壓調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)性能。

2.電網(wǎng)線路短：線路電壓降小，一旦發(fā)生短路故障，產(chǎn)生的短路電流將很大。要求對發(fā)電機組組的控制、配合和保護(hù)等方面的性能較高。

3.工作環(huán)境惡劣：存在著沖擊、振動、傾斜和搖擺的危害，溫度高、相對濕度高、空氣中鹽霧和油霧濃度高，還有熱帶昆蟲咬食。要求結(jié)構(gòu)材料和絕緣材料的性能較高?！攸c對應(yīng)三要求1.2船舶電力系統(tǒng)的特點索引船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)是指電流種類（電制）、額定電壓和額定頻率的等級。選擇合適的電氣參數(shù)，可以保證船舶電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。原則：①.原則上應(yīng)與本國或船舶運行需經(jīng)常?？康拇a頭的陸用電力系統(tǒng)參數(shù)一致。②.必須保持參數(shù)的統(tǒng)一，一般不采用兩種不同的基本參數(shù)，以減少電源參數(shù)的種類。③.應(yīng)與今后可能協(xié)同工作的其他船舶的基本參數(shù)一致。④.應(yīng)保證電力拖動需要的特性、電動機和電器工作的可靠性。索引第二節(jié)船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)

1.電流種類（電制）：船舶電力系統(tǒng)常采用的有交流和直流兩種電制。早期船舶采用直流電制，主要基于直流發(fā)電機調(diào)壓容易、直流配電裝置簡潔、直流電動機調(diào)速平滑等優(yōu)點。但直流電制在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性方面的缺陷甚多；在20世紀(jì)50年代以后，電力電子技術(shù)的發(fā)展突破了交流電力系統(tǒng)的調(diào)壓、調(diào)頻、并聯(lián)運行等一系列難點，使交流電制逐漸占據(jù)了主要地位。

船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)

船舶電力系統(tǒng)的電壓等級一般都盡可能與岸電相同。對于同一電壓等級的額定電壓針對電源設(shè)備和用電設(shè)備其數(shù)值有所不同。

用電設(shè)備的額定電壓：規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。電網(wǎng)額定電壓是線路首端與末端的平均電壓。例如：110V、220V、380V、1kV、3kV、6kV、10kV等。

發(fā)電機的額定電壓：規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。例如：115V、230V、400V、3.15kV、6.3kV、10.5kV等。

非電力推進(jìn)船舶的限制電壓為500V。2.額定電壓：3.額定頻率：交流船舶電力系統(tǒng)的額定頻率一般沿用各國陸地上的頻率標(biāo)準(zhǔn)，我國采用50Hz，西歐、美國采用60Hz。這里不包括弱電設(shè)備所需的特殊頻率以及海上平臺等特殊設(shè)備的電源頻率。

船舶電力系統(tǒng)的基本參數(shù)索引線制是指電網(wǎng)輸電時采用的輸電線纜數(shù)量和連接方式。交流船有：①.三相三線絕緣系統(tǒng)，②.中性點接地的三相四線系統(tǒng)，③.以船體作為中性線回路的三相三線系統(tǒng)等三種。目前大多數(shù)船舶采用三相絕緣系統(tǒng)。

3.船舶電網(wǎng)的線制索引船舶電力網(wǎng)泛指主配電板和應(yīng)急配電板到用電負(fù)載之間的電纜連線。因船舶負(fù)載的種類和數(shù)量頗多，不可能每個負(fù)載都直接由主配電板或應(yīng)急配電板供電，有許多成組用電設(shè)備是由區(qū)、分配電板供電。通常，由主配電板直接供電的電網(wǎng)叫一次配電網(wǎng)絡(luò)；而由區(qū)、分配電板供電的網(wǎng)絡(luò)叫二次配電網(wǎng)絡(luò)。索引第三節(jié)船舶電網(wǎng)的組成與分類根據(jù)供電電源的不同、負(fù)載的性質(zhì)和用途不同，船舶電力網(wǎng)可分為：（1）動力配電網(wǎng)絡(luò)。（2）正常照明配電網(wǎng)絡(luò)。（3）應(yīng)急電網(wǎng)。（4）小應(yīng)急電網(wǎng)。（5）弱電網(wǎng)絡(luò)。1．船舶電力網(wǎng)的分類

電壓等級在500V以下的船舶電網(wǎng)，一般采用枝狀或環(huán)狀配電方式。（1）環(huán)狀接線：（2）枝狀接線：2.船舶電網(wǎng)的配電方式（接線方式）

①從主配電板出的各饋電線路都安裝有自動開關(guān)，便于集中控制；②由于用電設(shè)備很多，主配電板需要集中大量的電纜端頭和自動開關(guān)，不僅電纜耗量多，而且主配電板的尺寸也需相應(yīng)增大；③一旦饋電線路發(fā)生故障，則該路的電氣設(shè)備或分配電板就要停電，因此可靠性較差。

（1）枝狀配電方式

①每一個用電設(shè)備均可以從線路的兩個方向獲得供電，當(dāng)一路主饋電線路出現(xiàn)故障，另一路仍可以保持供電；②可以減少主饋電電纜的數(shù)量和長度及主配電板的尺寸；③不便于在主配電板上對各饋電線路實行集中控制。

（2）環(huán)狀配電方式

船舶中壓電網(wǎng)配電方式有四種第四節(jié)船舶主配電板的組成與功能

船舶主配電板是對電能進(jìn)行集中控制、監(jiān)測和分配的一種裝置。它是由各種開關(guān)、自動控制與保護(hù)裝置、測量儀表及互感器、調(diào)節(jié)和信號指示等電器設(shè)備按一定要求組合而成的一個整體。

主要功能：（1）正常運行時，手動或自動接通或切斷電源至用電設(shè)備間的供電網(wǎng)絡(luò)，對電網(wǎng)供電或停止供電。（2）測量和監(jiān)視電力系統(tǒng)的各種電氣參數(shù)（電壓、頻率、電流、功率、功率因數(shù)、絕緣電阻等）。（3）調(diào)整電力系統(tǒng)的各電氣參數(shù)值（例如電壓、頻率的調(diào)整）。（4）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不能正常運行時，保護(hù)電路將自動地切斷故障電路或發(fā)出報警信號。（5）對電路狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)以及偏離正常的工作狀態(tài)進(jìn)行信號顯示。索引船舶船舶主配電板的組成與功能主配電板是船舶電力系統(tǒng)最主要的配電裝置，擔(dān)負(fù)著對主發(fā)電機和用電設(shè)備的控制、保護(hù)、監(jiān)測和配電等多種功能。主配電板主要由發(fā)電機控制屏、并車屏、負(fù)載屏和連接母線四部分組成。1、船舶主配電板索引

（1）

發(fā)電機控制屏發(fā)電機控制屏是用于控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)、監(jiān)測發(fā)電機組的，每臺發(fā)電機組均需配有單獨的控制屏。

發(fā)電機的控制屏面板常設(shè)計成上、下兩部分。上部裝有測量儀表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、指示燈、主要電源開關(guān)、原動機的調(diào)速開關(guān)和按鈕等；下部一般安裝有發(fā)電機主開關(guān)，有的船舶也裝有發(fā)電機勵磁控制裝置?？刂破羶?nèi)還裝有逆功率繼電器和儀用互感器等。（2）發(fā)電機并車屏并車屏用于交流發(fā)電機組的并聯(lián)運行、解列等操作。主要由頻率表（電網(wǎng)和待并機）、同步表與同步指示燈及其轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)速開關(guān)、合（分）閘按鈕、投切順序選擇和轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。有的還設(shè)有匯流排分段隔離開關(guān)、粗同步并車電抗器、自動并車裝置等。返回（3）負(fù)載屏負(fù)載屏的主要功能是對各饋電線路進(jìn)行控制、監(jiān)視和保護(hù)，通過裝在負(fù)載屏上的饋電開關(guān)（一般為塑殼式自動空氣斷路器，對一些大負(fù)載或重要負(fù)載也有采用框架式自動空氣斷路器的）將電能供給船上各用電設(shè)備或分配電板。它包括動力負(fù)載屏和照明負(fù)載屏，通常安裝有裝置式自動空氣開關(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連的岸電開關(guān)。岸電開關(guān)岸電主開關(guān)的失壓脫扣線圈電路中串聯(lián)著主發(fā)電機的常閉輔助觸點，只有主電網(wǎng)失電時，岸電開關(guān)才能合閘；實現(xiàn)了船電與岸電的互鎖。

4.匯流排交流匯流排按從上到下（垂直排列），從左到右，從前到后（水平布置）的順序依次為A相、B相、C相。匯流排的顏色依次為綠色、黃色、褐色或紫色，中線為淺藍(lán)色（若有接地線則接地線為黃綠相間顏色）。

直流匯流排按從上到下（垂直排列），從左到右，從前到后(水平布置)的順序依次為正極、中線、負(fù)極。其正極顏色為紅色，負(fù)極為藍(lán)色，中線為綠色和黃色相間色。索引（二）船舶電站運行中的監(jiān)視與管理1．觀察配電板上各儀表讀數(shù)，如電壓、頻率、電流、功率等并作記錄。2．根據(jù)工況進(jìn)行發(fā)電機的并聯(lián)運行或解列，使電站合理、經(jīng)濟(jì)運行。3．觀察并聯(lián)發(fā)電機組間功率分配是否合理。如果不合理，應(yīng)進(jìn)行手動調(diào)節(jié)并使之合理分配。交流發(fā)電機各相電流不得相差10%，且每相電流不應(yīng)超過額定值。4．檢查運行中的發(fā)電機的調(diào)壓裝置是否有不正常的振動或聲響。若有異常，應(yīng)查明原因，排除故障。5．檢查發(fā)電機溫度及軸承溫度是否正常，發(fā)電機的溫升不應(yīng)超過其絕緣等級允許的溫升。軸承最高工作溫度為：滾動軸承一般不超過80℃，滑動軸承不超過70℃。6．注意觀察發(fā)電機滑環(huán)的火花情況。7．對故障待修或正在檢修的電氣設(shè)備，在主配電板上斷開電源時，必須在其相應(yīng)的開關(guān)上懸掛告示牌，以免造成觸電事故或設(shè)備損壞。8．配電板上同步表、兆歐表均按短期工作設(shè)計，并車或測量完畢后，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳回零位。9．觀察配電板上兆歐表或地氣燈所顯示的船舶電網(wǎng)絕緣情況。如有絕緣不良應(yīng)及時進(jìn)行檢查、排除。1．電站在將要長期停止運行或者發(fā)電機、配電板將進(jìn)行廠修前均應(yīng)測量絕緣電阻，并作好記錄，以備查考。2．交流船舶接岸電時，應(yīng)當(dāng)查明電壓及頻率是否與本船電網(wǎng)電壓及頻率一致，并且要確定相序一致，確保船電失電后方能接通岸電。3．配電板停用期間，對有加熱驅(qū)潮電阻裝置者，應(yīng)通電加熱，防止油、水濺入發(fā)電機和配電板內(nèi)。索引3、船舶電站停止運行后的管理第五節(jié)發(fā)電機主開關(guān)

船用萬能式自動空氣斷路器(aircircuitbreaker，ACB)，是船舶電力系統(tǒng)中常用的一種配電保護(hù)電器，集控制與多種保護(hù)功能于一體，在正常情況下可用于不頻繁地接通和斷開電路，當(dāng)電路中發(fā)生短路、過載、欠壓等故障時，能自動切斷故障電路，保證線路和電氣設(shè)備的安全。船用萬能式自動空氣斷路器一般裝設(shè)在配電裝置內(nèi)，也可安裝在墻上或支架上。萬能式自動空氣斷路器的特點是，在正常運行時作為接通和斷開主電路開關(guān)電器，在不正常運行時對主電路進(jìn)行過載、短路、和失（欠）壓保護(hù)，自動斷開電路。自動空氣斷路器，冠于“空氣”，是因為觸頭斷開時觸頭間的絕緣介質(zhì)為空氣。冠于“自動”，是因為斷路器可自動切除故障電路。

船用空氣斷路器有框架式和裝置式兩種，框架式又稱為萬能式，主要用作發(fā)電機的主開關(guān)；裝置式又稱為塑料外殼式，主要用作配電板上控制負(fù)載供電的開關(guān)。索引發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)與基本功能：

框架式自動空氣斷路器一般由：觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、過流脫扣器、失壓脫扣器、分勵脫扣器、自由脫扣機構(gòu)、電動和手動操作機構(gòu)等組成。

自由脫扣機構(gòu)處于鎖扣狀態(tài)時，觸頭系統(tǒng)的狀態(tài)由操作機構(gòu)控制。正常運行時，自由脫扣機構(gòu)鎖扣，操作機構(gòu)使觸頭系統(tǒng)處于動作狀態(tài)。不正常運行時，各種脫扣器使自由脫扣機構(gòu)處于脫扣狀態(tài)，觸頭系統(tǒng)則自動轉(zhuǎn)換到到復(fù)位狀態(tài)。

一、發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)1.觸頭系統(tǒng)：

框架式自動空氣斷路器觸頭系統(tǒng)可分為主觸頭系統(tǒng)和輔助觸頭，一般輔助觸頭有5～6組，既有常開觸頭也有常閉觸頭，可用于改變指示燈和其他控制電路的狀態(tài)。

主觸頭系統(tǒng)為一般為三組常開觸頭組成，用來通斷三相交流主電路。每組常開觸頭都分別由三對觸頭：主觸頭、副觸頭和弧觸頭組成。

主觸頭的這種結(jié)構(gòu)，是為了在故障狀態(tài)下斷開故障大電流，減小故障大電流產(chǎn)生電弧對主觸頭的灼傷以及合閘時機械沖擊造成的損壞。

發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)主觸頭：主電路副觸頭：控制電路

主觸頭通斷順序：接通順序：弧觸頭→副觸頭→主觸頭斷開順序：主觸頭→副觸頭→弧觸頭

發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)

滅弧裝置：交流自動空氣斷路器大多采用滅弧柵滅弧，滅弧裝置(滅弧罩)由許多長短不同鐵質(zhì)柵片和絕緣材料構(gòu)成。為減小電弧進(jìn)入柵片的阻力，滅弧柵片做成“人”字形缺口，相鄰柵片的缺口互相錯開，按一定的間隔距離交叉排列。

滅弧柵片常安裝在陶瓷底座上，為確保滅弧效果，滅弧裝置應(yīng)保持清潔干燥。

發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)2.自由脫扣機構(gòu)：

自由脫扣機構(gòu)是觸頭系統(tǒng)和操作傳動裝置之間的聯(lián)系機構(gòu)。其作用主要是使觸頭保持閉合或迅速斷開，具體功能有三個：①.將操作傳遞給觸頭系統(tǒng)；②.合閘后維持觸頭系統(tǒng)處于動作位置；③.保護(hù)動作時能自由脫扣，使觸頭復(fù)位。

發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)四連桿機構(gòu)3.操作機構(gòu)：

操作機構(gòu)用于控制自由脫扣機構(gòu)動作，實現(xiàn)觸頭閉合或斷開。主開關(guān)的合閘與分閘操作可有手動和自動兩種操作方法，且都是通過操作機構(gòu)控制自由脫扣機構(gòu)動作，實現(xiàn)觸頭閉合或斷開。

自動空氣斷路器操作機構(gòu)常見有手柄式、連桿式、電磁式、電動式等。所有形式合閘前都應(yīng)先將儲能彈簧儲能，使自由脫扣機構(gòu)處于再扣位置，然后利用儲能彈簧釋放能量實現(xiàn)合閘。

合閘、分閘都可在現(xiàn)場操動操作裝置完成，也可由電氣遙控操作完成。

發(fā)電機主開關(guān)的基本功能和結(jié)構(gòu)索引

船舶發(fā)電機主開關(guān)：

常見的船舶發(fā)電機主開關(guān)主要有：DW-94、DW-95、DW-98和AH(DW-914)等型式的自動空氣斷路器。

D表示自動空氣斷路器，W為萬能式(即框架式)，9為船用系列，后面數(shù)字為系列號。AH為引進(jìn)日本寺崎技術(shù)制造，國產(chǎn)型號為DW-914型。

船用自動空氣斷路器是在岸上使用的自動空氣斷路器基礎(chǔ)上開發(fā)研制的產(chǎn)品，它們基本結(jié)構(gòu)形式相似，主要是針對船舶惡劣環(huán)境增加防護(hù)措施。對應(yīng)的陸用產(chǎn)品有：DW-05、DW-15等。索引二、發(fā)電機主開關(guān)的工作原理

1.發(fā)電機主開關(guān)的手動操作

DW94型的手動合閘：

DW-94型船用自動空氣斷路器的手動合閘為轉(zhuǎn)動操作的型式，合閘時先將手柄搖38圈左右，通過渦輪、蝸桿傳動將儲能彈簧拉卡儲能，自由脫扣機構(gòu)“再扣”然后再搖2-4圈，使儲能彈簧釋放，以實現(xiàn)合閘。

搖動手柄使儲能彈簧到位后，由內(nèi)部傳動機構(gòu)帶動的類似行程開關(guān)的觸頭將改變狀態(tài)，實際可利用該觸頭與外部指示燈連接。指示燈亮，表示自由脫扣機構(gòu)處于“再扣”位置，然后即可觀察儀表，在合適時刻，再搖2-4圈，手動合閘。

DW95/98型的手動合閘：

DW-95型和DW-98型船用自動空氣斷路器的手動合閘也是轉(zhuǎn)動操作的型式，合閘時需先將手柄逆時針轉(zhuǎn)110°(DW-95)或90°(DW-98)，然后再順時針轉(zhuǎn)動一定角度，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機構(gòu)“再扣”。處于“再扣”位置，也有指示燈指示，再繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動一定角度即實現(xiàn)合閘。

DW-95/98型克服了DW-94合閘時需要再搖2-4圈、合閘時刻不準(zhǔn)的不足，能夠比較準(zhǔn)確地把握合閘時刻，提高手動合閘并車的成功率。

AH(DW914)型的手動合閘：

AH型(DW-914型)船用自動空氣斷路器的手動合閘的型式屬于上下扳動操作的型式。

合閘時首先將手柄向下扳動，使儲能彈簧儲能，自由脫扣機構(gòu)處于“再扣”位置，然后再將手柄用力推向上方，即可實現(xiàn)合閘。

AH型自由脫扣機構(gòu)的“再扣”位置和“鎖扣”位置，其手柄都有確切的位置對應(yīng)，比DW95/98更容易準(zhǔn)確控制合閘時刻，但合閘所需要的推力相對較大。

分閘操作一般只需按下“分閘”按鈕即可。2.發(fā)電機主開關(guān)的電磁合閘

DW94型的自動操作：

發(fā)電機建立電壓后，紅色指示燈HL3亮，失壓脫扣線圈獲電，操作電動機M通電轉(zhuǎn)動，使彈簧儲能，直至凸輪將儲能開關(guān)中常開觸點閉合，黃色指示燈亮，表明儲能彈簧已儲能，自由脫扣機構(gòu)己處于“再扣”位置。

合閘時，按—下合閘按鈕SB1，電動機再次轉(zhuǎn)動，使儲能彈簧釋放，主開關(guān)合閘。合閘按鈕

DW98型的自動操作：

DW-95、DW-98型電動合閘采用電磁操作，發(fā)電機建立電壓后，電容C充電。按下按鈕SB，C對繼電器KA放電，KA動作，接通合閘電磁鐵YB線圈，儲能彈簧拉長儲能，“再扣”。電容兩端電壓下降，KA復(fù)位，YB斷電，儲能彈簧釋放，合閘。合閘后再按SB，不再動作。

AH型的自動操作：

AH型采用電磁鐵直推式合閘，發(fā)電機建壓后，接通電磁控制開關(guān)，繼電器KA1線圈通電，通過KA2使合閘電磁鐵線圈YB得電，DW合閘。合閘后，通過KA3使KA1、KA2和YB都復(fù)位。

自動合閘要點：未合則YB可得電，已合或合上則YB失電。3.發(fā)電機主開關(guān)的保護(hù)元件

主開關(guān)的保護(hù)元件：主開關(guān)的保護(hù)是通過各種脫扣器實現(xiàn)的，主要有：電流脫扣器、失壓脫扣器及分勵脫扣器，通過它們對自由脫扣機構(gòu)的作用可實現(xiàn)對主電路短路、過載、失壓、欠壓等保護(hù)及遙控分勵操作。索引第六節(jié)船舶應(yīng)急電源一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機稱為應(yīng)急發(fā)電機，考慮到一旦應(yīng)急發(fā)電機組不能供電，或當(dāng)主電網(wǎng)失電而應(yīng)急發(fā)電機組還沒來得及供電的時間內(nèi)，應(yīng)由蓄電池向應(yīng)急照明和無線電通信等重要設(shè)備供電。應(yīng)急發(fā)電機組稱為大應(yīng)急電源，應(yīng)急蓄電池組稱為小應(yīng)急電源。

一般規(guī)范都規(guī)定客船和500總噸以上的貨船應(yīng)設(shè)有獨立的應(yīng)急電源。它可以是發(fā)電機，也可以是蓄電池組。作為應(yīng)急電源使用的發(fā)電機稱為應(yīng)急發(fā)電機。應(yīng)急發(fā)電機組應(yīng)該具有獨立的冷卻裝置和燃油供給單元，并設(shè)有滿足規(guī)范要求的起動裝置。當(dāng)船舶發(fā)生火災(zāi)或其他災(zāi)害引起主電源供電失效時應(yīng)急發(fā)電機組應(yīng)能自動起動和自動連接于應(yīng)急配電板，盡快地承載額定負(fù)載，最長時間不得超過45s。索引1、應(yīng)急發(fā)電機

一、應(yīng)急發(fā)電機及應(yīng)急配電板

2.應(yīng)急配電板一般位于艇甲板層。應(yīng)急配電板通常只有發(fā)電機控制屏和負(fù)載屏，應(yīng)急配電板上面安裝的電器儀表與主配電類似，只是應(yīng)急發(fā)電機不需要并聯(lián)運行而無需逆功率繼電器和同步表。應(yīng)急配電板的接線應(yīng)該保證在主發(fā)電機、應(yīng)急發(fā)電機和岸電開關(guān)之間具有電氣聯(lián)鎖，目的是為了防止非同步合閘（在幾個電源之間）。電氣聯(lián)鎖主要是通過這些電源開關(guān)的輔助觸點實現(xiàn)的。索引主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)間單線原理示意圖（1）應(yīng)急電網(wǎng)平時可由主配電板供電，只有在主發(fā)電機發(fā)生故障或檢修時才由應(yīng)急發(fā)電機組供電。（2）主配電板通過供電開關(guān)（EMCB）和聯(lián)絡(luò)開關(guān)（ABTS）連通應(yīng)急配電板,聯(lián)絡(luò)開關(guān)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)電機向電網(wǎng)供電（即主網(wǎng)不失電）時，應(yīng)急發(fā)電機組不工作。索引（3）一旦主電網(wǎng)失電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，應(yīng)急發(fā)電機組的自動起動裝置經(jīng)延時確認(rèn)后，自動起動應(yīng)急發(fā)電機組，并自動合閘向應(yīng)急電網(wǎng)供電。（4）當(dāng)主電網(wǎng)恢復(fù)供電時，應(yīng)急發(fā)電機主開關(guān)立即自動斷開，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動閉合，應(yīng)急電網(wǎng)恢復(fù)由主電網(wǎng)供電，應(yīng)急發(fā)電機組經(jīng)延時自動停車。索引（5）平時需要檢查和試驗應(yīng)急發(fā)電機組時，可把應(yīng)急發(fā)電機工作方式選擇開關(guān)置于試驗位置，此時應(yīng)急發(fā)電機組只能進(jìn)行空載運行試驗；進(jìn)行效能試驗時應(yīng)將主配電板上的應(yīng)急配電板供電開關(guān)（EMCB）分閘，使應(yīng)急發(fā)電機組自動起動，并自動合閘向應(yīng)急電網(wǎng)供電。索引在正常情況下聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，重要負(fù)載經(jīng)應(yīng)急配電板由主電源供電，當(dāng)主電源出現(xiàn)故障、主匯流排失電時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開，應(yīng)急電源則自動投入應(yīng)急電網(wǎng)向這些重要設(shè)備供電。船舶電網(wǎng)這種連接方式是將應(yīng)急電網(wǎng)視為主電網(wǎng)的一個組成部分。3.主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)的連接方式船舶小應(yīng)急照明，操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用蓄電池供電，船舶須設(shè)置充放電板對蓄電池進(jìn)行充電、放電，實現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電。船上小應(yīng)急電源使用的蓄電池有酸性（鉛）蓄電池和堿性（鐵鎳、鉻鎳）蓄電池兩種。船上一般采用酸性蓄電池，主要是因為其具有體積小，價格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點。索引第七節(jié)船用蓄電池

1.酸性蓄電池：正極活性物質(zhì)為二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極活性物質(zhì)為海綿狀鉛(Pb)，電解液是濃度27％～37％稀硫酸溶液(H2S04)，比重1.28～1.31。放電時兩極活性物質(zhì)逐漸變成硫酸鉛，電解液中硫酸減少、水增多，∴電解液濃度下降。充電時極板恢復(fù)為PbO2和Pb，電解液濃度增加。

化學(xué)反應(yīng)式：

蓄電池電勢E與電解液比重d之間的關(guān)系可由經(jīng)驗公式來表示為：E=0.84+d?！嗯袆e酸性蓄電池充放電狀態(tài)方法：①.測電勢E，②.測比重d。

船用蓄電池

堿性蓄電池：

堿性蓄電池可分為鎘-鎳(Cd-Ni)、鐵-鎳(Fe-Ni)、鋅-銀(Zn-Ag)、鎘-銀(Cd-Ag)等系列。船用堿性蓄電池主要是鎘-鎳、鐵-鎳蓄電池。

化學(xué)式：

由化學(xué)反應(yīng)方程式可見，堿性蓄電池充放電前后，作為電解液的KOH不變，充放電前后電解液的比重不變。

∴對堿性蓄電池充放電情況判斷只能采用測量蓄電池兩端電勢大小進(jìn)行判斷，不能通過測量蓄電池電解液的比重間接判斷。

船用蓄電池

蓄電池的作用是儲存電能，其容量就是它儲存電能的能力。儲存電能多，可放電時間長。

∴蓄電池容量用其放電能力表示。一般規(guī)定充足電后，以標(biāo)準(zhǔn)放電電流(額定電流)放電，當(dāng)放電電壓達(dá)到終了電壓(約為90％UN)時，蓄電池所釋放的能量為蓄電池的容量Q。

即：Q=I×t，單位為：安時(A·h)。

標(biāo)準(zhǔn)放電電流，一般規(guī)定電解液溫度為25℃時，充足電的蓄電池經(jīng)過10h(酸性)或8h(堿性)，放電，正好達(dá)到終了電壓的電流為額定電流。酸性蓄電池的電解液為比重1.285的稀硫酸。配置調(diào)整用酸性電解液的正確操作方法是：戴橡膠手套和防護(hù)眼鏡，選擇盛放器皿，將硫酸慢慢倒入蒸餾水中，使用比重計測量電解液的比重。蓄電池的容量：

（1）蓄電池的充電方法①恒壓充電法②恒流充電法③分段恒流充電法：第一階段充電電流調(diào)整在1/10額定容量值上進(jìn)行充電；充電10h左右，單個電池上升至2.4V左右時（蓄電池可能會發(fā)出氣泡），應(yīng)轉(zhuǎn)入第二階段充電；第二階段充電電流應(yīng)調(diào)整在1/20額定容量值上進(jìn)行充電；充電3～5h，調(diào)整電解液的比重，使其達(dá)到1.285左右；再按第二階段充電電流充電1h，至此即完成了整個充電。④浮充法2.蓄電池的充放電蓄電池在使用過程中往往因長期充電不足，過放電或外部短路等原因使極板硫化，從而使充電電壓和電解液相對密度都不容易上升。為了使蓄電池良好運行，對下列情況必須進(jìn)行過充電：①蓄電池放電到極限電壓以下；②蓄電池放電后，停放1～2晝夜沒有及時充電；③蓄電池極板抽出過；④以最大電流放電超過限度；⑤電解液內(nèi)混有雜質(zhì)；⑥個別電池極板疏化，充電時相對密度不易上升。通常對長期擔(dān)負(fù)工作的蓄電池，每月至少進(jìn)行一次過充電。（2）蓄電池的過充電

過充電與蓄電池的充電方法：

所謂過充電，對于酸性蓄電池，是指在正常充電后，再用10h放電率0.5或0.75的小電流進(jìn)行反復(fù)充電，充電與停止充電的時間都為1h，直到剛一接通充電電源，蓄電池極板就產(chǎn)生強烈氣泡為止。對于堿性蓄電池，則是以正常充電電流充電6h后，再以正常充電電流一半繼續(xù)充電6h。堿蓄電池多采用恒流充電，一般采用標(biāo)準(zhǔn)充電電流或比標(biāo)準(zhǔn)充電電流略大的電流充電7～8h。堿性蓄電也可大電流快速充電，而不影響堿性電池的充放電壽命。

船用蓄電池

①根據(jù)電解液的相對密度變化判斷，即當(dāng)蓄電池充電到電解液的相對密度為1.275～1.31時，正、負(fù)極板的活性物質(zhì)已接近于放出全部硫酸，即電池已被“充足”。放電時，蓄電池放電到電解液相對密度為1.13～1.18時，正、負(fù)極板的活性物質(zhì)已接近于全部轉(zhuǎn)化為硫酸鉛，即蓄電池的電能已經(jīng)“放完”。②根據(jù)蓄電池電壓的變化判斷，即蓄電池的電壓與電解液的相對密度有關(guān)，電解液的相對密度大，電壓就高，反之則低。對于堿性蓄電池，充放電是否終了，主要根據(jù)電壓判斷。（3）蓄電池充、放電終了的判斷

（1）蓄電池維護(hù)的周期、內(nèi)容與要求對于酸性蓄電池：①每10天要檢查一次電壓、電解液的相對密度及高度，并做好記錄。如果低于規(guī)定值，應(yīng)及時補充蒸餾水后進(jìn)行充電，然后清潔表面。②不經(jīng)常使用的蓄電池，每月至少要檢查一次，并進(jìn)行補充電。③蓄電池表面，每3個月進(jìn)行一次徹底清潔。清潔時先用溫水擦除接頭處的氧化物，然后再涂上牛油或凡士林，防止氧化。3.蓄電池的日常維護(hù)、保養(yǎng)

對于堿性蓄電池：①每15天要檢查一次電壓、電解液相對密度及高度，并做好記錄。如果低于規(guī)定值，應(yīng)及時補充蒸餾水，進(jìn)行充電，然后清潔表面。②每2個月檢查一次蓄電池螺絲塞和透氣橡皮套管。如果彈性失效應(yīng)換新。③每6個月要徹底清潔一次蓄電池的外表面。如果有銹蝕，應(yīng)用煤油擦光，再涂上一層無酸凡士林。3.蓄電池的日常維護(hù)、保養(yǎng)①注意保持蓄電池表面及整體清潔。不要有油漬污垢在上面，決不允許在上面放置金屬工具、物品，以防造成短路，損壞蓄電池。②保持極柱、夾頭和鐵質(zhì)提手等處的清潔。如出現(xiàn)電腐蝕或氧化物等應(yīng)及時擦拭干凈，以保證導(dǎo)電的可靠性。平時應(yīng)將這些零件表面涂上凡士林，防止銹蝕。③平時注意蓋好注液孔的上蓋，以防止船舶航行時電解液溢出，或海水進(jìn)入到蓄電池里，必須保持氣孔暢通。④蓄電池放電終了，應(yīng)及時按要求進(jìn)行充電。⑤蓄電池室內(nèi)嚴(yán)禁煙火。⑥堿性蓄電池充電時，不要取下氣塞，以防進(jìn)入大量碳酸氣，而使電解液失效。一般每年或使用過50～100次充放電循環(huán)，應(yīng)更換一次電解液，要注意保持排氣膠管暢通，定期打開氣塞排氣，防止氣體聚集太多而造成蓄電池膨脹。（2）蓄電池維護(hù)保養(yǎng)注意事項第二章船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行

主要內(nèi)容1同步發(fā)電機并聯(lián)運行的條件2同步發(fā)電機并車的操作方法

船舶發(fā)電機至少設(shè)置2臺，最多不超過4臺。至少設(shè)置2臺是為了備用，保證供電的安全；同時也是考慮發(fā)電機的運行效率。發(fā)電機運行時最高效率發(fā)生在2/3額定負(fù)載，而船舶在不同工況下用電負(fù)荷變化很大，因此應(yīng)及時增減機組以滿足負(fù)載需要和提高運行效率。為了滿足船舶供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，船舶電站均配置了兩臺以上的同步發(fā)電機組做為主電源，且可以通過公用母線向全船負(fù)荷供電，這就是通常所說的發(fā)電機并聯(lián)運行。索引第一節(jié)概述

（1）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于負(fù)載的有功功率

和無功功率Q（2）當(dāng)電網(wǎng)的用電負(fù)荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機輸入的機械功率時，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加。（3）單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。索引一、同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的特點準(zhǔn)確同步并車方式是目前船舶上普遍采用的一種并車方式，要求待并機組和運行機組兩者的電壓、頻率和相位都調(diào)整到十分接近的時候，才允許合上待并發(fā)電機主開關(guān)。采用這一方式進(jìn)行并車引起的沖擊電流，沖擊轉(zhuǎn)矩和母線電壓的下降都很小，對電力系統(tǒng)不會產(chǎn)生什么不利的影響，但是如果由于某種原因造成非同步并列時，則沖擊電流很大。最嚴(yán)重時可與機端三相短路電流相同，所以它要求嚴(yán)格而細(xì)心地操作，這是準(zhǔn)確同步并車方式的缺點。索引1、準(zhǔn)確同步并車?yán)貌④囯娍蛊?，即使并車條件相差很大，也不會形成較大的沖擊電流，使得并車操作簡單，但相應(yīng)地增加了設(shè)備。2、粗同步并車

自同步并車較準(zhǔn)同步并車簡單，它的操作過程是這樣的：原動機將未經(jīng)勵磁的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速帶到接近同步轉(zhuǎn)速，即將發(fā)電機主開關(guān)合閘，并立即給發(fā)電機加上勵磁，依靠機組間自整步作用而拉入同步，使發(fā)電機與電力系統(tǒng)并聯(lián)運行。由于船舶電站容量的限制，船舶電力系統(tǒng)不采用自同步并車方式，這種方式僅在陸電中使用。索引3、自同步并車

第二節(jié)同步發(fā)電機并車的條件交流三相同步發(fā)電機的并聯(lián)運行，是指三相輸出連接線對應(yīng)連接，同時向負(fù)載供電。交流三相同步發(fā)電機并聯(lián)運行的理想條件為：①.并聯(lián)發(fā)電機的相序一致；②.三相對稱交流電壓的幅值分別相等；③.三相對稱交流電壓的頻率相等；④.三相對稱交流電壓的相位相等(相位差為零)。

同步發(fā)電機并車的條件1、電壓幅值條件當(dāng)頻率相等、初相位一致、電壓不相等時，兩臺發(fā)電機并車瞬間將在兩臺發(fā)電機并車瞬間將在兩機組間產(chǎn)生一個無功性質(zhì)的環(huán)流、對兩臺發(fā)電機起到均壓作用。電壓幅值不等時產(chǎn)生環(huán)流為無功環(huán)流。無功環(huán)流的作用結(jié)果是使電壓偏高的發(fā)電機去磁，同時使電壓偏低的發(fā)電機增磁，最終兩臺發(fā)電機的端電壓相等，共同向負(fù)載供電。一般并車操作時，電壓差不得超過額定電壓的10%。

同步發(fā)電機并車的條件2、相位條件

與同方向，輸出有功電流，使G2轉(zhuǎn)速下降，使δ減小。無功分量滯后于90°，增加G2的感性負(fù)載，產(chǎn)生去磁效應(yīng)的電樞反應(yīng)，使端電壓有所下降。而環(huán)流對于運行機組G1而言，是，為一個超前的輸出電流。當(dāng)

＝180°，

，環(huán)流達(dá)到最大，而整步功率為零。為了減少沖擊電流，一般并車操作時要求相位差

小于15°。

同步發(fā)電機并車的條件3、頻率條件：

若兩機相序一致、電壓幅值相等，且在相位差為零時合閘，但頻率不等。合閘瞬間雖不會造成環(huán)流，但合閘后頻率快的發(fā)電機相量前移，頻率慢的發(fā)電機相量將后移，兩臺發(fā)電機電樞繞組之間也將出現(xiàn)有功環(huán)流。通過分析可以得到：有功環(huán)流將使頻率快的發(fā)電機受到阻力矩，使其頻率降低，使頻率慢的發(fā)電機受到驅(qū)動力矩，使其頻率增加。最終使兩機的頻率也將達(dá)到一致(即“拉入同步”)。通常在并車操作時要求頻差小于0.5Hz，通常以0.25Hz最好。

同步發(fā)電機并車的條件

相序條件同步發(fā)電機并聯(lián)運行的相序條件是一定要滿足的條件。如果相序不一致，則任何時刻至少有兩相的相位不等，兩相之間將存在很大的電位差。不過，由于船舶發(fā)電機轉(zhuǎn)向不變，在接線未改變時（比如航行時），相序?qū)⒉粫淖?。因此相序條件變不是每次合閘必須檢查的條件——屬于理想并聯(lián)運行條件之一，但不屬于合閘條件。相序不一致船舶同步發(fā)電機組在以下三種情況需要進(jìn)行并聯(lián)運行：

（1）交換機組時的短期并聯(lián)運行；

（2）滿足電網(wǎng)負(fù)載需求時的長期并聯(lián)運行；

（3）滿足航行安全（例如進(jìn)出港）需求時的長期并聯(lián)運行。

發(fā)電機并聯(lián)運行有兩個主要內(nèi)容：投入并聯(lián)時的同步操作和投入并聯(lián)后的功率分配操作。索引2.3實際并車在船舶電站中通常采用準(zhǔn)同步方式。所謂準(zhǔn)同步是指滿足待并機組與運行機組之間的電壓差等于零、頻率差等于零和相角差等于零三個同步條件時把待并發(fā)電機投入并聯(lián)（即合上主開關(guān)）運行。理想的準(zhǔn)同步合閘瞬間，發(fā)電機定子電流等于零。

準(zhǔn)同步的優(yōu)點是沖擊電流小，缺點是操作過程較長，特別是在電網(wǎng)頻率波動較大的情況下并車操作困難。目前，中、大型船舶的電站特別是在采用自動控制的電站中，幾乎都采用準(zhǔn)同步方式。索引早期的船舶電站中也有采用粗同步方式粗進(jìn)行并車的。粗同步的定義是：“在使同步發(fā)電機與另一同步發(fā)電機或電源進(jìn)入同步時，僅調(diào)節(jié)電壓使之與對方相接近而沒有精確地調(diào)節(jié)頻率與相位的同步過程?！奔窗汛l(fā)電機的電壓和頻率調(diào)到大致與電網(wǎng)接近時，將待并機通過電抗器并入電網(wǎng)，待發(fā)電機拉入同步后合上發(fā)電機主開關(guān)，切除電抗器。進(jìn)行粗同步合閘時，要求電抗器限制沖擊電流在2.5倍額定電流之內(nèi)。粗同步的優(yōu)點是操作過程短，不會產(chǎn)生危及機組安全的沖擊電流，缺點是有較大的沖擊電流，頻率差較大時有可能拉不進(jìn)同步。手動同步并車操作步驟是；起動待并發(fā)電機組，在待并發(fā)電建立了電壓之后，通過發(fā)電機控制屏上的電壓表檢測電壓是否與運行機的電壓相等，應(yīng)使電壓差在±10%以內(nèi)。只要發(fā)電機調(diào)壓器工作正常，一般都能滿足這個要求，無需特別調(diào)整。之后檢測和調(diào)整待并機的頻率和初相位，使之滿足準(zhǔn)同步并車要求。通過“調(diào)速開關(guān)”來調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速，使待并機的頻率接近運行機的頻率。然后再進(jìn)一步通過“同步檢測和指示裝置”檢測待并機組與原運行機組的頻率差是否小于0.5Hz，初相位是否一致。

1．手動準(zhǔn)同步并車裝置起動后，一般可自行建立電壓并自動調(diào)節(jié)端電壓到接近UN，滿足電壓差在±10％UN以內(nèi)。

因此，實際手動并車操作時，只要通過注配電板上的“調(diào)速開關(guān)”調(diào)整待并機組的油門，使待并機的頻率接近電網(wǎng)的頻率，然后觀察待并機與電網(wǎng)之間的相位差，在相位差滿足并車條件時進(jìn)行合閘操作。根據(jù)觀察所依據(jù)指示裝置的不同，手動并車方法有：燈光明暗法、燈光旋轉(zhuǎn)法和同步表法。

第三節(jié)同步發(fā)電機的并車和解列查看主配電板查看并車屏

燈光明暗法

3個指示燈H1、H2、H3分別接在電網(wǎng)側(cè)和待并側(cè)的對應(yīng)相上。并車操作時，通過選擇開關(guān)選擇所要并聯(lián)的發(fā)電機，待并機起動后，若與電網(wǎng)頻率不相等時，三個指示燈將明暗變化。燈光變暗(熄滅)瞬間，待并機與電網(wǎng)的相位差為零。明暗法的亮、暗閃爍速度只能表示頻率差的大、小，而無法指示頻率差的正、負(fù)。（1）同步指示燈燈泡最亮——1800中間的1個指示燈H1接在電網(wǎng)測和待并側(cè)的對應(yīng)相A1、A2上，下面2個指示燈H2、H3接在不同相C1

、B2、和B1和C2上,即采用交叉連接。3個燈的輪流熄滅方向，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向的視覺。操作員由此判斷出待并側(cè)相對電網(wǎng)側(cè)頻率的高或低，據(jù)此作出發(fā)電機是降速或是升速操作。中間的指示燈熄滅，表示相位一致（相角重合），可以合閘投入發(fā)電機。燈光旋轉(zhuǎn)法：

①電磁式同步指示器

當(dāng)待并發(fā)電機的頻率

超過電網(wǎng)頻率

時，則指針沿著“快”的方向旋轉(zhuǎn)，指針的旋轉(zhuǎn)速度為差頻

。同理，當(dāng)

時，指針沿著“慢”的方向旋轉(zhuǎn)，這就表示發(fā)電機的頻率比電網(wǎng)頻率“慢”了。（2）同步指示器圖：并車時刻沖擊最大時刻當(dāng)運行發(fā)電機組與待并發(fā)電機組頻差小于0.2Hz，且相位差在350°～360°之間時，上方“SYNC”綠色指示燈亮，此時待并發(fā)電機組即可并車投入運行。（2）帶指示燈的同步指示器

（1）起動待并機的原動機，使其加速到大致接近額定轉(zhuǎn)速。（2）通過主配電板上的電壓表觀察待并機的電壓，看是否接近額定電壓（一般可不必進(jìn)行調(diào)整，因有自動調(diào)壓器的作用）。（3）接通同步表（同步表選擇開關(guān)置待并機位置），檢測電網(wǎng)和待并發(fā)電機的差頻大小和方向。并據(jù)此對待并發(fā)電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使差頻小于允許值。精確調(diào)節(jié)待并機的原動機轉(zhuǎn)速，使待并發(fā)電機的頻率比電網(wǎng)頻率稍高（約0.3Hz），此時可看到同步表的指針沿順時針“快”方向緩慢轉(zhuǎn)動，約3～5S轉(zhuǎn)動一圈。2．手動并車操作過程查看粗同步并車

（4）觀察同步表指示的相位差，在將要到達(dá)“相位一致”時，即同步表指針轉(zhuǎn)到上方11點位置時，立即按下待并機的合閘按鈕，此時ACB立即自動合閘，待并發(fā)電機投入電網(wǎng)運行。合閘后，斷開同步表的開關(guān)。（5）此時待并機雖已并入電網(wǎng)，但從主配電板上的功率表可以看出，它尚未帶負(fù)載，為此，還要同時調(diào)節(jié)兩臺發(fā)電機的調(diào)速控制旋鈕，使剛并入的發(fā)電機加速，原在網(wǎng)的發(fā)電機減速，在保持匯流排頻率為額定值的條件下，使兩臺機組均衡負(fù)荷。并車操作過程查看組成框圖粗同步并車的工作原理是在待并發(fā)電機的頻率、電壓調(diào)整到大致接近于網(wǎng)上的運行發(fā)電機的頻率和電壓時，在不考慮相位差大小的情況下，將待并發(fā)電機經(jīng)一串聯(lián)電抗器接入電網(wǎng)，經(jīng)一段延時后待沖擊電流減小時，將ACB合閘，然后再將電抗器切除。這樣可避免由于電壓差、相位差而造成的巨大沖擊電流。這種裝置對電壓和頻率的調(diào)整要求沒有準(zhǔn)確同步那樣高，因此又稱為粗同步并車裝置。由于粗同步并車參數(shù)預(yù)調(diào)是手動的，合閘是自動的，所以又稱為半自動粗同步并車裝置。其特點是操作簡便、可靠。3．粗同步并車粗同步并車的工作過程相角差

時均可合閘，這種裝置放寬了對準(zhǔn)同步并車的條件，提高了并車的成功率。粗同步并車采用的電抗器，是按時工作設(shè)計、制造的，連續(xù)通電十幾秒就會燒毀。3.4半自動并車半自動并車是介于手動并車與自動并車之間的一種并車方式，如采用F96-SM型帶并車指令的同步指示器進(jìn)行并車，一般當(dāng)并車條件滿足時，需手動按下并車按鈕，F(xiàn)96-SM型帶并車指令的同步指示器會自動發(fā)出同步合閘脈沖，實現(xiàn)并車。

發(fā)電機組退出并聯(lián)運行的過程稱為解列，當(dāng)電網(wǎng)總負(fù)荷小于一臺機組的70％額定容量時，或機動航行狀態(tài)結(jié)束時，或替換機組時，都要將并聯(lián)發(fā)電機組之一退出并聯(lián)運行。解列操作程序一般為：①首先將全部負(fù)荷(大約保留5%Pe)轉(zhuǎn)移到留用的運行機組。即同時向相反方向操作兩發(fā)電機組的調(diào)速開關(guān)，解列機“減速”，留用機“加速”，保持電網(wǎng)頻率基本不變；②當(dāng)待解列機承擔(dān)的有功功率接近于5%Pe之前按下其脫扣按鈕，使發(fā)電機跳閘；③然后停掉解列的機組。3.5并聯(lián)運行同步發(fā)電機的解列

早期采用分立元件或部分集成電路構(gòu)成的自動并車裝置，形式上是一個獨立單元，只有調(diào)節(jié)頻差、監(jiān)視電壓差和相位差功能，實質(zhì)上仍屬于半自動化范疇，稱為模擬式自動并車裝置。隨著微電子技術(shù)和微機控制技術(shù)不斷成熟，大部分船舶電站都裝有功率管理系統(tǒng)（PMS，PowerManagementSystem）。在PMS中自動并車不作為一個獨立裝置，而是PMS中的一個單元或一部分。第四節(jié)同步發(fā)電機自動并車

典型的自動同步裝置的原理框圖如圖8-5所示，自動并車裝置主要由脈動電壓形成環(huán)節(jié)、頻差方向鑒別及調(diào)速脈沖控制電路、獲取恒定超前相角或超前時間信號的環(huán)節(jié)、允許合閘頻差檢測環(huán)節(jié)、允許電壓差檢測及合閘“與”門環(huán)節(jié)等構(gòu)成。自動并車裝置的基本環(huán)節(jié)與組成

正弦波頻差脈動電壓電路及波形

并車過程中電壓差、頻率差和相位差都會引起沖擊環(huán)流，但只要這三個參數(shù)偏差滿足實際并車限制條件，沖擊環(huán)流就可以被控制在系統(tǒng)承受范圍內(nèi)，從而保證發(fā)電機并車成功。PLC在船舶電站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)繼電控制系統(tǒng)體積大、噪聲大、維護(hù)不方便以及可靠性差等問題。第五節(jié)基于PLC的船舶電力系統(tǒng)自動并車裝置實例第三章船舶同步發(fā)電機組頻率及有功功率分配

根據(jù)船舶電力系統(tǒng)及其用電設(shè)備的要求，交流發(fā)電機投入正常運行時，要求拖動交流發(fā)電機的原動機保持幾乎不變的轉(zhuǎn)速，電網(wǎng)頻率的波動范圍不超過額定頻率的±1％。由于船舶負(fù)載是不斷變化等原因，造成了電網(wǎng)頻率變化和多臺發(fā)電機間的有功功率分配關(guān)系（比例關(guān)系）發(fā)生改變。為了保證船舶電站供電可靠、電網(wǎng)穩(wěn)定、參數(shù)穩(wěn)定、運行經(jīng)濟(jì)、使用安全，必須對單機或多臺并聯(lián)運行的船舶同步發(fā)電機組的頻率、有功功率進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。本部分主要介紹同步發(fā)電機有功功率與頻率的關(guān)系、調(diào)速器與調(diào)速特性和有功功率的分配與轉(zhuǎn)移等概念。同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的頻率調(diào)整和發(fā)電機間有功功率的分配密切相關(guān)。當(dāng)各機組轉(zhuǎn)速波動時，將會引起電力系統(tǒng)有功功率分配的不均勻。頻率調(diào)整實際上是對原動機轉(zhuǎn)速的調(diào)整，所以發(fā)電機頻率的調(diào)整和有功功率分配可以由原動機調(diào)速器和自動調(diào)頻調(diào)載裝置來實現(xiàn)。船舶交流電站中由于負(fù)載的變化（特別是當(dāng)大功率負(fù)載的起動和停止時），將引起電站運行發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的變化，從而使電網(wǎng)頻率發(fā)生變化。索引第一節(jié)概述因為原動機本身都具有調(diào)速器，頻載調(diào)節(jié)器只起輔助調(diào)節(jié)作用，所以它不需要迅速反應(yīng)和頻繁的動作（伺服電機是短時工作制的，不允許長期工作），只是在調(diào)速器動作之后如果仍存在固定偏差時，由它再進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于如起貨電動機等的固定頻繁起動、正反轉(zhuǎn)、停止所引起的電網(wǎng)頻率波動不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。索引概述我國《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》對原動機的調(diào)速特性有明確的要求：“當(dāng)突加或突卸額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)速的瞬時變化不大于額定轉(zhuǎn)速的±10％，穩(wěn)定后變化不大于額定轉(zhuǎn)速的±5％，達(dá)到新的穩(wěn)定值的時間不超過5s。”我國《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》對并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組的有功功率的分配要求為：“并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組均應(yīng)能穩(wěn)定運行，且當(dāng)負(fù)載在總額定負(fù)載的20％～100％范圍內(nèi)變化時，各機組所承擔(dān)的有功負(fù)載與總負(fù)載按機組定額比例分配值之差，應(yīng)不超過下列數(shù)值中的較小者：①最大機組額定有功功率的±15％；②最小機組額定有功功率的±25％。索引1.離心式調(diào)速器基本結(jié)構(gòu)及調(diào)速原理：

帶動船舶同步發(fā)電機工作的原動機，大多數(shù)是柴油機。柴油機的轉(zhuǎn)速由其調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變套筒的位置可以改變調(diào)速彈簧的預(yù)緊力，從而改變柴油機的轉(zhuǎn)速。

套筒的一端帶有齒牙，可通過調(diào)速器馬達(dá)DC通過傳動機構(gòu)，改變套筒的位置。而DC的控制觸點就是主配電板上的調(diào)速開關(guān)。第二節(jié)有功功率和頻率調(diào)整的基礎(chǔ)知識調(diào)速器杠桿動作過程圖

在新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)下，柴油機承擔(dān)負(fù)荷增大，進(jìn)油量也增加，但轉(zhuǎn)速卻下降了。所以這種調(diào)速器的調(diào)速性能是有差的。C1點的位置不變2.調(diào)速器特性

柴油機轉(zhuǎn)速隨輸出功率變化的關(guān)系曲線稱為柴油機調(diào)速器特性。柴油機調(diào)速器特性有兩種類型：有差特性和無差特性。從穩(wěn)定頻率的角度看，無差特性可使發(fā)電機頻率保持不變，是理想的特性。但從并聯(lián)運行角度看，無差特性難于保證并聯(lián)運行機組的穩(wěn)定運行(具體見下面分析)。

索引并聯(lián)運行時的調(diào)速特性

只要改變套筒的上下位置，彈簧壓力的大小就會改變，就可以實現(xiàn)調(diào)速特性上下平移。索引

當(dāng)柴油機輸出功率變化時，依靠調(diào)速器的固有調(diào)速特性自動改變油門的開度，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速與功率平衡的調(diào)節(jié)過程通常稱為轉(zhuǎn)速（頻率）的一次調(diào)節(jié)。索引第三節(jié)有功功率的分配與頻率調(diào)整索引單機運行頻率的調(diào)整假設(shè)船舶電網(wǎng)上已有一臺發(fā)電機帶負(fù)荷P運行，頻率為fe，第二臺機組經(jīng)準(zhǔn)同步并車后,還只是處于空載狀態(tài)。現(xiàn)在需要將有功負(fù)荷轉(zhuǎn)移一半給2號發(fā)電機機，這個任務(wù)，調(diào)速器不能自動完成，若無“自動調(diào)頻調(diào)載裝置”就必須手動操作。設(shè)電壓和無功分配已由調(diào)壓器保證了,這里只討論如何保持頻率不變,實現(xiàn)有功功率的轉(zhuǎn)移。索引3.2并聯(lián)發(fā)電機組間的有功功率分配與轉(zhuǎn)移

并聯(lián)運行的發(fā)電機之間的有功負(fù)載分配與調(diào)速特性的斜率呈反比關(guān)系。索引3.3調(diào)差系數(shù)與功率分配間的關(guān)系

在相同斜率的調(diào)速特性下，兩臺發(fā)電機組增加或減少的有功功率是相同的。索引調(diào)速特性的斜率相同，即希望對特性配合的四種情況分析，可得結(jié)論：

①.兩機配合的理想情況是：兩條調(diào)速特性都為差比較的有差特性，且特性的斜率一致。

②.兩機都為有差特性但差不等：電網(wǎng)負(fù)荷變化時，差小的發(fā)電機承擔(dān)有功變化量大。

③.一機有差一機無差：負(fù)載有功變化時，所有負(fù)載有功變化量都由無差特性發(fā)電機承擔(dān)。

④.兩臺同步發(fā)電機都具有無差調(diào)速特性，將不能穩(wěn)定并聯(lián)運行。結(jié)論調(diào)速器的失靈區(qū)

兩臺具有相同調(diào)速特性的發(fā)電機組并聯(lián)運行時，功率分配也不可能做到完全均勻。采用自動調(diào)頻調(diào)載裝置，便能比較理想地解決這個矛盾，既可以使電網(wǎng)頻率穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)，又能使頻率分配誤差盡量縮小。直接利用調(diào)速器特性調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率的方法稱為“一次調(diào)節(jié)”。實際使用運行中需要輔以“二次調(diào)節(jié)”。即在負(fù)載變化調(diào)速器進(jìn)行一次調(diào)節(jié)后用手動或自動裝置進(jìn)行“二次調(diào)節(jié)”，移動調(diào)速器特性曲線的位置，改變進(jìn)入原動機的燃