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第十二章 船舶电力系统与配电装置---名 第十二章 船舶电力系统与配电装置 第一节 船舶电力系统概述 一、船舶电力系统的组成及特点 1．系统的组成 船舶电力系统主要是由电源、配电装置、电网与负载四部分组成，如图12-1-1所示。图12-1-1 船舶电力系统简图 船舶电站(Power Plant)的研究对象主要是其中前三个部分。 电源(Power Source)：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(Distribution Equipment)：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。配电装置主要可分为主配电板、应急配电板、分配电板(动力、照明)、充放电板等。 电网(Power Network)：电网是全船电缆电线的总称。电网是联系在发电机、主配电板、分配电板和负荷间的中间环节，是将电源的电能输送到负荷端的媒介。 负荷(Load)：船舶负荷大体可分成舱室机械、甲板机械、船舶照明、通导设备及其它用电设施。 2．系统的特点 1）船舶电站系统独立，容量小。一般远洋船舶主电站大多装三台发电机组，发电机单机容量为400～800KW。由于船舶电站容量较小，而某些大负载容量可与单台发电机容量相当，所以当这样的负载起动时对电网将造成很大的冲击（电压、频率跌落均很大），因而对船舶电力系统的稳定性提出了较高的要求，要求有较好的自动控制及保护系统。 2）船舶电网输电线路短，线路的阻抗较小，短路电流相应较大。但由于电网长度不大 并都采用有保护的电缆，所以对电网的保护比陆上系统要简单，一般只设置发电机过载及外部短路的保护，而不单独另设电网的过载及短路保护。 3）船舶电气设备工作环境恶劣，环境条件对电气设备的运行性能和工作寿命有严重影响。当环境温度高时，会造成电机出力不足，绝缘(Insulation)加速老化。相对湿度高则会使电气设备绝缘受潮、发胀、分层及变形等，使绝缘性能降低，并且会使金属部件加速腐蚀(Corrosion)，镀层剥落。盐雾的存在、霉菌的生长和油雾及灰尘粘结都能使电气设备绝缘下降、工作性能受到影响。当船舶受到严重的冲击和振动(Shock amp; Vibration)时，也会造成电气设备损坏、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”的要求。 二、船舶电力系统的基本参数 船舶电力系统的基本参数是指电流种类（电制）、额定电压和额定频率的等级。 1．电制 首先是船舶电源的直流与交流之分，因此相应有直流电力系统船舶与交流电力系统船舶，习惯上把它们称为直流(Direct Current，DC)船与交流(Alternating Current, AC)船。在二十世纪五十年代以前所建造的船舶，大部分是直流船，而在六十年代以后建造的船舶主要是交流船，七十年代以后除特种工程船舶外，几乎都采用交流电力系统。 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得多，且交流电机结构简单、体积小、重量轻、运行可靠，其相应控制设备也简单。采用交流电制后，船舶的造价和维修费用也有明显的降低。交流船舶又分成单相交流电、三相三线绝缘系统与三相四线系统等几种形式。当采用三相三线绝缘系统时，照明网络与动力网络没有电的直接联系，因此对地绝缘电阻低的照明网络基本上不影响动力网络。 2．额定电压(Rated Voltage) 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和尺寸、价格等技术经济指标和人身安全问题。船舶建造时选择额定电压主要考虑的是与本国陆上低压电网额定电压相一致。目前运行中的或正在建造中的远洋船舶主电站动力电网额定电压不是采用380V就是采用440V的标准，照明电网额定电压不是采用220V就是采用110V（100V）的标准，临时应急照明电网与弱电电网一般采用24V（直流）的标准。现在随着船舶电站容量的增加，在一些大型电力推进船舶、工程船舶及舰船上电站容量已达数万千瓦，这时仍采用低压系统标准显然已不合理，因此这类船舶大多采用陆上相应的3300V或6600V中压等级标准。 3．额定频率(Rated Frequency) 交流船舶电力系统的额定频率均选用陆上的标准等级，有50Hz与60Hz两种标准，通讯导航设备除外，如陀螺仪为达到较高的电机转速常采用中频电源。 三、船舶用电设备的分类，运行工况及电站容量的确定 通常船舶在每一工况下其负荷的变化相对是不太大的，所以可按照船舶不同的工况分别计算各工况的用电量，然后再依此来确定发电机的容