【文章內(nèi)容簡介】 舶中壓電力系統(tǒng) 常用的 IEEE標(biāo)準(zhǔn) 100規(guī)定中壓交流電力系統(tǒng)的定義是指額定電壓大于 1000V，小于 10000V的電力系統(tǒng)。 目前國內(nèi)外建造的大多數(shù)是 440V，或 380V低壓交流電力系統(tǒng)。 以 2022年底新建成的“泰安口”半潛式電力推進(jìn)特種運(yùn)輸船的中壓電力系統(tǒng)為例，簡單介紹中壓電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式特點(diǎn)。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 3臺(tái) 5200KVA， 720rpm， 60Hz的主發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)為Warsila 9L32，可以單獨(dú)或者并聯(lián)向中壓電網(wǎng)供電。 其中 50Hz中壓電源供應(yīng)的貨物時(shí)，可以切換為 2030KVA， 600rpm， 50Hz的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，單獨(dú)為 50Hz的貨物負(fù)載電源供電 ，圖中用于中壓匯流排連接的斷路器 KS1應(yīng)該處于分閘狀態(tài)。 中壓主電力系統(tǒng)電源： 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 450V的輔助低壓系統(tǒng)供電的 2臺(tái) 900KVA、將電壓從 KV轉(zhuǎn)變?yōu)?450V的 旋轉(zhuǎn)變流器 。 當(dāng)旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組發(fā)生故障或檢修時(shí)，以及在碼頭沒有載貨物時(shí)，電源來自 1臺(tái) 1125KVA， 900rpm， 60Hz的輔助發(fā)電機(jī)組，柴油機(jī)是 Warsila 6L20， 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 “ 泰安口 ” 半潛式電力推進(jìn)船電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式 航行模式； 裝載 50Hz貨物的模式； 機(jī)動(dòng)操縱模式； 動(dòng)態(tài)定位模式 1； 動(dòng)態(tài)定位模式 2； 港內(nèi)停泊模式 1（不需要 50Hz中壓貨物電源）； 港內(nèi)停泊模式 2（需要 50Hz中壓貨物電源）； 應(yīng)急工況； 港內(nèi)停泊模式 3(功率回饋模式 )。 不同運(yùn)行模式的設(shè)置，是靠電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組、匯流排的不同連接組合實(shí)現(xiàn)的。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 第三節(jié) 船舶電站的主接線 船舶電站的主接線是指發(fā)電機(jī)通過開關(guān)設(shè)備和連接導(dǎo)線所組成的受電和配電的電路 把發(fā)電機(jī)和配電設(shè)備等用單線連接成的電路圖稱為電氣主接線圖 船舶電站的主接線在主配電板中表現(xiàn)為主匯流排（以下稱母線）的連接方式。從母線的數(shù)量上看，有單母線和雙母線形式；從母線的分段與否來看，有母線分段和母線不分段形式。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 船舶電站的主接線主要有下列形式： ① 單母線不分段 ② 單母線分段 ③ 雙母線不分段 ④ 雙母線分段 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 單母線不分段的主接線 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 ① 單電站母線分段主接線 母線分成兩段以后，形成兩個(gè)獨(dú)立的電網(wǎng)，有兩個(gè)母線電壓，許多控制電路要作相應(yīng)的處理。 開關(guān) Q3把母線分隔成兩段，也可以說開關(guān)把兩段母線連接起來，故可以稱為 母聯(lián)開關(guān) 。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 母聯(lián)開關(guān) 一般采用如下形式： 三個(gè)各相獨(dú)立的隔離器 ；三相隔離開關(guān) ； 三相斷路器 。 采用斷路器 操作起來較方便，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，且能通斷負(fù)載電流和短路故障電流，但體積較大，價(jià)格較貴。 船舶電站的主接線的母聯(lián)開關(guān)，通常 采用隔離開關(guān) 形式。 采用隔離器 雖然節(jié)省空間，但必須在無負(fù)載或已斷電條件下，采用絕緣手柄才能進(jìn)行分合操作； 采用三相隔離開關(guān) 比較簡單，價(jià)格又便宜，分段信號(hào)可以用位置開關(guān)來發(fā)出，但是不允許帶負(fù)載操作，且只能由人工完成； 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 ② 有兩個(gè)電站的主接線 兩個(gè)電站可以同時(shí)供電，也可以用一個(gè)電站向全船供電。當(dāng)一個(gè)電站不能供電時(shí)，由另一個(gè)維持電網(wǎng)供電。這樣增強(qiáng)了船舶運(yùn)行的生命力，提高了供電的可靠性。 有的船舶如大型游輪和軍艦，設(shè)置兩個(gè)電站。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 兩個(gè)電站的母線通過各自的聯(lián)絡(luò)開關(guān)（ Q5和 Q6）和連接電纜相互連接。一個(gè)電站可以向另一個(gè)電站供電，兩個(gè)電站也可以并聯(lián)運(yùn)行。 連接兩個(gè)電站母線的開關(guān)稱為 聯(lián)絡(luò)開關(guān) ，從原理上講，聯(lián)絡(luò)開關(guān)只需一臺(tái)，考慮到操作的方便性和可能出現(xiàn)的各種損壞，在兩個(gè)電站處各設(shè)一臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。 擔(dān)任聯(lián)絡(luò)任務(wù)的開關(guān)通常采用 斷路器 。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 ③ 有兩臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的主接線 從船舶營運(yùn)的 經(jīng)濟(jì)性 出發(fā)，為了合理地使用能源，船舶電站的發(fā)電機(jī)不限于采用獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組，許多船舶電站采用了由主機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，稱為 軸帶發(fā)電機(jī) 。 還有由主機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)的透平發(fā)電機(jī)，稱為 廢氣透平發(fā)電機(jī) 。 這類發(fā)電機(jī)只有在主機(jī)運(yùn)行時(shí)才能使用，因此還必須設(shè)置獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 有兩臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的電站 由于轉(zhuǎn)速與頻率的嚴(yán)格關(guān)系，兩臺(tái)主機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)不能并聯(lián)運(yùn)行。 船舶航行時(shí)如果要用兩臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)供電，母線就必須分成兩段分別供電。在這里 隔離開關(guān) Q3是必須設(shè)置的，而且必須采用斷路器。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 它與設(shè)置隔離開關(guān)的主接線一樣。不同的是，每段母線上設(shè)一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。這兩臺(tái)機(jī)可以并聯(lián)運(yùn)行，也可以通過 Q3（合閘）向另一段母線供電。兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)可以通過 Q3（合閘）并聯(lián)運(yùn)行。 兩臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)（不管柴油發(fā)電機(jī)是否與之并聯(lián)）只有在 Q3斷開時(shí)才能分段供電。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 ④ 主母線在一側(cè)的三段母線電站主接線 某種工作船舶的電站，由兩臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組成。 兩臺(tái) 母聯(lián)斷路器 把母線分成三段，主母線 MB接兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)： l段軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB1接 1號(hào)軸帶發(fā)電機(jī)，2段軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB2接 2號(hào)軸帶發(fā)電機(jī)。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 電力負(fù)載有 兩臺(tái)大功率側(cè)推電動(dòng)機(jī) 和其他大功率機(jī)械電動(dòng)機(jī)，分別接在兩段軸帶發(fā)電機(jī)母線上。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 在作業(yè)狀態(tài)，為了避免啟動(dòng)大功率電動(dòng)機(jī)時(shí)的沖擊電流，斷開聯(lián)絡(luò)斷路器 Q5和 Q6，把母線分成三段，軸帶發(fā)電機(jī)分別向各自的母線供電，主母線 MB由一臺(tái)或二臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)供電，也可以合上 Q5斷開 Q6，把母線分成二段，任一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)向 SB1和 SB2供電。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 在正常航行狀態(tài)，合上 Q5和 Q6把母線連成一段，由任一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)向全船負(fù)載供電。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 ⑤ 主母線在中間的三段母線電站主接線 另一種三段母線的電站如下圖所示。不同的是軸帶發(fā)電機(jī)和側(cè)推電動(dòng)機(jī)在主母線的兩側(cè)，它可以斷開一臺(tái)聯(lián)絡(luò)斷路器，用一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)供自己母線的大功率電動(dòng)機(jī)，合上另一臺(tái)聯(lián)絡(luò)斷路器，用另一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)向全船負(fù)載供電，但一側(cè)的軸帶發(fā)電機(jī)不能向另一側(cè)的大功率電動(dòng)機(jī)供電。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 雙母線不分段的主接線 一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)的電站 ,這可以看成是具有雙母線電站的例子。 主母線 MB與兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī) G1和 G2相連接。軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB與軸帶發(fā)電機(jī) G3連接，軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB上接有 經(jīng)濟(jì)航行所需的負(fù)載 ，兩條母線可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān) Q4連接起來，柴油發(fā)電機(jī)可以與軸帶發(fā)電機(jī)并聯(lián)供電，也可以向軸帶發(fā)電機(jī)母線 SB供電。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 第四節(jié) 船舶主電站容量確定和發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇 1 確定船舶電站容量的目的 船舶在各種狀態(tài)下的用電量不盡相同， 船舶主電站的容量并不是全船各用電設(shè)備功率之總和 。 正確合理地計(jì)算船舶電站的容量和選擇發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)，對(duì)于船舶運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的意義。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 2 確定船舶電站容量和機(jī)組數(shù)量的方法 為了確定船舶電站的容量和發(fā)電機(jī)組的功率及數(shù)量，首先要計(jì)算出全船電力負(fù)載所需的總功率，也就是全船用電設(shè)備的實(shí)際功率需要量。 船舶在不同的航行工況下，其計(jì)算負(fù)荷也是不相同的。然后再考慮其它因素，如電網(wǎng)損耗、同時(shí)系數(shù)等，最后才能確定發(fā)電機(jī)組的功率及數(shù)量，從而決定船舶電站的總?cè)萘俊? 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 船舶電站容量的計(jì)算方法很多， 絕大多數(shù)都是將負(fù)載分成 連續(xù)負(fù)載 和 間斷負(fù)載 來計(jì)算。 由于所用負(fù)載功率的不同，連續(xù)負(fù)載與間斷負(fù)載的相加方式不同，引出了 三類負(fù)載法、需要系數(shù)法、晝夜航行圖表法、概率論法、軟件仿真法 等，每種方法里又分有很多公式和模型。 其中 三類負(fù)荷法、需要系數(shù)法、晝夜航行圖表法、概率論法 四種方法用得較多。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 概率論法 適用于同類型的船舶，它是根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，找到發(fā)電機(jī)功率與主機(jī)功率之間的關(guān)系，利用回歸分析方法，推導(dǎo)出一些公式，就可以在用電設(shè)備未確定前，預(yù)先確定發(fā)電機(jī)的容量。 晝夜航行圖表法 適用于小船或電動(dòng)輔機(jī)不多的船舶。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 三類負(fù)荷法、需要系數(shù)法 應(yīng)用最多。 西歐和日本多采用需要系數(shù)法 我國與前蘇聯(lián)等國采用三類負(fù)荷法 如果需要系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)以及同時(shí)系數(shù)等選得恰當(dāng)，能得到與實(shí)際情況相近的結(jié)果。 船舶電站容量的計(jì)算結(jié)果用表格的形式表示，稱作船舶電力負(fù)荷計(jì)算書 。 P32～ P35(僅此說明 ) 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 3 船舶電力負(fù)荷的分類、特點(diǎn) 3． 1 船舶運(yùn)行工況分類 在進(jìn)行電力負(fù)載計(jì)算時(shí)，通常要考慮船舶 運(yùn)行工況 ，雖然不同類型、用途的船舶其運(yùn)行工況略有不同，但都有相同的基本運(yùn)行工況，為了使電站更合理地適應(yīng)各種工況的要求，電力負(fù)荷的計(jì)算應(yīng)按不同工況進(jìn)行。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 船舶運(yùn)行工況一般可劃分成以下幾類： （ 1） 航行工況 ：船舶全速、滿載航行狀態(tài)； （ 2） 進(jìn)出港工況 ：港內(nèi)低速航行或靠離碼頭等機(jī)動(dòng)狀態(tài)； （ 3） 裝卸貨工況 ：貨船的裝卸貨或油船的裝卸油狀態(tài)； 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 （ 4） 水上作業(yè)工況 ：調(diào)查船的海上作業(yè)、工程船舶的水上作業(yè)等； （ 5） 停泊工況 ：船舶停靠在碼頭或錨地上，無裝卸作業(yè)狀態(tài)； （ 6） 應(yīng)急工況 ：指船舶在火災(zāi)或海損時(shí)的狀態(tài)。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 既有航區(qū)及使用目的的不同的區(qū)別，又有熱帶航行和寒帶航行、裝貨和不裝貨（特別是裝有冷藏貨物時(shí)很重要）、載客與不載客的差別，而且還有季節(jié)和時(shí)間的不同。例如：冬天和夏天、白天和黑夜、早晨和傍晚等。 船舶運(yùn)行工況的劃分并不是一成不變的 應(yīng)注意的是類型不同的船舶其運(yùn)行工況的劃分也完全不相同，所以考慮時(shí)應(yīng)視具體情況而定。 例如對(duì)客船就不需要考慮裝卸貨工況，而根據(jù)其照明負(fù)荷的使用情況將其正常航行工況分為晝夜兩種工況進(jìn)行計(jì)算。 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 3． 2 船舶用電設(shè)備按功能分類： 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)，如主海水冷卻泵、淡水冷卻泵、滑油泵、鼓風(fēng)機(jī)等； 2） 甲板機(jī)械 ：包括錨機(jī)、絞盤機(jī)、舵機(jī)、起貨機(jī)、舷梯絞車； 3） 艙室輔機(jī) ：包括生活用水泵、消防泵，艙底泵、壓載泵、為輔鍋爐服務(wù)的輔機(jī)等； 船舶電站及其自動(dòng)化系統(tǒng) 2022/6/4 課 件 輪機(jī)工程學(xué)院船電系 4） 機(jī)修機(jī)械 ：包括機(jī)艙起重行車、車床、鉆床、刨床和電焊機(jī)等； 5） 冷藏通風(fēng) ：包括冷藏貨艙、伙食冷庫、空調(diào)裝置使用的輔機(jī)及通風(fēng)機(jī)等； 6） 弱電設(shè)備 ：包括導(dǎo)航通信設(shè)備、無線電設(shè)備、自動(dòng)控制設(shè)備及充