1、第十二章船舶电力系统的组成第十二章船舶电力系统的组成第1章第3页 1.1 1.1 概述概述 1.1.1 1.1.1 船舶电力系统的组成及特点船舶电力系统的组成及特点 1)1)船舶电力系统的组成船舶电力系统的组成 电源装置电源装置电能产生（发电）电能产生（发电） 配电装置配电装置电能分配（配电）电能分配（配电） 电力网电力网电能传输（输电）电能传输（输电） 负载负载电能消耗（用电）电能消耗（用电）按照一定方式连按照一定方式连接的整体接的整体第十二章船舶电力系统的组成第十二章船舶电力系统的组成船船舶舶电电力力系系统统简简图图ABB电源装置电源装置配电装置电力网负载电源装置电源装置： 将机械能、化学
2、能等能源转变为电能的装置。将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。 船舶电源主要是指发电机和蓄电池。船舶电源主要是指发电机和蓄电池。 主电源主电源-柴油发电机组柴油发电机组 2 2-4-4台台 应急电源应急电源应应急柴油发电机急柴油发电机 1 1台台 小应急电源小应急电源蓄蓄电池电池1）船舶电力系统的组成）船舶电力系统的组成配电装置配电装置： 对电源和用电设备进行保护、监测、对电源和用电设备进行保护、监测、分分配配、转换、控制的装置。、转换、控制的装置。 构成：构成：主配电屏（发电机控制屏、并车屏）主配电屏（发电机控制屏、并车屏）应急配电屏应急配电屏负荷屏（照明、动力分配屏）负荷屏（照明、动力
3、分配屏）蓄电池充放电屏蓄电池充放电屏 全船电缆电线的总称全船电缆电线的总称分类：分类：动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。弱电电网等。 形式：形式：三相绝缘系统三相绝缘系统 电缆用多股软线：防火、防油、防机械冲击电缆用多股软线：防火、防油、防机械冲击船舶电力网船舶电力网 全船所有用电设备。全船所有用电设备。动力系统动力系统（各类电动机，三相（各类电动机，三相380伏）伏）甲板机械：锚机甲板机械：锚机 、舵机、起货机、绞缆机、舷梯起吊机等、舵机、起货机、绞缆机、舷梯起吊机等机舱机械：为主机、副机、锅炉服务各类的辅机（各种泵）机舱机械：为主机
4、、副机、锅炉服务各类的辅机（各种泵） 冷库、舱室空调等制冷设备冷库、舱室空调等制冷设备照明系统照明系统（220伏）伏）照明电器（舱室、生活场所的各类照明灯具）照明电器（舱室、生活场所的各类照明灯具）生活用电器生活用电器电航仪器设备电航仪器设备 负载负载 1 1） 船舶电力系统的特点船舶电力系统的特点 电站容量相比陆上要小得多。电站容量相比陆上要小得多。单机容量一般不超过单机容量一般不超过10001000KWKW，装机总功率不超过装机总功率不超过50005000KW.KW.（船小于船小于1010万吨）万吨） 第四代集装箱船大大超过第四代集装箱船大大超过50005000kwkw中海中海850850
5、（85008500箱）箱） 14.6 14.6兆瓦兆瓦发电机类型发电机类型船舶发电机的原动机多为柴油机：船舶发电机的原动机多为柴油机：起动快、机动性强起动快、机动性强（与陆上电力系统相比较）（与陆上电力系统相比较）配电装置特点：配电装置特点：船舶电网电压低、输电距离短，故障时冲击电流船舶电网电压低、输电距离短，故障时冲击电流大，要求有完善的保护系统大，要求有完善的保护系统船舶电力系统的负载特点：船舶电力系统的负载特点： 单负载（电动机）功率大，容易造成电网电压频率的波动。单负载（电动机）功率大，容易造成电网电压频率的波动。供配电的方式特点：供配电的方式特点： 根据负荷需要投入相应台数的发电机组
6、根据负荷需要投入相应台数的发电机组 正常航行时：正常航行时：1 1台台 进出港、风浪、装卸货：进出港、风浪、装卸货： 2 2台台船舶电力系统的特点船舶电力系统的特点 1.2 船舶电力系统的基本参数 电流种类(电制) 直流电制直流电制交流电制交流电制 （工作量小） 电动机和电器工作的可靠性电动机和电器工作的可靠性 电气设备重量、尺寸、价格的比较电气设备重量、尺寸、价格的比较 船舶机械电力拖动需要的特性的保证船舶机械电力拖动需要的特性的保证 线制：三相三线，中性点不接地线制：三相三线，中性点不接地电流种类（电制）、额定电压、额定频率电流种类（电制）、额定电压、额定频率船舶电力系统的基本参数船舶电力
7、系统的基本参数 额定电压、频率等级额定电压、频率等级 额定电压、频率关系到电气设备的重量、体积。额定电压、频率关系到电气设备的重量、体积。与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。与本国陆上电制参数一致，使船舶电气设备具有通用性。* *例如美国和日本采用例如美国和日本采用450450V V、60Hz60Hz的电制，的电制，* *我国和前苏联等均采用我国和前苏联等均采用400400V V、50Hz50Hz的电制。的电制。额定频率：我国采用额定频率：我国采用5050HzHz，欧美采用欧美采用6060HzHz。船舶电网：中、低压。船舶电网：中、低压。我国：我国：2424V V、110V110
8、V、220V220V、380V380V、1KV1KV、3KV3KV、6KV6KV1.3 发电机容量及台数确定的原则 *船舶电站容量和发电机组数量是从船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，满足船舶用电的需求，并保证船舶的安全性和经济性并保证船舶的安全性和经济性而确定的。而确定的。* *船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备标称电功率的总和。标称电功率的总和。* 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计总功率是通过船舶在各
9、种运行工作情况下的电力负荷计算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才能确定发电机组的功率和数量。能确定发电机组的功率和数量。发电机容量及台数确定的原则发电机容量及台数确定的原则船舶的运行工况船舶的运行工况航行工况航行工况 （货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的（货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的 41，油轮占，油轮占64）进出港工况进出港工况 （船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约（船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约 占运行周期的占运行周期的1）离靠码头状态离靠码头状态（起锚到主机起动为止的整个备航阶段）（起锚到主机起
10、动为止的整个备航阶段）装卸货工况装卸货工况 （货轮装卸所载货物期间约占运行周期的（货轮装卸所载货物期间约占运行周期的18， 油轮占油轮占7）停泊工况停泊工况 （货轮的无装卸作业停泊时间约占运行周期的（货轮的无装卸作业停泊时间约占运行周期的 40，油轮占，油轮占28）应急工况应急工况 （发生进水、火灾等海损引起主发电机失效而启（发生进水、火灾等海损引起主发电机失效而启 用应急发电机的工况用应急发电机的工况) 确定电站容量的基本原则确定电站容量的基本原则 电站容量应能满足船舶在各种运行况下的用电量，并有电站容量应能满足船舶在各种运行况下的用电量，并有适当的裕量，确保连续可靠的供电。但从经济性考虑，
11、冗余适当的裕量，确保连续可靠的供电。但从经济性考虑，冗余功率又不能太大。功率又不能太大。发电机组容量和数量的选择原则发电机组容量和数量的选择原则 * *单机组容量以最高负荷率为单机组容量以最高负荷率为8080来确定为宜来确定为宜* *船舶电站必须有备用机组，其容量要能满足船舶各运行船舶电站必须有备用机组，其容量要能满足船舶各运行 工况的用电需求工况的用电需求 确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿确定单机组容量和机组数量时，要考虑各机组的使用寿命应与主机寿命相当命应与主机寿命相当发电机容量及台数确定的原则发电机容量及台数确定的原则总之：船舶电站的实际容量和数量的选择综合考虑了船舶发动
12、机的利用系数、负荷系数、同时性系数等因素。方法：方法：若以高效率经济运行为原则，针对电站容量和各工况的若以高效率经济运行为原则，针对电站容量和各工况的用电量及其相对运行周期等具体情况，可选择：用电量及其相对运行周期等具体情况，可选择：小功率多小功率多机组、大功率少机组、不同功率的机组机组、大功率少机组、不同功率的机组。一般设置一般设置2至至3台台(包括备用机组包括备用机组)同型号、同容量的机组，同型号、同容量的机组，最多为最多为4台。台。有些船舶在无作业停泊期间用电量少，常设一台小容量有些船舶在无作业停泊期间用电量少，常设一台小容量的系泊发电机。的系泊发电机。发电机容量及台数确定的原则发电机容
13、量及台数确定的原则1.4 应急发电机容量的确定应急发电机容量的确定目的和原则目的和原则 规范都规定客船和规范都规定客船和500500总吨以上的货船应设有独立的应总吨以上的货船应设有独立的应急电源。急电源。( (发电机发电机 蓄电池组蓄电池组) )主电源供电失效时向主电源供电失效时向重要负载重要负载提供电能提供电能应急发电机应该具有应急发电机应该具有独立的冷却装置独立的冷却装置和和燃油供给单元燃油供给单元，并设有满足规则要求的并设有满足规则要求的起动装置起动装置。起动并供电的最长时间不得超过起动并供电的最长时间不得超过4545S S。应急发电机的容量应确保海上人命安全公约应急发电机的容量应确保海
14、上人命安全公约(SOLAS)和和 主管机关有关规定的供电主管机关有关规定的供电范围和供电时间范围和供电时间应急发电机容量的确定应急发电机容量的确定容量确定容量确定 * *确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的确定应急发电机的容量通常基于下述设备所需的电功率，即：电功率，即：航行灯、信号灯、应急照明设备、应航行灯、信号灯、应急照明设备、应急报警和信号装置、火灾探测和报警装置及防火门急报警和信号装置、火灾探测和报警装置及防火门的固定和释放系统的固定和释放系统; ;应急时所需的船内通信设备、应急时所需的船内通信设备、应急消防泵、自动喷水泵、应急舱底泵及其电动应急消防泵、自动喷水泵、应急舱底泵及其
15、电动遥控设备、应急时使用的舵机等。遥控设备、应急时使用的舵机等。* *不同种类、吨位的船舶，其应急发电机供电的电不同种类、吨位的船舶，其应急发电机供电的电气设备范围也略有不同。气设备范围也略有不同。2.船舶电源的分类船舶电源的分类2.1两个大分类：1、发电机组2、蓄电池*燃料电池（未成熟）2.2同步发电机组：由柴油机等作为原动机进行拖动发电的点电机组。2.3 轴带发电机装置 船舶轴带发电装置是由船舶主机驱动发电机供电的装置，它利用主机富裕功率来达到节能的目的。发电机以重油HFO代替柴油DO，降低燃油费用 轻柴油的价格约为重油的一倍最近几年来新造的定期集装箱船、矿砂船、散装液货船大多数安装了轴带
16、发电机系统。 2.3 轴带发电机装置 其主要优点体现在以下几个面：其主要优点体现在以下几个面：节省燃料和燃料费用。由于主机燃用劣质燃料油作为燃料，热效率高、经济性好。降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维修工作量和维修费用。减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组，也就减少其消耗的滑油。有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。 改善机舱工作环境。降低机舱的噪音，同时也减少了机舱的热源。 轴带发电机系统也存在一些缺点：轴带发电机系统也存在一些缺点： 船舶在港作业时，不能用轴带发
17、电机供电，仍需要辅助柴油发动机组供电。对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得较为复杂。一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航行的时间)有关。 船舶轴带发电机的主要类型船舶轴带发电机的主要类型 频率变动型轴带发电机装置，它包括变距桨普通式和定距桨普通式频率稳定型轴带发电机装置，它又分为；定速类，包括涡轮连轴节式，油压驱动式，油类多板离合器式无级调速齿轮箱式；晶闸管逆变器式；跨轴式；旋转变流机类，包括直流式和交流式；感应恒
18、频式，分为旋转式，静止式，晶闸管逆变器式。复合轴带发电机装置，它包括：高经济轴带发电机装置，超经济轴带发电机装置，带发电机电动装置；多功能齿轮箱式轴带发电机组合装置；废气涡轮轴带发电组合装置， 轴带发电机系统的类型变距螺旋桨变距螺旋桨+轴带发电机装置轴带发电机装置 CPP+S/G主机转速维持不变，航行中靠改变螺距以改变推力。轴带发电机转速不变，恒频输出。定距桨定距桨+定速装置定速装置+轴带发电机轴带发电机FPP+CS+S/G电磁滑差离合器恒速轴带发电机系统定距桨定距桨+轴带发电机轴带发电机+恒频装置恒频装置FPP+S/G+CF晶闸管逆变器式轴带发电机系统轴带异步发电机系统轴带异步发电机系统AG
19、S/G系统G柴油机主机主机汇流排S/G主轴返回CPP+S/G系统G柴油机主机主机汇流排S/G主轴返回FPP+CS+S/G系统G柴油机主机主机汇流排S/G主轴CS返回1 1，不停电转换 在转速下降到60%以前，必须启动柴油发电机，并网运行，避免全船停电；需8-10秒 主机自“全速停车”指令发出至转速下降到60%应不低于10秒 额定功率输出特性：图12-5SG系统的几个问题SG系统的几个问题2 2，谐波危害晶闸管变流装置产生谐波，如送入电网，会引起电机效率下降、温度上升；对其它设备产生干扰。需要抑制谐波：电抗器、同步补偿机。3，短路电流当负载侧发生短路故障时，根据规范，发电机应能提供3倍额定电流以
20、上的短路电流，并持续3秒。使用晶闸管变流装置的轴带发电机系统 在发生短路故障时通过同步补偿机提供短路电流。轴带发电机系统轴带发电机系统轴带轴带发电机系统结构发电机系统结构G柴油机汇流排If主机主机主轴SG返回GM= =控制器控制器船舶轴带发电机系统原理船舶轴带发电机系统原理轴带发电机系统变流主电路轴带发电机系统变流主电路可控整流电路可控整流电路将交流电转换为直流电逆变电路逆变电路将直流电转换为恒定电压、频率的交流电GnIdUdUdIf整流逆变ug电网船舶轴带发电机系统原理船舶轴带发电机系统原理可控整流电路：可控整流电路：采用三相桥式全控晶闸管整流电路：整流输出电压：IdGnUdUdIf整流逆变
21、ugUd=2.34Ugcos船舶轴带发电机系统原理船舶轴带发电机系统原理整流输出电压的调节整流输出电压的调节: 改变发电机的励磁电流, 以改变发电机输出电压大小可使晶闸管控制角限制到小限度, 保持最佳功率因数和效率, 节省发电机容量。 改变晶闸管控制角Ud=2.34Ugcos船舶轴带发电机系统原理船舶轴带发电机系统原理主电路中的晶闸管逆变装置主电路中的晶闸管逆变装置采用三相桥式全控晶闸管逆变电路虽然船舶电网的频率随负载变化而波动(稳定需要), 但逆变器只控制逆变角,不改变频率(频率由SC控制) 属于有源逆变IdUdUd整流逆变ugU,f 三相桥式全控晶闸管逆变电路与三相桥式全控晶闸管整流电路工
22、作原理相同Ud=2.34Ugcos逆变电路直流侧电压：船舶轴带发电机系统原理船舶轴带发电机系统原理同步补偿机同步补偿机SC的的作用作用 供给晶闸管逆变器和全船用电设备所需的无功功率 同步补偿器及其自动调压器自动维持电网电压恒定G电压的变动是由无功负荷引起的,通过AVR调整励磁, 以调整电压,满足无功负荷的需要.IdUd逆变汇流排PQGM同步补偿机同步补偿机的的作用作用 限制谐波电流, 改善电压波形逆变器输出的电流波形有很大谐波, 同步补偿机和交流电抗器共同起了交流滤波交流滤波的作用 供给持续短路电流电力系统发生短路故障时,需要进行“选择性切断”, 发电装置应具有提供足够大短路电流的能力.iou
23、oL同步补偿机同步补偿机的的作用作用 具有频率检测和调整的功能 正常运行时,变流装置提供负载有功功率,同步补偿机同步旋转,转子储存动能.负载的负荷变化时,同步补偿机临时临时补充负荷变化:负荷增加时,补偿机补偿机输出动能,n 减小,电网f 减小负荷减小时,补偿机补偿机增加动能,n 增大,电网f 增大 根据电网f 的变化,轴带发电机控制系统调整变流装置的功率输出,以平衡负载的负荷变化船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统2.3，轴带发电机系统输出功率的控制轴带发电机系统输出功率的控制功率输出特性功率输出特性:转速%输出功率%0.40.10.750.510船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统变流装置的
24、输出功率的控制变流装置的输出功率的控制:直流中间环节:IdGnUdUdIf整流逆变ugP直流回路的等效电路：IdUdUdR船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统变流装置的输出功率的控制变流装置的输出功率的控制:RUUIddd直流电流:IdUdUdR轴带发电机输出功率:P=UdId=UdId船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统 输出功率的两类控制规律输出功率的两类控制规律: 自动调节主整流器控制角的控制系统 n=75-100%nN时, 保持恒定,调节, 改变Ud, Id恒定, 输出功率恒定 n=45-75%nN时, 已达极限值, 保持恒定, 调节, 使随n的减小而增加, 改变Ud, 输出功率线性下
25、降GnIdUdUdIf整流逆变 Ug船舶轴带发电机系统船舶轴带发电机系统 自动调节励磁整流器控制角f的控制系统 n=75-100%nN时, 恒定,调节f, 改变Ud 使输出功率恒定. 保持极小值,便于故障时封锁脉冲. n=45-75%nN时, f ,已达极限值, 调节,使随n的减小而增加, 改变Ud, 输出功率线性下降GnIdUdUdIf整流逆变 fUg 2.6 蓄电池蓄电池蓄电池在船舶上的应用蓄电池在船舶上的应用 1 1，作为船舶小应急电源，作为船舶小应急电源* *临时应急照明（客轮临时应急照明（客轮 18 18小时）小时） （货轮（货轮 30 30分钟）分钟）2 2，低压设备的工作电源：，
26、低压设备的工作电源： * *报警装置（机舱报警、火警、逃生）报警装置（机舱报警、火警、逃生）* 自动电话机、发报机等自动电话机、发报机等* 应急发电机组的起动电源应急发电机组的起动电源 2.6 蓄电池船用蓄电池的类别：船用蓄电池的类别： v酸性蓄电池酸性蓄电池也称为铅酸蓄电池也称为铅酸蓄电池船用历史最久，常用于柴油机的起动和应急照明。船用历史最久，常用于柴油机的起动和应急照明。体积大，维护不方便体积大，维护不方便v 碱性蓄电池碱性蓄电池包括镉包括镉- -镍蓄电池、铁镍蓄电池、铁- -镍蓄电池、锌镍蓄电池、锌- -银蓄电池和镉银蓄电池和镉- -银蓄电池等银蓄电池等主要用于无线电通信设备。主要用于
27、无线电通信设备。体积小，动力足，维护方便，但价格较高，民用船舶较体积小，动力足，维护方便，但价格较高，民用船舶较少采用。少采用。 船用蓄电池共有三组：船用蓄电池共有三组： 1 1、驾驶室下一层或半层，和应急发电机同一层（机、驾驶室下一层或半层，和应急发电机同一层（机舱报警、临时照明舱报警、临时照明 2 2、应急发电机启动用、应急发电机启动用 3 3、驾驶室顶上（报务用）、驾驶室顶上（报务用） 2.6 蓄电池蓄电池的主要性能蓄电池的主要性能 蓄电池的主要性能指标包括蓄电池的主要性能指标包括开路电压、工作电压、电池容量、开路电压、工作电压、电池容量、使用温度、寿命和储存期等。使用温度、寿命和储存期
28、等。酸性蓄电池中每个小电池的电动势为酸性蓄电池中每个小电池的电动势为2.0V-2.1V。放电时，放电时，电压逐渐下降，到达某一电压电压逐渐下降，到达某一电压(称称放电终止电压放电终止电压)时，则急时，则急剧下降，当低至放电终止电压时不再放电。剧下降，当低至放电终止电压时不再放电。10h放电率的放电率的每个小电池放电终止电压为每个小电池放电终止电压为1.8V。充电时，电压变化在充电时，电压变化在2.05V-2.8V范围内，范围内，充电终期电压充电终期电压每个小电池为每个小电池为2.5V-2.8V。碱性蓄电池中每个小电池的电动势为碱性蓄电池中每个小电池的电动势为1.3V左右左右，在额定放，在额定放
29、电率时平均放电电压为电率时平均放电电压为1.2V。根据不同结构型式，充放电根据不同结构型式，充放电特性是不同的。特性是不同的。 2.4 蓄电池蓄电池的结构及工作原理蓄电池的结构及工作原理 酸性蓄电池酸性蓄电池( (铅酸蓄电池铅酸蓄电池) )结构结构及及工作原理工作原理 组成：组成：阳极板阳极板 ( 过氧化铅过氧化铅 PbO2 ) 阴极板阴极板 ( 海绵状铅海绵状铅 Pb) 电解液电解液 ( 稀硫酸稀硫酸 ) 硫酸硫酸 ( H2SO4) + 水水 ( H2O)电池外壳电池外壳隔离板隔离板其它其它 ( 液口栓液口栓 . 盖子等盖子等 )铅酸蓄电池 P Pb bO O2 2 + 2H+ 2H2 2S
30、OSO4 4+ P+ Pb b P Pb b SO SO4 4 + 2H + 2H2 2O + PO + Pb b SO SO4 4 ( (正极正极) () (电解液电解液) () (负极负极) () (正极正极) () (电解液电解液)()(负极负极) )放电放电充电充电酸性电池是利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存电酸性电池是利用铅、二氧化铅和硫酸的化学反应来储存电能和释放电能的，其工作原理由下面的化学反应方程式表能和释放电能的，其工作原理由下面的化学反应方程式表示。示。 酸性蓄电池的电解液为浓度在酸性蓄电池的电解液为浓度在2727-37-37的稀疏酸溶液，的稀疏酸溶液，比重为比重为1
31、128281 13131。 铅酸蓄电池 充电时电解液稀硫酸的比重会增加；放电时由于生成水，充电时电解液稀硫酸的比重会增加；放电时由于生成水，比重降低。比重降低。 实际工程中采用比重计来测量电解液的比重，从而估计出实际工程中采用比重计来测量电解液的比重，从而估计出蓄电池电动势的大小。蓄电池电动势的大小。酸性蓄电池的电动势，主要与电解酸性蓄电池的电动势，主要与电解液比重液比重d d有关。有关。比重高，电动势也高，比重高，电动势也高，E E与与d d之间的关系可之间的关系可由经验公式来表示，即：由经验公式来表示，即： E=0.84+d E=0.84+d 如：测得的比重为如：测得的比重为1.281.2
32、8时，则可估算出其电动势为时，则可估算出其电动势为2.122.12V V。铅酸蓄电池铅酸蓄电池气体的产生与通风换气：气体的产生与通风换气：充电中产生的气体为氧与氢的混合气，氢气具爆炸性，充电中产生的气体为氧与氢的混合气，氢气具爆炸性，若空气中氢气达若空气中氢气达3.8%以上，且又近火源，则会发生爆以上，且又近火源，则会发生爆炸。充电场所必须通风良好，注意远离火源，避免触炸。充电场所必须通风良好，注意远离火源，避免触电。电。 纯水之补充纯水之补充 重复充重复充/放电时，电解液面会缓缓下降，因此定期检视放电时，电解液面会缓缓下降，因此定期检视电解液液位，随时补充电解液液位，随时补充铅酸蓄电池维护铅
33、酸蓄电池维护碱性蓄电池碱性蓄电池碱性蓄电池具有体积小、机械强度高、工作碱性蓄电池具有体积小、机械强度高、工作电压平稳、能大电流放电、使用寿命较长和电压平稳、能大电流放电、使用寿命较长和易于携带等特点，近年来在远洋船上的应用易于携带等特点，近年来在远洋船上的应用增多。增多。缺点是碱性蓄电池比酸性蓄电池的额定电压缺点是碱性蓄电池比酸性蓄电池的额定电压低，提供相同的供电电压，碱性蓄电池通常低，提供相同的供电电压，碱性蓄电池通常在数量上要比酸性蓄电池多出在数量上要比酸性蓄电池多出6767，成本较，成本较高。高。 镉-镍蓄电池Cd+ 2KOH+ 2Ni(OH)Cd+ 2KOH+ 2Ni(OH)3 3 C
34、d(OH)Cd(OH)2 2 + 2KOH + 2Ni(OH)+ 2KOH + 2Ni(OH)2 2 ( (负极负极)()(电解液电解液)( )( 正极正极) () (负极负极)()(电解液电解液)()(正极正极) )放电充电碱性蓄电池的电解液为碱性蓄电池的电解液为2020的氢氧化钾的氢氧化钾( (KOH)KOH)水溶液水溶液( (或纯或纯氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液) )，比重为，比重为1.21.2-1.27-1.27。q电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学反应，电解液在充放电过程中只作电流的传导体，不参与化学反应，其浓度不变，因而其浓度不变，因而不能根据比重来判断充放电的程度不能根
35、据比重来判断充放电的程度q碱性蓄电池中每个电池的电动势为碱性蓄电池中每个电池的电动势为1.251.25V V。放电时，电压变化在放电时，电压变化在1.2-11.2-1V V范围内范围内，低于低于0.70.7V V就不应再放电。就不应再放电。充电时，电压变化在充电时，电压变化在1.4-1.4-1.8V1.8V范围内。范围内。蓄电池的容量蓄电池储存电能能力的物理量，单位为安培小时蓄电池储存电能能力的物理量，单位为安培小时( (AH)AH)。额定容量额定容量被定义为在电解液温度为被定义为在电解液温度为2525C C，以以1010h h放电电流连续放电电流连续放电至终比电压时所输出的容量。放电至终比电
36、压时所输出的容量。例如例如200200AhAh容量的酸性蓄电池是指能以容量的酸性蓄电池是指能以2020A A的电流放电的电流放电1010h h。 酸性蓄电池通常以酸性蓄电池通常以1010h h的放电电流为标准放电电流的放电电流为标准放电电流( (即经过即经过1010h h使蓄电池放完电的放电电流使蓄电池放完电的放电电流) ) 碱性蓄电池一般是以碱性蓄电池一般是以8 8h h作为标准放电电流。作为标准放电电流。船用蓄电池的充放电方式充电的方法充电的方法1.1. 恒电流充电恒电流充电以恒电流充电至放电结束；以恒电流充电至放电结束；2.2. 恒电压充电恒电压充电给蓄电池加以恒定电压进行充电给蓄电池加
37、以恒定电压进行充电（由于充电初期通过电流大，应根据该电流选定整（由于充电初期通过电流大，应根据该电流选定整流器的容量）；流器的容量）；3.3. 恒电流恒电压充电恒电流恒电压充电在充电初期通以适当的恒定在充电初期通以适当的恒定大电流，达到某一电压时，保持恒定电压进行连续大电流，达到某一电压时，保持恒定电压进行连续充电；充电；4.4. 连续补充充电连续补充充电给无负载的蓄电池自行放电进行给无负载的蓄电池自行放电进行补充充电的方法；补充充电的方法；5.5. 分段充电分段充电按按2 2段段3 3段变化恒电压或恒电流充电段变化恒电压或恒电流充电电流进行充电。电流进行充电。 船用蓄电池的充放电方式充电种类
38、充电种类1.1. 初次充电初次充电使用铅酸蓄电池时，初次向电池内加入电解液进行充使用铅酸蓄电池时，初次向电池内加入电解液进行充电，充电的第一阶段电流为额定容量的电，充电的第一阶段电流为额定容量的0.070.07，充到单格电压上升到，充到单格电压上升到2.42.4V V为止，第二阶段电流为额定容量的为止，第二阶段电流为额定容量的0.040.04，充到单格电压上升到，充到单格电压上升到2.5 2.5 V V，且相对密度和电压在且相对密度和电压在3 3小时内稳定。小时内稳定。 2.2. 正常充电正常充电对已经放过电的蓄电池，为了使其恢复到原来规定容对已经放过电的蓄电池，为了使其恢复到原来规定容量而进
39、行的充电，充电分两阶段进行，第一阶段按标准充电制的电量而进行的充电，充电分两阶段进行，第一阶段按标准充电制的电流（额定容量的流（额定容量的0.10.1）充电）充电6 6至至7 7小时，第二阶段用第一阶段充电电小时，第二阶段用第一阶段充电电流的一半充电流的一半充电2 2至至3 3小时。小时。3.3. 均衡充电均衡充电多个小电池组合使用的蓄电池在长时间使用后，各小多个小电池组合使用的蓄电池在长时间使用后，各小电池往往产生相对密度、容量和不均衡现象，为此需要每月进行一电池往往产生相对密度、容量和不均衡现象，为此需要每月进行一次均衡充电，其方法是先进行正常充电；静置次均衡充电，其方法是先进行正常充电；
40、静置1 1小时后，用初次充小时后，用初次充电第二阶段的电流充到有剧烈气泡产生为止；再静置电第二阶段的电流充到有剧烈气泡产生为止；再静置1 1小时，反复小时，反复上述充电过程，直到电压和相对密度保持稳定才完成。上述充电过程，直到电压和相对密度保持稳定才完成。目前，船舶上采用的充放电方式有:交互充放电方式浮充方式交互充放电和浮充相组合的方式蓄电池充放电方式蓄电池充放电方式 各种充放电方式的特点如表1-1所示。组合充电方式主电路组合充电方式主电路3 3. . 配电装置配电装置 接受和分配电能，并对电网实现保护的设备。接受和分配电能，并对电网实现保护的设备。3.1 配电装置配电装置分类分类 船用配电装
41、置种类：船用配电装置种类：* *面向主发电机的控制和监测的面向主发电机的控制和监测的主配电板，主配电板，* *面向应急发电机控制和监测的面向应急发电机控制和监测的应急配电板，应急配电板，* *面向蓄电池组控制和监测的面向蓄电池组控制和监测的蓄电池充放电板。蓄电池充放电板。* *区域分配电板、岸电箱和交流配电板区域分配电板、岸电箱和交流配电板等。等。 3 3.2 .2 主配电板的构成及功能主配电板的构成及功能船舶主配电板是船舶电力系统的中枢，担负着船舶主配电板是船舶电力系统的中枢，担负着对对主发电机和用电设备主发电机和用电设备的的控制、保护、监测和配控制、保护、监测和配电电等多种功能。等多种功能
42、。发电机控制屏发电机控制屏并车屏并车屏负载屏负载屏连接母线连接母线主配电板一般由四部分组成：一般由四部分组成：第1章第63页并车屏并车屏负载屏负载屏发电机控制屏发电机控制屏主配电屏面板主配电屏面板AKWHzVGenerator PanelHzVMain PanelGTSIMainSW.VM Feed PanelPump controlSelect SWSelect SWmetersLampBreakerMainSW.buttonButton 3.2 主配电板的构成及功能发电机控制屏 包含有原动机控制：起动/停止/保护/油门控制；发电机主开关及操纵器件（合闸/分闸）；指示灯和仪表；发电机励磁控制
43、发电机保护环节（逆功率/过流/短路/欠压/欠频/.） 3.2 主配电板的构成及功能并车屏 并车屏用于交流发电机组的并联运行、解列等操作。包含有： 同步表，同步指示灯、投切顺序选择和转换开关，操纵按钮及状态显示指示灯等。 手动/自动并车装置 有的还设有汇流排分段隔离开关、粗同步并车电抗器等。 3.2 主配电板的构成及功能负载屏 屏2 *包括动力负载屏和照明负载屏通常安装有装置式自动空气开关、电压表、电流表及转换开关、绝缘指示灯、兆欧表以及与岸电箱相联的岸电开关。主配电板发发电电机机控控制制屏屏发发电电机机控控制制屏屏2 2并车屏并车屏主主配配电电屏屏负载屏负载屏负载屏负载屏2 2 配电板汇流排一
44、些接线规范配电板汇流排一些接线规范 配电板上主汇流排及连接部件是铜质的，连接处作了防腐或配电板上主汇流排及连接部件是铜质的，连接处作了防腐或防氧化处理。汇流排能承受短路时的机械冲击力，其最大允许防氧化处理。汇流排能承受短路时的机械冲击力，其最大允许温升为温升为4545。 交流汇流排和裸线的各相以交流汇流排和裸线的各相以区分区分: : 第第1 1相相.绿色绿色 第第2 2相相.黄色黄色 第第3 3相相.褐色或紫色褐色或紫色 接地线接地线.绿色和黄色间隔绿色和黄色间隔 中性线中性线.浅蓝色浅蓝色 3.3 分配电板分配电板是由过载保护电器组成的集合体，分配电板是由过载保护电器组成的集合体，对额定电流
45、对额定电流不超过不超过1616A A的电气设备进行供电的的电气设备进行供电的开关板，也称为分电箱，主要有开关板，也称为分电箱，主要有动力分配电动力分配电板板和和照明分配电板照明分配电板两种。两种。 区域分配电板由主配电板或应急配电板馈电，区域分配电板由主配电板或应急配电板馈电，是对耗电大于是对耗电大于1616A A的电器设备进行供电的开关的电器设备进行供电的开关板。板。 主配电板 3.4 应急配电板应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急用电设应急配电板用于应急发电机控制和监视，并向应急用电设备供电。备供电。 与应急发电机组安装在同一舱室内，一般位于艇甲板上与应急发电机组安装在同一舱室内，
46、一般位于艇甲板上 应急配电板由应急发电机控制屏和应急配电屏组成应急配电板由应急发电机控制屏和应急配电屏组成 应急发电机单机运行，不需要并车屏、逆功率继电器和同应急发电机单机运行，不需要并车屏、逆功率继电器和同步表。步表。应急电网平时由主配电板供电，当主发电机发生故障或检应急电网平时由主配电板供电，当主发电机发生故障或检修时才由应急发电机组供电。修时才由应急发电机组供电。 主配电板与应急配电板的主开关之间设有主配电板与应急配电板的主开关之间设有电气联锁电气联锁，以，以保证主发电机并向电网供电保证主发电机并向电网供电 ( (即主网不失电即主网不失电) ) 时，应急发时，应急发电机组不工作。电机组不
47、工作。 3.5 充放电板充放电板 船舶小应急照明采用蓄电池船舶小应急照明采用蓄电池 船舶设置充放电板对蓄电池进行充电、放电船舶设置充放电板对蓄电池进行充电、放电 电源部分电源部分 目前交流船舶大都采用整流装置把交流电变为直流电。目前交流船舶大都采用整流装置把交流电变为直流电。 充放电回路充放电回路 当主应急电网都失电时，接触器当主应急电网都失电时，接触器KM1KM1线圈失电，常闭线圈失电，常闭触头闭合，直接向小应急用电设备供电，其余用电触头闭合，直接向小应急用电设备供电，其余用电设备分别利用开关送电。设备分别利用开关送电。 设有防止逆流的逆电流继电器或二极管设有防止逆流的逆电流继电器或二极管电
48、路图蓄电池充放电板 3.6 岸电箱临时修理中期修理 1.5-2年大修 4-4.5年 停泊码头 进坞修理时接岸电接岸电的基本条件：的基本条件：电压相同电压相同频率相同频率相同相序相同相序相同岸电箱GM岸电箱岸电船舶电网接岸电箱时应注意：接岸电箱时应注意：1岸电的岸电的PENPEN线需可靠的接船体线需可靠的接船体2相序指示器相序指示器VHZ船体接线柱岸电三相电源船电主配电板汇流排如果红灯亮，逆序继电器吸合，主开关不能合闸接地线三相交流岸电箱上常采用指示灯组成三相交流岸电箱上常采用指示灯组成相序指示器相序指示器。其接线方。其接线方式有多种，如图式有多种，如图1 12 2- -1212所示。选用两个指
49、示灯时，亮的指示灯所示。选用两个指示灯时，亮的指示灯表示超前相，暗的指示灯表示滞后相；采用一个指示灯时，亮表示超前相，暗的指示灯表示滞后相；采用一个指示灯时，亮时表示超前相。时表示超前相。 A超前B 120度，B超前C 120度 4. 万能式自动空气断路器 自动空气断路器又称自动开关。常用：自动空气断路器又称自动开关。常用：框架式即万能式自动开关框架式即万能式自动开关( (如国产如国产DWDW型型) )装置式装置式( (如国产如国产DZDZ型型) )自动开关自动开关船用万能式空气断路器用于发电机的主开关，是发电机船用万能式空气断路器用于发电机的主开关，是发电机投入电网的接入部件。在非正常运行情
50、况下投入电网的接入部件。在非正常运行情况下( (过载，电网短过载，电网短路，发电机欠压等路，发电机欠压等) )它能自动从电网上断开发电机。因此它它能自动从电网上断开发电机。因此它既是开关电器，又是保护电器既是开关电器，又是保护电器。装置式自动空气开关，一般用作支路、负载屏、照明屏装置式自动空气开关，一般用作支路、负载屏、照明屏等的开关电器，不同型号产品具有不同的保护功能，一般等的开关电器，不同型号产品具有不同的保护功能，一般都具有短路保护和过载保护。都具有短路保护和过载保护。 国内外制造的船用发电机主开关的型式很多国内外制造的船用发电机主开关的型式很多, , 结构不结构不尽相同，但基本原理大同
