船舶电力系统
船舶电力系统
第六章船舶电力系统§6-1 船舶电力系统概述一、船舶电力系统的组成及特点1．船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连接的整体，是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称.其结构简图如图6-1所示.图6—1典型船舶系统简图1）电源装置。
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。
2）配电装置。
对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。
3）船舶电力网.是全船电缆电线的总称，也是电能的生产者(各种电源）和电能的消耗者(各类用电设备)的中间传递环节.船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。
4）负载。
即用电设备。
船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机(为主机和主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等)、舱室辅机（生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等)、电力推进设备(主电力推进装置、首尾侧推装置等）、机修机械（车床、钻床、电焊机等）、冷藏通风(冷藏集装箱、空调装置、伙食冷库和通风机等）、照明设备、船舶通信导航设备（无线电通信设备、导航和船内通信设备)等。
2．船舶电力系统的特点根据船用负载的特点,船舶电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、配电装置等与陆上电力系统有着很大的差别。
从驱动发电机的原动机形式分类，船舶发电机组有柴油发电机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。
船舶电站单机容量一般不超过l 000kW，装机总功率不超过5 000 kW（电力推进船和特种船除外)，相比陆上要小得多。
船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合供配电的方式，以方便管理维护。
正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电,但是要求船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶安全运行。
船舶电力系统了解船舶电力系统的最新技术和应用案例
船舶电力系统了解船舶电力系统的最新技术和应用案例船舶电力系统：了解船舶电力系统的最新技术和应用案例船舶电力系统是指船舶上用于供电和驱动船舶各项设备的电力系统。
随着技术的不断进步和航行需求的增加，船舶电力系统也在不断更新和创新。
本文将介绍船舶电力系统的最新技术和应用案例，以便更好地了解其发展趋势和未来应用的可能性。
一、船舶电力系统的概述船舶电力系统主要包括发电、配电和用电三个环节。
发电环节通过柴油发电机、涡轮发电机或气体轮机等产生电能，并传输到配电系统。
配电系统将电能分配给各个用电设备，如推进器、船舶测控系统、通信系统、照明设备等。
船舶电力系统的设计要求是稳定可靠、高效节能、安全可控。
二、船舶电力系统的最新技术1. 直流微网技术直流微网技术将可再生能源、能量存储系统和传统发电系统相结合，形成具有自治性和互连性的微网。
船舶作为一个封闭的环境，适合采用直流微网技术，可以提高能源的利用效率，减少二氧化碳排放。
2. 高效配电系统传统的船舶配电系统采用交流电供电方式，存在能量传输损失和线缆过重的问题。
高效配电系统利用电力电子器件，将电能转换为直流电，并通过高压直流输电，降低线损和线缆重量。
3. 智能电网技术智能电网技术可以实现对船舶电力系统的运行状态进行监测和控制，优化能源调度和运行管理。
通过传感器和数据通信技术，实现对船舶各个设备的远程监控和故障诊断。
三、船舶电力系统的应用案例1. 混合动力船舶混合动力船舶将传统船舶动力系统与可再生能源设备相结合，实现节能减排。
以液化天然气（LNG）为主要燃料的混合动力船舶在减少碳排放和空气污染方面具有显著效果。
2. 电动推进系统电动推进系统将电能转换为推进力，比传统的机械推进系统更高效节能。
一些船舶采用电动推进系统，如电动小艇、电动巡航船等，减少了噪音和环境污染。
3. 船舶智能化控制系统船舶智能化控制系统通过传感器和自动控制技术，实现对船舶各个设备的智能控制和优化管理。
船舶电力系统的组成
配电系统通常配备监控和控制装置， 用于监测电网状态、控制电力分配和 调节电压等。
保护装置
配电系统中装有各种保护装置，如断 路器、熔断器、继电器等，用于保护 电路和设备免受过载、短路和接地故 障等损害。
电力负载
01
主要负载
船舶的电力负载主要包括推进系统、导航系统、照明、空调、厨房设备
等，不同类型和规模的船舶具有不同的电力负载特性。
功率与电压
发电机组的功率和电压需根据船舶的电力需求进行选择， 以满足船舶推进、导航、照明、空调等系统的电力供应。
维护与保养
发电机组的维护和保养对于确保船舶电力系统的稳定运行 至关重要，包括定期检查、清洁、润滑和维修等。
配电Байду номын сангаас统
配电方式
监控与控制
船舶配电系统采用集中配电或分散配 电方式，根据船舶的布局和用电需求 进行选择。
电线类型与规格
电线主要用于连接电气设备，其 规格根据电流大小和电压等级进
行选择。
安装与维护
电缆和电线的安装应遵循相关规 范和标准，以确保安全可靠。定 期检查和维护电缆与电线对于预 防电气事故和维护电气设备正常
运行至关重要。
03
船舶电力系统的特点
船舶电力系统的稳定性
船舶电力系统的稳定性是指系统在正常运行过程中，能够保 持电压、频率和波形等电气参数的稳定，以满足船舶设备和 系统的正常运行需求。
子设备。
安装位置
变压器通常安装在船舶的主配电板 或负载中心，以便于管理和维护。
保护与监测
变压器配备有保护装置以防止过载 或短路等情况，同时监控装置用于 监测变压器的运行状态和电压变化。
电缆与电线
电缆类型
船舶上使用的电缆分为乙丙橡胶 电缆、聚氯乙烯电缆、氯丁橡胶 电缆等，不同类型的电缆适用于
船舶电气与通讯-第二章 船舶电力系统
图2-1 典型船舶电力系统简图
1. 船舶电源装置 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。 船舶电源按作用分为：主电源、应急电源、临时应急电源
柴油机
发电机
2. 配电装置
对电源即发电机发出的电能、电力网和电力负载进行保护， 分配，转换，控制和检测的装置。
（3）船舶电站参数与其可能协调工作其它船舶基本参 数一致。
1. 电流种类(电制) 船舶电力系统分为：直流电力系统和交流电力系统。 早期船舶多采用直流电力系统。
上世纪50年代开始，交流电制逐渐取代直流电制，目 前几乎所有大中型船舶均采用交流电力系统。
交流电制优点
（1）采用船用交流同步发电机，结构简单，工作可靠； （2）动力电网和照明电网之间的联系通过变压器， 只有磁的关系，没有电的关系； （3）交流电气设备质量小、体积小、价格便宜。
（5）不能随便改变熔断器的工作方式，在熔体熔断后， 应根据熔断管端头上所标明的规格，换上相应的新 熔断管。不能用一根熔丝搭在熔管的两端，装入熔 断器内继续使用。 （6）作为电动机保护的熔断器，应按要求选择熔丝，而 熔断器只能作电动机主回路的短路保护，不能作过 载保护。 （7）在下列线路中，不允许接入熔断器 ①接地线路中。 ②三相四线制的中性线路中。 ③直流电动机的励磁回路。
5、直流电力推进联合电力系统
常规潜艇早期应用较多 的一种电力系统，既可 由蓄电池供电，也可由 推进发电机供电。
2.5 常用控制电器
什么是电器
电器是一种能根据外界的信号 （机械力、电动力和其它物理 量），自动或手动接通和断开 电路，从而断续或连续地改变 电路参数或状态，实现对电路 或非电对象的切换、控制、保 护、检测和调节用的电气元件 或设备。
船舶电力系统的动态特性与优化
船舶电力系统的动态特性与优化在广袤无垠的海洋上，船舶作为重要的交通工具和作业平台，其电力系统的稳定运行至关重要。
船舶电力系统就如同船舶的“心脏”和“血管”，为船舶的各种设备和设施提供着源源不断的动力。
而了解船舶电力系统的动态特性，并对其进行优化，是保障船舶安全、高效运行的关键所在。
船舶电力系统的动态特性是指系统在受到各种扰动时，其电压、电流、频率等电气参数的变化规律。
这些扰动可能来自于负载的突然变化，如大型设备的启动或停止；也可能源于发电设备的故障，如发电机突然停机；还可能是由于外部环境的影响，如恶劣的海况导致船舶的摇晃。
当负载突然增加时，比如船舶上的大型起吊设备启动，会瞬间从电力系统中吸取大量的电流。
如果电力系统的容量不足或响应速度不够快，就可能导致电压下降，甚至出现电压崩溃的情况。
这不仅会影响到正在运行的设备，使其工作异常，还可能会损坏电气设备，给船舶的运行带来严重的安全隐患。
相反，当负载突然减少时，比如一些设备突然停机，电力系统中多余的能量如果不能及时得到消耗或储存，就会导致频率升高。
过高的频率同样会对电气设备造成损害，影响其使用寿命和工作性能。
发电设备的故障也是影响船舶电力系统动态特性的一个重要因素。
如果一台发电机突然停机，其他发电机需要迅速增加输出功率来弥补缺失的部分。
如果系统的协调控制能力不足，就可能出现短暂的功率失衡，导致电压和频率的波动。
此外，船舶在航行过程中，由于海况的变化，可能会出现摇晃、颠簸等情况。
这会影响到发电机的工作稳定性，导致输出功率的波动。
同时，船舶的运动也可能会使电缆连接出现松动，增加接触电阻，从而影响电力传输的质量。
为了应对这些问题，优化船舶电力系统就显得尤为重要。
首先，在系统设计阶段，要充分考虑船舶的运行需求和可能遇到的各种工况，合理配置发电设备和储能装置的容量。
例如，对于经常需要进行大功率作业的船舶，可以配备多台大功率发电机，并设置足够容量的蓄电池或超级电容器来应对瞬时的功率需求。
船舶电力系统解析船舶电力系统的设计和优化策略
船舶电力系统解析船舶电力系统的设计和优化策略船舶电力系统的设计和优化策略对于船舶的正常运行至关重要。
本文将对船舶电力系统的组成、设计原则以及优化策略进行详细的解析和探讨。
一、船舶电力系统的组成船舶电力系统主要包括发电机组、电力配电装置、电力负载以及电力管理系统等组成部分。
发电机组是船舶电力系统的核心，通常由主发电机和备用发电机组成，用于提供船舶所需的电能。
电力配电装置将发电机产生的电能传输到各个电力负载上，并保证电力负载的正常运行。
电力负载包括船舶的各种设备和系统，如船舶推进装置、照明系统、通信设备等。
电力管理系统则负责对船舶电力系统进行监控和管理，以保证系统的可靠性和稳定性。
二、船舶电力系统的设计原则船舶电力系统的设计应遵循以下原则：1. 可靠性原则：船舶电力系统是船舶正常运行的基础，设计时应考虑各种可能的故障情况，并采取相应的备份措施，以保证系统的可靠性和稳定性。
2. 灵活性原则：船舶电力系统应具有一定的灵活性，以满足船舶在不同工况下的需求。
同时，还需要考虑将来的扩展需求，为系统的升级和改造提供一定的空间。
3. 能效性原则：船舶电力系统在设计时应考虑能源的效率利用，减少能源的浪费，并尽可能降低系统的能耗。
三、船舶电力系统的优化策略为了进一步提高船舶电力系统的性能和效率，可以采取以下优化策略：1. 优化发电机组的选择和配置：在设计船舶电力系统时，应考虑到船舶的功率需求以及负荷特性，并选择合适的发电机组进行配置。
同时，还可以采用发电机组的并联或串联方式，以满足船舶在不同负荷下的需求，并提高系统的性能。
2. 优化电力配电装置的设计：在电力配电装置的设计中，可以采用合理的电缆布线方案，减少电力损耗，并通过选择合适的开关设备和保护装置，提高系统的安全性和可靠性。
3. 优化电力负载的管理和控制：通过对船舶电力负载的管理和控制，可以实现对电力系统的优化。
例如，可以采用智能化的负载管理系统，根据负载的优先级和需求进行调度，以提高能源的利用效率。
船舶电力系统概述
03 船舶电网及配电系统
船舶电网的拓扑结构
01 02
星形结构
船舶电网的电源通过中心点进行分配，各负载从中心点引出，形成星形 结构。这种结构简单，易于维护，但当中心点故障时，整个系统可能受 到影响。
环形结构
船舶电网的电源通过环形线路分配给各负载，每个负载都连接在环路上。 这种结构提高了系统的可靠性和稳定性，但维护起来相对复杂。
要求较高。
环境条件复杂
船舶面临的环境条件较为复杂，包括振动、 湿度、盐雾等，因此要求电力系统设备具 有较好的适应性和耐久性。
空间限制大
船舶空间有限，设备布置紧凑，因此要求 电力系统设备具有较高的集成度和较小的 体积。
节能环保要求高
随着环保意识的提高，船舶电力系统的节 能环保要求也越来越高，需要采取有效的 节能措施和环保技术。
船舶电力系统的故障应对措施
紧急处理
在故障发生时，采取紧急 措施，如切断电源、启动 备用设备等，以防止故障 扩大。
修复损坏设备
对损坏的设备进行修复或 更换，确保船舶电力系统 的正常运行。
恢复系统运行
在设备修复后，逐步恢复 船舶电力系统的正常运行， 确保船舶的安全航行。
船舶电力系统的维护和保养
定期检查
实时监测船舶电力系统的运行状态，收集各项数 据。
船舶电力系统故障诊断
对系统出现的异常或故障进行诊断，及时处理。
3
船舶电力系统远程监控
通过远程监控技术，实现对船舶电力系统的远程 管理。
船舶电力系统的节能和减排
船舶电力系统节能技术
01
采用先进的节能技术和设备，降低能耗。
船舶电力系统减排措施
02
采取有效措施减少污染物排放，保护环境。
第一章 船舶电力系统图文
15
第二节 船舶电力系统基础
▪五. 船舶电网的分类：（精通）
▪ （1）动力配电网络 ▪ （2）照明配电网络
主电网
▪ （3）应急电网
▪ （4）小应急电网
▪ （5）弱点网络
2020年3月27日6时13分
16
▪ 船舶电网的配电方式&接线方式 (识记)
▪ 电压等级在500V以下的船舶电网,一般采用枝状或
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20
第三节 船舶配电装置
主配电板的组成：(精通)
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21
应急配 电板
负载屏
发电机 控制屏
并车屏
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汇流排
23
返回
1. 发电机控制屏
用来控制、调节、监视和保护发电机组。每台发电 机组均配有单独的控制屏。
其上部分装有测量仪表、转换开关、指示灯、主要 电源开关、原动机的调速开关和按钮等 ；
有独立应急电源，他可以是发电机，也可以是蓄电池，作为应急 电源使用的发电机称为应急发电机。
配电装置
负载
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电网
电源
柴油发电机 废气透平发电机 轴带发电机 应急发电机 8 蓄电池
Air circuit breaker
Molded case
breaker
汇流排转换接触器 13
第二节 船舶电力系统基础 ▪三. 船舶电力系统的参数：（精通）
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▪ 船舶电站的主要术语： ▪ 船舶主电源&应急电源（识记） ▪ 主配电版&应急配电板（识记） ▪ 一次配电系统&二次配电系统（精通） ▪ 低压&高压系统&供电持续性（了解）
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船舶電力系統要確實保障全船的生產和生活 用電的需要，必須達到下列基本要求：
(1) 安全 : 在電能的發送、分配和使用中，不應發生人身 事故和設備事故。 (2) 可靠 : 應滿足用電設備對供電可靠性，及連續供電需 求。 (3)優質:應滿足用電設備對電壓和頻率等質量要求。 (4) 經濟 : 電力系統的投資要少、運轉成本要低，並盡可 能地節約電能。
7
配電裝置
•配電裝置是接受和分配電能的裝置，也是對電源、 電力網和負載進行保護、監視、測量和控制的裝 置。 •配電裝置包括各種電力開關、互感器、測量儀錶、 連接母線、保護電器、按鈕、控制和轉換開關、 自動化設備及各種附屬設施等。 •根據供電範圍和對象的不同，配電裝置可分為主 ( 總 ) 配電盤、應急配電盤 ( 箱 ) 、分配電盤 ( 箱 ) 、充 放電板和岸電箱等。
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電源
• 電源是將其他形式的能源(如機械能、化學能 等)轉變成電能的裝置。 • 船上的電源裝置通常都是柴油發電機組和蓄 電池。 • 主發電機組是船舶的主電源，應急發電機組 是應急電源，蓄電池組一般做為小應急電源。 • 主發電機組不能供電時，由應急發電機組或 是蓄電池組向船舶重要航行設備和應急照明 系統供電。
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•通導設備
1.船舶通信設備有無線電收發報機、電話、廣播、聲光 警報裝置和電俥鐘等。 2.導航設備有陀螺羅經、雷達、羅盤、無線電測向儀、 測深儀和計程儀等。
•生活及其他用電設施
1.如電熱器、洗衣機、電視機和影碟機等家用電器。
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船舶電力系統特性
• 由於多數船舶是活動於水面上的獨立體， 因此船舶電力系統與陸地電力系統相比 有很大差異，主要有下列幾個方面。
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2.船舶電網線路短
• 與陸地數千公里高壓輸電網路相比，船舶電網線 路顯得較短，船舶電網往往不需要採用高壓輸電， 因此電能損失較小。 • 大多數船舶發電機端電壓、電網電壓、負荷電壓 是同一個電壓等級 (500V 以下 ) ，所以配電裝置較 陸地電力系統簡單。 • 因為船舶空間有限，電器設備比較集中，電網長 度不長( 一般不超過200m) ，且都採用電纜，所以 對發電機組和電網的保護比陸地系統要簡單，但 在保護配合方面要求較高。
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船舶電力網
•船舶電力網是全船電纜電線的總稱。 •船舶電力網是聯繫發電機、主(應)配電盤、區域配 電板、分配電板合負載的中間環節，是將電源的 電能輸送到負載的網絡。 •船舶電力網按其所連接的負載特性，可分為動力 電網、照明電網、應急電網、小應急電網等。
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電力負載
• 電力負載又稱用電負載，指耗用電能的各種 電力設備，它是將電能轉換成其他形式能量 的用電設備。 • 船上的用電設備形式很多，主要有動力負載 ( 各種電力拖動機械 ) 、照明負載、通信導航 設備等，艦艇還有特殊的武器裝備負載。 • 動力負載往往佔總用電量的70%左右。
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1.船舶電站容量較小
• 陸地電源可視為無限電源系統，而一般較大的遠 洋船舶主電站通常裝三~五台發電機組，單機容量 約為 400~4000kW ，可見船舶電源遠遠小於陸地 電源。因此船舶電源容量較小，只能視為有限電 源系統。 • 因為船舶電站容量較小，而某些設備的單機容量 卻很大，其負載容量可與發電機容量相比，所以 當這些負載啟動時，對船舶電網將造成很大的衝 擊 ( 電壓、頻率跌落均很大 ) ，此外，局部故障或 誤操作都容易導致全船斷電，威脅船舶安全。
6
• 發電機是由原動機帶動的，原動機的類型可分蒸汽機、 柴油機、汽輪機、燃氣輪機等。由於柴油機熱效率較 高、啟動快、機動性好，因此在民用船舶上主發電機 和應急發電機的原動機多採用柴油機。 • 若船舶主機為汽輪機，其發電機的原動機一般採用汽 輪機，汽輪機需要有配套的燃煤或燃油的蒸氣鍋爐裝 置。 • 核動力船舶(如某些破冰船和軍用船艦)則為原子能鍋 爐。 • 有些船舶為達到節能的目的，充分利用船舶主機的 10%~15% 的功率儲備裕量和主機排出廢氣的熱能， 因而出現軸帶發電機和主機廢氣透平發電機作為船舶• 船舶各種機械設備的電力拖動
1.甲板機械:舵機、錨機、絞纜機、起貨機、舷梯絞 車、吊艇機等。 2.艙室機械:各類油泵、水泵、空壓機、冷凍機、通 風機、空調設備等。 3. 電力推進船舶或特種工程船舶所用的推進電動機 及電力生產機械等。
• 船舶照明
1. 工作場所和生活艙室安裝的各種電器照明燈具、 各種航行燈和信號燈。
第一章 船舶電力系統
1
簡介
• 隨著船舶的大型化和自動化程度的不斷提高，越 來越多的船用設備需要用電能來驅動與控制，使 船舶用電力系統亦日趨複雜龐大。 • 電能是船舶航行和作業的主要能源和動力。 • 如果供電中斷，則對船舶航行和作業會造成嚴重 的後果。 例如，對供電可靠性要求很高的舵機設 備，即使是短時間的停電，也會造成重大損失， 甚至可能發生災難性的船毀人亡事故。
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3.船舶電器設備工作環境惡劣
• 船舶電氣設備工作條件比陸地惡劣，環境對電氣 設備的性能和工作壽命有嚴重影響。 • 當環境溫度高時，會造成電機出力不足，絕緣加 速老化；相對濕度高則會使電氣設備絕緣受潮、 膨脹、分層及變形等，導致絕緣性能降低，使金 屬部件加速腐蝕。 • 空氣中的鹽霧、油霧、霉菌的生長及灰塵黏結都 可能使電氣設備絕緣下降，影響其工作性能。 • 船舶營運中常常受到嚴重的衝擊而產生振動、傾 斜和搖擺，會造成電氣設備損壞、接觸不良或誤 動作。 • 船用電氣設備必須滿足”船用條件”的要求。
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• 對於船舶系統的穩定性和可靠性要求較高，如船 用發電機調壓器的動態特性指標比陸地發電機還 要高，還要有強行激磁能力，發電機要有較強的 過載能力等。 • 由於船舶工況變動頻繁，對自動控制裝置的性能 也提出了較高的要求。 • 由於船舶電力系統相對獨立，且容量小，因此船 舶發電機組的電壓或頻率調節相對較難，調整發 電機的機激磁電壓或原動機的轉速，將直接影響 電網的電壓和頻率波動。
3
船舶電力系統的組成
• 電源
• 配電裝置 • 電力網 • 電力負載
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船舶電力系統簡圖
G-主發電機；EG-應急發電機；ACB-發電機主開關；EACB-應急發電機主開關； MSB-主配電板；ESB-應急配電板；MCB-配電開關；M-電動機；DSB-分配電板； RSB-無線電分配電板；EMCB-應急配電開關；ISW-隔離開關；ISB-照明配電板； EISB-應急照明配電板；IDSB-照明分配電板；EDSB-應急分配電板；Tr-照明變壓器； ETr-應急照明變壓器