第7章 船舶高压电力系统
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。
船舶高压电力系统常见中性点接地法的辨析
At present, the power of the electrical equipment of the ship is increasing, the complexity of the system, the degree of intelligence, the improvement of the degree of automation and the level of its science and technology have been developed unprecedentedly. The components of the low voltage power station can not meet the need of the increase of the total power of the ship, and also improve the standard of the professional skill level of the ship crew. The crew must be able to respond quickly to failures in the shortest possible time and take the most effective measures to effectively reduce the losses. At present, what kind of grounding method is adopted in the neutral point of China's marine high voltage power system is the key technical problem we need to solve.
船舶电站-船舶电气.ppt
答案:A
D．中性点不接地的三相四线制系统
例
答案:A
根据供电电源的不同。船舶电力网通常由——组成。 A．动力电网、正常照明电网、应急电网、小应急电网、弱 电网 B．照明电网、强电电网、弱电电网、应急电网 C．动力电网、强电电网、弱电电网、小应急电网 D．低压电网、弱电电网、小应急电网、强电电网
将船舶电网与陆地电网相比较，下列说法错误的是 。 A．船舶电网的电压、频率易波动 B．船舶电网的容量小 C．船舶电网的电压低 D．我国船舶电网的频率是50Hz
2.两路独立馈电线供电，特别重要负载采取 两条互相独立的馈电线供电（其中一路经应 急配电板）；
3.安装自动分级 卸载装置；
4.分段汇流排供 电。
第一节 船舶电力系统
(四)主电网与应急电网的连接方式 主电网与应急电网的连接方式：通过联络开关
（自动开关）相连，正常时为主配电板的一 部分；应急时联络开关断开，成为应急电网。
我国非电力推进的船舶的限制电压为：500V 额定电压为：400/380V； 照明限制电压为250V：额定电压为：230/220V
第一节 船舶电力系统
三、船舶电力系统的特点 1.船艇环境恶劣； 2.输电距离短，相互影响大； 3.独立系统，相对容量较小，易 受影响； 4.构成相对简单。
三防处理：防潮、防霉菌、防盐雾
第一节 船舶电力系统
一、船舶电力系统的组成 船舶电力系统——船舶上从发电、配电、输电到用电 的所有电气设备及相关设备所构成的完整的体系。
组成：船舶 电力系统由 电源、配电 装置、电力 网和负载组 成。
条形磁铁的磁感线
第一节 船舶电力系统
一、船舶电力系统的组成 电源：是将机械能、化学能转变为电能的装置， 主要有发电机组和蓄电池。 配电装置：是对电源、电力网和电力负载进行保 护、分配、转换、控制和检测的装置，主要由开 关、母线、保护电器、自动化装置、测量装置等 组成。 船艇电力网：电缆、电线总称。作为电源、配电 装置、各用电负载之间的桥梁。 负载：电能的使用装置。
船舶高压电力系统
三、船舶高压电力系统安全操作及检修注意事项
3.船舶高压隔离开关操作规程 操作前：应确保断路器在相应分、合闸位置以防带负载分合隔离开关 操作中：如发现绝缘子严重破损、隔离开关传动杆严重损���等现象时，不得进行操 作 操作时：应戴好安全帽、绝缘手套穿好绝缘靴 操作后：要将防误闭锁装置锁好，以防下次发生误操作
1.船舶高压电力系统的组成
发电机产生的高压交流电经过变压器降压后，供给各个 用电设备。开关柜用于控制和保护高压电力系统的设备 ，母线用于分配高压交流电，电缆用于将母线与各个用 电设备连接起来
二、船舶高压电力系 统的配电装置
2.船舶高压电力系统的配电装置
(一)高压配电装置 高压断路器高压断路器是中最重要的控制和保护设备。根据断路器使用的灭弧介质，可分 为以下几种类型
二、船舶高压电力系统的配电装置
真空断路器：真空断路器是 在高度真空中灭弧，真空断 路器开断能力强，开断时间 短、体积小、占用面积小、 无噪声、无污染、寿命长， 可以频繁操作，检修周期长 。 真空断路器目前在我国的 配电系统中已逐渐得到广泛 应用
三、船舶高压电力系统安 全操作及检修注意事项
三、船舶高压电力系统安全操作及检修注意事项
油断路器：以绝缘油为灭弧介质，可分为多油断路器和少油断路器
空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质，此种介质防火、防爆、无毒、无腐蚀 性，使用方便
六氟化硫(SF6 )断路器：SF6 断路器采用具有优良灭弧能力和绝缘能力的 SF6 气体作为灭弧介质，具有开断能力强、动作快、体积小等优点，但金属消耗多 、价格较贵。是高压电器的重要发展方向
(一)安全操作规程
1.船舶高压发电机检修操作规程 检修船舶高压发电机，必须将发电机组方式选择开关打到"手动"位置，防止发电机组 误起动。 断开发电机主开关，关闭励磁电源，合上接地开关，才能进行检修
船舶高压电力系统电压等级范围
船舶高压电力系统电压等级范围
船舶高压电力系统是船舶上非常重要的一部分，它为船舶提供
了必要的电力，支持船舶的各种设备和系统运行。
在船舶高压电力
系统中，电压等级是一个关键的参数，它决定了系统的性能和安全性。
在船舶高压电力系统中，电压等级通常分为以下几个范围：
1. 3.3kV至6.6kV，这个电压等级范围通常用于船舶的主发电
机和主配电系统。
这个等级的电压可以满足船舶各种主要设备和系
统的需求，例如主推进系统、船舶动力系统和其他重要设备。
2. 440V至690V，这个电压等级范围通常用于辅助设备和系统，比如船舶的辅助发电机、船舶的辅助动力系统以及其他辅助设备。
3. 220V至240V，这个电压等级范围通常用于船舶的照明系统、通信系统和其他低功率设备。
船舶高压电力系统的电压等级范围的选择通常取决于船舶的类型、尺寸和用途。
在选择电压等级范围时，需要考虑船舶的电力需求、系统的安全性和可靠性，以及系统的成本和效率。
同时，还需
要遵守相关的国际标准和规定，确保船舶高压电力系统的设计和运
行符合安全和环保要求。
总的来说，船舶高压电力系统的电压等级范围是根据船舶的实际需求和技术要求来确定的。
通过合理的选择和设计，船舶高压电力系统可以为船舶提供稳定、可靠的电力支持，确保船舶的安全运行和高效工作。
船舶电气 电子教材
第一章船舶常用电器第二章船舶电力拖动基本控制第三章船舶重要辅机的自动控制第四章甲板机械的电力拖动及自动控制第五章船舶舵机的电力拖动及自动控制第六章船舶电力系统第七章船舶同步发电机参数调节及运行控制第八章船舶电站自动化第九章船舶照明与通讯第十章机舱集中监视与报警系统第十一章船舶安全用电和安全管理第十二章船舶电气管理职责第一章船舶常用电器§1-1 电器基本知识现代商船大多采用内燃机作为主推进动力装置,所配备的绝大多数机械都采用电力拖动方式进行工作。
其电能供给由独立的船舶电力系统予以实现。
为了满足船舶正常运营的需要,该系统必须具备供电、配电、控制与保护等功能。
因此,船舶电力系统是一个电气线路十分复杂的系统。
任何复杂的电气线路都是由一些基本的单元电路组合而成,而基本单元电路又均为若干功能不同的电器元件的组合。
所以,了解各类电器元件的结构、功能及工作原理,是掌握一个控制线路乃至一个系统工作原理的必然要求。
所谓电器,即是根据外界的电信号或非电信号自动或手动地实现电路的接通、断开、控制、保护与调节的电路元件。
简言之,电器就是电的控制元件。
电力系统中所使用的电器,种类、数目非常之多,下面就扼要介绍一下它们的分类方法及相应类型。
1.按工作电压分类1)高压电器交流大于1200V,直流大于1500V的电器。
2)低压电器交流小于1200V,直流小于1500V的电器。
船舶电力系统中常用电器均为低压电器。
2.按用途分类1)控制电器用于各种电气传动系统中,对电路及系统进行控制的电器。
如接触器,各种控制继电器等。
2)保护电器用于电力系统中,对发电机电网与用电设备进行保护的电器。
如:熔断器、热继电器等。
3)主令电器在电器控制系统中,发出指令,改变系统工作状态的电器。
如:按钮、主令控制器等。
4)执行电器接受电信号以实现某种功能或完成某种动作的电器。
如:电磁铁、制动器等。
3.按动作方式分类1)手动控制电器依靠人工操作进行动作而执行指令的电器。
船舶高压电力系统概述
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
1 船舶高压电力系统电压等级 世界各国以及在不同应用领域关于电力系统电压等级的标 准并不完全一致。 美国电气和电子工程师协会IEEE标准规定，额定电压大于 1KV，小于10KV的电力系统为中压交流电力系统。其中 常用的有3．3KV /3．0KV、6．6KV /6．0KV、11KV /10．0KV三个等级，上述等级中分子、分母分别表示额 定频率为60HZ、50Hz的电力系统所对应的额定电压。 在中压电压等级之上，IEEE标准还有高压和超高压电压等 级。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
中国船级社CCS《钢质海船入级规范2009》（第四分册） 对交流高压电气装置特殊要求中指出：
交流高压电气装置适用于额定电压(相间电压)超过1kV的 交流三相电气装置。除另有明文规定外，低压电气设备的 构造和安装一般也适用于交流高压电气装置。系统额定电 压应不超过15kV。但如有特殊需要，经CCS同意可以采用 更高的电压等级。 可见，中国船级社规定，超过低压电压等级的船舶电力系 统就称为船舶高压电力系统，这样，船舶高压电力系统的 电压等级在1KV至15KV之间。
轮机工程学院船电系
课 件
电力系统及其自动化
2018/8/1
2 船舶高压电力系统防护要求
船舶高压电气设备的外壳防护等级均应与其安装场所相适 应，除至少应符合外壳防护等级的最低要求外，还应满足 下列要求： (1) 旋转电机的外壳防护等级至少应为IP23，其接线盒 的防护等级至少应为IP44。安装在非专职人员可以到达处 所的电动机，其外壳防护等级至少为IP4X，以防止人员接 近或触及电机的带电或转动部分； (2) 变压器的外壳防护等级至少应为IP23，如安装在非 专职人员可以到达的处所时，则其外壳防护等级至少为 IP4X。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二是450V的辅助低压系统
三是450V的应急系统。
6.6 KV中压主电力系统的组成
电源 :3台5200KVA，720rpm，60Hz的主发电机组， 柴油机为Warsila 9L32，可以单独或者并联向中压电 网供电。 No.1主发电机在装载需要50Hz中压电源供应的货物时，可 以切换为2030KVA，600rpm，50Hz的模式运转，单独为 50Hz的货物负载电源供电 负载：船尾左右舷各一台吊舱式电力推进器SSP的4.7 MW 永磁同步电动机及为其变频调速服务的变压器组、晶闸管 装置； 左右舷各一台侧推器的800KW电动机及为其变频调速服务 的变压器组、晶闸管装置；可以为450V的辅助低压系统供 电的2台900KVA、将电压从6.6 KV转变为450V的旋转变流 器
第七章 船舶高压电力系统
7．1 高压电力系统的结构与要求 7．2 “泰安口”半潜式电力推进船中的高 压电力系统 7．3 高压电力系统的主要电器 7．4 船舶高压保护 7．5 船舶高压电力系统的安全操作和管理
7．1 高压电力系统的结构与要求
• STCW公约规定高压交流电力系统的定义是 指额定电压大于1KV，小于10KV等级的电力 系统。 • 对于额定频率为60Hz的电力系统，额定值 有2.3、4.16、6.6kV等； • 对于额定频率为50Hz的电力系统，额定值 有3.3、6.0、10kV等。
7．2．2 “泰安口”半潜式电力推进船电力系统的运行模 式
根据船舶不同运行状态对功率的不同需求，提供经济 可靠的供电.
航行模式
装载50Hz货物的模式
机动操纵模式 动态定位模式1 动态定位模式2 港内停泊模式1（不需要50Hz中压货物电源） 港内停泊模式2（需要50Hz中压货物电源） ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ急工况 港内停泊模式3(功率回馈模式)
7．5 船舶高压电力系统的安全操作和管理
• 1．船舶高压电力系统一般安全操作规程
– 1）船舶高压发电机检修操作规程：绝缘手套，绝 缘鞋 – 2）船舶高压断路器检修操作规程 – 3）船舶高压隔离开关操作规程 – 4）高压接地开关的操作规程 – 5）UPS管理操作规程
• 2．船舶高压电力系统管理 • 3．船舶高压电力系统定期的功能试验和报警 试验
7．3．1 船舶高压断路器
• 通常，船舶高压断路器的操作机构必须同 时具备电动和手动操作的功能。高压断路 器本体不像低压断路器那样自身带有保护 装置，而是通过综保装置综合所有的保护 功能来控制断路器，实现对船舶电力系统 的保护。 • 1．船舶高压断路器的特点 • 2．船舶高压断路器的分类
1．船舶高压断路器的特点
高压变压器直接合闸供电，会产生很大的励磁涌 流，其幅值可达到其额定电流的数倍。另外，高 压电力系统中的高压变压器容量较大，可能与船 舶高压发电机容量相当，所以其合闸冲击电流可 能会引起船舶高压发电机跳闸。
7．4 船舶高压保护
• • • • • 1）发电机保护控制 2）汇流排和传输馈线的保护控制 3）变压器馈线的保护控制 4）电动机馈线的保护控制 5）报警
7．1 高压电力系统的结构与要求
• 1．高压电力系统的结构
– （1）放射形网络 – （2）环形网络
2．高压电力系统的要求 • （1）电压等级的要求：系统额定电压应不超过15kV • （2）防护等级的要求： IP23、 IP44、 IP54 • （3）电气间隙和爬电距离的要求：最小爬电
距离应至少25mm/kV，在限流设备后16mm/kV。
• • • • •
（4）高压配电的要求： （5）高压电力系统的保护要求 （6）旋转电机的要求 （7）安装要求 （8）高压电缆的敷设的要求
7．2 “泰安口”半潜式电力推进船 中的高压电力系统
• 7．2．1“泰安口”高压电力系统简介
• 中国“泰安口”半潜式电力推进船，装卸大型浮货物 时可以下潜19米，装载平台没入水深9米。泰安口轮总 长156米，型宽32.2米，型深10米，载重量18000吨
中“ 压泰 电安 力口 系” 统半 的潜 结式 构电 力 推 进 船
“泰安口” 半潜船载重量18000吨，总长156米，可 以装载海洋钻井平台。
船上安装了先进的卫星动态定位系统（DP），船尾 左舷和右舷安装了SIEMENS公司和SCHOTTEL公司联合 生产的吊舱式电力推进系统（Siemens Schottel Propeller, 简称SSP），其螺旋桨可以360度回转， 船舶在行驶时可以在极小的范围内灵活活动。 电网由三个层次组成：一是6.6 KV的中压主系统，
• 1）一般电气性能
– 电压：1min工频耐受电压、雷电冲击耐受电压 和操作冲击耐受电压。 – 电流：额定电流、额定峰值耐受电流、额定短 时耐受电流和额定短路持续时间
• 2）分闸、合闸动作
– 分断短路故障 – 快速分断 – 短路故障时合闸
2．船舶高压断路器的分类
• 按其采用的灭弧介质分为油断路器、六氟 化硫（SF6）断路器、真空断路器，以及压 缩空气断路器、磁吹断路器等。 • 1）真空断路器
450V/60Hz应急电力系统
电源： 通常，电源来自450V的辅助供配电系统 应急时，电源来自1台250KVA（300KVA）， 900rpm，60Hz应急发电机组。
负载包括：常规船舶应急时需要供电的各种设备
配电装置：在应急发电机控制室共有3屏低压配电板分 别用于应急发电机的控制，与450V辅助供配电系统的 连接，电动机起动和输出负载的分配。
4．船舶高压开关柜的“五防”措施
• • • • （1）防止误分、合高压断路器 （2）防止带负荷分、合隔离开关 （3）防止带电挂（合）接地线（接地开关） （4）防止带接地线（接地开关）合高压断 路器 • （5）防止误入带电间隔
不同运行模式的设置，是靠电力系统中发电机组、汇 流排的不同连接组合实现的。 中、低压断路器带有灭弧装置，是实施电气设备带负 载分合闸，并能对系统进行保护的开关设备。
7．3 高压电力系统的主要电器
• • • • 7．3．1 船舶高压断路器 7．3．2 高压隔离开关 7．3．3 船舶高压熔断器 7．3．4 船舶高压电力系统主变压及其预充磁
7.3.4 船舶高压电力系统主变压及其预充磁 • 船舶高压变压器预充磁通常有两种方式：
– 高压变压器初级绕组先通过电阻接至高压配电 盘母线，经延时后高压变压器主断路器接通， 电阻被旁路切换，然后再断开电阻电路。 – 从低压电网接通一台等压变比的小型变压器与 高压变压器的次级绕组相联，高压变压器的初 级绕组会感应出一个相应的高电压，经延时后， 高压变压器主断路器合闸，然后再断开小型变 压器。
– 真空断路器结构主要由操动机构、支撑用的绝 缘子和真空灭弧室组成。 – 真空灭弧室的绝缘性能好，触头开距小；机械 寿命和电气寿命都很高。
• 2）六氟化硫 断路器：
– 罐式结构的 六氟化硫断 路器：将断 路器与互感 器装在一起， 结构紧凑， 三相分装式。 – 灭弧室充有 额定气压表 压为6bar的 SF6气体 (20℃)。
450V/60Hz低压辅助电力系统
航行时，电源来自中压系统的旋转变流器（机组）
当旋转变流机组发生故障或检修时，以及在码头没有 载货物时，电源来自1台1125KVA，900rpm，60Hz的辅 助发电机组，柴油机是Warsila 6L20， 在港内还可以连接岸电
低压辅助电力系统的负载包括：常规船舶运行时需要 供电的各种设备
促使船舶采用高压电力系统的主要原因是：
（1）船舶低压工频发电机的设计容量上限为2MW至2.5MW。 很多大型船舶的电站容量已达到10MW以上， （2）低压短路器所能开断的极限容量约为125kA，汇流排所 能承受的瞬间最大峰值短路电流约为330KA；系统容量的增大， 短路电流增加过大，超过目前所能生产出的开关电器与保护 装置的短路分断能力。 （3）低电压等级大功率船舶电缆的截面会很粗，并需多股并 联，造成电缆的发热量增大、线路传输损耗严重，布线与安 装上更加困难。 （4）随着船舶电力系统容量的增加，低压系统的机组数量也 不断增加，网络结构也日趋复杂；对大容量、多机组、复杂 结构的系统进行高效的保护和控制也比较困难。 一般而言，选择电动机是否采用高压电力标准的传统功率值 分界点是450kW。
7．3．2 高压隔离开关
• 1．高压隔离开关结构
– 支持底座、导电部分、绝缘子、传动机构、操 动机构。
• 2．高压隔离开关的作用
– 保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起 隔离电压的作用。
• 3．高压接地开关
7．3．3 船舶高压熔断器
• 高压熔断器由金属熔体（熔丝）、触头、 灭弧装置（熔管）、绝缘底座组成。 • （1）熔断器的额定电压 • （2）熔断器的额定电流 • （3）熔体的额定电流 • （4）熔断器的开断电流