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高級電工培訓(xùn)課程第三講 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 配電裝置概述船舶電源發(fā)出的電能需要經(jīng)集中控制后分配給各用電設(shè)備使用 這種對電能進行集中控制和分配的裝置稱為配電裝置 配電裝置的主要功能 1 正常運行時接通和斷開電路 2 電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)時 保護裝置動作 切斷故障元件或發(fā)出報警信號 3 測量和顯示運行中的各種電氣參數(shù) 如電壓 頻率 電流 功率 絕緣電阻等 4 進行某些電氣參數(shù)或有關(guān)的其他參數(shù)的調(diào)整 如電壓 頻率 轉(zhuǎn)速 的調(diào)整 5 對電路狀態(tài) 開關(guān)狀態(tài)以及偏離正常工作狀態(tài)進行信號指示 2 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 配電裝置的主要功能 1 主配電板 對船舶主發(fā)電機所發(fā)出的電功率及向全船用電設(shè)備供電進行通斷 監(jiān)視 控制和保護的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置 2 應(yīng)急配電板 用于控制由應(yīng)急發(fā)電機發(fā)出的電功率 并在船舶應(yīng)急狀況下 對有關(guān)旅客和船員安全所必需的電力負載進行配電的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置 它往往包括應(yīng)急發(fā)電機自動起動裝置 船用蓄電池的充放裝置及應(yīng)急配電板的電源母線切換裝置等 3 區(qū)配電板 用于對其他區(qū)配電板 分配電板或最后分路供電進行控制的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的組合裝置 3 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 4 分配電板 用于對最后分路進行配電的帶有一個或多個過電流保護設(shè)備的組合裝置 最后分路是指位于分配電板最后一級過電流保護裝置后面的那部分布線系統(tǒng) 區(qū)配電板和分配電板有時并不分開 統(tǒng)稱分配電板 根據(jù)供電負載的性質(zhì) 可分為動力 照明 無線電等不同的分配電板 分配電板和區(qū)配電板的外殼應(yīng)用滯燃材料制成 并具有只有專門人員才能開啟的門 5 集中綜合控制板 對主機 輔機和發(fā)電機等進行集中控制和監(jiān)視的裝置 設(shè)置在機艙內(nèi)的集控室中 制成桌形或工作臺式 通常稱為機艙集控臺 在上面裝有多點巡回檢測裝置和數(shù)據(jù)處理裝置等 6 組合啟動板 一般都與主配電板放置在一起 也有個別放置在被控設(shè)備的附近 4 IP防護 是對固體和液體入侵防護 只存在與帶電體接觸危險環(huán)境IP20 存在滴水和機械傷害的艙室環(huán)境IP22 水和機械傷害危險較大的機器處所IP34 水和機械傷害危險較大的艙室處所IP44 附具 附屬器具 IP55 噴水 粉塵 嚴重機械傷害危險為IP55和IP56 大量水浸入危險的露天甲板為IP56 爆炸危險除防爆功能外 還應(yīng)滿足相應(yīng)處所的防護等級 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 二 主配電板主配電板的組成和各部分的作用和特點主配電板是船舶電力系統(tǒng)中最主要的配電裝置 一般來說 不能距離主發(fā)電機組太遠 一般裝于機艙集控室 由多個金屬結(jié)構(gòu)的落地箱柜組成 每個柜稱為一個屏 船舶主配電板 負載屏 發(fā)電機控制屏 并車屏 主配電板主要由發(fā)電機控制屏 負載 配電 屏 組合起動屏 并車屏 組成 組合起動 并車 屏本不屬于主配電板范圍 由于放置在主配電板兩旁 并由匯流排與主配電板相連而成為負載配電屏的一部分 但又不同于負載配電屏 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 1 發(fā)電機控制屏發(fā)電機控制屏是用來控制 調(diào)節(jié) 監(jiān)視和保護發(fā)電機組的 每臺發(fā)電機組均需配備有單獨的控制屏 控制屏面板分上 下或上 中 下幾個部分 上部分安裝測量儀表 轉(zhuǎn)換開關(guān) 指示燈等 中部安裝主要電源開關(guān) 電磁按鈕 指示燈等 下部安裝勵磁裝置 電抗器等沉重設(shè)備 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 發(fā)電機控制屏上配置的儀表和設(shè)備有 電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān) 電壓表及轉(zhuǎn)換開關(guān) 頻率表 功率表 整步機及其轉(zhuǎn)換開關(guān) 并車時用以指示全部發(fā)電機的待機 并機狀態(tài) 電網(wǎng)頻率差和相位差 原動機調(diào)速開關(guān) 框架式自動空氣斷路器 逆功率繼電器 用于并車運行時做發(fā)電機逆功率保護用 每臺發(fā)電機1個 發(fā)電機自動控制裝置及必要的互感器 必要的電磁操作按鈕及相關(guān)指示燈 13 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 負載屏負載屏主要負責(zé)對各饋電線路進行控制 監(jiān)視和保護 并通過裝在負載屏上的饋電開關(guān)將電能供給船上各用電設(shè)備或區(qū) 分配電板 供電給動力負載的負載配電屏稱動力負載屏 供電給照明負載的稱為照明負載屏 組合起動 并車 屏也是負載屏 但該屏上的負載都是較重要的大型設(shè)備 如主機滑油泵 主機海水泵 主機循環(huán)冷卻水泵 艙機等 這些負載都有測量電流用的電流表及轉(zhuǎn)換開關(guān) 還有表示運行狀態(tài)的指示燈 負載屏上一般還有與岸電箱相連的岸電開關(guān) 還帶有電度表 電壓表 電流表用來計算岸電供給的電能 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 3 組合起動 并車 屏 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 主要功能 對發(fā)電機進行并車 整步操作組成 同步表 同步燈 轉(zhuǎn)換開關(guān) 操縱按鈕 開關(guān) 自動并車裝置 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 新型船舶主配電板的功能及特點 1 更小 更輕 更適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求 2 用計算機實現(xiàn)科學(xué)計算 合理根據(jù)負荷大小選用運行機組 使機組保持經(jīng)濟狀態(tài) 3 將可編程控制器 PLC 用于控制回路 實現(xiàn)更多智能控制 取消觸點方式 4 使用微機 PC 控制自動并車及自動負荷分配 減小體積 提高性能 減少人力使用 5 使用靜止型保護繼電器 提高可靠性 6 使用繼電器組件和轉(zhuǎn)換器 7 負載屏斷路器橫向設(shè)置 方便接線 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 3 對主配電板常用零部件的要求 1 匯流排匯流排是指配電盤中用銅質(zhì)裸條排制成的用于連接發(fā)動機電源引出線和各種電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)銅排 也稱連接母線 它具有外形美觀大方 通過電流大 散熱條件好 并聯(lián)接頭方便等優(yōu)點 一般要求如下 匯流排及其連接件應(yīng)為銅質(zhì) 一般采用紫銅 匯流排的連接處應(yīng)做防腐和氧化處理 匯流排的最大溫升為45度 交流三相四線制中性線匯流排的截面積 應(yīng)不小于相應(yīng)匯流排截面積的50 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 主匯流排分段 與主匯流排相連的發(fā)電機的容量超過1000kW時 主匯流排至少應(yīng)分為兩部分 這兩部分之間可用負荷開關(guān)或自動開關(guān)連接起來 主配電板和應(yīng)急配電板中通常設(shè)有匯流排 在電氣絕緣方面 按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)和CCS的要求 主配電板和應(yīng)急配電板中的裸主匯流排應(yīng)具有下表所列的最小電氣間隙和最小爬電距離 匯流排的顏色 相序 極性及安裝的相互位置應(yīng)符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)和中國船級社 CCS 的要求 滿足下表規(guī)定 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 船用測量儀表 測量儀表的精密度等級在1 5級到2 5級之間 測量儀表應(yīng)符合 電壓表刻度上限不小于額定電壓的120 并且刻度上有額定電壓標(biāo)記 電流表刻度上限不小于額定電流的130 并且刻度上有額定電流標(biāo)記 供并聯(lián)運行的功率表 應(yīng)能分別指出逆電流和逆功率15 的數(shù)值 功率表上也應(yīng)有表示額定值的標(biāo)記 頻率表應(yīng)有 10 額定頻率的刻度 調(diào)速器應(yīng)配有調(diào)速馬達控制旋鈕 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 3 互感器 互感器的作用 電壓互感器副邊額定電壓為100V 電流互感器副邊額定電流為5A 或1A 測量儀表 繼電保護及自動裝置都接在互感器的副邊 只要改變互感器的變比 同一塊電壓表或電流表便可以測量任意數(shù)值的高電壓或大電流了 用來使儀表 繼電保護和自動裝置通過互感器與原邊的高電壓和大電流隔離 這樣可避免主電路的高壓直接引入儀表 繼電器的電路中 又可避免儀表 繼電器的故障影響主電路 提高了主電路和控制 測量及保護電路工作的安全性和可靠性 從而也保證了操作人員的人身安全 通過互感器的不同型式的連接 可以獲得我們所需要的繼電保護和自動裝置所需的任意相電流或電壓的組合 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) II 互感器注意事項 同名端 不可接錯 電流互感器副邊必須接地 電壓互感器副邊不能短路 用熔斷器保護 運行中 電流互感器副邊不能開路 4 斷路器 斷路器應(yīng)為自由脫扣式 其過電流脫扣器的整定值應(yīng)為可調(diào)節(jié)式 動力操作的斷路器 應(yīng)設(shè)有人力操作機構(gòu) 以便在動力操作機構(gòu)發(fā)生故障時使用 帶熔斷器的 應(yīng)能在熔斷器發(fā)生熔斷時 不會導(dǎo)致單相運行 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 5 熔斷器 熔斷器應(yīng)為封閉式 其結(jié)構(gòu)要求于熔體熔斷時 外殼不會破裂或燒壞 熔化的金屬或散發(fā)的氣體不應(yīng)損壞相鄰的絕緣 熔斷管的額定電流必須大于其所裝熔體的額定電流 熔斷器在額定電流下長期工作時 其電纜的連接端頭溫度不應(yīng)超過該電纜的允許最高溫度 熔斷器應(yīng)標(biāo)有其額定電壓 額定電流 額定分斷能力等的耐久標(biāo)志 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 4 主配電板驗收 1 構(gòu)造檢查 配電板上安裝的各種電器 原件 儀表等抗震性能 各接地柱及導(dǎo)體連接處的接觸良好 絕緣間隙和絕緣距離應(yīng)符合規(guī)范要求 2 配線檢查 檢查配線是否與接線圖完全一致 對轉(zhuǎn)換開關(guān) 儀表 指示燈等還要檢查其接線的正確性 檢查接線端子位置 數(shù)量 同一端子應(yīng)檢查端子末端的顏色與符號是否相同 檢查匯流排的極性與相序是否正確 檢查設(shè)備面板移動時是否影響絕緣導(dǎo)線的連接 3 動作 通電 檢查 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 斷路器接通和斷開試驗 指示燈 報警回路試驗 接地指示燈試驗 儀表與繼電器試驗 同步檢測電路試驗 連鎖試驗 4 溫升試驗測試在額定電壓和規(guī)定電流下 各個繞組 線端 匯流排等是否升溫過高 5 耐壓 絕緣強度 試驗歷時一分鐘 對配電板進行試驗電壓 1000V加2倍額定電壓 下通電 應(yīng)無擊穿現(xiàn)象 6 絕緣電阻試驗?zāi)蛪涸囼灪?用直流500V高阻表測量對地 相間電阻 應(yīng)小于1M 功能 控制 監(jiān)視應(yīng)急發(fā)電機組組成 控制屏和負載屏 沒有并車屏和逆功繼電器 因為單機運行 連接 通過聯(lián)鎖開關(guān)與主配電板連接 正常時 應(yīng)急配電板由主配電板供電 主電網(wǎng)失電后聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動斷開 由應(yīng)急發(fā)電機供電 注意 1 沒有并車屏和逆功繼電器 2 正常時 是主電網(wǎng)的一部分 應(yīng)急時 才單獨工作 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 三 應(yīng)急配電板 船舶主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)間單線原理簡圖 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 二 充放電板 功能 1 對蓄電池進行充放電 2 控制 監(jiān)視充電工作 3 分配低壓用電設(shè)備 4 主 應(yīng)急失電后 能自動向小應(yīng)急供電 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶小應(yīng)急照明 操縱儀器和無線電設(shè)備的電源均采用蓄電池 船舶設(shè)置充放電板對蓄電池進行充電 放電 實現(xiàn)向用電設(shè)備正常供電 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 對充放電板的要求 1 電源回路中應(yīng)設(shè)有切斷總電源的開關(guān) 熔斷器和指示燈 2 應(yīng)設(shè)有專用的調(diào)節(jié)充電發(fā)電機組電壓用的勵磁變阻器 3 為了防止由于充放電機組因故電壓突然跌落時蓄電池組倒過來向充電發(fā)電機供電 在每一充放電回路上均應(yīng)設(shè)有防止逆流的裝置 但如果使用靜止整流器作充電電源 則無需另加 4 應(yīng)設(shè)有用以測量每一組蓄電池組的充放電電壓表 電流表 5 為確保小應(yīng)急照明 警鈴等應(yīng)急設(shè)備供電可靠性 應(yīng)保證即使在充電狀態(tài)下 一旦發(fā)生應(yīng)急情況仍能向這些設(shè)備放電 6 小應(yīng)急照明回路中必須在主電網(wǎng)失電時 能自動接通蓄電池的放電回路 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 充放電板的工作原理 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電系統(tǒng)是指主配電板及應(yīng)急配電板到用電負載之間的電纜連線 又稱電網(wǎng)或配電網(wǎng)絡(luò) 一般將主配電板直接供電的系統(tǒng)稱為一次配電系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 而由區(qū) 分配電板供電的系統(tǒng)稱為二次配電系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò) 按IEC標(biāo)準(zhǔn) 其正確定義是 一次配電系統(tǒng)指與發(fā)電機有電氣連接的系統(tǒng) 二次配電系統(tǒng)指與發(fā)電機無電氣連接的系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 五 船舶配電系統(tǒng)分類及其供電范圍 1 動力配電網(wǎng)絡(luò) 指直接供電給三相異步電動機的配電系統(tǒng) 也包括供電給380V三相電熱負載的電纜 占全船電能的70 左右 2 正常照明配電網(wǎng)絡(luò) 該系統(tǒng)由照明變壓器通過主配電板中照明負載屏饋電給各照明分配電板 再由各分配電板供電給全船所有艙室及甲板的照明燈具 3 應(yīng)急電網(wǎng) 應(yīng)急配電板供給應(yīng)急負載的電纜 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 4 小應(yīng)急電網(wǎng) 由24V蓄電池提供供電至負載的電纜 5 弱電電網(wǎng) 向全船無線電通訊設(shè)備 各種助航設(shè)備 信號報警系統(tǒng)等用戶供電的低壓直流電網(wǎng)或中頻電網(wǎng) 目前 絕大多數(shù)商船上已不再獨立設(shè)置弱電電網(wǎng) 動力電網(wǎng)和照明電網(wǎng)都由主電源經(jīng)過主配電板進行供電的 所以這部分稱為主電網(wǎng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 六 船舶配電方式配電方式是指電源 配電裝置和用電設(shè)備之間電纜的連接方式 1 船舶配電的線制對于三相交流電船舶 常用方式有 三相三線的絕緣系統(tǒng) 中性點接地的三相四線制 利用船體作中性線回路的三線系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 2 一次配電系統(tǒng)的結(jié)線方式 a b 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 3 重要用電設(shè)備的供電方式 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 4 設(shè)備分配電箱的幾個基本原則為了減少主配電板上的開關(guān)設(shè)備和節(jié)省主饋電電纜以及便于對用電設(shè)備進行分區(qū)控制 在船舶上除了必須由主配電板直接供電的一部分比較重要的用電設(shè)備外 其余大量的用電設(shè)備都是經(jīng)分配電箱進行供電 分配電箱應(yīng)按照如下原則進行設(shè)置 為船上同系統(tǒng)服務(wù)或經(jīng)常同時投入工作的多個用電設(shè)備可設(shè)置單獨的分配電箱供電 比如同屬主機燃油系統(tǒng)的燃油輸送泵 油水分離器 加熱器等 可使用同一個分電箱供電 安裝位置相近的多個設(shè)備 可單獨設(shè)置一個配電箱 每一個分配電箱的供電線路不應(yīng)該太多 一般情況下不多于10路 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 5 主電網(wǎng)與應(yīng)急電網(wǎng)的連接方式 本節(jié)主要內(nèi)容有三個部分1 船舶電纜的構(gòu)造和性能 2 船舶電纜牌號的選擇 3 電纜的敷設(shè) 電纜和電線的區(qū)別 電線 是芯線外只有絕緣層 電纜 則是芯線外除了絕緣層還有防護套及鎧裝 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 七 船用電纜 1 船舶電纜的構(gòu)造和性能 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 選擇的任務(wù) 1 型號 2 芯線截面 型號選擇 主要根據(jù)用途 環(huán)境條件 敷設(shè)方式 屏蔽要求等四個方面進行選擇 芯線截面選擇 主要根據(jù)載流大小 用電設(shè)備工作制進行選擇 選擇時電纜最大允許載流量一般不小于該線路可能出現(xiàn)的最大電流 具體注意8點 要求 P 225 發(fā)電機電纜 電動機電纜 分配電板電纜 起貨機電纜 直流發(fā)電機的均壓線 交流電纜避免單芯 考慮備用芯線 不允許不同用途共用一條多芯電纜 2 船舶電纜牌號的選擇 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 總要求 自身防護 不相互影響 干擾 破壞 敷設(shè)時應(yīng)注意 P 226共有7點 敷設(shè)地點應(yīng)避免受損或應(yīng)采取措施 不可敷設(shè)在船殼板上 穿過艙 甲板 遠離磁羅經(jīng) 便于檢查 遠離備用電纜 防止干擾無線電設(shè)備 具體方法 電纜槽 管 敷線條 橋形板等 陸上還有瓷夾板 瓷瓶瓷柱 架空線等 3 電纜的敷設(shè) 船舶配電裝置和配電系統(tǒng) 本講到此結(jié)束祝大家工作順利