船舶配电装置和配电系统

1、高级电工培训课程,第三讲,船舶配电装置和配电系统,船舶,配电装置,和配电系统,一.配电装置概述,船舶电源发出的电能需要经集中控制后分配给各用电设备,使用，这种对电能进行集中控制和分配的装置称为配电装置,1,配电装置的主要功能,1,正常运行时接通和断开电路,2,电力系统发生故障或不正常运行状态时，保护装置,动作，切断故障元件或发出报警信号,3,测量和显示运行中的各种电气参数，如电压、频率,电流、功率、绝缘电阻等,4,进行某些电气参数或有关的其他参数的调整，如电,压、频率（转速）的调整,5,对电路状态、开关状态以及偏离正常工作状态进行,2,信号指示,船舶,配电装置,和配电系统,2,配电装置的主要功

2、能,1,主配电板,对船舶主发电机所发出的电功率及向,全船用电设备供电进行通断、监视、控制和保护的开关设备,和控制设备的组合装置,2,应急配电板,用于控制由应急发电机发出的电功,率，并在船舶应急状况下，对有关旅客和船员安全所必需的,电力负载进行配电的开关设备和控制设备的组合装置；它往,往包括应急发电机自动起动装置、船用蓄电池的充放装置及,应急配电板的电源母线切换装置等,3,区配电板,用于对其他区配电板、分配电板或最,后分路供电进行控制的开关设备和控制设备的组合装置,3,船舶,配电装置,和配电系统,4,分配电板,用于对最后分路进行配电的带有一个或,多个过电流保护设备的组合装置。（最后分路是指位于分

3、配,电板最后一级过电流保护装置后面的那部分布线系统,区配电板和分配电板有时并不分开，统称分配电板，根,据供电负载的性质，可分为动力、照明、无线电等不同的分,配电板。分配电板和区配电板的外壳应用滞燃材料制成，并,具有只有专门人员才能开启的门,5,集中综合控制板,对主机、辅机和发电机等进行集,中控制和监视的装置，设置在机舱内的集控室中，制成桌形,或工作台式，通常称为机舱集控台，在上面装有多点巡回检,测装置和数据处理装置等,6,组合启动板,一般都与主配电板放置在一起，也,4,有个别放置在被控设备的附近,船舶,配电装置,和配电系统,IP,防护,是对固体和液体入侵防护,只存在与带电体接触危险环境,IP2

4、0,存在滴水和机械伤害的舱室环境,IP22,水和机械伤害危险较大的机器处所,IP34,水和机械伤害危险较大的舱室处所,IP44,附具（附属器具,IP55,喷水、粉尘、严重机械伤害危险为,IP55,和,IP56,大量水浸入危险的露天甲板为,IP56,爆炸危险除防爆功能外，还应满足相应处,所的防护等级,电气设备外壳的,IP,防护等级表,IP,等级,0,1,第,位,数,字,2,3,4,5,6,0,1,2,第,位,数,字,3,简,要,说,明,无防护,防,50,mm,的固体,防,12,mm,的固体,没有专门防护,人体大面积部分如手,对有意识接触无防护,直径,50,mm,的固体,手指或类似物,长度不超过,

5、80,mm,直径超过,12,mm,的固体,定,义,1,2,防,2.5,mm,的固体,直径或厚度大于,2.5,mm,的工具、电线等,直径,2.5,mm,的固体,防,1.0,mm,的固体,直径大于,1,mm,的线或片状物,直径超过,1,mm,的固体,防尘,尘密,无防护,防滴,15,防滴,防淋水,并不防止全部灰尘进入,但进入量不妨碍设备正常运转,无灰尘进入,没有专门防护,垂直滴水应无有害影响,设备与垂直线成,15,角时,滴水应无有害影响,与垂直线成,60,角范围的淋水应无有害影响,4,5,6,7,8,防溅,防冲水,防猛烈海浪,防浸水,防潜水,任何方向溅水应无有害影响,任何方向冲水应无有害影响,猛烈海

6、浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有害影响,沉浸在规定压力的水中经规定时间后,进入水量应无有害影响,能长期潜水,完全密封,进水量不产生有害影响,外壳防护等级的最低要求,1,2,环境条,件,只有触,及带电,部分的,危险,3,配电板,控制设,备、电,动机启,动器,X,IP20,4,设,备,照明,电动机,设备,X,X,处所,防护级,电热,器具,X,电炊,设备,X,开关,接线,盒等,X,干燥的居住处所,干燥的控制室,控制（驾驶）室,机炉舱（花钢板上,舵机舱,冷藏机室,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,IP44,IP44,IP44,应急机械室

7、,一般储藏室,配餐室,滴水和,中等机,械损伤,危险,X,IP22,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,IP44,IP44,IP44,处所,环境条,件,防护级,配电板,控制设,备、电,动机启,动器,照明,电动机,设备,IP44,IP44,IP44,X,X,X,X,X,X,X,X,电热,器具,IP44,IP44,IP44,IP44,X,X,电炊,设备,开关,接线,盒等,IP55,IP55,IP55,IP55,IP55,IP55,浴室,机炉舱（花钢板下,较大的,封闭的燃油分离器,水和机,械损伤,室,危险,封闭的润滑油分离,器室,压载泵舱,冷藏舱,较大的,水和机,械损伤,危

8、险,喷水,货物粉,尘、严,重机械,损伤,腐蚀性,气体,IP34,IP44,IP44,X,IP44,厨房和洗衣间,双层底中的轴、管,X,X,IP55,X,X,X,X,X,X,X,X,IP56,干货舱,X,X,船舶,配电装置,和配电系统,二,主配电板,1,主配电板的组成和各部分的作用和特点,主配电板是船舶电力系统中最主要的配电装置,一般来说，不能距,离主发电机组太远,一般装于机舱集控,室。由多个金属结,构的落地箱柜组成,每个柜称为一个屏,船舶主配电板,负载屏,并车屏,发电机控制屏,船舶,配电装置,和配电系统,主配电板主要由发电机控制屏、负载（配电,屏、组合起动屏（并车屏）组成。组合起动（并车,屏本

9、不属于主配电板范围，由于放置在主配电板两,旁，并由汇流,排与主配电板,相连而成为负,载配电屏的一,部分，但又不,同于负载配,电屏,船舶,配电装置,和配电系统,1,发电机控制屏,发电机控制屏是用,来控制、调节、监视和,保护发电机组的，每台,发电机组均需配备有单,独的控制屏。控制屏面,板分上、下或上、中,下几个部分。上部分安装测量仪表、转换开关、指,示灯等；中部安装主要电源开关、电磁按钮、指示,灯等；下部安装励磁装置、电抗器等沉重设备,船舶,配电装置,和配电系统,发电机控制屏上配置的仪表和设备有,电流表及转换开关,电压表及转换开关,频率表；功率表,整步机及其转换开关,并车时用以指示全部发电机的待机

10、、并机状态,电网频率差和相位差,原动机调速开关；框架式自动空气断路器,逆功率继电器（用于并车运行时做发电机逆功,率保护用，每台发电机,1,个,发电机自动控制装置及必要的互感器,必要的电磁操作按钮及相关指示灯,13,船舶,配电装置,和配电系统,2,负载屏,负载屏主要负责对各馈电线路进行控制、监视,和保护，并通过装在负载屏上的馈电开关将电能,供给船上各用电设备或区、分配电板。供电给动,力负载的负载配电屏称动力负载屏；供电给照明,负载的称为照明负载屏。组合起动（并车）屏也,是负载屏，但该屏上的负载都是较重要的大型设,备，如主机滑油泵、主机海水泵、主机循环冷却,水泵、舱机等，这些负载都有测量电流用的电

11、流,表及转换开关，还有表示运行状态的指示灯,负载屏上一般还有与岸电箱相连的岸电开关,还带有电度表、电压表、电流表用来计算岸电供,给的电能,船舶,配电装置,和配电系统,3,组合起动（并车）屏,船舶,配电装置,和配电系统,主要功能：对发电机进行并车、整步操作,组成：同步表、同步灯、转换开关、操纵,按钮、开关、自动并车装置,船舶,配电装置,和配电系统,2,新型船舶主配电板的功能及特点,1,更小、更轻。更适应批量生产的要求,2,用计算机实现科学计算，合理根据负荷,大小选用运行机组，使机组保持经济状态,3,将可编程控制器,PLC,用于控制回路,实现更多智能控制，取消触点方式,4,使用微机,PC,控制自动

12、并车及自动负,荷分配，减小体积，提高性能，减少人力使用,5,使用静止型保护继电器，提高可靠性,6,使用继电器组件和转换器,7,负载屏断路器横向设置，方便接线,船舶,配电装置,和配电系统,3,对主配电板常用零部件的要求,1,汇流排,汇流排是指配电盘中用铜质裸条排制成的,用于连接发动机电源引出线和各种电网的网,络铜排，也称连接母线。它具有外形美观大,方、通过电流大、散热条件好、并联接头方,便等优点。一般要求如下,汇流排及其连接件应为铜质，一般采用紫,铜，汇流排的连接处应做防腐和氧化处理,汇流排的最大温升为,45,度,交流三相四线制中性线汇流排的截面积,应不小于相应汇流排截面积的,50,船舶,配电装

13、置,和配电系统,主汇流排分段，与主汇流排相连的发电机的容量超,过,1000kW,时，主汇流排至少应分为两部分，这两部分之,间可用负荷开关或自动开关连接起来,主配电板和应急配电板中通常设有汇流排，在电气,绝缘方面，按照我国国家标准和,CCS,的要求，主配电板,和应急配电板中的裸主汇流排应具有下表所列的最小电,气间隙和最小爬电距离,相间额定电压,V,220,及以下,251660,660,及以上,最小电气间隙,mm,15,20,25,最小爬电距离,mm,20,30,35,船舶,配电装置,和配电系统,汇流排的颜色，相序，极性及安装的相互位置,应符合我国国家标准和中国船级社,CCS,的要,求，满足下表规

14、定,汇流排相序或极性,A,相,B,相,C,相,中线,汇流排,颜色,绿,黄,褐或紫,浅蓝色,汇流排安装相对位置,垂直布置,水平布置,引下线,上,前,左,中,中,中,下,后,右,配电板正视,方向示意图,上,交流,前,右,船舶,配电装置,和配电系统,2,船用测量仪表,测量仪表的精密度等级在,1.5,级到,2.5,级之间,测量仪表应符合,电压表刻度上限不小于额定电压的,120,并且刻,度上有额定电压标记,电流表刻度上限不小于额定电流的,130,并且刻度,上有额定电流标记,供并联运行的功率表，应能分别指出逆电流和逆功,率,15,的数值，功率表上也应有表示额定值的标记,频率表应有,10,额定频率的刻度,调

15、速器应配有调速马达控制旋钮,3,互感器,互感器的作用,船舶,配电装置,和配电系统,电压互感器副边额定电压为,100V,电流互感器副,边额定电流为,5A,或,1A,测量仪表，继电保护及自动装,置都接在互感器的副边，只要改变互感器的变比，同一,块电压表或电流表便可以测量任意数值的高电压或大电,流了,用来使仪表，继电保护和自动装置通过互感器与,原边的高电压和大电流隔离，这样可避免主电路的高压,直接引入仪表、继电器的电路中，又可避免仪表、继电,器的故障影响主电路，提高了主电路和控制、测量及保,护电路工作的安全性和可靠性，从而也保证了操作人员,的人身安全,通过互感器的不同型式的连接，可以获得我们所,需要

16、的继电保护和自动装置所需的任意相电流或电压的,组合,船舶,配电装置,和配电系统,II,互感器注意事项,电,压互感器副边不能短路（用熔断器保护），运行中，电,流互感器副边不能开路,同名端”不可接错；电流互感器副边必须接地,4,断路器,断路器应为自由脱扣式，其过电流脱扣器的整定值应,为可调节式,动力操作的断路器，应设有人力操作机构，以便在动,力操作机构发生故障时使用,带熔断器的，应能在熔断器发生熔断时，不会导致单,相运行,船舶,配电装置,和配电系统,5,熔断器,熔断器应为封闭式，其结构要求于熔体熔断时，外壳,不会破裂或烧坏，熔化的金属或散发的气体不应损坏相,邻的绝缘,熔断管的额定电流必须大于其所装

17、熔体的额定电流,熔断器在额定电流下长期工作时，其电缆的连接端头,温度不应超过该电缆的允许最高温度,熔断器应标有其额定电压、额定电流、额定分断能力,等的耐久标志,船舶,配电装置,和配电系统,4,主配电板验收,1,构造检查,配电板上安装的各种电器、原件、仪表等抗震性能,各接地柱及导体连接处的接触良好,绝缘间隙和绝缘距离应符合规范要求,2,配线检查,检查配线是否与接线图完全一致，对转换开关、仪表,指示灯等还要检查其接线的正确性,检查接线端子位置、数量，同一端子应检查端子末端,的颜色与符号是否相同,检查汇流排的极性与相序是否正确,检查设备面板移动时是否影响绝缘导线的连接,3,动作（通电）检查,船舶,配

18、电装置,和配电系统,断路器接通和断开试验,指示灯、报警回路试验,接地指示灯试验,仪表与继电器试验,同步检测电路试验,连锁试验,4,温升试验,测试在额定电压和规定电流下，各个绕组、线端、汇流排,等是否升温过高,5,耐压（绝缘强度）试验,历时一分钟，对配电板进行试验电压,1000V,加,2,倍额,定电压）下通电，应无击穿现象,6,绝缘电阻试验,耐压试验后，用直流,500V,高阻表测量对地、相间电阻，应,小于,1M,船舶,配电装置,和配电系统,三,应急配电板,功能,控制、监视应急发电机组,组成,控制屏和负载屏，没有,并车屏,和,逆功继电器,因为单机运行,连接,通过,联锁开关,与主配电板连接,正常时，

19、应急配电板由主配电板供电,主电网失电后联络开关自动断开，由应急发,电机供电,注意,1,没有并车屏和逆功继电器,2,正常时，是主电网的一部分,应急时，才单独工作,船舶,配电装置,和配电系统,船舶主电网与应急电网间单线原理简图,船舶,配电装置,和配电系统,二,充放电板,船舶小应急照明，操纵仪器和无线电设备的电源均,采用蓄电池，船舶设置充放电板对蓄电池进行充电,放电，实现向用电设备正常供电,功能,1,对蓄电池进行充放电,2,控制、监视充,电工作,3,分配低压用电设备,4,主、应急失电后,能自动向小应急供电,船舶,配电装置,和配电系统,1,对充放电板的要求,1,电源回路中应设有切断总电源的开关、熔断器

20、和指示灯,2,应设有专用的调节充电发电机组电压用的励磁变阻器,3,为了防止由于充放电机组因故电压突然跌落时蓄电池组倒,过来向充电发电机供电，在每一充放电回路上均应设有防止逆流,的装置。但如果使用静止整流器作充电电源，则无需另加,4,应设有用以测量每一组蓄电池组的充放电电压表、电流表,5,为确保小应急照明、警铃等应急设备供电可靠性，应保证,即使在充电状态下，一旦发生应急情况仍能向这些设备放电,6,小应急照明回路中必须在主电网失电时，能自动接通蓄电,池的放电回路,船舶,配电装置,和配电系统,2,充放电板的工作原理,船舶配电装置和,配电系统,船舶配电系统是指主配电板及应急配电板到,用电负载之间的电缆

21、连线（又称电网或配电网,络,一般将主配电板直接供电的系统称为一次配电,系统（网络）；而由区、分配电板供电的系统称,为二次配电系统（网络,按,IEC,标准，其正确定义是：一次配电系统指,与发电机有电气连接的系统；二次配电系统指与,发电机无电气连接的系统,船舶配电装置和,配电系统,五,船舶配电系统分类及其供电范围,1,动力配电网络,指直接供电给三相异,步电动机的配电系统，也包括供电给,380V,三相,电热负载的电缆。占全船电能的,70,左右,2,正常照明配电网络,该系统由照明变,压器通过主配电板中照明负载屏馈电给各照明分,配电板，再由各分配电板供电给全船所有舱室及,甲板的照明灯具,3,应急电网,应

22、急配电板供给应急负载,的电缆,船舶配电装置和,配电系统,4,小应急电网,由,24V,蓄电池提供供电,至负载的电缆,5,弱电电网,向全船无线电通讯设备,各种助航设备、信号报警系统等用户供电的低压,直流电网或中频电网。目前，绝大多数商船上已,不再独立设置弱电电网,动力电网和照明电网都由主电源经过主配电板,进行供电的，所以这部分称为主电网,船舶配电装置和,配电系统,六,船舶配电方式,配电方式是指电源、配电装置和用电设备之间,电缆的连接方式,1,船舶配电的线制,对于三相交流电船舶，常用方式有,三相三线的绝缘系统,中性点接地的三相四线制,利用船体作中性线回路的三线系统,船舶配电装置和,配电系统,三相绝缘

23、系统,中性点接地的三相四线系统,中性点接地的三线系统,三相绝缘系统,照明与动力电网不相互干扰，单相接,地不影响三相对称关系。绝缘性能相对较好，安全可,靠。多数采用,中点接地三相四线系统,无照明变压,器，单相接地即短路，安全性差,中点接地的三线系,统,节省电缆，但易触电、短路，一般船舶不采用,船舶配电装置和,配电系统,2,一次配电系统的结线方式,结线方式,枝状,定义,船舶电源、配电板与,a,负载之间电缆的联结方式称为船,舶电网的结线方式,环状,一般分类两种,枝状结线和,b,环状结线。枝状结线总长度短,但可靠性较差，主要用于商船,环状结线可靠性高、线路损失较,小，但维护保养复杂、造价高,主要用于客

24、船、军舰,图中,a,为枝状,b,为环状,船舶配电装置和,配电系统,3,重要用电设备的供电方式,由于采用枝状结线的船舶电网相对,环状结线可靠性较差，因此必须对,重要负载采取其它措施以保证其可,靠性,重要负载：直接与船舶航行、货物保存、船舶和人身安,全有关的电气设备,重要负载措施有以下四点,重要负载直接由主配电板供电,由两路供电，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,采用自动卸载装置（过载时卸掉次要、保证重要负载,采用分段汇流排提高供电可靠性,船舶配电装置和,配电系统,4,设备分配电箱的几个基本原则,为了减少主配电板上的开关设备和节省主馈电电缆以及便,于对用电设备进行分区控制，在船舶上除了必须由主配电板,直接供电的一部分比较重要的用电设备外，其余大量的用电,设备都是经分配电箱进行供电。分配电箱应按照如下原则进,行设置,为船上同系统服务或经常同时投入工作的多个用电设备,可设置单独的分配电箱供电，比如同属主机燃油系统的燃油,输送泵、油水分离器、加热器等，可使用同一个分电箱供电,安装位置相近的多个设备，可单独设置一个配电箱,每一个分配电箱的供电线路不应该太多，一般情况下不,多于,10,路,船舶配电装置和,配电系统,5,主电网与应急电网