船舶电气系统设计思考题

1、说明船舶电力系统的基本组成部分及其作用。答：船舶电力系统的基本组成有四部分，其作用分别为：、电源：将其它能源转换成电能，供系统用；、配电装置：接受和分配电能，并对电源、电力网和负载进行保护、监视、测量和控制；、船舶电力网：是电力系统的中间环节，起连接电源和负载的作用，即将电能传送给负载；、负载：将电能转换成其它形式的能量。船舶电力系统的容量、输电网络和运行环境与陆地上相比有哪些特点？答：船舶电力系统与陆地上相比，其特点有：、是一独立的电力系统，系统的容量小，负载的变化对电网的频率和电压的变化影响较大；、输电网络距离短，线路阻抗小，短路电流的破坏作用大；、运行环境恶劣，因此要求船舶电气设备具有抵

2、抗湿热、盐雾、霉菌、油气的能力，且能在倾斜、摇摆、振动和冲击的条件下可靠工作的能力。船舶电力系统的基本参数指什么？为什么采用标准电力系统参数？答：船舶电力系统的基本参数是指：船舶主电网的电流种类、额定电压等级和额定频率。采用标准电力系统参数的主要目的是：为了便于船舶电力系统在需要时能与岸电连接；便于船舶电气设备在需要时能用其它陆用电气设备进行替换使用。为什么目前船舶大多采用交流电力系统？答：由于交流电气设备（相对于直流电气设备而言）具有结构简单、造价和维修费用低、故障少、可靠性能好、体积小重量轻、维修工作量小等优点。所以，目前船舶大多采用交流电力系统。船舶电站容量是根据什么确定的？电站容量为什

3、么不按各用电设备的最大功率之和计算？答：船舶电站容量是根据“满足船舶在各种运行工况下的用电量，并有适当的裕量，以保证连续可靠的供电”的基本原则，通过一定的计算并考虑其它因素进行确定的。电站容量不按各用电设备的最大功率之和计算的原因是因为，各用电设备并非都同时工作、同时工作的电气设备也并非同时达到最大用电功率，若按各用电设备的最大功率之和计算电站容量，将会造成船舶电站容量比实际需要的容量大，从而造成不必要的浪费。为什么发电机的最高负荷率为80%比较适宜？答：发电机在80%负荷时其效率较高，最高负荷率为80%既可在较高的效率下运行，也可保证留有适当的裕量。所以,发电机的最高负荷率为80%比较适宜。

4、选择发电机组的台数时都考虑哪些问题？各台机组轮换使用的寿命答：选择发电机组的台数时，应考虑的问题有：、考虑船舶电站必须有备用机组，所以最少应有两台机组；、要考虑与船舶推进主机寿命相当；、要考虑解决好“维修管理方便”和“提高经济性能”之间的矛盾。船舶轴带发电机优越性有哪些？轴带发电机有哪些类型?答：船舶轴带发电机优越性主要有：、能充分利用船舶主机的功率储备裕量；、主机采用低价高热效的燃料，因而经济性能好；、航行时降低了机舱的温度和噪音；、轴带发电机的维修工作量少。轴带发电机的类型有：直流和交流两大类；交流机组又因所配合的螺旋桨的不同，分为定距桨和变距桨两类机组。简述船舶配电板的组成及功能？答：船

5、舶配电板根据用途的不同有多种不同形式。其最基本的组成是“负载屏”，主要由负载配电用的空气开关组成。根据用途的不同，有的配电板还具有其它功能屏。如：船舶主配电板，除了负载屏以外，还有发电机监控、测量用的“控制屏”和“并车屏”主配电板与应急配电板之间采用何种连接方式？答：应急电网平时由主配电板供电，只有在应急情况下才由应急发电机组供电。因此，应急配电板的供电主开关与主配电板向应急配电板供电联络开关之间应设有电气联锁（互锁），以保证主配电板供电时，应急发电机不工作。而当主开关跳闸后，应急发电机组自动起动并向应急设备供电。简述万能式自动空气断路器的组成及用途。答：万能式自动空气断路器在船舶主发电机正常

6、工作时，作为接通断开发电机的主开关；当发电机工作异常时，又可作为发电机的短路、过载、欠压和失压等故障的保护装置。万能式自动空气断路器主要由：、触头系统；、灭弧装置；、自由脱扣机构；、操作传动装置；和、保护元件，等五部分组成。万能式自动空气断路器具有哪些保护功能？这些保护功能如何实现？答：万能式自动空气断路器的保护功能主要有：短路、过载、失压、欠压等。这些保护功能的实现分别由“过电流脱扣器”（短路、过载）和“失压脱扣器”（失压、欠压）的动作，并使断路器的“自由脱扣机构”动作来实现的。船舶同步发电机设有哪些保护？各由什么元件来实现？答：船舶同步发电机所设的保护主要有：、外部短路；、过载；、欠压；、

7、逆功率等保护。这些保护都可由“综合保护装置”或由自动空气断路器的“过电流脱扣器”、“失压脱扣器”及“逆功率继电器”等元器件来实现。什么是发电机的过载？能否用短路保护装置实现过载保护？答： 发电机的过载是指发电机输出的功率或电流超过了其额定值（但又不至于达到短路时所出现的值）O过载的保护原则是：既要保护发电机不受损坏，又要避开短时过载而尽量不中断供电。也就是说，保护值和保护原则都与短路保护不同。所以，不能用短路保护装置实现过载保护。什么是逆功率？出现逆功率时由什么元件实现保护？为什么逆功率保护采用延时动作作是为了避开并车操作答：逆功率是指：船舶主发电机从电网吸收有功功率。出现逆功率时由“逆功率继

8、电器”实现保护。逆功率保护采用延时动时可能出现的短时且不太严重的“逆功率”欠压对船舶电气设备有何影响？欠压保护的动作整定值为多少答：欠压对船舶电气设备的影响主要是：使负载不能正常工作；电动机出现过流过热甚至堵转；并可能由此引发发电机的过载。按规范要求，欠压保护整定值为：电压降到额定电压的70?80%时，延时1.5?3秒动作；电压降到额定电压的40?70%时，瞬时动作。发电机短路保护应遵循哪些原则？答： 发电机短路保护应遵循的总体原则是：流原则”相结合的方法来实现。18. 同步发电机并联运行条件有哪些？“既要保护发电机，又要尽可能保证不中断供电”。具体动作则采用“时间原则”和“电答：同步发电机并

9、联运行条件有四个：、电压的相序一致；、电压的有效值相同；、电压的频率相同；、电压的相位一致。什么是发电机的自整步作用？答：当待并发电机在相位不相同或频差不为零时并车合闸时，并联运行的发电机电枢绕组之间，将产生有功冲击电流，从而使并联运行发电机的相位和频率最终保持稳定相同。这就是发电机的自整步作用。并车时如果电压、频率或相位不等各会引起什么后果？答：并车时如果电压、频率或相位不等所引起的后果分别为：电压不等：电枢间将产生无功环流，其结果可起到均压作用。但若压差过大，合闸瞬间可能导致并联运行发电机同时跳闸的后果；、频率和相位不等时，电枢间都将产生有功环流冲击，使并联运行发电机的相位和频率最终保持稳

10、定相同。但若频差或相位差过大，不仅可能损坏电枢绕组，而且也可能导致并联运行发电机同时跳闸的后果。同步发电机组手动准同步并车方法有哪些？如何操作？对实际操作而言是否频差越小越好？答：同步发电机组手动准同步并车方法有：、灯光明暗法；、灯光旋转法；同步表法。具体操作是将带并发电机起动，并调节其电压与电网一致，且使其频率略高于电网。通过观察同步指示灯或同步表，在带并机的相位接近同步位置时，进行合闸操作。对实际操作而言频差越小，到达同步位置的时间越长，不利于及时并联操作。因而并非频差越小越好。采用灯光法并车时，什么条件说明两台同步发电机组相位差角为零？答：采用灯光法并车时，对于“灯光明暗法”而言，同步灯

11、同时熄灭时，两台同步发电机组相位差角为零；对于“灯光旋转法”而言，同名相的灯熄灭时，两台同步发电机组相位差角为零。采用灯光旋转法的并车装置，检修后发现并车时变为灯光明暗法，这是什么原因？答：采用灯光旋转法的并车装置，检修后发现并车时变为灯光明暗法，其原因是：同步指示灯中有两个灯的接线被对调，因而出现只有一个灯接成“同名相”，另两个灯接成“异名相”。采用同步表法并车时，应在什么条件合闸比较合理？为什么一般在向“快”的方向并车？答：采用同步表法并车时，应在指针向“快”的方向，以较慢的速度转动，并转至距指向“同步点”约30。（相当于时钟的分针位于11点的位置）处合闸比较合理。在向“快”的方向并车，可

12、使带并机一旦并网后，能立即承担一定的负荷，从而避免可能出现的“逆功率”而出现跳闸。同步表使用时应注意什么事项？答：同步表使用时应注意的事项是，必须清楚同步表是短时工作制的仪表，使用结束后应及时将其断开，以免损坏。实际使用中，可在带并机起动且频率初步调到额定频率后，接入同步表并车；合闸以后，调好两台机的功率分配，就应及时切除同步表的连接。粗同步与准同步并车在并车条件上有什么不同？是否电抗器越大越好？答：与准同步并车相比，粗同步并车在并车条件上较为宽松。即只要满足电压有效值相等，频率和相位大致接近，就可通则不利于发电机迅速拉入过电抗器并网合闸。粗同步并车电抗器应选择适当，若太小，并车时的冲击电流将

13、较大，容易损坏发电机；若电抗值太大，同步。所以，并非电抗器越大越好船舶电网可分为哪几类？答：船舶电网可分为：、主电网；、应急电网；、小应急电网；、弱电电网，等四类。为保证重要负载的供电，在配电方面应采取哪些措施？答：为保证重要负载供电，在配电方面应采取措施主要有：、由主配电板直接供电；、两路馈电线供电；、电站具有分级卸载功能；、配电板上采用分段汇流排供电。-船舶应急电网和主电网一般如何联接？答：船舶应急电网和主电网一般的联接为：应急配电板应设联络开关经一条单独馈电线与配电板相连。正常时，应急电网作为主电网的一部分工作，（主配电板通过应急电网向重要负载提供另一路供电）;当主汇流排断电时，联络开关

14、自动断开,应急配电板单独向应急电网供电。30.简述船舶电网的线制及优缺点。答：简述船舶电网的线制主要有：、三相绝缘系统，特点为：单相接地时不影响三相对称，仍可短时工作，绝缘性能相对较好，安全可靠；、中性点接地的三相四线制，特点为：无须照明变压器，故障易找，但单相故障多，安全可靠性降低。31.船舶电缆的结构及其性能。答：船舶电缆主要由导电芯线、电气绝缘层和防护套等三部分组成。船舶电缆的主要性能有：传递电能和电信号，并能抵抗或减小环境的不良因素（如：油雾、盐雾、酸碱和某些热带昆虫及机械震动冲击等）对电缆的破坏。32.船舶电缆的选择及敷设的注意事项？答：、船舶电缆的选择应注意的事项主要有：选择芯线截

15、面时应考虑电缆的发热量和线压降等因素；选择具体型号时应考虑电缆的防护（套）应能适应其工作环境的要求。、船舶电缆的敷设注意事项主要有：敷设时应考虑：自身的防护要求,且应不影响、干扰、破坏其它船体部件的强度外形或设备的正常工作。33.对继电保护装置的基本要求答：根据船舶电力系统继电保护装置所承担的基本任务和作用，一般对继电保护装置有四项基本要求1）选择性指选择性保护中，若前一级保护装置拒绝动作，则后一级保护装置应动作。2）速动性就是要求保护装置的动作时限应力求短。迅速切除故障可减轻被保护设备的损坏程度、防止故障蔓延，并减少对非故障电路的影响。3)灵敏性是指对于其保护范围内的故障或不正常工作状态的反

16、应能力。灵敏性愈高，故障发觉和切除得就愈早，对系统的影响和设备的破坏就愈小。4)可靠性是指装置本身要能可靠地工作，继电保护装置的可靠性主要取决于：保护方式的选择，装置本身的质量，整定计算和调试，安装、维护和检修质量等。34.对船舶电网一般有哪些保护？答：对船舶电网一般应设有：短路和过载保护，并应设有电网绝缘监测。其中，电网的过载保护一般不专门设置，因为可利用与其相连的电气设备的过载保护来实现。此外，船舶电网接用岸电时，应设相序和断相保护。船舶电网短路保护的原则有哪些？各由哪些电器元件来实现？答：船舶电网短路保护的原则最主要的是：应该具有较好的选择性，以保证既准确切除短路故障点，又不造成不必要的

17、大范围停电。此外，短路保护还可考虑避开设备同时工作的大电流冲击而造成的干扰。船舶电网短路保护动作值的整定原则主要有：、按时间原则的整定，主要由万能式自动空气断路器和熔断器来实现，保护装置整定的动作时间朝发电机方向逐级增大；、按电流原则的整定，主要由装置式自动空气断路器来实现，整定的动作电流值朝发电机方向逐级增大。为什么船舶电网不设单独的过载保护元件？这是否说明船舶电网不会出现过载？答：船舶电网的过载保护不专门设置，是因为可利用与其相连的电气设备的过载保护来实现。各种电气设备所设的过载保护是以其额定工作电流为依据的，电路的过载就是电气设备的过载。因此完全可以用电气设备所设的过载保护来实现电网的过

18、载保护。也就是说，船舶电网不设单独的过载保护元件，并不说明船舶电网不会出现过载。船舶电站容量是根据什么确定的？电站容量为什么不按各用电设备的最大功率之和计算？答：船舶电站容量是根据“满足船舶在各种运行工况下的用电量，并有适当的裕量，以保证连续可靠的供电”的基本原则，通过一定的计算并考虑其它因素进行确定的。电站容量不按各用电设备的最大功率之和计算的原因是因为，各用电设备并非都同时工作、同时工作的电气设备也并非同时达到最大用电功率，若按各用电设备的最大功率之和计算电站容量，将会造成船舶电站容量比实际需要的容量大，从而造成不必要的浪费。什么是三类负荷法答：三类负荷法是基于电力负荷分类模型的一种电力负

19、荷计算方法，考虑了舰船电力负荷的特点，将影响负荷变化的因素分别用各自的系数来表达，从而提高计算精度。选择发电机组的台数时都考虑哪些问题？答：选择发电机组的台数时，应考虑的问题有：、考虑船舶电站必须有备用机组，所以最少应有两台机组；、要考虑各台机组轮换使用的寿命与船舶推进主机寿命相当；、要考虑解决好“维修管理方便”和“提高经济性能”之间的矛盾。船舶电力系统设计的具体任务是什么？答：决定船舶电网的电压、频率和船舶电力系统的配电方式等。选择电源装置。主发台数容量，应发容量，变压器蓄电池容量设计配电装置。主配电板、应急配电板，充放电板的结构的设计，开关选择等设计船舶电网。全船电网，设备布置,电缆选择。

20、船舶电力系统短路电流的计算。船舶电力系统的保护设计。发电机，电网，变压器，电动机船舶电力系统设计的步骤答：根据要设计的船种，船型和主机及规范和船东要求决定电力系统参数根据轮机等专业的辅机明细进行全船电力负荷计算，确定发电机容量和台数。有应急发电机进行应急负荷计算，确定应急发电机容量。变压器供电的设备变压器容量计算确定台数蓄电池容量，充放电方式设计全船电网短路电流计算，大功率设备启动瞬态电压计算电力系统电压降计算，校核电缆是否满足电压降要求设备布置图设计，设备多的应绘制舱室布置图编制技术文件说明书、设备明细表试车试航大纲等什么是船用条件答：船用条件是指船舶环境条件和工作条件。即船舶所处的气候环境

21、、生物环境条件、化学活性物质、机械化学活性物质和机械环境条件船舶主电站的基本要求：答：1、船舶电力系统负载变化频繁，应满足各种工况负荷的供电要求。、如果船舶只设置一个主发动机组时，应配置备用发动机组。、发动机组有一定的容量储备最好选同类型发动机组，便于维护管理。、主发动机组至少2台最多不超过4台，容量尽量相同。船舶电力网的设计内容包括：答：正确选择配电方式；正确地划分各供电网络负载，绘制全船电力系统图和布置图以及主干电缆走向图；正确地选择各保护装置及其整定值正确选择电缆、电线，并对电缆、电线进行线路电压降校核对船舶电网的基本要求是答：对船舶电网的基本要求是生命力强，即要求电网在发生故障或局部破损时仍能保证负载的连续供电，并限制故障的发展和将故障的影响局限于最小的范围之内。46.配电方式答：是指主配电板和区配电扳、分配电板及其