船舶电站及其自动化装置 课件 6 船舶高压电力系统

第六章船舶高压电力系统

随着船舶电气设备自动化程度的不断提高以及船员生活、工作条件的逐步改善，船舶电气负荷急速增加，相应的船舶发电机的功率也随之大幅度增加。目前大型船舶电力系统容量设计值已高达15~20MVA，大型豪华邮轮更高达70MVA。被广泛采用半个多世纪的船舶低压电力系统已无法满足现代化大型船舶电力系统容量的要求，船舶高压电力系统有不断增加的趋势，这将给船舶电力系统带来一系列新的变化。中国船级社《钢质海船入级规范》对船舶低压和船舶高压系统的定义是：低压系统系指工作于额定频率为50Hz或60Hz、最高电压不超过1000V的交流系统，或在额定工作条件下最高瞬时电压不超过1500V的直流系统。高压系统系指额定电压大于1kV但不超过15kV，额定频率为50Hz或60Hz的交流系统，或在额定工作条件下最高瞬时电压超过1500V的直流系统。索引第一节概述

IEEE标准100规定，中压交流电力系统的定义是指额定电压大于1000V，小于10000V的电力系统；在中压之上，还有高压和超高压。对于额定频率为60Hz的电力系统，中压的额定值有2．3kV、4．16kV、6．6kV等；额定频率为50Hz的电力系统，中压的额定值有3．3kV、6．0kV、10．0kV等。一般而言，选择电动机是否采用中压电力标准的传统功率值分界点是450kW。

第二节船舶高压电力系统电压等级和防护要求3.1电力系统中性点运行方式电力系统的中性点(neutralpoint)运行方式是指电源或变压器中性点采用什么方式接地。

第三节船舶高压电力系统中性点接地技术3.1.1中性点运行方式分类通常中性点运行方式分为以下几种：（1）不接地方式，又称中性点绝缘；（2）直接接地方式，中性点直接与接地装置连接；（3）消弧线圈接地方式，中性点经电抗器（称消弧线圈）与接地装置连接；（4）电阻接地方式，中性点经过电阻与接地装置连接。通常采用高电阻接地方式。。3.1.2中性点接地方式分析1）中性点不接地方式由于不接地方式的中性点对地绝缘，较安全、可靠，当电力系统发生单相接地故障时，不会影响三相电压各相之间的对称关系，单相接地也不形成短路，可以继续带接地故障运行2h，供电连续性好。中性点不接地电力系统，单相接地电流由电力系统对地分布电容电流决定。对于配电线路距离较近的低压电力系统，配电线路各相对地的电容较小，因此接地故障电流也很小，瞬时性故障往往自动消除。因接地电流小，对通信线路的干扰也小。中性点不接地方式的缺点是当一相接地时，另外两相对地电压升高，最大至相电压的倍，易使绝缘薄弱处击穿，造成两相接地短路。3.2不同中性点接地方式单相接地电流计算索引

3.2不同中性点接地方式单相接地电流计算船舶高压电力系统一般通过高压变压器将高电压降为低电压，向船舶低压电力系统的负载供电。因此，船舶高压电力系统就多了变压的配电装置，称高压变配电盘。第四节船舶高压电力系统变配电装置高压断路器虽然有多种分类方法，但在型号上国标以灭弧介质命名断路器。高压断路器型号是由字母和数字两部分组成的，表示如下：1、高压断路器型号含义a.灭弧室结构真空灭弧室的结构类似于一个真空管，它是一个高度真空的密闭容器。真空灭弧室结构如图6-3所示。静触头导电杆1焊接在上端盖2上，上端盖与绝缘外壳6之间密封。②真空断路器灭弧室结构及灭弧原理断路器的关键元件是充满一定压力气体的灭弧室。其动触头及静触头均安装在气室内，断路器灭弧室结构如图6-4所示。断路器的静触头1置于灭弧室内，固定不动，它的端部呈管状，当合闸时动触头3插入此端头的管中。动触头3同样置于灭弧室内，受趋于传动机构，它呈圆柱形，合闸时动触头插入静触头。绝缘喷口2是利用耐高温、耐腐蚀的聚四氟乙烯塑料制成的。压气活塞5的作用是当断路器分闸时，压气活塞压缩气室内的气体，它和动触头3同步运动。a.灭弧室结构ZN12-10真空断路器由操作机构箱、一次导电回路、真空灭弧室等构成。ZN12-10真空断路器结构外形如图6-5所示。a.ZN12-10真空断路器外部结构ZN12-10真空断路器的操作机构为弹簧储能式操作机构，可电动及手动操作。其主要由储能机构、锁定机构、合／分闸弹簧、主传动轴等组成。ZN12-10真空断路器操作机构外形如图6-6所示。b.ZN12-10真空断路器的操作机构ZN12-10真空断路器的灭弧室主要由陶瓷绝缘外壳、上端盖、下端盖、屏蔽罩及内部组件等组成。灭弧室的触头采用铜铬合金材料，开断性能优良。ZN12-10真空断路器灭弧室如图6-7所示。c.ZN12-10真空断路器的灭弧室VD4断路器的外部结构主要包括控制线路软管、操作结构箱、手车进出摇杆、航空插头、一次插头、极柱、框架及底盘等。VD4断路器外形结构如图6-8所示。a.VD4断路器的外部结构VD4断路器操作机构如图6-9所示。VD4断路器的操作机构使用了弹簧储能、自由脱扣的模块化机械操作机构，可装配各种闭锁机构以防止错误操作，只有当所有的先决条件都满足时，每个操作顺序才可能被正确操作。b.VD4断路器操作机构VD4断路器的真空灭弧室采用螺旋形状的真空灭弧室触头，这种触头的特点是：它可在弧柱运动的范围内产生一个横向的磁场，并且在触头边缘的区域磁场强度最大。磁场导致电弧围绕触头轴线快速旋转。这种方式不仅减少了触头上的热应力、减小了触头的烧蚀，还使极高短路电流的真空开断变得可能，因此额定电流开断次数可以非常高。c.VD4断路器真空灭弧室真空断路器由操作机构箱、带有真空灭弧室的三相极柱、环氧浇注绝缘子、绝缘操动杆等组成。操作机构箱包含了用于合、分断路器的所有机械和电气单元。a.3AH3真空断路器的外部结构3AH3真空断路器的操作机构是弹簧储能操作机构，可进行电动及手动储能。机构中各零部件经过精密加工装配而成，关键部件和材料用特殊的工艺制造，确保了整个机构具有很小的摩擦力，各零部件之间配合精确，动作可靠。b.3AH3真空断路器的操作机构断路器的真空灭弧室采用一次封排技术制造，触头材料为Cr-Cu合金，经电弧冶炼而成。触头采用先进的设计形状和结构，具有极高的耐电弧能力和很小的弧压降及较小的截流值，在保证开断额定短路电流的前提下，灭弧室的体积具有较小的尺寸。c.3AH3真空断路器的灭弧室FN11系列负荷开关主要由操作机构、脱扣机构、触头系统、接地系统、联锁装置、操作指示、位置显示机构及熔断器组合等组成。FN11-12（D.R）/125负荷开关侧视外形如图6-15所示。①FN11系列负荷开关的构成FN11系列负荷开关操作面板如图6-16所示。②FN11系列负荷开关的操作RN系列熔断器是一种充填式熔断器，可用于电压互感器、变压器及线路的保护，RN系列熔断器结构如图6-17所示。①RN系列高压熔断器电流互感器的种类很多，大致可分为以下几种类型。（1）电流互感器分类按相数分为单相和三相。按结构型式分为带补偿绕组、五芯柱三绕组、接地保护用。（1）电压互感器分类（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）接通高压断路器（5）防止人员误入带电间隔

4.2.8船舶高压开关柜的“五防”措施5.2高压发电机纵联差动保护

第五节船舶高压电力系统保护5.3高压发电机定子绕组单相接地保护

第五节船舶高压电力系统保护5.4高压发电机转子接地保护

第五节船舶高压电力系统保护5.5主变压器起动保护

第五节船舶高压电力系统保护船舶高压电力系统的电压等级虽然很高，以至于造成初次接触船舶高压电力系统的船舶电气维护、管理人员产生畏惧的心理，但是船舶高压电力系统的设备都要求具有较高的防护等级，各个设备的维护管理都有明确的操作规程，这些操作规程有的由设备生产商制定，有的由船舶管理者制定，具有较高的科学性。船舶电气维护、管理人员只要严格按照这些操作规程进行操作，小心谨慎，科学管理，及时总结经验，不断完善各设备的操作规程，船舶高压电力系统就会安全、可靠、高效地运行。

第六节船舶高压电力系统管理本节以2002年底建成的“泰安口”半潜式电力推进特种运输船的高压电力系统为例，简单介绍高压电力系统的结构和运行模式特点。

第七节船舶高压电力系统实例

电网由三个层次组成：一是6.6kV的中压主系统，二是450V的辅助低压系统，三是450V的应急系统。

5．中高压电气电力系统的结构

系统结构：

在中压负载采用变频调速电力系统中，由于变频调速将产生大量很强的高次谐波，采用变压器进行电压变换，低压系统也将出现谐波。为此可采用变流机组进行电压变换，使大量的低压负载避免谐波污染的侵害。无变频调速时则采用变压器。

船舶中压电力系统简介