船舶电气 及控制系统PPT-22 第22章 船舶电气设备管理及安全用电.ppt

1第第22章章 船舶电气设备管船舶电气设备管理和安全用电理和安全用电 22.122.1 船舶安全用电船舶安全用电22.222.2 船舶电气火灾的预防船舶电气火灾的预防22.322.3 油轮电气系统的安全管理油轮电气系统的安全管理22.422.4 船舶电气设备的船用条件及船检规定船舶电气设备的船用条件及船检规定22.5 22.5 船舶电气设备绝缘船舶电气设备绝缘222.1 船舶安全用电船舶安全用电 本节内容本节内容 1.1.基本知识；基本知识； 2.2.触电安全防护措施。触电安全防护措施。 本节主要了解触电的原因；知道安全电压定本节主要了解触电的原因；知道安全电压定义；掌握触电急救注意事项和预防触电的安全保义；掌握触电急救注意事项和预防触电的安全保护措施护措施。3触电原因：触电原因： 总体总体原因：缺乏常识、使用管理不当。原因：缺乏常识、使用管理不当。 具体具体原因：原因： 1.1.绝缘损坏（客观上是最大隐患）；绝缘损坏（客观上是最大隐患）； 2.2.环境条件（有重大影响）环境条件（有重大影响） 船舶属于船舶属于触电危险场所。触电危险场所。人体触电电流及安全电压：人体触电电流及安全电压： 人体电阻：人体电阻：不是固定值，与部位、接触面不是固定值，与部位、接触面积、接触紧密程度有关。积、接触紧密程度有关。 基本知识基本知识n危险电流：危险电流：工频工频810毫安难摆脱，呼吸毫安难摆脱，呼吸中枢几十毫安或心脏几十微安致死。中枢几十毫安或心脏几十微安致死。n安全电压：安全电压： 是相对的。根据人体和是相对的。根据人体和环境状态不同，环境状态不同，n国际分别为：国际分别为：2.5/25/50V；2.5V为人体大部分浸于水时的安全电压为人体大部分浸于水时的安全电压25V为人体显著淋湿或经常接触电气设备为人体显著淋湿或经常接触电气设备的金属壳体的金属壳体50V，除上述情况外，除上述情况外5安全电压：安全电压： 是相对的。根据是相对的。根据人体和环境状态不同，人体和环境状态不同，n我国分别为：我国分别为：12/36/65V。 条件定义不同条件定义不同12V为绝对安全电压（潮湿、有腐蚀性蒸汽或游离为绝对安全电压（潮湿、有腐蚀性蒸汽或游离物等）物等）36V为安全电压（潮湿、有导电粉末、炎热高温、为安全电压（潮湿、有导电粉末、炎热高温、金属品较多）金属品较多）65V为没有高度危险的建筑物内安全电压。（干燥、为没有高度危险的建筑物内安全电压。（干燥、无导电粉末、非导电地板、金属品不多）无导电粉末、非导电地板、金属品不多）6触电急救注意事项：触电急救注意事项：1.迅速断电、注意避免连带触电、注意碰迅速断电、注意避免连带触电、注意碰摔伤；摔伤；2.通风温暖处，呼吸微弱或停止的应实施通风温暖处，呼吸微弱或停止的应实施人工呼吸抢救。人工呼吸抢救。7 预防触电措施预防触电措施： 1.1.查绝缘消隐患；查绝缘消隐患； 2.2.禁止带电检修，特殊必须时，使用合格工禁止带电检修，特殊必须时，使用合格工具护具；具护具； 3.3.按按规程规程正确操作；正确操作； 4.4.便携式设备注意检查电缆、插头绝缘及接便携式设备注意检查电缆、插头绝缘及接地线；地线； 5.5.电气救火时防触电、防腐蚀设备。电气救火时防触电、防腐蚀设备。一、一、触电及预防触电及预防8触电的种类n电伤：电路放电时，电弧或飞溅物使人体外部被灼伤的现象。n电击：触电时，电流流过人体造成的伤害现象。9(1) 双相触电双相触电双相触电双相触电A38. 01000380bb RUIlmA50mA380 Ib10 (2) 电源电源中性点接地中性点接地的单相触电的单相触电R0mA50mA219P0Pb RRUI 式中式中: UP: 电源相电压电源相电压 (220V) Ro: 接地电阻接地电阻 4 Rb: 人体电阻人体电阻 1000 这时人体处于相电压下，危险较大。这时人体处于相电压下，危险较大。R对地绝对地绝缘电阻缘电阻Ib 人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人人体接触某一相时，通过人体的电流取决于人体电阻体电阻Rb与输电线对地绝缘电阻与输电线对地绝缘电阻R 的大小。的大小。 若输电线绝缘良好，绝缘电阻若输电线绝缘良好，绝缘电阻R 较大，对人体较大，对人体的危害性就减小。的危害性就减小。 但导线与地面间的绝缘可能不良（但导线与地面间的绝缘可能不良（ R较小）较小），甚至甚至有一相接地，触摸至另两相时人体中就有电有一相接地，触摸至另两相时人体中就有电流通过。这时人体处于流通过。这时人体处于线电压线电压下。下。12 中性点接地的系统，中性点接地的系统，当电气设备内部绝缘损当电气设备内部绝缘损坏而与外壳接触，将使坏而与外壳接触，将使其外壳带电。当人触及其外壳带电。当人触及带电设备的外壳时，相带电设备的外壳时，相当于单相触电。当于单相触电。陆地上陆地上大多数触电事故属于这大多数触电事故属于这一种。一种。U电位分布电位分布接地点接地点20m0.8m跨步电压跨步电压 在高压输电线断在高压输电线断线落地时，有强大线落地时，有强大的电流流入大地，的电流流入大地，在接地点周围产生在接地点周围产生电压降。如图所示电压降。如图所示 当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而当人体接近接地点时，两脚之间承受跨步电压而触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之触电。跨步电压的大小与人和接地点距离，两脚之间的跨距，接地电流大小等因素有关。间的跨距，接地电流大小等因素有关。双脚跨步双脚跨步 一般在一般在20m之外，跨步电压就降为零。如果误入之外，跨步电压就降为零。如果误入接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。接地点附近，应双脚并拢或单脚跳出危险区。14安全用电n在修理线路时，应在电源处拿走熔断器，并挂上警告牌。n换熔丝时，先拉断开关，并换上规定容量的熔丝。n在带电设备上严禁使用钢尺等金属尺进行测量。n高空作业应系安全带，以防失足或触电坠落。15 22.1.2电气设备接地的意义和要求电气设备接地的意义和要求 为了人身安全和电力系统工作的需要，要为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按求电气设备采取接地措施。按接地目的接地目的的不的不同，主要分为保护接地、工作接地和保护接同，主要分为保护接地、工作接地和保护接零。零。16接地的作用n保证人员安全和设备安全n减少电气干扰n简化电网、节约电缆 接地是将电气设备的金属外壳或电路中接地是将电气设备的金属外壳或电路中的某一点通过接地装置，与船体的钢结构的某一点通过接地装置，与船体的钢结构件做良好的电气连接。件做良好的电气连接。17 三相三线绝缘系统以船体为中性回路 的三相三线系统中点接地三相四线系统三相交流电制的配电方式三相交流电制的配电方式18RCIbIe 当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于当电气设备内部绝缘损坏发生一相碰壳时：由于外壳带电外壳带电 , 当人触及外壳当人触及外壳,接地电流接地电流 Ie 将经过人体入将经过人体入地后地后, 再经其它两相对地绝缘电阻再经其它两相对地绝缘电阻R 及分布电容及分布电容C 回到电源。当回到电源。当R 值较低、值较低、C 较大时，较大时，Ib 将达到或超将达到或超过危险值。过危险值。对地绝缘电阻对地绝缘电阻分布电容分布电容19电气设备外壳有保护接地时电气设备外壳有保护接地时通过人体的电流：通过人体的电流：b00ebRRRII RCR0IbIeI0 利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。将电气设备的金属外壳将电气设备的金属外壳(正常情况下是正常情况下是不带电的不带电的)接地。接地。 用于用于中性点不接地中性点不接地的低压系统的低压系统 20分流公式：0b0be0b0bbb0be0b,ppR RR RRUIRRRRUIRRIIRR 利用接地利用接地装置的分流装置的分流作用来减少作用来减少通过人体的通过人体的电流。电流。RCR0IbIeI021 电力系统由于运行和安电力系统由于运行和安全的需要，常将中性点全的需要，常将中性点接地，这种接地方式称接地，这种接地方式称为为工作接地工作接地。如电力系。如电力系统中性点接地的三相四统中性点接地的三相四线制系统，线制系统，电焊机电焊机的接的接地线等，都是通过接地地线等，都是通过接地线构成回路而工作的。线构成回路而工作的。22中性点接地，满足中性点接地，满足运行和安全的需要运行和安全的需要(1) 降低触电电压降低触电电压 如果中性点不接地，当如果中性点不接地，当一相接地一相接地而人体触及另外而人体触及另外两相时，触电电压为线电压。而在中性点接地的系两相时，触电电压为线电压。而在中性点接地的系统中，上述情况下，触电电压为相电压统中，上述情况下，触电电压为相电压23在中性点接地的系统在中性点接地的系统中，一相接地后的中，一相接地后的电电流流较大，保护装置迅较大，保护装置迅速动作，断开故障点速动作，断开故障点(3) 降低降低电气设备对地的绝缘水平，节省绝缘材料成本电气设备对地的绝缘水平，节省绝缘材料成本(2) 迅速切断故障迅速切断故障24 屏蔽接地是为了防止屏蔽接地是为了防止电磁干扰，在屏蔽体与电磁干扰，在屏蔽体与地或干扰源的金属机壳地或干扰源的金属机壳之间所做的良好电气连之间所做的良好电气连接。接。无线电通信设备一无线电通信设备一般都装在封闭的金属机般都装在封闭的金属机壳内，以防止外来的干壳内，以防止外来的干扰扰25屏蔽接地原理26 当电气设备绝缘损坏当电气设备绝缘损坏造成一相碰壳，该相电造成一相碰壳，该相电源短路，其短路电流使源短路，其短路电流使保护设备动作，将故障保护设备动作，将故障设备从电源切除，防止设备从电源切除，防止人身触电。人身触电。CABRoN(a)X27A5.2744220e IooPeRRUI 283.重复接地重复接地 在中性点接地的三相在中性点接地的三相四线制系统中，为确保四线制系统中，为确保接零可靠，防止因接零接零可靠，防止因接零线断裂而造成触电事故线断裂而造成触电事故，可将零线多处接地，可将零线多处接地，这就是重复接地这就是重复接地 4.避雷接地避雷接地 为防止雷击而进行的接地，称为避雷接地为防止雷击而进行的接地，称为避雷接地 2922.2 船舶电气火灾的预防电气设备起火的主要原因n局部过热引燃电气n导线严重过流而未及时切断而高热起火n电气设备绝缘被破坏，漏电流引起n可燃气体遇到火花30电气灭火器具n二氧化碳灭火器n干粉灭火器 磷酸铵盐、碳酸氢钠、氯化钠、氯化钾干粉灭火剂，n1211灭火器 利用装在筒内的氮气压力将1211灭火剂喷射出灭火，灭火剂是一种低沸点的液化气体 3122.3 油轮电气系统油轮电气系统 本节内容本节内容 1.1.危险区的安全；危险区的安全； 2.2.油轮电气系统。油轮电气系统。 本节主要要求知道油轮危险区的划分及安本节主要要求知道油轮危险区的划分及安全要求；油轮电气系统必须满足的要求等全要求；油轮电气系统必须满足的要求等。32 危险区划分：危险区划分：危险区危险区（存在易燃易爆的蒸（存在易燃易爆的蒸汽或气体、经常累积这些气体的区域或处所）汽或气体、经常累积这些气体的区域或处所）、扩大危险区、扩大危险区（可能可能出现大量易燃易爆气体的出现大量易燃易爆气体的区域或处所）。区域或处所）。 燃烧和爆炸须同时具备三个条件：燃烧和爆炸须同时具备三个条件：1.1.有可有可燃性气体；燃性气体；2.2.有适当比例的空气或氧气；有适当比例的空气或氧气；3.3.有有火源或危险温度。火源或危险温度。防燃防爆可针对其消除防燃防爆可针对其消除一个或一个以上。一个或一个以上。 一、一、危险区的安全危险区的安全33安全措施：安全措施：装卸、排压载水、洗舱和航行期间向油舱充入装卸、排压载水、洗舱和航行期间向油舱充入或补充或补充惰性气体惰性气体（过滤后的废烟气）；（过滤后的废烟气）；防火花、防静电。采用（正常或故障时产生的防火花、防静电。采用（正常或故障时产生的火花能量都火花能量都不足以不足以点燃可燃性气体的）点燃可燃性气体的）本质安本质安全型全型电路或设备（通常没有高电压和大电流，电路或设备（通常没有高电压和大电流，且有短路隔离保护措施）；限制管路中油或水且有短路隔离保护措施）；限制管路中油或水的流速、管路接地、注意衣着、预先消除、禁的流速、管路接地、注意衣着、预先消除、禁止在甲板等地穿脱衣服等方法防静电；止在甲板等地穿脱衣服等方法防静电；严格限制任何人为明火或金属碰擦等发出火花严格限制任何人为明火或金属碰擦等发出火花34 配电系统：配电系统：配电系统要求：配电系统要求：. .只准采用只准采用对地绝缘对地绝缘的系统（但仪用互感器二次的系统（但仪用互感器二次回路、抗干扰电容、绝缘监测装置、内燃机起动回路、抗干扰电容、绝缘监测装置、内燃机起动点火局部系统等可接地）；点火局部系统等可接地）；. .不同电压等级的网络不应有电气上的连接。不同电压等级的网络不应有电气上的连接。 二、二、油轮电气系统油轮电气系统35可能暴露在油、气的所有电缆都应有铠装、非可能暴露在油、气的所有电缆都应有铠装、非金属不透性护套；金属不透性护套；不应敷设非本质安全型的电缆；不应敷设非本质安全型的电缆；长度留有余量（防拉断）；长度留有余量（防拉断）；穿越甲板、舱壁时应保持其气密完整穿越甲板、舱壁时应保持其气密完整配电系统设置绝缘电阻水平连续监测和报警装配电系统设置绝缘电阻水平连续监测和报警装置置危险区电缆要求：危险区电缆要求：36基本规定：基本规定： . .货油舱只准安装、使用本质安全型；货油舱只准安装、使用本质安全型； . .其它或扩大危险区应为本质安全型或合格防其它或扩大危险区应为本质安全型或合格防爆结构；爆结构； . .禁止装设插座，露天安全区插座应具有开关禁止装设插座，露天安全区插座应具有开关联锁；联锁； . .危险处所电气设备的开关和保护装置应设置危险处所电气设备的开关和保护装置应设置在安全处所，并有清晰耐久的标志；在安全处所，并有清晰耐久的标志； . .油轮严禁悬挂彩灯。油轮严禁悬挂彩灯。 检修：检修：注意维护防爆有效性（隔爆面的清洁、注意维护防爆有效性（隔爆面的清洁、电缆管的气密等）。电缆管的气密等）。所有规定基本适用所有规定基本适用滚装船滚装船装载车辆的货舱或处所装载车辆的货舱或处所 危险区的电气设备危险区的电气设备3722.4.船用设备的船用条件船用设备的船用条件 内容：内容： 船舶电气设备必须符合的条件，即：船舶电气设备必须符合的条件，即： 1.1.振动、冲击；振动、冲击；2.2.倾斜、摇摆；倾斜、摇摆；3.3.潮潮湿、盐雾、和霉菌；湿、盐雾、和霉菌；4.4.电网电压和频率变电网电压和频率变化；化；5.5.防护要求。防护要求。 1. 1.工作环境：工作环境： 总体而言：船用电气设备的工作环境非常恶劣。总体而言：船用电气设备的工作环境非常恶劣。必须适应：倾斜摇摆、高温、必须适应：倾斜摇摆、高温、 、 等要求等要求电压频率波动电压频率波动固体液体防护固体液体防护 适应环境温度适应环境温度 表表10-110-1介质温度介质温度空气温度（空气温度（）海水温度（海水温度（）电气设备安电气设备安装部位装部位封闭处所内封闭处所内高于高于45 45 ，低，低于于0 0 处所处所开敞甲板开敞甲板热交换器入口热交换器入口无限航区无限航区0 04545按该处所温度按该处所温度-25-2545453232除热带海域除热带海域的有限航区的有限航区0 04040按该处所温度按该处所温度-25-2540402525电子设备的环境空气温度的上限为55 39 适应倾斜和摇摆的要求适应倾斜和摇摆的要求 表表10-210-2设备组件设备组件横倾横倾横摇横摇纵倾纵倾纵摇纵摇应急设备，开关设备，电器及电子设备应急设备，开关设备，电器及电子设备22.522.522.522.5 10101010上列以外的设备组件上列以外的设备组件151522.522.55 57.57.5为了适应环境温度，应选用相应的等级的绝缘材料，为了适应环境温度，应选用相应的等级的绝缘材料，表表10-610-6 适应电压频率变化适应电压频率变化 表表10-310-3设备设备参数参数稳态（稳态（% %）瞬态瞬态（% %） 恢复时间（恢复时间（s s）一般设备一般设备电压电压-6-6+10+1020201.51.5频率频率5 520205 5由蓄电池供电的设备：由蓄电池供电的设备：充电期间接于蓄电池者充电期间接于蓄电池者充电期间不接于蓄电池者充电期间不接于蓄电池者电压电压-30-30+25+25-20-20+25+25船舶电气设备必须适应：船舶电气设备必须适应： . .振动和冲击；振动和冲击； . .倾斜和摇摆；倾斜和摇摆； . .环境温度；环境温度； . .潮湿、盐雾、霉菌、油雾侵蚀；潮湿、盐雾、霉菌、油雾侵蚀； . .电网电压和频率变化；电网电压和频率变化； . .防护要求。防护要求。 振动冲击：振动冲击：为了达到要求，除应强度满足外为了达到要求，除应强度满足外，在安装形式上也应考虑，如：轴向直立安装或，在安装形式上也应考虑，如：轴向直立安装或船舶船舶纵向纵向卧式安装。卧式安装。 绝缘材料：绝缘材料：船舶电气设备的绝缘材料是最薄船舶电气设备的绝缘材料是最薄弱的环节，所有防护或必须适应的要求主要是针弱的环节，所有防护或必须适应的要求主要是针对绝缘材料的。对绝缘材料的。 如果没有专门的船用产品，如果没有专门的船用产品，可考虑用陆用产品经三防（防湿热、防盐雾、防可考虑用陆用产品经三防（防湿热、防盐雾、防霉菌）处理之后替代。船用电气设备绝缘等级要霉菌）处理之后替代。船用电气设备绝缘等级要求为求为 B B 级以上。级以上。 42.只存在与带电体接触危险环境IP20；.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。IP防护：防护：是对固体和液体入侵防护是对固体和液体入侵防护INGRESS PROTECTION43 电气设备外壳的电气设备外壳的IPIP防护等级表防护等级表IP等级等级简简 要要 说说 明明定定 义义第第1位数字针对固体位数字针对固体0无防护无防护没有专门防护没有专门防护1防防50mmmm的固体的固体人体大面积部分如手人体大面积部分如手(对有意识接触无防护对有意识接触无防护),直径直径50mmmm的固体的固体2防防12mmmm的固体的固体手指或类似物手指或类似物,长度不超过长度不超过80mmmm,直径超过直径超过12mmmm的固体的固体3防防2.5mmmm的固体的固体直径或厚度大于直径或厚度大于2.5mmmm的工具、电线等的工具、电线等,直径直径2.5mmmm的固体的固体4防防1.0mmmm的固体的固体直径大于直径大于1mmmm的线或片状物的线或片状物,直径超过直径超过1mmmm的固体的固体5防尘防尘并不防止全部灰尘进入并不防止全部灰尘进入,但进入量不妨碍设备正常运转但进入量不妨碍设备正常运转6尘密尘密无灰尘进入无灰尘进入第第2位数字针对液体位数字针对液体0无防护无防护没有专门防护没有专门防护1防滴防滴垂直滴水应无有害影响垂直滴水应无有害影响215防滴防滴设备与垂直线成设备与垂直线成15角时角时,滴水应无有害影响滴水应无有害影响3防淋水防淋水与垂直线成与垂直线成60角范围的淋水应无有害影响角范围的淋水应无有害影响4防溅防溅任何方向溅水应无有害影响任何方向溅水应无有害影响5防冲水防冲水任何方向冲水应无有害影响任何方向冲水应无有害影响6防猛烈海浪防猛烈海浪猛烈海浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有害影响猛烈海浪或强烈冲水时进入机壳水量应无有害影响7防浸水防浸水沉浸在规定压力的水中经规定时间后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进入水量应无有害影响8防潜水防潜水能长期潜水能长期潜水,完全密封完全密封,进水量不产生有害影响进水量不产生有害影响4422.5 电气设备绝缘的意义和要求船舶恶劣环境对电气绝缘影响；电气绝缘下降引发的问题；电气设备的绝缘问题具有特殊的重要性。45船舶电网绝缘的技术要求n船舶电网绝缘电阻分为静态绝缘电阻和动态绝缘电阻。n船舶电气设备在船上的最低动态绝缘电阻允许值有要求46常用电工绝缘材料的类型和等级 绝缘材料的耐热等级绝缘材料的耐热等级 表表10-610-6耐热等耐热等级级极限温度极限温度材料举例材料举例Y90未浸渍的棉纱、丝、纸及其组合物未浸渍的棉纱、丝、纸及其组合物A105Y级材料经绝缘漆处理级材料经绝缘漆处理E120高强绝缘漆、环氧树脂、合成有机薄膜、青壳纸高强绝缘漆、环氧树脂、合成有机薄膜、青壳纸等等B130云母、石棉、玻璃丝用有机胶粘合或浸渍云母、石棉、玻璃丝用有机胶粘合或浸渍F155B级材料用合成胶粘合或浸渍级材料用合成胶粘合或浸渍H180B级材料用硅有机树脂粘合或浸渍级材料用硅有机树脂粘合或浸渍C180B级材料用优良硅有机树脂粘合或浸渍以及云母、级材料用优良硅有机树脂粘合或浸渍以及云母、玻璃、玻璃、陶瓷陶瓷、石英等、石英等47四、电气设备的额定值n额定值是制造商为了使产品能在给定的给定的工作条件下正常运行而规定的正常允许值。n额定值考虑了产品的经济性、可靠性以及寿命的因素。n对发电机而言，实际使用中，电压、频率必须等于额定值，而电流、功率、功率因数则不一定，要根据负载的多少和性质来确定。48五、船用绝缘材料的性能要求n热稳定性：要求绝缘材料在相应的工作温度下具有良好的绝缘强度和一定的寿命。n抗吸湿性n抗生物性n抗振性n3.处于安全用电的考虑，航行照明灯具应_接地和_安全防护罩。nA保护/具有 nB工作/具有 nC保护/不需要 nD工作/需要n102 船舶甲板上的斜拉索具、活动吊杆、金属舱口盖和输油管路均有可靠的金属接地连接，这种接地_。nA为保护接地nB用于消除静电nC为避雷接地nD抗无线电干扰51n107静电对于油船威胁很大。下列各措施中，目的不是为了减少静电的是_。nA向货油舱充入惰性气体nB限制货油注入的流速nC限制洗舱时水压力nD限制洗舱时水流速