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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:史永平
研究生(外文):Shyy Yeong-ping
論文名稱:船舶電力系統規劃與設計
論文名稱(外文):Electric Power System Planning & Design for Steel Vessels
指導教授:李榮乾李榮乾引用關係
指導教授(外文):Jung-Chien Li
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:125
中文關鍵詞:船舶電力系統電裝設計散裝自卸船
外文關鍵詞:power system for steel vesselselectric outfitting designself-unloading bulk carrier
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本文以日本石川島播磨重工業於1986年彙編的《船用電氣設計技術》和《SOT電裝設計基準》為藍本,參考現行的造船法規與國際公約,從造船的角度去完成船用電力系統的規畫與設計。
本文目的在提供造船電機人員一份中文的設計指南,應用時得注意以下四點:
1.使用者應有相關的學習背景;
2.偏重實務設計,對於基礎理論和細節說明需再參看相關書籍;
3.以ABS、CCS、CR和IEC為主要的法規依據;
4.適用一般商船的絕緣系統,至於其他船型或配電系統須有特別的考量。
全文分成十二章,內容著重在:負載分析、供電規畫、開關設備、電壓突降、順序起動、線路設計、短路電流和保護協調、接地等,各章節均有範例說明設計重點,最後並附上一份電力系統單線圖供參。
因上述基準為1986年版,迄今已有十五年之久,雖然設計原則依舊相同,但有許多型式的斷路器停產或是法規內容更新,不能完全符合時代的需求,同時考慮本地的技術水準和限制,特重新編寫以適應台灣的造船環境。
為使設計方法具體化,本文選定一艘在台灣建造的散裝自卸船為設計目標,該船於90年春天交船,經操作後證明性能優異,深受船東和業界的肯定,所以本文的設計與規畫都是最新的,並有成功的案例確認可行性和實用性。

This paper is completed based on “Technical Data of Electrical Designing on Shipboard” and “SOT Electrical Design Standard” issued by IHI of Japan in 1985. Tailored to meet concurrent rules and regulations, this paper can provide a useful guide for electric engineers in designing the power systems on ships. The following limitations should be noticed:
1.Readers are recommended to have related background in electricity.
2.Focus on design in practice. Theories are not included.
3.In compliance with ABS, CCS, CR and IEC.
4.Suitable for general merchant vessels equipped with insulated system. Special considerations should be given to other types of ships or earthed distribution.
This paper covers the topics of load analysis, feeder scheme, switchgear, voltage dip, sequence start, circuit design, short circuit current calculation, coordinated protection, earthing etc, all illustrated with abundant examples.
This paper is proven practical and applicable with a real shipbuilding case. Delivered this spring (2001), the ship is highly recognized by the owner for its excellent performance.

第一章 緒 論 ................................. 1
1.1概 說 .................................... 1
1.2基本原則 .................................. 2
1.3工作環境 .................................. 2
1.4系統組成 .................................. 3
1.5基本參數 .................................. 4
1.6電網配置的型式 ............................ 6
1.7配電標準 .................................. 7
1.8設計條件 .................................. 9
第二章 負載分析與電源規畫 .................... 11
2.1負載分類 .................................. 11
2.2負載分析 .................................. 13
2.3電源的容量與數量 ......................... 20
2.4電源規畫 .................................. 23
第三章 供電線路的基準 ........................ 24
3.1供電規畫 .................................. 24
3.2負載減脫 .................................. 27
3.3應急停止 .................................. 29
第四章 船用電纜與電壓降 ...................... 34
4.1船用電纜的構造 ............................ 34
4.2電纜的電流額定 ............................ 34
4.3穩態線路電壓降 ............................ 35
4.4電纜選用 .................................. 37
第五章 開關設備 .............................. 39
5.1斷路器 .................................... 39
5.2分段開關 .................................. 45
5.3熔 絲 .................................... 46
第六章 變壓器 ................................ 47
6.1變壓器的構造 .............................. 47
6.2三相變壓器的接線 .......................... 48
6.3突入電流 .................................. 48
6.4電力與照明變壓器 .......................... 49
6.5儀表變壓器 ................................ 52
6.6電弧電焊機 ................................ 54
第七章 電動機與起動盤 ........................ 55
7.1使用額定 .................................. 55
7.2起動方法與電壓突降 ........................ 56
7.3欠壓保護與順序起動 ........................ 60
7.4電動機分路 ................................ 64
7.5大型電動機分路 ............................ 69
7.6動力饋線 .................................. 71
7.7分段設備 .................................. 75
7.8舵機線路 .................................. 76
第八章 發電機與配電盤 ........................ 80
8.1發電機構造 ................................ 80
8.2發電機保護 ................................ 81
8.3轉速與電壓控制 ............................ 83
8.4同步並聯 .................................. 85
8.5功率平衡控制 .............................. 86
8.6大型電動機起動鎖制 ........................ 89
8.7連絡饋線 .................................. 90
8.8岸電連接 .................................. 90
8.9配電盤 .................................... 91
第九章 照明與一般負載 ........................ 93
9.1照明線路 .................................. 93
9.2加熱器 .................................... 94
第十章 短路電流與保護協調 .................... 95
10.1短路電流計算 ............................. 95
10.2選用斷路器 ............................... 99
10.3保護協調 ................................. 100
10.4協調檢討 ................................. 106
第十一章 接 地 ............................... 109
11.1設備接地 ................................. 109
11.2系統中性點與設備共同接地 ................. 110
11.3工作接地 ................................. 111
第十二章 結 論 ............................... 113
附 件
附件1 JIS C 3410橡膠絕緣船用電纜特性表 ...... 114
附件2 TemBreak船用斷路器規格表 .............. 115
附件3 TemBreak船用特殊型斷路器規格表 ........ 117
附件4 電動機電氣特性、分路電纜、斷路器設定表 118
附件5 TemBreak斷路器選擇性跳脫保護選用表 .... 119
附件6 TemBreak斷路器後衛保護選用表 .......... 120
附件7 《IEC60092船用電氣裝備》定義摘要 ....... 121
附件8 世界各主要造船國的訂單佔有率 .......... 123
附件9 散裝自卸船電力系統單線圖(參考用)
參考文獻 ..................................... 124

〔1〕American Bureau of Shipping, Rules for Building and Classing Steel Vessels , Part 4 〝Vessel Systems and Machinery〞, 2000.
〔2〕中國船級社(CCS),鋼質海船入級與建造規範,第4篇 電氣裝置,1996年。
〔3〕中國驗船中心(CR),鋼船建造與入級規範,第Ⅶ篇 電機設備,1997年。
〔4〕國際海事組織(IMO), 國際海上人命安全公約SOLAS Consolidated Edition 2001, Chapter Ⅱ-1, Part D-Electric installations.
〔5〕國際電機技術委員會(IEC), IEC61363-1, Electrical installations of ships and mobile and fixed offshore units, Part 1: Procedures for calculating short-circuit currents in three-phase a.c., 1998.
〔6〕IEC, IEC92-101, Electrical installations in ships, Part 101: Definitions and general requirement, 1994.
〔7〕IEC, IEC92-201, Part 201: System design-General, 1994.
〔8〕IEC, IEC92-202, Part 202: System design-Protection, 1994.
〔9〕IEC, IEC92-204, Part 204: Electric and electrohydraulic steering gear, 1987.
〔10〕日本規格協會(JSA),JIS Handbook, Electric Installation and Apparatus, 1990.
〔11〕石川島播磨重工業(IHI),IS-SOT電裝設計基準, 1986.
〔12〕石川島播磨重工業,Technical Data of Electric Designing on Shipboard, 1986.
〔13〕中國造船(CSBC),CS-CSG電機設計基準, 1987.
〔14〕寺崎電氣(TERASAKI),TemBreak Mccbs Catalogue, 1998.
〔15〕寺崎電氣,TemPower Air Circuit Breaker Catalogue, 1998.
〔16〕寺崎電氣,Low-Voltage Circuit Breaker Selection Guide, 1998.
〔17〕寺崎電氣,Marine Use Circuit Breaker Selection Table, 2000.
〔18〕三菱電機(MITSUBISHI),Progressive Super Series Mccb 30~800A Frame Catalogue, 1996.
〔19〕Schneider Electric, LV circuit breaker and switch-disconnectors Compact Merlin Gerin 80 to 1250A, 1999.
〔20〕Merlin Gerin, Marine and offshore LV application, 1993.
〔21〕大洋電機(TAIYO),Marine Switchboard Components, 1993.
〔22〕大洋電機,Electric Control Device for Generating System,1993.
〔23〕大洋電機,Low Voltage Brushless A.C. Generator Summary, 1992.
〔24〕大洋電機,Instrution Manual for Brushless A.C. Generator Class F, 2000.
〔25〕西芝電機(NSDK),Marine & Offshore Service-High Voltage Switchgear, 1998.
〔26〕西芝電機,Marine & Offshore Equipment-Low Voltage AC Generator, 1998.
〔27〕日本無線電機株式會社(JRCS),Power Management Systems for Marine Use, 1995.
〔28〕渦潮電機(UZUSHIO),Dry Type Transfomer for Marine Use, 1998.
〔29〕富士電機(FUJI),新SC系列-富士電磁開閉器技術資料, 1995.
〔30〕歐姆龍電機(OMRON),最佳制御機器, 電力‧機器‧安全用保護機器篇, 1998.
〔31〕極東電線(KUDONG),Shipboard Cables (according to JIS C 3410/ IEC332-3), 1995.
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〔33〕Japan Electrical Manufacturers Association (JEM), JEM-1274, Synchronous Generator, 1980.
〔34〕史際昌,船舶電氣設備及系統,大連海事大學,1998年。
〔35〕陸潤祥、劉風梧,船舶電氣實用指南,大連海運學院,1993年。
〔36〕聯合船舶設計發展中心,中小型船舶電氣系統整合講習會講義,民國81年。
〔37〕薛小生、黃郁東,工業配電,大中國,民國72年。
〔38〕羅欽煌,工業配電,全華,民國85年。
〔39〕楊忠銘,電機機械,全華,民國77年。
〔40〕許金和、李雪銀,電機設備保護,高立,民國86年。
〔41〕譚旦旭、曾國雄,工業配電,高立,民國87年。

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