Судовые электроэнергетические системы

А. В. Пруссаков 
 
 
 
 
 
 
СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ 
СИСТЕМЫ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2025 

УДК  629.5 
ББК   39.46 
   П85 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. Романовский В. В. 
(ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»); 
зав. отд. проектирования 
электрорадионавигационных систем Дударева Л. Ф. 
(АО «Центральный научно-исследовательский институт 
морского флота»)  
 
 
 
 
 Пруссаков, А. В. 
П85       Судовые электроэнергетические системы : учебное пособие / 
А. В. Пруссаков. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2025. – 
288 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2359-5 
 
Изложены основные понятия, параметры и показатели, характеризующие судовые электроэнергетические системы (СЭЭС); условия эксплуатации, режимы работы и функциональные схемы СЭЭС. Описаны принципы функционирования основных источников электроэнергии на морских судах, электрораспределительных 
щитов и их аппаратуры, судовых электрических аппаратов защиты. Отдельно рассмотрены кабельные распределительные сети и их эксплуатация, особенности параллельной работы источников электроэнергии СЭЭС. Объяснены процессы в СЭЭС 
при возникновении короткого замыкания в судовой сети, при значительных изменениях симметричной нагрузки генераторов. Рассмотрена защита в СЭЭС, автоматизация судовых электростанций, особенности высоковольтных СЭЭС.  
Для курсантов и студентов заочного обучения электромеханической и судо- 
механической специальностей морских учебных заведений. Может быть полезно 
специалистам, обеспечивающим техническую эксплуатацию судовых электроэнергетических установок. 
 
УДК 629.5 
ББК 39.46 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-2359-5 
  ” Пруссаков А. В., 2025 
   ” Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 
   ” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2025 

Оглавление 
 
Введение ................................................................................................................... 6 
 
Словарь сокращений ............................................................................................. 8 
 
Глава 1. СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ 
СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ .......................... 9 
1.1. Классификация СЭЭС .............................................................................. 9 
1.2. Условия эксплуатации и режимы работы, параметры 
и показатели СЭЭС ........................................................................................ 11 
1.3. Системы распределения электрической энергии ................................. 17 
1.4. Функциональные схемы СЭЭС ............................................................. 18 
Вопросы для самоконтроля ........................................................................... 24 
 
Глава 2. ГЕНЕРАТОРНЫЕ АГРЕГАТЫ ......................................................... 25 
2.1. Автоматическое регулирование напряжения генераторов .................. 28 
2.2. Автоматическое регулирование частоты вращения 
приводных двигателей генераторов ............................................................. 57 
Вопросы для самоконтроля ........................................................................... 59 
 
Глава 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ ......................................... 60 
3.1. Кислотный аккумулятор......................................................................... 61 
3.2. Щелочные аккумуляторы ....................................................................... 68 
3.3. Источники бесперебойного питания ..................................................... 72 
Вопросы для самоконтроля ........................................................................... 74 
 
Глава 4. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СУДОВ ОТ БЕРЕГОВЫХ СЕТЕЙ ..... 75 
4.1. Режимы работы нейтрали электрической системы .............................. 75 
4.2. Преобразователи электрической энергии ............................................. 80 
Вопросы для самоконтроля ........................................................................... 82 
 
Глава 5. ЭЛЕКТРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЩИТЫ 
И ИХ АППАРАТУРА ........................................................................................... 83 
5.1. Главный распределительный щит ......................................................... 83 
5.2. Аварийный распределительный щит .................................................... 85 
5.3. Групповые электрораспределительные щиты ...................................... 86 
Вопросы для самоконтроля ........................................................................... 94 
 
Глава 6. СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ  ........... 96 
6.1. Электромагнитная система электрических аппаратов ......................... 96 
6.2. Контактная система электрических аппаратов ..................................... 99 
6.3. Гашение дуги в электрических аппаратах .......................................... 103 
6.4. Плавкие предохранители...................................................................... 108 
6.5. Автоматические выключатели ............................................................. 112 
6.6. Реле защиты........................................................................................... 120 
6.7. Коммутационные аппараты ................................................................. 121 
6.8. Выбор электрических аппаратов ......................................................... 125 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 126 
 

Глава 7. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СЭЭС ... 127 
7.1. Кабельные электрические сети ............................................................ 128 
7.2. Выбор площади сечения кабелей  
на допустимое падение напряжения .......................................................... 133 
7.3. Приемники электроэнергии СЭЭС ...................................................... 134 
7.4. Питание ответственных устройств ...................................................... 135 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 137 
 
Глава 8. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА  
ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ СЭЭС ............................................... 138 
8.1. Преимущества и недостатки параллельной работы 
генераторных агрегатов ............................................................................... 138 
8.2. Включение генераторных агрегатов на параллельную работу ......... 139 
8.3. Распределение нагрузки при параллельной работе 
синхронных генераторов ............................................................................. 152 
8.4. Распределение активной нагрузки при параллельной работе 
генераторных агрегатов ............................................................................... 158 
8.5. Распределение реактивной нагрузки при параллельной работе 
синхронных генераторов ............................................................................. 164 
8.6. Колебания параметров при параллельной работе 
генераторных агрегатов ............................................................................... 173 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 175 
 
Глава 9. КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ В СЭЭС .............................................. 177 
9.1. Короткое замыкание в синхронных генераторах ............................... 177 
9.2. Короткое замыкание в генераторах постоянного тока ...................... 188 
9.3. Электродинамические действия токов короткого замыкания .......... 191 
9.4. Термические действия токов короткого замыкания в СЭЭС ............ 195 
9.5. Расчет токов короткого замыкания судовой электростанции ........... 198 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 202 
 
Глава 10. ПРОЦЕССЫ В СЭЭС  
ПРИ ВНЕЗАПНОМ ИЗМЕНЕНИИ НАГРУЗКИ .......................................... 203 
10.1. Изменение напряжения генератора переменного тока 
при внезапном изменении нагрузки  .......................................................... 203 
10.2. Изменение напряжения генератора постоянного тока 
при внезапном изменении нагрузки ........................................................... 206 
10.3. Определение изменения напряжения 
при пуске асинхронного двигателя ............................................................ 208 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 209 
 
Глава 11. ЗАЩИТА В СЭЭС ............................................................................ 210 
11.1. Общие требования к устройствам защиты ....................................... 211 
11.2. Защита генераторов ............................................................................ 212 
11.3. Общая структура защиты СЭЭС ........................................................ 216 
11.4. Защита аккумуляторов ....................................................................... 219 
11.5. Защита электрических двигателей .................................................... 220 
11.6. Защита трансформаторов ................................................................... 222 

11.7. Защита измерительных приборов и контрольных ламп .................. 223 
11.8. Защита силовых полупроводниковых устройств ............................. 224 
11.9. Защита распределительных сетей ..................................................... 224 
11.10. Устройства защитного отключения................................................. 224 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 226 
 
Глава 12. УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ СУДОВЫХ 
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ  .................................................. 227 
12.1. Статическая устойчивость параллельной работы 
синхронных генераторов ............................................................................. 227 
12.2. Динамическая устойчивость синхронных генераторов ................... 230 
12.3. Устойчивость работы асинхронного электродвигателя .................. 233 
12.4. Мероприятия по повышению динамической 
устойчивости в СЭЭС .................................................................................. 236 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 237 
 
Глава 13. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СУДОВЫЕ 
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ............................................... 238 
13.1. Основные определения ....................................................................... 238 
13.2. Требования к электростанциям на неавтоматизированных судах ... 238 
13.3. Требования к автоматизированным судовым электростанциям ..... 239 
13.4. Автоматизация СЭЭС ......................................................................... 241 
13.5. Система автоматического управления и защиты 
приводного двигателя .................................................................................. 244 
13.6. Системы автоматического управления и защиты 
судовых электростанций ............................................................................. 249 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 261 
 
Глава 14. ВАЛОГЕНЕРАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ ...................................... 262 
14.1. Валогенераторные установки на судах  
с винтом регулируемого шага ..................................................................... 264 
14.2. Валогенераторные установки с планетарными передачами ........... 266 
14.3. Валогенераторные установки с синхронным 
валогенератором и полупроводниковым преобразователем .................... 268 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 271 
 
Глава 15. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ СЭЭС ............ 272 
15.1. Дополнительные требования к электрическому оборудованию 
на напряжение от 1000 В до 15 кВ  ............................................................ 273 
Вопросы для самоконтроля ......................................................................... 279 
 
Глоссарий ............................................................................................................. 280 
 
Библиографический список .............................................................................. 285 
 
 
 

Введение 
 
Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС), состоящая из судовых электростанций и системы распределения электроэнергии до приемников, во многом определяет работу энергетической системы судна, 
других важных судовых систем, эксплуатация которых обеспечивает 
эффективность и безопасность плавания. 
Правильное использование и грамотная организация технического 
обслуживания электрооборудования СЭЭС – весьма сложный и ответственный процесс, так как в условиях плавания судна любые ошибки 
эксплуатационного персонала могут привести к тяжелым последствиям. 
Надежная работа системы электроснабжения, обеспечение необходимого качества электроэнергии являются факторами, оказывающими решающее влияние на работоспособность всех электрифицированных технических средств судна. 
Дисциплина «Судовые электроэнергетические системы» относится 
к профессиональному циклу дисциплин (базовая часть) и является завершающей в подготовке специалистов – судовых электромехаников.  
Успешное освоение дисциплины предполагает знание обучаемыми 
основ электротехники, электроники, устройства электрических машин 
и аппаратов, изучаемых ранее в рамках дисциплин: «Теоретические 
основы электротехники», «Судовые электрические машины», «Микропроцессорные системы управления» и «Основы технической эксплуатации судового электрооборудования». 
В учебном пособии «Судовые электроэнергетические системы» изложен учебный материал по следующим темам: 
- Общие сведения о судовых электроэнергетических системах. 
- Функциональные схемы СЭЭС и судовых электростанций. 
- Источники и преобразователи электрической энергии СЭЭС. 
- Автоматическое регулирование напряжения и частоты судовых 
генераторных агрегатов. 
- Электрораспределительные щиты СЭЭС и их аппаратура. 
- Распределение электрической энергии в СЭЭС. 
- Параллельная работа источников электроэнергии СЭЭС. 
- Короткие замыкания в СЭЭС. 
- Защита судовой электроэнергетической системы. 
- Процессы в СЭЭС при внезапном изменении нагрузки. 
- Устойчивость работы судовой электроэнергетической системы. 
- Автоматизация СЭЭС. 
- Судовые валогенераторные установки. 
- Высоковольтных СЭЭС. 

В результате изучения дисциплины «Судовые электроэнергетические системы» обучающиеся должны обладать способностью руководить и лично осуществлять контроль и управление процессом эксплуатации СЭЭС и ее элементов в нормальных и аварийных режимах 
для обеспечения надежного электроснабжения судна с учетом всех действующих требований российских и международных классификационных организаций по эксплуатации судового электрооборудования 
и средств автоматизации. 
Учебное пособие предназначено для курсантов и студентов морских учебных заведений электромеханической и судомеханической 
специальностей; персонала, обеспечивающего техническую эксплуатацию судового электрооборудования; а также может быть использовано 
для подготовки и повышения квалификации судовых механиков. 
 
 

Словарь сокращений 
 
АПС – система аварийно-предупредительной сигнализации  
АРН – автоматический регулятор напряжения  
АРЧ – автоматический регулятор частоты вращения  
АРЩ – аварийный распределительный щит  
АУРН – автоматическое устройство распределения нагрузки  
БСГ – бесщеточный синхронный генератор  
ВРК – винторулевая колонка  
ГА – генераторный агрегат  
ГлЭУ – главная энергетическая установка судна 
ГРЩ – главный распределительный щит  
ГЭУ – гребная электрическая установка 
ДВС – двигатель внутреннего сгорания  
ДГ – дизель-генератор  
ИБП – источник бесперебойного питания  
КН – корректор напряжения  
КЗ – короткое замыкание  
КПД – коэффициент полезного действия  
ПД – приводной двигатель  
ППУ – приемники паропроизводящей установки  
РМРС – Российский морской регистр судоходства  
РЩ – электрораспределительный щит  
РЩ БП – распределительный щит берегового питания 
СЭЭС – судовая электроэнергетическая система 
СЭС – судовая электростанция  
САРН – система автоматического регулирования напряжения  
ТГ – турбогенератор  
ЭДС – электродвижущая сила  
 
 

Глава 1. СУДОВЫЕ 
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 
 
Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС) – совокупность 
электротехнических устройств, объединенных процессом производства, 
преобразования и распределения электроэнергии, предназначенных для 
питания судовых приемников. 
В состав СЭЭС входит одна или несколько судовых электростанций и судовые распределительные сети. 
Судовой электростанцией (СЭС) называют технический комплекс, 
состоящий из источников электроэнергии и главного распределительного щита (ГРЩ). Основным назначением СЭС является производство 
электроэнергии необходимого количества и качества во всех режимах 
эксплуатации судна. 
Электрические распределительные сети состоят: 
- из электрораспределительных щитов (РЩ); 
- кабельных линий электропередачи, передающих электроэнергию от источников к РЩ или непосредственно к приемникам электроэнергии; 
- преобразователей электроэнергии, обеспечивающих питание локальных сетей, таких как сеть 220 В и 24 В переменного тока, сеть постоянного тока, трансляционная сеть и так далее.  
Различают приемники и потребители электрической энергии. 
Приемник электрической энергии – устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии 
для ее использования (ГОСТ 19431–84. Энергетика и электрификация. 
Термины и определения). 
Потребитель электрической энергии – юридическое или физическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией 
(мощностью) (ГОСТ 13109–97. Электрическая энергия. Совместимость 
технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической 
энергии в системах электроснабжения общего назначения).   
 
1.1. Классификация СЭЭС 
 
Судовые электростанции подразделяют на основные, аварийные 
и специальные. 
Основная СЭС обеспечивает электроэнергией общесудовые приемники во всех эксплуатационных режимах работы судна, включая аварийный (пожар, пробоина корпуса судна). 

Аварийная СЭС обеспечивает питанием только особо важные приемники в случае отказа основной СЭС. 
Специальные СЭС могут использоваться на судах для питания технологических комплексов (рыбоперерабатывающий завод, буровая установка и т. п.). К специальным относят СЭС, которые питают гребные 
электрические установки. 
По роду тока СЭЭС подразделяются на: 
- СЭЭС постоянного тока; 
- СЭЭС переменного тока. 
По типу взаимосвязи с главной энергетической установкой судна 
(ГлЭУ) СЭЭС можно разделить (рис. 1.1): 
- на автономные СЭЭС, не имеющие непосредственной связи с ГлЭУ; 
- СЭЭС с отбором мощности от ГлЭУ; 
- единые ЭЭС. 
В автономных СЭЭС электроэнергию для питания приемников вырабатывают источники электроэнергии, как правило, турбо- или дизельгенераторы.  
В состав СЭЭС с отбором мощности от ГлЭУ помимо автономных 
источников электроэнергии входят генераторные установки, использующие для производства электроэнергии главный двигатель (ГД). К таким установкам относят валогенераторные установки (ВГУ) и утилизационные установки. В ВГУ электроэнергию вырабатывают валогенераторы (ВГ), приводимые в движение непосредственно от главного двигателя. В утилизационных установках используется энергия выхлопных газов ГД. Утилизационные газотурбогенераторы приводятся в движение под действием давления выхлопных газов ГД. 
В отличие от ВГУ, утилизационные турбогенераторы находят ограниченное применение на современных судах. Это связано, прежде всего, 
с ограниченной мощностью утилизационной установки. 
Валогенераторные установки производят непосредственный отбор 
мощности от ГлЭУ, утилизационные установки – косвенный отбор. 
Гребные электрические установки (ГЭУ), благодаря ряду достоинств, 
таких как высокая регулировочная и перегрузочная способность, высокий коэффициент полезного действия (КПД) на долевых нагрузках и т. д., 
находят широкое применение на судах различного назначения – ледоколах и судах ледового плавания, буксирах и транспортных судах, круизных судах и паромах, судах специального назначения. 
Первоначально на судах с ГЭУ использовали две электростанции, 
одна – для питания ГЭД, другая – для питания общесудовых приемников. При этом, как правило, генераторы этих электростанций выраба