關(guān)于船舶上的小容量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量分析

蔣攀

摘要：本文介紹了船舶中電力系統(tǒng)分類及電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量要求。研究電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量要求對于提高電能質(zhì)量有重大的指導作用和意義。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；波形；電壓；電流

前言

隨著電力設備的應用，電力系統(tǒng)問題已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。船舶上的小容量電力系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，正常狀態(tài)下以穩(wěn)定的頻率和幅值對設備供電。但由于電力系統(tǒng)中各種設備的非線性等問題，電力系統(tǒng)往往會出現(xiàn)很多問題，因此要積極研究電力系統(tǒng)，保證船舶電力系統(tǒng)能夠的正常工作。

1.電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的分類

電能質(zhì)量分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量和暫態(tài)電能質(zhì)量兩類。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量主要是由于波形畸變導致的電能問題，具體表現(xiàn)為出現(xiàn)諧波、電壓閃變、陷波和三相不對稱。其中諧波主要是指電壓和電流的波形出現(xiàn)諧波，電壓閃變的最突出變化是電壓的幅值或者調(diào)制頻率的波動，陷波主要表現(xiàn)在持續(xù)時間和幅值上。暫態(tài)電能質(zhì)量主要是由于正弦波發(fā)生畸變，其特征是頻譜和暫態(tài)持續(xù)時間。暫態(tài)電能質(zhì)量的具體表現(xiàn)是暫態(tài)諧振、暫態(tài)脈沖和瞬時電壓的上升和下降。其中暫態(tài)電能主要表現(xiàn)在波形、峰值和持續(xù)時間上，暫態(tài)脈沖主要體現(xiàn)在電壓上升時間、峰值和持續(xù)時間上。

2.船舶上小容量電力系統(tǒng)電能界面要求

2.1電制

船舶上的主電力系統(tǒng)采用三相380V、50Hz的不接地制，主電力系統(tǒng)經(jīng)過電壓器變電后為照明系統(tǒng)供電，照明系統(tǒng)為220V、50Hz不接地制。

船舶上的二次電力系統(tǒng)采用50Hz、380V單相或三相制，也可以是50Hz、220V單相或三相制，或者是50Hz、115V單相或三相制。其中50Hz也可以用400Hz代替。

船舶上用電時，對于大于或者等于5KVA的電器，電壓要求選用380V、三相交流電。對于小于5KVA的器械，也首先推薦選用380V、三相交流電，其次推薦選用380V、單向交流電；220V、三相或單相交流電，最后推薦選用115V的三相或單相交流電。對于400Hz的航空設備，要求選用220V或者115V的三相、四線、中性線接地制。

選用電壓后，還要考慮頻率問題，推薦使用的頻率是50Hz和400Hz。

2.2電能界面要求

在用電設備的輸入端，設置有電能的供電界面，用電設備內(nèi)部需遵守供電界面的規(guī)定。

用電設備的電力界面應符合一定的規(guī)定，在規(guī)定情況下用電設備必須能正常使用，同時發(fā)電配電設備也有相應的規(guī)定。

3. 船舶上小容量電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量要求

3.1電力類型

船舶上的電力分為3種類型，Ⅰ型50Hz電力，Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力。

（1）Ⅰ型50Hz電力。

船舶中主配電系統(tǒng)為50Hz380V不接地系統(tǒng)。通過變壓器變成220V50Hz為照明系統(tǒng)供電，轉(zhuǎn)變成三相的220V50Hz向其他設備供電。

（2）Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力。

船舶中的變電設備應該能提供Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力，當前者無法使用時，才采用后者供電。

3.2電能質(zhì)量要求

以下優(yōu)選推薦為Ⅰ型電力，其次推薦為Ⅱ型電力，最后推薦為Ⅲ型電力。

（1）電壓允差要求。

優(yōu)選標準：電壓有效值380V或者220V，三相電壓的平均允差5%以內(nèi)，任一線電壓容差7%以內(nèi)，電壓周期變化允差2%以內(nèi)。

其次推薦：電壓有效值380V或者220V或者115V，三相電壓的平均允差5%以內(nèi)，任一線電壓容差7%以內(nèi)，電壓周期變化允差2%以內(nèi)。

最后推薦：電壓有效值380V或者220V或者115V，三相電壓的平均允差2%以內(nèi)，任一線電壓容差3%以內(nèi)，電壓周期變化允差1%以內(nèi)。

（2）頻率允差要求。

優(yōu)選標準：標稱頻率50Hz，允差3%以內(nèi)，周期變化允差0.5%，瞬態(tài)允差4%以內(nèi)。

其次推薦：標稱頻率400Hz，允差3%以內(nèi)，周期變化允差0.5%，瞬態(tài)允差4%以內(nèi)。

最后推薦：標稱頻率400Hz，允差3%以內(nèi)，周期變化允差0.5%，瞬態(tài)允差1%以內(nèi)。

（3）諧波要求。

優(yōu)選標準：最大單次諧波含量3%以內(nèi)，正弦畸變率5%，偏離系數(shù)5%以內(nèi)。

其次標準：最大單次諧波含量3%以內(nèi)，正弦畸變率5%，偏離系數(shù)5%以內(nèi)。

最后推薦：最大單次諧波含量2%以內(nèi)，正弦畸變率3%，偏離系數(shù)5%以內(nèi)。

應用中首選優(yōu)選推薦的標準。

（4）電壓、電流不平衡允差要求。

優(yōu)選推薦：線電壓不平衡在3%以內(nèi)，電流不平衡允差在5%以內(nèi)。

其次推薦：線電壓不平衡在3%以內(nèi)，電流不平衡允差在5%以內(nèi)。

最后推薦：線電壓不平衡在2%以內(nèi)，電流不平衡允差在15%以內(nèi)。

（5）暫態(tài)和瞬態(tài)電壓要求。

優(yōu)選推薦：瞬態(tài)電壓允差6%以內(nèi)，瞬態(tài)電壓恢復時間2s，電壓峰值380V系統(tǒng)中為2500V，220V系統(tǒng)中為1700V。

其次推薦：瞬態(tài)電壓允差16%以內(nèi)，瞬態(tài)電壓恢復時間2s，電壓峰值380V系統(tǒng)中為2500V，220V系統(tǒng)中為1700V，115V系統(tǒng)中為1000V。

最后推薦：瞬態(tài)電壓允差5%以內(nèi)，瞬態(tài)電壓恢復時間0.25s，電壓峰值380V系統(tǒng)中為2500V，220V系統(tǒng)中為1700V。

（6）供電連續(xù)性要求。

可靠的供電連續(xù)時間可以保證用電設備在突然斷電時工作不受影響，當電源突然斷電時，電源開關(guān)能夠迅速轉(zhuǎn)換用電設備至備用電源。要求轉(zhuǎn)換時間在0.5～20s之間，最長轉(zhuǎn)換時間不能超過2min。

（7）浪涌要求。

浪涌電流是指電流瞬間的突升和突降。對于浪涌電流應該做到幾下幾點。

1） 盡量避免用電設備突然啟動和工作狀態(tài)突然變化導致的浪涌電流。

2） 當用電設備每天啟動小于10次時，浪涌電流的電壓跌落應在額定電壓的16%以內(nèi)，或者5%以內(nèi)。

3） 當用電設備每天啟動多于10次時，浪涌電流的電壓跌落應在額定電壓的10%以內(nèi)，或者3.5%以內(nèi)。

在船舶中使用電力系統(tǒng)時，應該嚴格遵守上述的電能質(zhì)量要求。

4.結(jié)束語

船舶中的電力系統(tǒng)是一個小容量的獨立系統(tǒng)。電力系統(tǒng)問題直接影響著船舶中各種設備的運行，甚至影響船舶的運行。因此船舶的電力對于航行有著重要的意義。改善電力質(zhì)量，并提高電力品質(zhì)，對于提高船舶電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，保證船舶的正常運行有著重要作用。

5.參考文獻：

[1]李豪舉. 電力推進船舶電能質(zhì)量分析[D].江蘇科技大學，2010.