船舶供電網(wǎng)絡(luò)及配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

聶 冬

（海軍裝備部駐武漢地區(qū)軍事代表局 武漢 430068）

0 引言

隨著我國船舶行業(yè)的飛速發(fā)展，對船舶的功、性能要求日趨嚴(yán)格和全面，而船舶電站作為船舶動力心臟，其技術(shù)水平和運(yùn)行的可靠性對于全船的安全可靠性和航行的經(jīng)濟(jì)性更是有著至關(guān)重要的關(guān)系。

船舶電網(wǎng)的合理設(shè)計直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電的可靠性，因此電網(wǎng)的重要性并不亞于電站。沒有優(yōu)良的電網(wǎng)相配合，電站的性能再好也不能發(fā)揮作用。船舶設(shè)計實(shí)踐表明，選擇合適的供電方式和配電方式，對提高船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量具有重要意義。當(dāng)前，船舶供電方式日趨多樣化，船舶配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也隨之更加精細(xì)和復(fù)雜，通過對船舶采用的主流供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，有助于選擇合適的供電方式和配電方式，提高船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。

1 船舶供電網(wǎng)絡(luò)分類

可以按照電源裝置的區(qū)別，有效的把船舶供電網(wǎng)絡(luò)分為以下幾類：主電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、臨時應(yīng)急電網(wǎng)以及弱電電網(wǎng)。

1.1 主電網(wǎng)

所謂的主電網(wǎng)，具體來講就是指那些通過主發(fā)電機(jī)利用主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)。在這個系統(tǒng)中，船舶上面的用電設(shè)備能夠通過主配電板供電，或者是通過主配電板供電到達(dá)分配電箱之后進(jìn)行供電。綜上所述，主電網(wǎng)一定要對以下的幾個動力、照明及通信導(dǎo)航等設(shè)備進(jìn)行直接供電：1）舵機(jī)一定有兩路獨(dú)立饋電線供電（比方說分左右舷敷設(shè)），如果船舶自身具備應(yīng)急發(fā)電站，里面的一路能夠通過應(yīng)急配電板來獲得供電。2）錨機(jī)以及起錨絞盤機(jī)等相關(guān)設(shè)備。3）消防泵的電源以及線路的分配需要能夠保證在船舶的任何一個地方發(fā)生火災(zāi)時，能夠保證有一部分可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4）總用泵以及舵機(jī)泵等相關(guān)設(shè)備。5）提供推進(jìn)裝置動力工作的電動輔機(jī)的分配電箱。6）油船貨油泵以及起貨機(jī)等相關(guān)設(shè)施。7）冷藏船的冷藏電動裝置。8）船舶的主照明變壓器。9）航行信號燈控制箱、探照燈以及艙室照明分配電箱等相關(guān)設(shè)備。10）船舶上面的無線電臺分配電箱、雷達(dá)以及助航設(shè)備分配電箱等相關(guān)設(shè)備。

1.2 應(yīng)急電網(wǎng)

所謂的應(yīng)急電網(wǎng)，具體來講就是那些通過應(yīng)急發(fā)電機(jī)或者是應(yīng)急蓄電池來獲得有效供電的電網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生意外事故，無法供電時，應(yīng)急電網(wǎng)可以為船舶里面的關(guān)鍵設(shè)備、要害設(shè)備以及事關(guān)船舶航行控制關(guān)鍵的設(shè)備來自動的提供電力。因此，應(yīng)急電網(wǎng)需要相對獨(dú)立于主電網(wǎng)之外，在安裝以及配置方面都應(yīng)跟主電網(wǎng)劃清界限，同時還有著更高的安全需求；為了保證用電可能性，應(yīng)急電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)一般都是較低的，容易實(shí)現(xiàn)。

1.3 臨時應(yīng)急電網(wǎng)

所謂的臨時應(yīng)急電網(wǎng)，具體來說就是那些通過臨時應(yīng)急蓄電池提供電力的電網(wǎng)系統(tǒng)。它可以被用于在主電網(wǎng)失電時自動的提供電力給船舶重要設(shè)備。如果應(yīng)急電網(wǎng)無法發(fā)揮作用，臨時應(yīng)急電網(wǎng)就會大顯身手，蓄電池里面的電力容量可以有效的滿足連續(xù)供電30 min，保證船舶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為電力的恢復(fù)爭取寶貴的時間。

1.4 弱電電網(wǎng)

所謂的弱電電網(wǎng)，具體來說就是那些囊括了助航、通信、無線電設(shè)備中大批量的不同電壓、不同電流、不同頻率的電網(wǎng)系統(tǒng)，某種意義上就是船舶上面的無線電收發(fā)報機(jī)、各種助航設(shè)備(如雷達(dá)、測向儀、定位儀、測深儀等)、船內(nèi)通訊設(shè)備以及信號報警體系供電的網(wǎng)絡(luò)。此類的設(shè)施的用電特征是用電不多，但是所使用的電源要求特殊，不同于主電源，需要單獨(dú)供電，這就要求供電電源需通過特定變壓器、變頻器向全船弱電設(shè)備供電。

2 船舶配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)設(shè)計的主要內(nèi)容即是合理安排電網(wǎng)器材之間和電網(wǎng)與用電設(shè)備之間的銜接，以便在有限銜接線的條件下，使用電設(shè)備有盡量多的通向各個電源的也許路徑。

2.1 饋線配電方式

每一個船舶上的用電設(shè)備以及分配電箱都是通過主配電板的單獨(dú)饋線來承擔(dān)的。在一個船舶上面擁有兩個不同的電站的情況下，一般都是通過按照棋盤式的順序來進(jìn)行每一個船舶用電設(shè)備的供電。此類配電方式中的一切用電設(shè)備都是通過主配電板的方式來進(jìn)行供電的。簡而言之，船舶上面的設(shè)備貌似能擁有非常大的供電可靠性。但是也要看到，此類配電方式的使用到的電纜數(shù)量龐大，每一個用電負(fù)載如果出現(xiàn)大規(guī)模的變動或者是意外故障都會對主配電板帶來極為重大的不利影響，進(jìn)而消減電力系統(tǒng)在實(shí)際船舶應(yīng)用中的供電可靠性。

2.2 干線配電方式

通過主配電板來引出的幾根我們稱之為干線的電纜對分配電箱供電。船舶上面的用電設(shè)備在分配電板那里得到應(yīng)有的電源，此類配電方式的好處在于自身的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分的簡單，能夠在很大程度上消減船舶自身擁有的干線電纜的規(guī)模。這一情況對于那些要求可以在最大程度上消減穿過水密隔壁電纜規(guī)模的潛艇電力系統(tǒng)是夢寐以求的。但是它也有不足：此類配電方式的供電可靠性不太大，電氣裝置不容易集中控制。從現(xiàn)在的實(shí)際情況來看，單一的利用干線式供電的船舶電力系統(tǒng)已經(jīng)很少了。

2.3 混合配電方式(輻射形)

饋線式以及干線兩者混合使用的配電方式稱之為混合配電方式。具體來講就是某些地方使用分配電箱或者是負(fù)載選用饋線配電，其余的地方則利用了干線配電。統(tǒng)而言之，饋線式屬于功率較大或者是較重要的負(fù)載，干線是功率較小或者是不太重要的負(fù)載。它的好處是某一部位發(fā)送故障不會影響全部系統(tǒng)，僅僅要求科學(xué)的配置，就能保證較高的安全系數(shù)，所以說它是現(xiàn)在船舶上使用最為廣泛的配電方式。

2.4 環(huán)形配電方式

該類配電方式具體來講就是把主配電板以及負(fù)載的分配電板有機(jī)的結(jié)合在一起，成為一個配電環(huán)形，完成供電工作。按照銜接線有機(jī)搭建成的電網(wǎng)閉環(huán)的狀況，環(huán)形配電方法一般被歸為全閉環(huán)、電源環(huán)以及負(fù)載環(huán)數(shù)種。電源環(huán)以及負(fù)載環(huán)的形成原理是分別在電源或者是某一部分銜接構(gòu)成部分環(huán)。此類配電方式的好處可以搭建出來規(guī)模較大的電源到負(fù)載的環(huán)線，因此，配電方式有較高的供電可靠性。但是也要看到，由于科技含量高，此類配電方式具體的使用以及維護(hù)方面較為的繁瑣和復(fù)雜，對于電力操作人員要求較高，此類配電方式也正在逐漸普及。

2.5 網(wǎng)形配電方式

所謂的網(wǎng)形配電方式，具體來說就是指在船舶上面擁有的發(fā)電機(jī)組以及負(fù)載十分大的具體情形下，通過環(huán)形配電方式的再發(fā)展而演變而來的一種更為科學(xué)、更為合理的配電形式。此種類別的電網(wǎng)從理論上來講，至少組成了兩個及兩個以上的組合的全閉環(huán)，跟傳統(tǒng)的環(huán)形配電方式相比而言，沒有什么太大的不同，僅僅是將環(huán)形配電方式升級了。所以說，網(wǎng)形配電方式一般都被視作為環(huán)形配電方式發(fā)展的趨勢和潮流。

上述提到的五種電網(wǎng)配電方式由于原理不同，而具有不同的特點(diǎn)以及各自的適用范圍，前兩種由于技術(shù)過時已經(jīng)被逐漸的淘汰，網(wǎng)形配電方式則是配電方式中最具有活力的一種，但是由于技術(shù)限制，一般只應(yīng)用于那些噸位特別大的船舶上面。因此，環(huán)形配電方法能否代替干饋混合配電方法首要取決于電網(wǎng)技能的開展。這些年，因?yàn)殡娮佑嬎銠C(jī)在電力體系監(jiān)督操控技能上的使用和電力體系穩(wěn)定性研究的發(fā)展，環(huán)形配電方式已被認(rèn)為是今后船舶電網(wǎng)發(fā)展的～種很有前途的配電方式，尤其對于軍用船舶，更有其特殊的價值。

3 結(jié)束語

鑒于船舶供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于船舶電站運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的決定作用，對其組網(wǎng)供配電的各種形式的研究具有重要意義，尤其是在電站和電網(wǎng)設(shè)計時，應(yīng)注意各種搭配形式的特點(diǎn)，注重基礎(chǔ)配置的穩(wěn)定作用，發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，破解限制和不足。同時，要緊密關(guān)注電力系統(tǒng)領(lǐng)域新器件、新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，不斷拓展船舶供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。

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