新型變壓器在船舶電力推進系統(tǒng)中的應用

胡厚巧

（廣州西門子變壓器有限公司）

新型變壓器在船舶電力推進系統(tǒng)中的應用

胡厚巧

（廣州西門子變壓器有限公司）

最近幾年來，變壓器在船舶上的應用越來越廣泛，吸引了一大批的專家在此方面進行改進和創(chuàng)新。在船舶上應用的電力推進系統(tǒng)中-變壓器向整個船舶供給了照明，提供了動力能源，設置了隔離設備。此外，應某些船舶的“特殊要求”，變壓器的部分功能可以進行修改，但必須向中國的船級社提出書面申請，得到許可后，方可投入使用。

新型變壓器；船舶；電力推進系統(tǒng)

日前，伴隨著船舶的大型化、電力推進系統(tǒng)的應用，船舶上電力系統(tǒng)的變壓器性能要求也越來越高。最近幾年，采用交流高壓的電力裝置的船舶逐增加，變壓器在整個船舶上扮演的角色也越來越重要。當下，越來越多的國際化的大公司都積極地加入電力推進系統(tǒng)裝置市場的開發(fā)，例如——ALSTOM、SIEMENS、ABB、GE等大型專業(yè)化的公司，他們都迫不及待的進入了船舶大功率的電力推動的“新紀元”。毫無疑問的，新視野的開闊促進了他們在創(chuàng)新電力推進在船舶上的應用，尤其是新型變壓器的突破，讓他們在這一領域獨占鰲頭，并且將這新型的的技術(shù)帶進群眾的視野。

1 組成船舶的電力推進系統(tǒng)的主要部分

目前的船舶電力推進系統(tǒng)由七大部分構(gòu)成，分別是配置電力系統(tǒng)、調(diào)節(jié)速度控制系統(tǒng)、諧波抑制器、螺旋槳、電站以及電站的管理控制系統(tǒng)、變壓器、電動機推進系統(tǒng)。

當前國內(nèi)在制造船舶時候大多數(shù)使用的是低壓交流電力系統(tǒng)的額定電壓為380V或440V的交流電。但是，如今的船舶上的用電量在不斷增加，低壓供電已經(jīng)滿足不了需求，因此，轉(zhuǎn)入中壓供電配置的時代。根據(jù)電壓等級選擇的條件，把斷路電平和負荷電流控制在配電設備的規(guī)定數(shù)值之內(nèi)。為了保護操作人員的安全，系統(tǒng)將位于中壓的主發(fā)電機斷路器和中壓的匯流排的連接點之間，并且在中壓的匯流排連接斷路器的兩邊，以及在變壓器的斷路器和中壓匯流排的連接點之間，需要使用串聯(lián)的隔離開關將他們隔開。

2 船舶的電力推進系統(tǒng)的有關簡介以及其中優(yōu)勢

目前現(xiàn)存的船舶電力推進就是利用電動機來驅(qū)動螺旋槳，從而推動船舶運行的一種推進方式。船舶電力推進的應用是根據(jù)當前的條件和情況來分析。比如，一般的運輸船舶來說，操縱性能不太高，電站容量要求不算大，因此使用電力推進系統(tǒng)的效果不突出；比較時興的拖網(wǎng)漁船，船上需要冷藏裝置，因此，對于電量要求較高，并且穿的容量比較小，在電力推動系統(tǒng)的使用下，操作方便，捕魚活動比較容易進行；專業(yè)領域需求的破冰船，根據(jù)不同的環(huán)境，負載量是不斷變化的，有時候螺旋槳不需要轉(zhuǎn)動，如果應用了電力推動系統(tǒng)，可以根據(jù)自身的工作的特性進行改變，達到更好的利用機器的目標；偶爾使用的挖泥船，電力推動系統(tǒng)將會合理分配功率、少發(fā)動機的數(shù)量，減少了不必要的費用的投入，與此同時，效率大大提高；消防船、船標工作船、布纜船等等均采用了電力推進系統(tǒng)，提高了航行時的速度，提高了本身的轉(zhuǎn)速；如今應用越來越廣泛的潛艇，在安裝了電力推進系統(tǒng)的情況下，動力更足，水下工作更為有利（如圖1）。

3 新型變壓器在船舶電力推進系統(tǒng)中的技術(shù)突破

變壓器設計制造應該要滿足國際海事的標準。與傳統(tǒng)的樓宇、電網(wǎng)以及基礎的建筑設施領域的常規(guī)變壓器相比較而言，在船舶上應用的電力推進系統(tǒng)中使用的變壓器在設計制造方面不僅需要達到GB/IEC的最基本的標準，而且必須滿足、完成各種各樣的船級社像BV，LR，CCS，DNV，尤其是ABS對船舶上的各種電氣設備的規(guī)格以及認證要求。另外，某些“特殊”的要求需要因設計的不同導致溫度升值而要求更低，對于船舶整體來講，尺寸需要更加緊湊、不留縫隙，在重量方面也要求格外精準。船舶上的變壓器的各類附件的要求相對而言更為嚴格，例如，新型的變壓器的本身及所有附件需要無石棉的使用并且要提出聲明，新型變壓器的外殼的接縫安裝面板必須且只能使用無鹵的阻燃海綿橡膠。

圖1

新型的變壓器在外殼處理的方面的要求更高。使用塑件材料ABS的外殼就有以下特點：成型的時候適宜取高料溫、高模溫，需要注意的是，溫度過高的話，容易分解；具有無定型、流動性的特點；吸濕性強，必須要長時間的充分干燥。

“諧波”最初的應用是在聲學方面。目前，電力電子裝置導致了諧波污染嚴重。新型的變壓系采用了諧波抑制的新型感應的濾波技術(shù)，能夠很好的實現(xiàn)諧波的抑制和無功補償?shù)男Ч诜乐怪C波進入交流網(wǎng)的方面很有效，并且在自身結(jié)構(gòu)上的自耦作用減少了電流以及閥側(cè)繞組的電壓的沖擊。一般來說，變壓器采用12脈波或者24脈波移相設計。12脈波變流器是由兩個三相全控橋，橋一的負端和橋二的正端相連接，利用同步的12脈沖發(fā)生器提供的觸發(fā)信號進行不斷的整流。24脈波整流電路，在消除諧波方面有了很大的提高。

新型的變壓器在噪音降低以及抗震動方面提出了更高的要求。變壓器的噪音來源一般是本身產(chǎn)生的噪音和冷卻裝置工作時產(chǎn)生的噪音。為了在根本上降低變壓器的噪音，應該從這兩個方面進行著手；①對于變壓器的本身產(chǎn)生的噪音來說，通常是采用降低鐵心的震動和控制噪音的發(fā)散范圍的方法（在噪聲產(chǎn)生出進行控制）以及增加吸聲設備和隔離設備從而實現(xiàn)降低噪音的目標，在噪音在傳播的過程中進行控制；②對冷卻設備的噪音進行降低，改善冷卻系統(tǒng)，并且讓冷卻設備產(chǎn)生的噪音向本身產(chǎn)生的噪音靠近。具體的實施方法有：在鐵心的技術(shù)處理上進行革新、增加隔聲層、增加油箱“墻壁”的厚度、使用自冷片式的散熱器來代替風冷式的散熱器或者強油循環(huán)式的風冷卻器、采用新型減震裝置等等。

變壓器的減震措施有兩種：①磁屏蔽的方法——在變壓器的主磁路上增加了一個軟鐵環(huán)，并將其罩在主磁路上。這種方法不影響變壓器的工作效率，并且成本低。②外磁對消的方法——在變壓器的兩線包外，用消漏磁線包在其基礎上纏繞一定的匝數(shù)，從而產(chǎn)生了一定的磁場，并且它的磁力線的方向與變壓器自身鏟射過的磁力線的方向相反，因此，磁場相互抵消，并且強度大小相等，實現(xiàn)了對消的目標。

4 結(jié)語

綜上所述，在電力推動系統(tǒng)的應用下，船舶的機艙內(nèi)部設置更加靈活多變，使得船舶上的各類應用都有了很好的發(fā)展。本文所述的新型變壓器在船舶上的應用，為了更好的實現(xiàn)在各種環(huán)境使用，不斷提高變壓器的各類性能，比如，在“三防”方面的不斷技術(shù)革新，在應用環(huán)境溫度方面的不斷改進，在抗震性能方面更加穩(wěn)定。

[1]時建鋒.新型變壓器在船舶電力推進系統(tǒng)中的應用[D].湖南大學，2009.

[2]高海波.船舶電力推進系統(tǒng)的建模與仿真[D].武漢理工大學，2008.

[3]張志強，吳正國，莊亞平，等.諧波屏蔽變壓器對船舶電力系統(tǒng)諧波的抑制研究[J].電氣應用，2008，27（23）：76～79.

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[5]魏麗潔.船舶常識：哈爾濱工程大學出版社，2009.

U665.13

A

1004-7344（2016）14-0225-02

2016-4-5

胡厚巧（1989-），女，助理工程師，本科，主要從事船用變壓器研究工作。