船舶及海洋工程中壓配電板設(shè)計(jì)與制造

摘 要：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電氣化水平不斷提升，對(duì)于船舶及海洋工程中電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，總裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到數(shù)十兆瓦。本文主要介紹了中壓配電板的設(shè)計(jì)與制造，并對(duì)環(huán)境要求、特點(diǎn)與功能等方面進(jìn)行研究，旨求為相關(guān)生產(chǎn)廠家提供參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：船舶及海洋工程;中壓配電板;設(shè)計(jì)與制造

在科技不斷發(fā)展的今天，電子技術(shù)支持下的電氣化水平持續(xù)上升，電能轉(zhuǎn)換更加便利，船舶及海洋工程開(kāi)始大量引入各種新型裝置。特別是對(duì)于船舶中的電力推進(jìn)和動(dòng)力定位來(lái)說(shuō)，所用總電量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)意義上的船舶，低壓系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足電力系統(tǒng)使用需求。在此境遇下，中壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸得到廣泛重視，在電力系統(tǒng)的引用也已成為一大發(fā)展趨勢(shì)，是未來(lái)船舶及海洋工程中電力系統(tǒng)的主流方向。因此，以下重點(diǎn)對(duì)中壓電板的設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行詳細(xì)分析，力求采用中壓交流系統(tǒng)解決船舶持續(xù)增長(zhǎng)的用電需求問(wèn)題。

一、船舶及海洋工程中壓系統(tǒng)環(huán)境要求

船舶及海洋工程是針對(duì)深海作業(yè)和生存的一項(xiàng)研究技術(shù)，設(shè)備生存環(huán)境惡劣，經(jīng)常在風(fēng)、浪的作用下垂蕩、橫蕩、縱搖等，此種環(huán)境難免會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生霉菌、鹽霧，它們的存在對(duì)設(shè)備電氣間隙和爬電距離提出了更高要求，設(shè)備IP防護(hù)等級(jí)也逐漸上升。船舶甲板空間有限，中壓系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備必須以小尺寸為主，材料選擇要求具備無(wú)毒、滯熱、防霉、耐潮等性能。另外對(duì)于船舶電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，高等級(jí)電壓要求電氣指標(biāo)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。從安全角度考慮設(shè)備絕緣能力和電氣間隙必須達(dá)到最優(yōu)，像發(fā)電機(jī)、配電板等。由此可見(jiàn)，中壓系統(tǒng)在船舶及海洋工程中的應(yīng)用需要滿足更高的設(shè)備要求，儲(chǔ)備基礎(chǔ)條件的同時(shí)保障人身安全。

二、船舶及海洋工程中壓配電板的設(shè)計(jì)及功能

（一）中壓配電板設(shè)計(jì)特點(diǎn)

中壓配電板由多個(gè)接觸器柜、斷路器柜等在一定使用標(biāo)準(zhǔn)下組成，符合具體船舶的實(shí)際情況，主要包括多個(gè)母聯(lián)屏、發(fā)電機(jī)屏、負(fù)載屏和預(yù)勵(lì)磁屏。中電壓板設(shè)計(jì)就是將各個(gè)屏要求進(jìn)行一次方案確定，母聯(lián)屏、發(fā)電機(jī)屏的電壓互感器分別設(shè)置在母線側(cè)、電纜測(cè);母線側(cè)的負(fù)載屏設(shè)置了接地開(kāi)關(guān)，一般在給大負(fù)載提供電力時(shí)，采用斷路器柜;給小負(fù)載提供電力時(shí)，采用接觸器柜。發(fā)電機(jī)屏專(zhuān)門(mén)設(shè)置了差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器，根據(jù)電流大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（二）中壓配電板各個(gè)元素功能

1.發(fā)電機(jī)屏功能

發(fā)電機(jī)屏功能主要包括控制功能、保護(hù)功能、顯示和測(cè)量功能。控制功能又具體分為自動(dòng)負(fù)荷分配、調(diào)壓及調(diào)速、充磁、發(fā)電機(jī)防冷凝加熱功能等;保護(hù)功能分為差動(dòng)保護(hù)、電弧保護(hù)、接地故障保護(hù)等;顯示和測(cè)量主要是針對(duì)電機(jī)功率、三相電流/電壓、功率因素的測(cè)量和顯示，同時(shí)還顯示斷路器、單線圖模擬等圖示和數(shù)據(jù)。

2.母聯(lián)屏功能

母聯(lián)屏功能同樣分為控制功能、保護(hù)功能、顯示和測(cè)量功能?？刂乒δ苡职ㄗ詣?dòng)負(fù)荷分配和自動(dòng)與手動(dòng)并車(chē);保護(hù)功能與發(fā)電機(jī)屏的保護(hù)功能大致相同;顯示與測(cè)量功能主要針對(duì)頻率和母排變壓而言，此外還有單線圖模擬顯示接地開(kāi)關(guān)狀態(tài)能功能。

3.預(yù)勵(lì)磁屏功能

預(yù)勵(lì)磁屏中的聯(lián)鎖功能能夠促進(jìn)該屏與其它屏之間的相互作用，比如接通日用變壓器斷路器之前，該屏的接觸器會(huì)被自動(dòng)接通，結(jié)束后又會(huì)被自動(dòng)斷開(kāi)。

4.負(fù)載屏功能

負(fù)載屏功能同樣分為控制功能、保護(hù)功能、顯示和測(cè)量功能?？刂乒δ苤饕前凑招枰O(shè)重載訪問(wèn)、電動(dòng)機(jī)防冷凝加熱以及變壓器預(yù)勵(lì)磁聯(lián)鎖等功能;保護(hù)功能一般會(huì)設(shè)置定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電弧保護(hù)等功能;顯示與測(cè)量功能主要對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行顯示，對(duì)接觸器或斷路器進(jìn)行測(cè)量。

三、船舶及海洋工程中壓配電板的機(jī)械制造

（一）總體結(jié)構(gòu)

中壓配電板的主要組成部分為接觸器柜和斷路器柜，在結(jié)構(gòu)上分為電纜室、斷路器室、儀表室和母線室，彼此之間相互獨(dú)立、封閉。其中電纜室、斷路器室和母線室屬于高壓室，儀表室屬于低壓室。高壓室中裝有泄壓通道和排氣通道，上有封板，方便燃弧故障發(fā)生時(shí)及時(shí)打開(kāi)。另外考慮到環(huán)境需求，中壓配電板在設(shè)計(jì)上要具備抗沖擊和抗震動(dòng)能力，要將柜體連拼減震、柜架減震、車(chē)定位減震等因素考慮其中。

（二）安全聯(lián)鎖

安全聯(lián)鎖分為四個(gè)防止方面：防止誤分誤合接觸器或者斷路器、防止接通接觸器時(shí)合接地開(kāi)關(guān)或者斷路器、防止接觸器手車(chē)或者帶負(fù)荷推拉斷路器、防止帶點(diǎn)間隔被操作人員誤入，這些防止聯(lián)鎖內(nèi)容屬于基本聯(lián)鎖，需要通過(guò)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)。另外系統(tǒng)電氣與屏的聯(lián)鎖主要是指接通發(fā)電屏?xí)r，發(fā)電機(jī)控制電路會(huì)提供無(wú)緣接觸信號(hào)，防止發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。最后主母線接地開(kāi)關(guān)連鎖主要是指接地開(kāi)關(guān)接通之前，將主母線與所有相連的電源進(jìn)線斷路器從工作位置中移開(kāi)，斷開(kāi)電源。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，電氣技術(shù)逐漸得到提升，促進(jìn)了船舶及海洋工程中的電力系統(tǒng)不斷完善，實(shí)現(xiàn)高功率推進(jìn)。這一趨勢(shì)很好地解決了中壓配電板在應(yīng)用過(guò)程中受低壓限制的局限，能夠更進(jìn)一步優(yōu)化電力系統(tǒng)，具有功能完整、結(jié)構(gòu)緊湊、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，是一項(xiàng)可值得推廣的產(chǎn)品。

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作者簡(jiǎn)介：張翔鳴（1976-），男，漢族，江蘇連云港人，本科，中級(jí)工程師，江蘇科技大學(xué)大學(xué)，15級(jí)在讀本科生，專(zhuān)業(yè)：船舶與海洋工程，研究方向：船舶與海洋工程。