船舶电网结构的设计模式.pdf

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1、第3l卷第6期2014年12月江苏船舶JIANGSUSHIPV01．3lNo．6Dec．2014船舶电网结构的设计模式温莉，韩杰，周洋(江苏省镇江船厂集团公司，江苏镇江212000)摘要：鉴于现代电力推进技术的广泛应用，促使船舶电网的功率越来越大；国际海事组织通过的船舶防污染国际公约与许多限制废气排放的国家规范发布等原因，迫使航运业日益重视节能减排与降本增效。在此背景的综合影响下，船舶电网结构的创新，已成为必然趋势。可编程序控制器与现场总线控制系统的结合、高压电器技术与电力电子技术的发展，都为船舶电网结构的技术进步提供了支

2、撑。现今，在船舶传统电网结构实现智能化的基础上，出现了船舶公用电网、高压环形电网、变频电网等结构模式。各种电网结构既有共同要求，也有各自需要注意的方面。关键词：船舶电网；电网结构；高压环形电网；变频电网结构；设计模式中图分类号：U665．12文献标识码：AO引言20世纪90年代以来，可编程序控制器(PLC)与现场总线控制系统(FCs)的结合，使船舶电站自动化管理系统(PMs)具有通信、监视、操作、运算等功能，可以很方便地实现船舶电网智能化；绝缘新材料的问世、灭弧技术的提高，使高压电器的体积日趋紧凑，断流能力显著提高，为高压

3、电机、高压电缆、高压开关等高压电器应用于船舶电力系统创造了条件；电力电子技术的发展，使具有驱动功率小、饱和压降低等特点的可控大功率器件(IGBT)普遍用于逆变与变频，尤其是新型晶闸管器件IGCT与IEGT，不仅具备了IGBT的特点，而且功率密度大、电压等级高、响应速度快，把变流装置的电压等级提高到3．3kV以上，使应用成本进一步降低。相关科技的进步，为船舶电网结构的新模式提供了有力的支撑。在船舶传统电网智能化的基础上，出现了公用电网、高电压环形电网与变频电网等多种结构模式。1船舶传统电网结构智能化船舶电网的传统结构，通常是

4、由2台及以上由专用柴油机驱动的主发电机与1台及以上由螺旋桨轴驱动的轴带发电机作为电源，向主配电板供电，主配电板采用放射式向各用电负载配电，同时还有应收稿日期：2014舶06作者筒介：温莉(1979一)，女，工程师，从事船舶电气设计；韩杰(1982一)，男，工程师，从事船舶电气质量检验；周洋(1943一)，男，高级工程师，从事电气设计研究与教学。急配电板与主配电板相联接。电网正常运行时，应急配电板由主配电板供电，主配电板发生断电时，应急发电机自动启动，供电即切换至应急发电机。在船舶正常航行工况下，通常由1台轴带发电机(sG)

5、向主配电板供电；在进、出港或港口作业工况下，由1台及以上主发电机(DG)向主配电板供电；在停港工况下，如果用电负载不大，可以由应急发电机(EG)作为停泊发电机向主配电板供电。船舶传统电网结构模式如图1所示。图l船舶传统电网结构模式示意图通过对PMS和FCS编制一定的程序，即可实现船舶传统电网智能化，把主发电机组的起动或停止，轴带发电机的励磁或灭磁，发电机的投网或撤出、并联或解列，发电机的调频、调载、有功功率与无功功率的分配，重载询问以及将轴带同步发电机转换成“助推电动机”等，全部根椐负载对功率的需求与设备的状况，进行自动控

6、制，具备通讯功能的PMS与FCS相结合，可以将各台发电机运行中的主要参数、开关位置、故障类型等完整信息，在中央监控系统的模拟图上动态显示并进行记录、打印与储存，同时还具有对发电机进行继电保护与远程控制第6期温莉等：船舶电网结构的设计模式2l等功能。设计程序时应做到一旦PMS或FCS出现故障，应确保不降低电网向负载供电的可靠性。2公用电网结构当前，电力推进(主推、z推或侧推)和大型起重机等专用设备，不仅功率很大，而且还要求预留较大的储备功率以应对特殊工况，其所需电力，一种是由专用发电机提供，另一种是由公用电网供给，即电力推进

7、等专用设备与船舶辅机等其他设备所需电力，全部由发电装置组成的公共电网提供电源。船舶电力负载的共同特点为电力推进等专用设备与船舶辅机等其他用电设备的最大负载，不可能在同一时间出现。实践说明采用公用电网结构，无论原动机是柴油机、燃气机，还是汽轮机，或者是不同能源的原动机进行组合，都通过发电机将能源电力化，对电力进行综合利用和分配调度，有利于提高发供电设备的利用率，能够减少全船所需原动机和发电机的装机功率。公用电网结构模式见图2。当采用公用电网向全船提供动力时，除了应具有专用发电机向电力推进装置、大型起重机、输送货物压缩机等专用

8、设备提供电力时必须满足的各项规定外，还应当符合以下要求：(1)公用电网的控制系统，应保证在电力推进和船舶其他用电负载之间，安全、合理地分配功率，在必要时应当能自动卸载非重要设备。(2)公用电网中，发电机组的台数和额定功率应能在1台机组停止工作时，余下的机组能提供所有重要和维持船舶正常负载所需功率，同时保