船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，分為一級配電、二級配電，所述一級配電為高壓配電，所述二級配電為低壓配電，高壓配電線路及低壓配電線路均為環(huán)網線路；本實用新型提高了供電的可靠性，增強了主電站在突發(fā)事件時的供電能力。在二級配電中，采用低壓發(fā)電機組提供備用主電源，當任何原因造成一級配電失效時，二級配電能滿足船舶航行時的用電需求，確保航行安全。當一級配電中的高壓發(fā)電機全部失效時，二級配電中的低壓主發(fā)電機可通過主配電變壓器升壓向高壓配電柜提供備用高壓主電源，向各負荷區(qū)配電維持設備正常工作。與傳統(tǒng)低壓船舶供電線路相比，有利于節(jié)能減排、提高電壓質量、減小短路造成的危害、便于電纜敷設。
【專利說明】
船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型涉及船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，屬于艦船電源裝置技術領域。
【背景技術】
[0002] 船舶主電站是船舶電力系統(tǒng)中產生和分配電能的重要設備，它由發(fā)電機及其原動 機、配電板、變壓器及附屬設備所組成。
[0003] 國際海事組織（頂0)發(fā)布的《國際海上人命安全公約》（SOLAS)和各國海事部門發(fā) 布的船舶建造規(guī)范，為保障船舶海上安全，對船舶電力系統(tǒng)有一系列規(guī)定和要求。規(guī)范規(guī)定 每一艘船均須配備一主電源，該主電源應至少由兩臺相互獨立的發(fā)電機組所組成，上述發(fā) 電機組的容量必須使任一發(fā)電機組發(fā)生故障或停止運行時，其余發(fā)電機組的容量仍足以供 電給在海上航行時所需的所有設備。
[0004] 電力推進技術的廣泛應用，海洋工程船舶綜合功能的不斷提高以及某些特定武備 的電力需求，都使艦船主電站功率越來越大。就當前而言，絕大多數船舶主電站的電壓等級 為三相交流400V、440V和690V。面對功率日益增大的艦船電網，主電站若維持常規(guī)的低電壓 水平，難以滿足電力系統(tǒng)的功率需求。大多數電氣設備在同等功率時，低壓電器的體積與重 量要比高壓電器大得多，輸送電力所需要的電纜截面、短路電流更要大很多倍，使得低壓電 器承受短路電流的能力難以滿足要求，對大截面且數量很多的電纜敷設也有困難，低壓供、 配電的負面影響較多。盡管船電系統(tǒng)采用高壓供、配電能克服低電壓大電流存在的諸多問 題，但大多數船舶電力需求側的電氣設備都是低壓電器，要在全船都采用高壓供配電是不 實際的。由于多種因素，高壓裝置在船舶電力系統(tǒng)中的應用還處于初始階段，但對單臺發(fā)電 機功率在3MW以上的船舶主電站，采用高壓供、配電，已是技術經濟的客觀要求。
[0005] IEC把相電壓在lkV以上的定為高壓，各大船級社的船舶建造規(guī)范對船舶高壓裝置 的內容不多，表述也略有不同，其中對三相交流高壓電力系統(tǒng)的額定電壓、額定頻率和開關 裝置最小間隙的有關規(guī)定，歸納起來的數據見表1。
[0006] 表1船舶高壓電力系統(tǒng)的額定電壓、額定頻率和開關裝置的最小間隙
[0008]船舶規(guī)范允許高壓裝置采用三線與船體絕緣系統(tǒng)或三線中性點接地系統(tǒng);要求高 壓配電板應具有完全隔開和四面都封閉的金屬包覆外殼;高壓配電布置應能借助抽屜式、 抽拉式斷路器或開關、或借助隔離開關將主配電板的匯流排至少分成獨立的兩部分，每一 部分至少由一臺交流發(fā)電機供電；規(guī)范提出可借助低壓系統(tǒng)中點接地或者使用適當的中點 限壓裝置，來防止由高壓系統(tǒng)經變壓器供電的低壓系統(tǒng)因初次級繞組間可能發(fā)生的絕緣故 障而產生的過電壓;規(guī)范同時對高壓裝置的接地、防護、試驗等項有相關規(guī)定。
[0009] 為防止船舶海上污染，國際海事組織（頂0)于1997年通過的《船舶防污染國際公 約》(MARP0L)，已在2005年生效。根據統(tǒng)計，2008年全球海運船舶排放的Ν0Χ排放量占排放總 量的18 -30%、S0X排放量占排放總量的9%，于是在2008年10月，隸屬于頂0的海上環(huán)境保 護委員會(MEPC)第58次會議，討論通過了一項嚴格控制減少來自船舶空氣污染物有害排放 的國際性法律法規(guī)一一《船舶防污公約附則VI-修訂版》，在減少或限制來自船舶溫室氣體 的技術發(fā)展和合作方式上取得了重大進展;MEPC第64屆會議于2012年10月召開，會上成立 了空氣污染和能效工作組，還設立了防污強制性規(guī)定修正案起草組;MEPC第66屆會議于 2014年3月召開，審議和通過了空氣污染及能效、海運業(yè)溫室氣體(GHG)減排等強制性文件。 我國和美、英、法、德、日等許多國家，高度重視MARP0L的履約工作，為履行締約國義務，保護 海洋環(huán)境和資源，防治船舶污染損害，促進航運的可持續(xù)發(fā)展，有的國家全面采用ΙΜ0的某 些公約和建議案，有的國家則依照這些公約和建議案制訂相應的國內法，加強對船舶的防 污管理，相繼發(fā)布了一系列限制船舶廢氣排放的國家規(guī)范，對超排造成污染的船舶或者不 準進港，或者實行嚴厲的制裁措施。因此，船舶對減少排放與提高能效的迫切性與日倶增， 加上世界經濟低迷與能源緊缺，造成海運成本上漲，促使航運業(yè)必須注重節(jié)能減排和降本 增效。
[0010] 在上述背景的綜合影響下，船舶主電站以安全可靠和節(jié)能減排為前提的設計創(chuàng)新 是勢在必行。對于大型軍艦和巨型船船，更有必要提高供配電的靈活性，確保船電系統(tǒng)在出 現故障或特發(fā)事件時，能安全可靠供電，滿足海上航行時所需的所有設備對電力的需求。如 何做到使船舶主電站既完全符合SOLAS和船舶規(guī)范的有關要求，又能滿足MARP0L和防污減 排國際性法律法規(guī)的規(guī)定，同時保證供電可靠性，已成為一個重要課題。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型的目的在于提供一種船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，解決現有技術 未能完全滿足船舶供電安全可靠、節(jié)能減排、降本增效的問題。
[0012] 本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現：
[0013] -種船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，分為一級配電、二級配電，所述一級配電為 高壓配電，所述二級配電為低壓配電，高壓配電線路及低壓配電線路均為環(huán)網線路；
[0014] 所述船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)包括高壓發(fā)電機1G、高壓發(fā)電機2G、低壓發(fā) 電機1DG、低壓發(fā)電機2DG、尚壓開關1Q、尚壓開關2Q、尚壓開關5Q、尚壓開關6Q、尚壓開關7Q、 高壓開關8Q、高壓開關9Q、高壓開關10Q、高壓開關13Q、高壓I段匯流排、高壓Π 段匯流排、主 配電變壓器1T、主配電變壓器2T、多個環(huán)網柜、低壓I段匯流排、低壓Π 段匯流排、低壓m段 匯流排、開關1LQ、開關2LQ、開關3LQ、開關4LQ、開關5LQ、開關6LQ、開關7LQ、開關8LQ、開關 9LQ、主照明變壓器3T、主照明變壓器4T;
[0015]所述高壓發(fā)電機1G經高壓開關5Q向高壓I段匯流排供電，所述高壓發(fā)電機2G經高 壓開關10Q向高壓Π 段匯流排供電；所述高壓I段匯流排經高壓開關7Q、高壓開關8Q連接高 壓Π 段匯流排;所述高壓開關2Q接入高壓岸電電源至高壓I段匯流排;所述主配電變壓器 1T、主配電變壓器2T裝設在主電站，所述主配電變壓器1T的高壓側經高壓開關6Q接高壓I段 匯流排，所述主配電變壓器1T的低壓側經開關4LQ接低壓I段匯流排，所述主配電變壓器2T 的高壓側經高壓開關9Q接高壓Π 段匯流排，所述主配電變壓器2T的低壓側經開關8LQ接低 壓π段匯流排;所述多個環(huán)網柜分別裝設于遠處負荷集中區(qū)，所述多個環(huán)網柜按環(huán)式接線， 環(huán)式接線線路一端經高壓開關1Q接高壓I段匯流排，環(huán)式接線線路另一端經高壓開關13Q接 高壓Π 段匯流排;所述高壓發(fā)電機1G、高壓發(fā)電機2G由船舶電站功率管理裝置實行并列運 行或分列運行，可由船舶電站功率管理裝置按照負載的需求確定投入運行的發(fā)電機臺數；
[0016] 所述開關1LQ接入低壓岸電電源至低壓I段匯流排;所述低壓發(fā)電機1DG經開關3LQ 向低壓I段匯流排提供備用低壓主電源，所述低壓發(fā)電機2DG經開關7LQ向低壓Π 段匯流排 提供備用低壓主電源;所述低壓發(fā)電機1DG、低壓發(fā)電機2DG由船舶電站功率管理裝置實行 并列運行或分列運行，可由船舶電站功率管理裝置按照負載的需求確定投入運行的發(fā)電機 臺數;所述低壓I段匯流排經開關5LQ、開關6LQ連接至低壓Π 段匯流排;所述主照明變壓器 3Τ的初級側經開關2LQ連接至低壓I段匯流排，所述主照明變壓器3Τ的次級側向低壓主配電 板的低壓ΙΠ 段匯流排提供照明與日用電器的電源；所述主照明變壓器4Τ的初級側經開關 9LQ連接至低壓I段匯流排，所述主照明變壓器4T的次級側向低壓主配電板的低壓ΙΠ 段匯流 排提供照明與日用電器的電源。
[0017] 本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：
[0018] 前述船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，還包括應急發(fā)電機EG、應急配電板I段匯流 排、應急配電板Π 段匯流排、聯(lián)絡開關10LQ、隔離開關1EQ、EG主開關2EQ、應急電源饋電開關 3EQ、干式應急照明變壓器ET，所述應急配電板I段匯流排依次經過隔離開關1EQ、聯(lián)絡開關 10LQ連接至低壓Π 段匯流排，所述應急發(fā)電機EG經EG主開關2EQ連接至應急配電板I段匯流 排，所述干式應急照明變壓器ET的初級側經應急電源饋電開關3EQ連接至應急配電板I段匯 流排，所述干式應急照明變壓器ET的次級側向應急配電板Π 段匯流排提供應急照明與日常 用電設備電源。
[0019] 與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
[0020] 本實用新型船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)具有配電的靈活性，并由此提高了供 電的可靠性，增強了主電站在突發(fā)事件時的供電能力。在二級配電中，采用低壓發(fā)電機組提 供備用主電源，當任何原因造成一級配電失效時，二級配電能滿足船舶航行時的用電需求， 確保航行安全。當一級配電中的高壓發(fā)電機全部失效時，二級配電中的低壓主發(fā)電機可通 過主配電變壓器升壓向高壓配電柜提供備用高壓主電源，向各負荷區(qū)配電，維持重要設備 正常工作。與傳統(tǒng)的低壓船舶供電線路相比，本實用新型有利于節(jié)能減排、提高電壓質量、 減小短路造成的危害、便于電纜敷設。主電站采用高壓電源，有利于選用大功率電源設備， 提高經濟性。在一級與二級配電中，設置有接高壓岸電與低壓岸電的開關，供港口作業(yè)或停 泊時接用岸電，可有效減少船舶自發(fā)電時因排放造成的污染。
【附圖說明】

[0021 ]圖1是本實用新型的船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)電路圖；
[0022 ]圖2是輸灰船主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)電路圖。
【具體實施方式】
[0023]船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)是對船船電網供給側電氣主接線的創(chuàng)新設計，兩 級配電分別是指高壓配電與低壓配電，雙環(huán)網分別是指高壓線路環(huán)網與低壓線路環(huán)網。
[0024] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025] 如圖1所示，高壓柜各柜之間的虛線表示是完全隔開的配電柜，各柜抽出式開關裝 置裝有在工作位置和斷開位置均為有效的機械連鎖裝置（"五防"功能:a.防止帶負荷誤拉 誤合隔離觸頭;b.防止帶電合接地開關與接地開關未分閘前合斷路器(或高壓負荷開關）； c.防止誤入帶電間隔；d.防止手車在工作位置時拔除二次插頭;e.防止有電時打開柜門和 打開柜門后進行操作），以杜絕任何形式的誤操作，各高壓柜的接地開關均具有接通能力， 配電變壓器均為干式變壓器，完全能滿足船舶建造規(guī)范中對主電源及高壓裝置的有關要 求。在各類艦船上應用該系統(tǒng)時，僅需在選擇電壓等級、發(fā)電機容量的大小及臺數、高/低壓 匯流排的段數、高/低壓側饋電開關的數量、環(huán)網柜與配電變壓器的臺數這幾個方面因船而 異，其電氣主接線可按該模式根據實際需求進行縮減或擴展。對開關柜的爬電距離、防護等 級、防護措施、等電位連接、保護設備、開關裝置的結構、檢驗、試驗及電纜的選擇等具體事 項，仍按船舶規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。
[0026] 一級配電與高壓環(huán)網包括：
[0027] (1)根據負荷計算結果確定的2臺高壓發(fā)電機1G與2G，分別通過高壓主配電柜上的 開關5Q與10Q向高壓I段與Π 段匯流排提供高壓主電源；
[0028] (2)高壓主配電柜上的高壓開關2Q用于接入高壓岸電電源；
[0029] (3)由高壓主配電柜上的開關6Q與9Q分別向裝設在主電站(通常在機艙內或附近 處所)的主配電變壓器1T、2T高壓側配電；
[0030] (4)高壓電源由高壓主配電柜上的開關1Q與13Q分別向裝設在遠處負荷集中的Α區(qū) 與N區(qū)的配電變壓器高壓側配電，并進行高壓環(huán)網向負荷集中的B區(qū)、C區(qū)的配電變壓器高壓 側配電，如圖1中的高壓發(fā)電機1G-高壓開關5Q--高壓開關1Q-高壓開關22Q-高壓開關 23Q-尚壓開關25Q-尚壓開關27Q-尚壓開關13Q-尚壓開關10Q-尚壓發(fā)電機2G之間的環(huán) 網，高壓發(fā)電機1G與2G可由船舶電站功率管理裝置(PMS)自動同步實行并列運行；
[0031] (5)由高壓主配電柜上的高壓開關30、40、110、120(數量可按需增減）向高壓用電 負載(例如高壓電動機、專用變壓器等設備)直接配電。
[0032] 二級配電與低壓環(huán)網包括：
[0033] (1)主配電變壓器1T與2T的低壓側(通常為400V或440V或690V)分別通過低壓主配 電板的開關4LQ與8LQ向低壓I段、Π 段匯流排提供低壓主電源；
[0034] (2)配置兩臺低壓主發(fā)電機組1DG與2DG，分別通過低壓主配電板的開關3LQ與7LQ 分別向低壓I段、Π 段匯流排提供備用低壓主電源；
[0035] (3)低壓主配電板上的開關1LQ用于接入低壓岸電電源；
[0036] (4)由低壓主配電板的開關2LQ與9LQ分別向主照明變壓器3T與4T的初級側配電， 3T與4T的次級側(通常為220V)分別向低壓主配電板的低壓ΙΠ 段匯流排提供照明與日用電 器的電源；
[0037] (5)由低壓主配電板上按需設置的開關向就近的低壓用電負載配電；
[0038] (6)由低壓主配電板上的開關10LQ通過應急配電板的隔離開關1EQ向應急配電板I 段匯流排供電，應急配電板的開關3EQ向干式應急照明變壓器ET初級側配電，ET的次級側 (通常為220V)向應急配電板Π 段匯流排提供應急照明與日常用電設備的電源;應急配電板 上按需設置的開關向全船應急負載配電；
[0039] (7)各用電負載集中區(qū)(A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、N區(qū)）的干式配電變壓器低壓側向其低壓開 關板的匯流排提供電源，由各區(qū)低壓開關板的饋電開關向本區(qū)低壓用電負載配電；
[0040] (8)必要時低壓主發(fā)電機組可通過主配電變壓器升壓，向高壓匯流排提供電源并 進行環(huán)網，例如圖1中的低壓發(fā)電機1DG-開關3LQ-開關4LQ-主配電變壓器1T 一高壓開關 6Q-尚壓開關1Q-尚壓開關22Q-尚壓開關23Q-尚壓開關25Q-尚壓開關27Q -尚壓開關 13Q-高壓開關9Q-主配電變壓器2T-開關8LQ-開關7LQ-低壓發(fā)電機2DG之間的環(huán)網，低 壓發(fā)電機1DG與2DG可由PMS自動冋步實彳丁并列運燈。
[0041 ]以某公司的一艘輸灰船為例，該船有破碎機2臺，各臺電動機為Y5003-8型、額定電 壓0.38kV、A接法、額定功率630kW、Y/A啟動；輸灰用102m3/min螺桿空壓機2臺，每臺電動 機額定電壓〇.38kV、額定功率600kW、變頻調速;機艙與甲板機械等其它用電負載電壓均為 三相交流0.38kV，正常照明與單相用電負載的電壓均為交流0.22kV，該船在港口作業(yè)時用 電負載最大，計算負荷為5280kW。停靠該公司碼頭作業(yè)時，有三相交流50Hz、10kV和0.4kV岸 電電源可供使用。
[0042]根據負荷計算結果和用電負載的狀況，尤其是上述4臺大功率設備的安裝處所距 離機艙較遠，供電半徑都在200m左右，經過技術經濟分析，確定該船主電站采用10kV供配電 在技術、經濟、環(huán)保等方面較為有利。在港口與碼頭作業(yè)時主推進不工作，可利用2臺主推進 柴油機(單臺功率6600HP)各驅動1臺10.51^、50他、36001^/45001^4的高壓發(fā)電機(軸帶發(fā) 電機1HG、2HG)分別向高壓主配電柜的I段與Π 段匯流排提供高壓主電源；設置2臺10±2X 2.5%/0.4kV、1250kVA的干式主降壓變壓器IT與2T，其高壓側由高壓主配電柜供電，低壓側 分別向低壓主配電板的I段與Π 段匯流排提供低壓主電源;設置2臺三相交流50Hz、0.4kV、 1000kW/1250kVA的的主柴油發(fā)電機組（1DG、2DG)分別向低壓主配電板的I段與Π 段匯流排 提供低壓備用主電源;在2臺破碎機的Υ/Λ啟動箱前端各裝設1臺干式專用降壓變壓器3T與 4丁（10001^4、10/0.41^)，其高壓側由高壓主配電柜供電 ；在2臺1021113/1^11螺桿空壓機的變 頻器前端各配置1臺降壓兼抑制諧波的干式專用變壓器5T與6T(10/0.4kV、50Hz、V/YA、 800kVA)，其高壓側由高壓主配電柜經高壓環(huán)網開關供電并進行環(huán)網；機艙及甲板機械等低 壓用電負載由低壓主配電板供電，破碎機與空壓機配帶的附屬設備由相應的專用變壓器低 壓側供電。該方案既可在該公司碼頭作業(yè)時接用10kV岸電電源，又可在停泊工況時接用 0.4kV岸電電源。
[0043]由于絕緣新材料的耐受電壓與制造工藝不斷提高，使高壓電器的結構緊湊、外形 小巧，為適應船舶有關艙室空間有限的狀況創(chuàng)造了條件。例如額定工作電壓7.2-17.5kV、額 定電流630A或1250A的金屬鎧裝移開式高壓配電柜，主開關采用真空或六氟化硫(SF6)斷路 器、電動/手動操作，外形尺寸可以在寬600mm、高2000mm、深1450mm以內，若將電壓互感器 (PT)柜和進線柜合一，柜寬在900mm左右，電器布置即能滿足表1中開關裝置最小間隙的規(guī) 定。若負載不大，主開關可采用六氟化硫(SF6)負荷開關，高壓柜尺寸可進一步縮小，柜寬可 控制在375mm、高1600mm、深900mm左右。該船主電站電氣主接線及高壓柜外形尺寸如圖2所 示。圖2中高壓主配電柜的主開關全部采用高壓真空斷路器，額定電壓12kV、額定電流630A、 額定短路開斷電流20kA、額定短路關合電流50kA、額定短時耐受電流20kA(4S)，也可選用六 氟化硫(SF6)斷路器，各項參數均能滿足該船電力系統(tǒng)的要求;兩臺高壓發(fā)電機控制柜上各 裝設一組氧化鋅避雷器進行過電壓保護，裝設兩只電壓互感器（10/0. lkV)提供測量和保護 裝置用電源;各臺高壓進出線柜上各裝有一組接地刀閘，以保證在設備檢修時的人身安全； 各高壓開關柜上均裝有帶電顯示器，有電時閉鎖高壓柜電纜室門；在母線聯(lián)絡柜上裝設1臺 主電站用電干式變壓器(301^六、10/0.41^、0 71111)供給主電站工作電源;采用"三工位"（分 閘、合閘、接地）型SF6高壓負荷開關+熔斷器組合在就地對2臺空壓機專用變壓器進行控制 和保護，高壓環(huán)網開關為SF6高壓負荷開關。
[0044] 兩級配電高壓環(huán)網具有配電的靈活性，并由此提高了供電的可靠性。在船舶主電 站供、配電功率相同、輸電線路電流密度不變的情況下，計算結果表明高壓配電優(yōu)越性較 多。兩級配電高壓環(huán)網的主要特點如下：
[0045] (1)-級配電的靈活性提高了供電的可靠性。船舶主電站傳統(tǒng)的配電方式是放射 式，即從主配電板的一個開關通過一路電纜將電源接到一臺設備或分電箱，對重要設備再 從主配電板另一段匯流排上的一個開關通過一路電纜將另一路電源接到該設備。兩級配電 雙環(huán)網模式的一級配電是將放射式配電擴展為環(huán)網式配電，有多種配電方案可供選擇，例 如當某段高壓匯流排發(fā)生故障或需要停電檢修等情況時，能靈活改變配電方案通過環(huán)網進 行配電。在圖1中，高壓I段匯流排停電，可由Π 段匯流排上的9Q向主配電變壓器2T配電，由 13Q向各負荷區(qū)的4臺配電變壓器配電；高壓Π 段匯流排停電，可由I段匯流排上的6Q向主配 電變壓器1T配電，由1Q向各負荷區(qū)的4臺配電變壓器配電；當兩段高壓匯流排都有電時，可 以由1Q和13Q分別向2臺配電變壓器配電，還可以由1Q和13Q其中之一向1臺配電變壓器供 電，另1只開關向其它3臺配電變壓器配電;對船舶規(guī)范規(guī)定需要雙路電源的設備，在一級與 二級配電中均可實現，而且有多種方案可提供互相備用的電源，例如高壓只向直供高壓負 載配電，兩臺主配電變壓器停止運行，由1臺或2臺備用主發(fā)電機向低壓主配電板供電。靈活 的配電方案進一步提高了供電的可靠性，增強了主電站在突發(fā)事件時的供電能力。
[0046] (2)在二級配電中設置備用主電源，確保獨立供電滿足航行用電需求。船舶規(guī)范要 求備用主電源發(fā)電機容量必須滿足船舶航行用電的需求。本模式在二級配電中，采用低壓 發(fā)電機組提供備用主電源，當任何原因造成一級配電失效時，二級配電能滿足船舶航行時 的用電需求，確保航行安全。
[0047] (3)二級配電中的低壓主發(fā)電機可向高壓匯流排提供備用高壓主電源，維持全船 重要設備正常工作。當一級配電中的高壓發(fā)電機全部失效后，二級配電中的低壓主發(fā)電機 可通過主配電變壓器升壓向高壓配電柜提供備用高壓主電源，向各負荷區(qū)配電，維持重要 設備正常工作。
[0048] (4)有利于節(jié)能減排、提高電壓質量。以主電站在相同功率（1MW)時電氣主電路采 用0.4kV與10kV供、配電進行對比，后者額定電流可減小到前者的1/25;在輸電線路電流密 度不變的情況下，前者需要電纜截面為后者的25倍，（設前者內阻為0.04 Ω、后者內阻為1 Ω)，電壓損失與供、配電電壓相比，從前者的約14%降為后者的約0.6%;線損與供、配電功 率相比，從前者的約25%降為后者的約1%。
[0049] (5)有利于減小短路造成的危害。電弧放電故障釋放的熱功率與電流有關，發(fā)生電 氣短路時產生的能量與電流的平方成正比，對設備的短路沖擊電流大約與額定電流成正 比。主電站在相同功率時采用〇.4kV與10kV供、配電，后者的電流是前者的1/25、內阻為25倍 以上，故后者短路能量約減小至前者的0.16%，后者的電弧發(fā)熱功率約降低至前者的4%， 從而使短路造成的危害大為降低。
[0050] (6)有利于降本增效、便于電纜敷設。前者輸送電力所需要的電纜截面比后者大25 倍，低壓電源設備用銅量遠多于同功率的高壓電源設備，額定短路電流很高的開關設備不 僅體積大、價格也很高，故前者與后者的設備綜合投資費用基本相當。主電站采用高壓供、 配電，能減少有色金屬用量，減少設備安裝與電纜敷設占用的空間，減輕敷設電纜的勞動強 度，減輕船舶自重，能夠降低船舶營運費用。
[0051] (7)有利于選用大功率電源設備，提高經濟性。船舶主電站若采用0.4kV供電，發(fā)電 機的單臺功率往往會受到限制，例如主電站功率為8MW，一般只有配置4臺單臺功率為2MW的 低壓發(fā)電機(每臺額定電流已達到2886A)，不便于利用主機進行驅動，需要具有安裝4臺發(fā) 電機組的場所和配置4套管系，以及需要額定電流至少為4000A且高短路能力的空氣斷路器 做主開關，連接電纜至少要截面為95mm 2的電纜15根以上;如果主電站采用10kV供電，可以 選用2臺單臺功率為4MW的發(fā)電機(每臺額定電流只有231A)，可以利用主推進的主機進行驅 動使其成為軸帶發(fā)電機，不僅少占用安裝空間和減少管系配置，而且額定電流630A的高壓 真空斷路器或SF6斷路器都能勝任主開關，連接電纜截面用70mm 2的電纜2根即可;發(fā)電機臺 數增多，主配電板數量也要相應增加，又要多占安裝空間，而且加大了運行管理的難度。主 電站功率如果在10MW以上，這類問題將會更加突出。主電站采用高壓電源，相比之下有較高 的經濟性。
[0052] (8)兩級配電保證了大量低壓電器正常用電和經濟用電。主電源采用高壓發(fā)電機 提供，停靠碼頭時可由高壓岸電提供，用高壓向大功率負載直接配電和向負載集中區(qū)的配 電變壓器進行一級配電，可充分體現出高壓供、配電的優(yōu)越性，但要在全船都采用高壓電器 是不實際的；現實是船舶電力系統(tǒng)中絕大多數用電負載都是低壓電器，兩級配電模式將配 電變壓器裝設在負載中心，其高壓側進行一級配電，低壓側通過低壓開關板用放射式向就 近低壓用電負載進行二級配電，保證了大量低壓電器正常用電和經濟用電。
[0053] (9)可充分利用岸電。在一級與二級配電中，分別在高壓匯流排與低壓匯流排上設 置有接高壓岸電與低壓岸電的開關，供港口作業(yè)或停泊時接用岸電，可有效減少船舶自發(fā) 電時因排放造成的污染。
[0054] (10)-級與二級配電都具有擴展性與拓補性。一級與二級配電中的發(fā)電機及向 高、低壓用電負載饋電的開關可按實際需求配置;高壓發(fā)電機與低壓發(fā)電機可以通過同步 裝置進行并車互相轉移負載，在切換發(fā)電機的過程中不需要中斷供電。
[0055] 除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式，凡采用等同替換或等效變 換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，其特征在于，分為一級配電、二級配電，所述 一級配電為高壓配電，所述二級配電為低壓配電，高壓配電線路及低壓配電線路均為環(huán)網 線路； 所述船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)包括高壓發(fā)電機1G、高壓發(fā)電機2G、低壓發(fā)電機 1DG、低壓發(fā)電機2DG、尚壓開關1Q、尚壓開關2Q、尚壓開關5Q、尚壓開關6Q、尚壓開關7Q、尚壓 開關8Q、高壓開關9Q、高壓開關10Q、高壓開關13Q、高壓I段匯流排、高壓Π 段匯流排、主配電 變壓器1T、主配電變壓器2T、多個環(huán)網柜、低壓I段匯流排、低壓Π 段匯流排、低壓m段匯流 排、開關1LQ、開關2LQ、開關3LQ、開關4LQ、開關5LQ、開關6LQ、開關7LQ、開關8LQ、開關9LQ、主 照明變壓器3T、主照明變壓器4T; 所述高壓發(fā)電機1G經高壓開關5Q向高壓I段匯流排供電，所述高壓發(fā)電機2G經高壓開 關10Q向高壓Π 段匯流排供電；所述高壓I段匯流排經高壓開關7Q、高壓開關8Q連接高壓Π 段匯流排;所述高壓開關2Q接入高壓岸電電源至高壓I段匯流排;所述主配電變壓器1T、主 配電變壓器2T裝設在主電站，所述主配電變壓器1T的高壓側經高壓開關6Q接高壓I段匯流 排，所述主配電變壓器1T的低壓側經開關4LQ接低壓I段匯流排，所述主配電變壓器2T的高 壓側經高壓開關9Q接高壓Π 段匯流排，所述主配電變壓器2T的低壓側經開關8LQ接低壓Π 段匯流排;所述多個環(huán)網柜分別裝設于遠處負荷集中區(qū)，所述多個環(huán)網柜按環(huán)式接線，環(huán)式 接線線路一端經高壓開關1Q接高壓I段匯流排，環(huán)式接線線路另一端經高壓開關13Q接高壓 Π 段匯流排;所述高壓發(fā)電機1G、高壓發(fā)電機2G由船舶電站功率管理裝置實行并列運行或 分列運行，可由船舶電站功率管理裝置按照負載的需求確定投入運行的發(fā)電機臺數； 所述開關1LQ接入低壓岸電電源至低壓I段匯流排;所述低壓發(fā)電機1DG經開關3LQ向低 壓I段匯流排提供備用低壓主電源，所述低壓發(fā)電機2DG經開關7LQ向低壓Π 段匯流排提供 備用低壓主電源;所述低壓發(fā)電機1DG、低壓發(fā)電機2DG由船舶電站功率管理裝置實行并列 運行或分列運行，可由船舶電站功率管理裝置按照負載的需求確定投入運行的發(fā)電機臺 數;所述低壓I段匯流排經開關5LQ、開關6LQ連接至低壓Π 段匯流排;所述主照明變壓器3T 的初級側經開關2LQ連接至低壓I段匯流排，所述主照明變壓器3T的次級側向低壓主配電板 的低壓ΙΠ 段匯流排提供照明與日用電器的電源;所述主照明變壓器4T的初級側經開關9LQ 連接至低壓I段匯流排，所述主照明變壓器4T的次級側向低壓主配電板的低壓m段匯流排 提供照明與日用電器的電源。2. 如權利要求1所述的船舶主電站兩級配電雙環(huán)網系統(tǒng)，其特征在于，還包括應急發(fā)電 機EG、應急配電板I段匯流排、應急配電板Π 段匯流排、聯(lián)絡開關10LQ、隔離開關1EQ、EG主開 關2EQ、應急電源饋電開關3EQ、干式應急照明變壓器ET，所述應急配電板I段匯流排依次經 過隔離開關1EQ、聯(lián)絡開關10LQ連接至低壓Π 段匯流排，所述應急發(fā)電機EG經EG主開關2EQ 連接至應急配電板I段匯流排，所述干式應急照明變壓器ET的初級側經應急電源饋電開關 3EQ連接至應急配電板I段匯流排，所述干式應急照明變壓器ET的次級側向應急配電板Π 段 匯流排提供應急照明與日常用電設備電源。
【文檔編號】H02J3/46GK205724936SQ201620400272
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】陳家興, 溫莉, 夏進, 周洋
【申請人】江蘇省鎮(zhèn)江船廠（集團）有限公司