船舶中压电力系统
论船舶中压电力系统电气设备安装工艺
论船舶中压电力系统电气设备安装工艺摘要：本文主要对船舶中压电力系统电气设备安装工艺进一步的分析了解。
关键词：船舶；中压电力系统；电气设备；现状；构成引言：随着船舶向大型化方向发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受船舶安装空间的限制，目前大中型特殊船舶开始向中压电力推进系统方向发展，导致其电网的复杂程度显著提升。
传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。
传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。
一、舰船电力推进的发展及现状船舶电力推进技术已发展了近年，目前国外、西门子等公司在该领域的研究处于世界领先地位。
随着船舶技术的发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受船舶上安装空间的限制及经济航行的需要，迫使某些大中型特殊船舶向中压电力推进方向发展，导致其电网的复杂程度也逐渐增加。
传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。
电力推进系统按照电制来划分，其主要有下列4种类型：（1）低压直流/直流型电力推进，采用1000V以下直流电网和直流推进电机。
（2）低压直流/交流型电力推进，采用1000V以下直流电网和变频调速推进电机。
（3）低压交流/直流交流型电力推进，采用690V以下低压交流电网和变频调速推进电机推进功率一般在5MW以下。
（4）中压交流/直流/交流型电力推进，采用2400~13800V中压交流电网和大功率变频调速推进电机推进功率通常为5MW~50MW。
随着我国海洋事业的日益发达，民用船舶开始向多功能性方向发展，为满足民用船舶的发展需要，发展船舶中压电力推进技术势在必行。
近年来我国704、712研究所对船舶中压电力推进技术的研究取得了较突出的成果。
我国铺管船、钻井船、海洋平台、潜水船等新型船型绝大部分已采用中压电力推进技术，船舶中压电站呈现出井喷式发展势头。
二、中压电力系统的构成分析中压配电系统的配电网络结构可分为两种：放射形网络和环形网络。
舰船中压电力系统接地方式研究
压 又减 小故 障 电流 。
大 电流 接地 方式 只是 在继 电保 护选 择性 上 有
１ 接 地 方 式 分析
接 地方 式 主要 分 为 两 类 ， 需 要 断 路 器 遮 断 凡 单相 接地 故 障者 属 于大 电流 接 地 方式 ； 是单 相 凡
接地 电弧能够 瞬 间 自行 熄 灭 者 ， 于 小 电流 接 地 属
接 地故 障电流标 幺值 ；
ｕ —— 非 故 障相工 频 电压 升高标 幺值 。
由上述 公式 可 以看 出 ， 当零 序 阻抗 与 正 序 阻
作 。但 随着 电压 等 级 的升 高 ， 生 单相 接 地故 障 发
时， 接地 电容 电 流在 故 障点 形 成 的 电弧 不 能 自行
抗 之 比增 大 时 ， 障 电流 减 小 ， 故 障 相 电压 升 故 非
互换 特 性 如下 。
连续性 应是 优先 考 虑 的 目标 。 适 合舰 船 电力 系统 的接 地方式 只 有 中性点 谐 振 接地 方 式和 高 电阻接 地方 式两 种 。
２ 适 合 舰 船 的 接 地 方 式
２ ： ０ ００ — １ ２ １ ７０
修 回 日期 ０ ００ 一６ ２ Ｊ ７］
高 电阻 接 地 的系 统 设 计 应 符 合 Ｒ ≤ ３ ， Ｘ 的 准 则 ， 限制 由于 电弧接 地故 障产 生 的瞬态 电压 。 以
一
作 者 简 介 ： 宁 昭 （９ ２）男 ， 士 生 。 罗 １８ ， 博 研 究方 向 ： 电力 系 统 安 全 运 行
摘
要： 根据舰船电力系统特殊性 ， 给出最适合舰船 中压 电力系统的两种接地方式 ， 分析两种接地方式 并
的优 缺 点 ， 过 计 算 得 出两 种 接 地 方 式 在舰 船 上 适 用 的范 围 ， 接 地 装 置 在 舰 船 上 的应 用 提 供 参 考 依 据 。 通 为
船舶6600+V中压电力系统及其安全操作
③岸上人员确认试验成功，就完成了６６００Ｖ中压
电ＡＭＰ的全部供电准备工作，随时可通知岸上供电部 门合闸供电。 （４）同步检验 船员在ＳＣ连接屏上检验相序，确认后合闸，向中 压配电板ＭＭｌ｛｝送电。 （５）中压配电板合闸送电 中压配电板ＭＭＩ＃上的合闸送电有多种方法和模 式（船舶供电的断电和不断电合闸；船舶供电不断电合 闸中又分自动同步合闸和手动同步合闸）。 船舶断电合闸，需检测相序后，发电机分闸，全船 失电。接着按下ＡＭＰ的合闸开关．恢复船舶供电。 船舶供电不断电合闸，则是选用自动同步模式，只 要按下ＡＭＰ的合闸按钮。自动同步并电后供电发电机 自动负载转移分闸，机舱在不断电的情况下完成岸电 供应转换（类似船上发电机闸转换操作）。 为了安全。岸方一般要求船舶断电合闸。 然后记下电表的读数。以便结算。 （６）岸电供电结束的恢复程序 先启动一台副机，选定并电方法和模式。 合闸．可以选择中断或不中断船舶供电；不中断船 舶供电合闸中又分自动同步合闸和手动同步合闸。
１ ６ ６００
电机均采用冷却效果较好的水冷型式——发电机顶部
设有一个低温淡水冷却器。利用淡水和空气对流交换 热量，有效降低发电机电枢温度。并设有漏水监测报警 装置。 （２）ＪＲＣＳ６６００Ｖ中压电配电板ＭＶ
ＭＳＢ
Ｖ中压供电系统概况
、
船舶６６００Ｖ中压电力系统。由６６００Ｖ发电机、 ＭＭ中压配电板、ＬＭ低压配电板、主变压器、ＡＭＰ中压 岸电系统等组成，发电机提供６６００Ｖ的中压电力，经 过两块ＭＭ中压配电板主开关并入汇流排。然后再经 过两台６６００／４４０Ｖ主变压器将４４０Ｖ动力电分别提供 给两块４４０Ｖ ＬＭ低压配电板拖动负载。 ６６００Ｖ中压岸电系统．还可将岸上提供的６６００Ｖ 中压电接入ＭＭ中压配电板。 传统的４４０Ｖ低压岸电箱并没有免去．同样可以 将岸上提供的４４０Ｖ岸电直接接入ＬＭ低压配电板。 （１）６６００Ｖ发电机（Ｄ／Ｇ）
超大型集装箱船舶6600V中压电力系统的管理和安全操作
超大型集装箱船舶6600V中压电力系统的管理和安全操作（1）（1）船舶6600V中压电力系统简介概况：随着集装箱船舶载箱量TEU的不断提升，船舶越造越大，船舶动力系统和电力拖动系统的功率也节节攀升。
传统的440V船舶电力系统已经不能满足6000TEU以上的超大型集装箱船舶的需要了（主机功率上升到6万KW以上，发电机功率也不低于2800 X 4 KVA）。
因此6600V中压电供电系统就成了超大型集装箱船舶的标准配置。
这对我们船舶管理人员来说又是一个新的课题。
关键词： 6600V中压电，MM中压配电板，LM低压配电板，接地放电，中压电主变压器，中压电岸电系统，6600V中压电发电机，6600V中压电侧推器。
一、6600V中压电力供电系统概况船舶6600V中压电力系统由6600V发电机、中压配电板、低压配电板、主变压器、中压岸电箱装置组成，形成了发电机提供6600V的中压电力，经过中压配电板主开关并入汇流排。
然后再经过两6600V/440V降压主变压器，将440V动力电分别提供给两块440V低压配电板拖动负载。
6600V中压岸电系统能够将岸上提供的6600V中压电接入中压配电板。
传统的440V低压岸电箱并没有免去，同样可以将岸上提供的440V岸电直接接入低压配电板。
1、6600V发电机系统。
超大型集装箱船舶的发电机单台功率均大于2800KVA。
6600V中压电发电机有效地减小了发电机的体积和传输电缆的截面积，使电力供应和传输在有限的机舱空间里得到理想的实施。
6600V发电机与常规的440V发电机相比，电枢的温升相对较高，传统的风冷型式显得力不从心了，因而发电机均采用冷却效果较好的水冷型式。
即在发电机顶部设置了一个低温淡水冷却器，利用淡水和空气对流交换热量，对发电机的降温十分有效。
同时强化了对发电机电枢温度的监控，机舱值班人员可随时检查发电机三相电枢的温度和变化。
2、JRCS6600V中压电配电板MV MSB。
船舶电力系统的基本参数
(3)利用船体作回路的单线系统。
3．交流三相
图1-3 三线绝缘系统
图1-4 中性点接地的四线系统
图1-5 以船体作为中性线回路的三线系统
三线绝缘系统
• 三线绝缘系统，它是系统的中性点不接地的线制。
• 其特点是AC220V照明电源由AC380V电网经变压
器获得。 当系统中发生单相接地时，不会出现单相 短路而产生短路电流使系统保护跳闸。 发生单相接 地时，不会影响三相线间电压之间的对称关系，只 是接地相电压变为零，而非接地相的电压升到线电 压（1.732倍），这时系统仍可供电。 三线绝缘系 统安全可靠，可最大限度的保持供电的连续性。
EG-应急发电机 T2-应急照明变压器 QFl~QF8-自动空气开关
2、多电站交流电力系统
Gl、G2-汽轮发电机 QF1~QF4-发电机主开关 QF5、QF6-隔离开关 G3、G4-柴油发电机 T1、T2-照明变压器 QF7~QFl0-联络开关
3、交直流混合电力系统 4、交流电力推进联合电力系统 5、直流电力推进联合电力系统
额定频率
• 目前，在世界范围内船舶交流电力系统现行
的额定频率有50Hz和60Hz两种，
• 我国的民用船舶普遍采用50Hz的额定频率。线制来自1．直流(a)
(b)
(c)
(a)双线绝缘系统 (b) 负极接地的双线系统 (c)利用船体作负极回路的单线系统
2．交流单相
(1)双线绝缘系统
(2)一线接地的双线系统。
第二讲 船舶电力系统的基本参数
电流种类 额定电压 额定频率 线制 电力系统的常见形式
船舶电力系统的基本参数
船舶电力系统的基本参数是指: ①电流种类 ②额定电压 ③额定频率 ④线制
说明：它们决定了电气设备的生产和供应，制约着 船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、尺 寸、价格等。正确选择电站的基本参数，可以 保证整个电站和电气装置的可靠性、稳定性和 经济性。
基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究
基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究近年来，随着全球对清洁能源和环境保护意识的不断提高，船舶中压直流综合电力系统已经成为航运业中的一个热门研究领域。
作为一种新型的电力系统，它具有高效、安全、可靠等优点，能够更好地满足大型船舶的能源需求。
为了更好地了解和掌握该电力系统的运行特点，研究人员通常采用PLECS软件进行仿真研究。
PLECS是一款可视化、实时、基于潜能建模的仿真软件，支持各种电力电子系统的建模仿真和控制器设计。
在船舶中压直流综合电力系统仿真研究中，通过PLECS可以建立各种电力组件和系统模型，对其进行仿真分析，进而优化系统设计和控制。
在建立船舶中压直流综合电力系统的PLECS模型时，需要考虑多种因素，如系统拓扑结构、电力组件的类型和数量、系统运行状态等。
其中，电力组件包括但不限于低压直流负载、直流-直流变换器、逆变器等。
在仿真研究中，研究人员通常关注系统的各种参数和运行状态。
比如，测试系统在不同模拟负载下的电流波形和电压波形，观察逆变器和直流-直流变换器的效率、功率因数等。
此外，还需要考虑系统的稳定性、可靠性和安全性等问题。
总之，PLECS软件作为一种方便、高效、实用的电力系统建模仿真工具，在船舶中压直流综合电力系统仿真研究中具有广泛的应用前景。
未来，随着该领域的不断发展和完善，PLECS软件在船舶电力系统研究中的作用将进一步得到凸显。
为了更深入地了解船舶中压直流综合电力系统的运行特点，我们可以通过PLECS仿真软件测试一系列相关参数。
以下是一些常用的数据参考值以及对它们的简要分析。
1. 系统电压船舶中压直流综合电力系统的系统电压通常在1kV-5kV之间，我们可以在PLECS中将其电压参考值设为3kV进行仿真测试。
在不同负载下，系统电压波动情况应该得到良好的控制，确保电力系统稳定运行。
2. 功率因素直流电力系统的功率因数通常要高于交流电力系统，因此船舶中压直流综合电力系统的功率因数应该在0.9以上，才能保证系统的高效和节能。
舰船中压电力系统接地分析
340
Vol.27 No.6 2007.11/12
下可产生 2.5～3.5 倍最大相电压的弧光接地过电 压，危及整个网络的绝缘。
综上所述，不接地系统发生单相接地故障时 具有以下特点：(1) 在发生单相接地时，全系统 都将出现零序电压；(2) 在故障线路上，零序电 流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数 值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线 路流向母线；(3) 可能出现异常过电压。发生间 歇性弧光接地时，有时可达数倍相电压值。该高 压波及整个系统，将对系统的绝缘产生影响。
当接地电容电流较小时，接地电弧会迅速自 行熄灭，电网可继续正常运行；如果接地电流较 大（30A 以上），则将产生稳定的电弧，形成持续 性弧光接地，强烈的电弧将损坏设备并导致两相
或三相短路；当接地电流在 10A 和 20A 之间时， 可产生一种间歇性电弧，导致系统中电感电容回 路的振荡，产生谐振过电压。据实测，严重情况
时，所引起的热效应在设备的绝缘等级范围内，
因此部分故障不接地系统是可以承受的。另外其
单相接地故障不引起保护系统动作跳闸的特性满
足了供电连续性的要求。当系统发生单相接地故
障时，由于其非故障相对地电压升高了 3 倍，长 期运行可能导致系统中绝缘的薄弱环节被击穿， 发展成相间故障。不接地系统中电弧的起弧、重 燃或振荡的接地故障可能会产生高达 3.5 倍相电 压的冲击电压。
I b = U bd jωC 0 I c = U cd jωC 0
此时，从接地点流回的电流为 Id = Id + Ib + Ic， 其有效值为 Id =3UωC0，U 为相电压，即正常运 行时三相对地电容电流之和。
当发生单相接地故障时，非故障相电压升高
3 倍，而线电压维持不变，不影响三相设备的正
船舶中压配电系统的现状与关键技术
在 中压 系 统 中 ， 中压 配 电设 备 是 整个 系统 的核
心。
国内企业 由于 缺乏相 关 的关键技 术支 撑和 必要
的检 测 、 验 证 能力 ， 无 法提 供客 户需要 的成 熟 的总体 设计 方案 以及 成套 设 备 。虽 然 在 生 产加 工 设 备 、 生 产 工艺等 方 面 已基本 可 以满足 中压 电器设 备生 产 的 要求 ， 但 由于舰 船 电力 系 统 是一 个 有 限 空 间 内大 容 量 的独立 电 网 ， 其 配 电系 统 与 陆用 及 小 型船 用 配 电
发 展成 两相甚 至多 相短路 的 可能性 越大 。通过 计算
中压 电力 系统 各组 成 设 备 每相 对 地 电 流 ， 并 考虑 从 暂态过 电压 、 继 电保护 、 人身 安全 和单相接 地故 障 电
流等方面因素， 选取合适的中性点高阻接地电阻值 ，
实现船舶 中压 电力 系统 的安全 运行 。
摘 要： 从市 场现状 、 技术可行性 、 项 目研发 的必要性等方面综合分析 中压配电系统在国内船舶市 场的发展方 向
及前景 ， 得 出国产化 中压设备完全能够替代进 口， 打破 国外 厂商在我 国船用市场 的垄断完全是可行 的， 具有 良好
的经济效益及社会效益。
关键词 ： 供 电方式 ； 中压供电 ； 配 电系统
第３ ０卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ ０月
江苏船舶
Ｊ Ｉ ＡＮＧＳ Ｕ Ｓ ＨＩ Ｐ
Ｖｏ １ ． ３ Ｏ Ｎｏ ． ５ ０ｃ ｔ ． ２ ０１ ３
船 舶 中压 配 电 系统 的 现 状 与 关 键 技 术
浦 瑾 莹
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图12-35 “泰安口”半潜式 电力推进船的电力系统单线 原理图
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三、中压电力系统的隔离开关和接地开关
中压电气设备，例如变压器、电流互感器、电压互感器、断路器都 安装在完全封闭的开关柜中。输电电缆采用的是绝缘性能极高的材 料制成的。 中压电力系统为了保证在维修时操作人员的人身安全，系统在中压 主发电机断路器与中压汇流排连接点之间、在中压汇流排连接断路 器的两端、在旋转变流机组的断路器与中压汇流排连接点之间，都 串联了隔离开关。隔离开关是具有可见断开点的开关，但是没有灭 弧装置，因此不能带负荷分合闸。在使用时，和断路器的分合闸操 作顺序有先后规定，有时也与断路器有机械或者电气的连锁。
§7.10 船舶中压电力系统
• 教学要求： 了解中压电系统的基本常识及应用。
一、中压电力系统的基本概念
１、电压等级： 低压：1000V以下 中压：1000V～ 10KV 高压：10KV以上 2、中压等级： 60Hz：2.3KV 4.16KV 6.6KV 50Hz：3.3KV 6.0 KV 10KV 按电机功率等级：分界点为450Kw
泰安口号工程船
Hale Waihona Puke 二、船舶中压电力系统的结构（以“泰安口为 例”）
中压电网由三个层次组成： 1、6.6Kv中压主电力系统 电源：３台5200KVA， 720r/min，60Hz主电机。 工况：可单独，也可并 联向中压电网供电。 功能：给中压负载供电， 包括： ①吊舱式电力推进器 ②侧推器 ③旋转变流器
2、隔离开关安装位置：
①在中压主发电机断路器与中压汇流排连接 点之间。 ②在中压汇流排连接断路器的两端。 ③在旋转变流机组的断路器与中压汇流排连 接点之间。 注：隔离开关无灭弧装置，具有可见断开点， 故不能带负载分。合闸，并要按规定顺序 操作。与断路器有机械连锁。
接地开关（为确保操作人员安全）
接法： 接地开关的一端与母线（三相）相连， 另一端与地要可靠相连。
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一、“泰安口”半潜式电力推进船中压电力系统的结构 图12-35是该船的电力系统单线原理图。 图12-35中，电网由三个层次组成：一是6.6 KV的中压主 系统，二是450V的辅助低压系统，三是450V的应急系统。 二、“泰安口”半潜式电力推进船电力系统的运行模式 “泰安口”半潜式电力推进船电力系统可以提供如表格124 中所示的几种运行模式（表中所涉及的设备的连接关系， 请参见图12-36）。
为了确保维修人员正在接触的线路无电，中压供配电线路 上还安装了多处接地开关。接地开关（三相）的一端与母 线相连，另一端与接地点可靠相连，与隔离开关相同，接 地开关也没有灭弧装置，不可以带负载分合闸。在停电维 修某一段线路和设备时，合上相应的接地开关，能保证被 维修线路和设备可靠的接地，防止线路上电荷积累，或者 在断路器意外合闸时，由于线路三相接地，短路电流会使 断路器立即跳闸。
第七节
船舶中压电力系统
有关中压电力系统的定义，世界各处以及在不同领域的 标准不是完全一致的。常用的IEEE标准100规定中压交流 电力系统的定义是指额定电压大于1000V，小于10000V的 电力系统；在此之上，还有高压和超高压。对于额定频 率为60Hz的电力系统，中压的额定值有2.3kV、4.16kV、 6.6kV等等级；而额定频率为 50Hz的电力系统，中压的额 定值有 3.3kV 、6.0kV 、10kV等级。
电源（两个来源） ①由450V低压辅助供电系 统。 ②1台250KVA （300KVA）,900r/min， 60Hz应急发电机组。 功能：向应急负载供电。
二、中压电力系统的隔离开关和接地开关
1、在中高压电力系统中，操作人员即使没有直接 接触带电体，如果不慎距离带电部分过近，小于 规定的安全操作距离，也可能受到严重的触电伤 害。 措施： ①中压设备都安装在完全封闭的开关柜中。 ②输电电缆采用绝缘性能极高材料。 ③安装隔离开关和接地开关——保证安全。
“泰安口”半潜式电力推进 船的电力系统单线原理图
2、450V/ 60Hz辅助低压系统
电源（三个来源） ①由中压系统的旋转变流 机组—航行中提供。 ②1台1125KVA,900r/min， 60Hz辅助发电机组。 （当变流组故障检修、停 靠码头时提供电源） ③港内接岸电。 功能：给低压负载供电。
3、 450V/ 60Hz应急电力系统