船舶电站实训系统的电力网设计与实施.pdf

电力电 DOI ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 3 4 船舶电站实训系统的电力网设计与实施 李琳 ( 福建船政交通职业学院，福建福州 3 5 0 0 0 7 ) 摘要：船舶电力网的设计任务是完成全船电能合理分配，结合我院船舶电站实训系统介绍了电力网配电方式的选择、一次电力 系统 、二次电力系统的设计 、电站电力布置图的设计 、 船用电缆的选型和敷设等内容。该系统具有较完备的功能，满足世界海 事组织的S T C W公约对海船员的教学 、培训、评估要求。 关键词：船舶电力网；配电方式；电力布置图 中图分类号 ：U 6 6 5 ． 1 2 文献标识码 ：A 文章 编号 ：1 0 0 9—9 4 9 2( 2 0 1 5)1 1 —0 1 3 5—0 3 El e c t r i c Ne t wo r k De s i g n a n d I mp l e me n t a t i o n o f S h i p P o we r S t a t i o n Tr a i n i n g S y s t e m LILi n ( F u j i a n C h u a n z h e n g C o m mu n i c a t i o n s C o l l e g e ，F u z h o u 3 5 0 0 0 7 ，C h i n a ) Abs t r a c t ： T h e d e s i g n t a s k o f t h e s h i p p o we r s y s t e m i s t o c o mp l e t e s h i p p o we r d i s t rib u t i o n ． Th i s t h e s i s p r e s e n t p o we r d i s t r i b u t i o n mo d e s e l e c t i o n。 p rima r y p o we r n e t wo r k a n d s e c o nd a r y n e t wo r k d e s i g n e d， t h e p o we r s y s t e m l a y o ut d r a wi n g d e s i g n e d， ma rin e c a b l e s e l e c t i o n a n d i n s t a l l a t i o n b a s e d o n s h i p p o w e r s t a t i o n t r a i n i n g s y s t e m o f F u j i a n C h u a n z h e n g C o mm u n i c a t i o n s C o l l e g e ． T h e s y s t e m h a s a f u l l y f u n c t i o n a l ，i t me e t s t e a c h i n g ， t r a i n i n g a n d a s s e s s me n t r e q u i r e me n t s f o r t h e c r e w o f I MO ( I n t e r n a t i o n a l Ma r i t i me O r g a n i z a t i o n ) S T C W c o n v e n t i o n． Ke y wo r d s ：s h i p p o we r s y s t e m ； p o we r d i s t r i b u t i o n mo d e； t h e p o we r s y s t e m l a y o u t d r a wi n g 现代化船舶 的发展趋势正朝着高端化 、智能 化 、网络化和绿色船舶的方 向发展 ，对船舶电力 系统的要求也随之大大提高。船舶电力系统的供 电品质直接关系到电站供电的可靠性、连续性和 船舶电气设备正常有效地工作，进而影响船舶的 技术性 、经济性和生命力。 我 院轮机工程系的船舶 电站实训系统具有较 完备的功能 ，满足世界海事组织 S T C W公 约对海 船员的教学 、培训、评估要求 ，是 目前国内较为 先进 实用 的船舶 电站培训系统 。本文对该系统的 电力网设计过程进行研究分析 ，参 照中国船级社 《 钢质海船人级规范》的标准 ，介绍了配 电方式的 选择 、一次电力系统 、二次电力系统 的设计 、电 站电力布置图的设计、船用电缆的选型和敷设等 内容 。 1 船舶电力网的设计 船舶电力网是船舶电力系统的重要组成部 分 。船舶电源通过 电力 网从主配电板及应急配 电 板 ，经过中间的区配电板、分配电板等，送往船 舶上各种用 电设备 。船舶 电力网起到 了传输 、分 配电能的作用。船舶电力网按照功能和性质可分 为：船舶动力网络、应急网络、弱电网络、照明 网络 、其他装置电网⋯ 。动力网络用于船舶电源向 动力设备供电；应急网络用于向应急动力、应急 照明 、助航设备等供 电；弱电网络用 于向船 内通 讯设备 、机舱自动化控制系统 、导航仪器、无线 电通讯设备及报警系统等供电；照明网络用于向 照明设备 、小容量电热设备和电风扇等供电。 船舶电力网的设计是进行全船电能的合理分 配 ，即所谓 配 电。在 船舶 电力 系统分析 的基础 收稿 日期 ：2 0 1 5—0 5—0 3 匪蚕日亟 上 ，首先确定供 电系统的种类和标准电压 ，根据 轮机 、舾装 、电气等专 业的各用电负荷选用功率 并设计各用电负荷的控制线路，接着进行船舶电力 网的设计 ，其主要内容包括 ：配电方式的设计 ；各 供 电网络用 电负载的划分 ，电力布置 图的设计 和 绘制 ；船用电缆的选型及敷设方式的选择等。 2 配 电方式 的设计 配 电方式指对 电源发出的电能集 中控制 ，并 分配给各用 电设备的方式 ，即电网在主配电板 与 区配 电板 、分配 电板 与船用设备之 问的连接和布 设方 式 。在 保证 整个 电力 系统 的可靠 性 、安全 性 、经济性和灵活性及操作管理切实可行的基础 上 ，根据各用 电设备的具体要求 ，选择合理的连 接方式 。按 连接方式不同配 电方式可分为三种方 式 ：馈线式 、干线式和混合式 ，目前馈线式配电 系统较多地用于国内远洋货船 。 本电站采用 的是馈线式 ，即主配电板通过各 馈 电电路直接向各 区配电板 、分配电板 和重要负 载供电的输配电方式 ，如图 1 所示。 负载 图 1 船舶电站实训系统馈线式配电方式 3一次 电力系统 、二次 电力系统 的设计 船舶发电机发出的电能通过配电装置的分配 和 电缆线路 的输送到各用 电设备。发 电机要 向各 种用电设备提供电能，并根据用电设备的具体要 求进行分配。因此船舶 电网的设计需根据船舶用 电设备 的功能和要求进行划分 ，船舶 用电设备有 电力推进设备 、舵机、甲板机械、机修机械、动 力装置用辅机 、舱室辅机 、船舶通讯 导航 、通风 机 、空调 、冷藏 、照明和其他生活用电设备等。 不 同的用 电设备根据其在船舶各工况下所处 的重要程度不 同分为 ：重要负载和次要负载 ，重 要 负载指 对人 身安 全和船 舶 的航 行 、驾驶 、操 纵、货物存放所必需的设备如电力推进设备 、舵 机等 。次要负载指与船员生活相关 的辅助设备 ， 如舱室风机 、空调 、厨房用电设备等 。 为设计和施工方便 ，船舶 电力 网按配电方式 不 同可分为一次 电力系统和二 次电力系统。按 照 一 次 电力系统 和二次 电力系统 的定义 ，一次电力 系统是指与发电机直接有 电联 系的网络 ；二次电 力 系统是指与发 电机无直接电联 系而 只有磁联系 的网络 ，如控制线路 。 3 ． 1一次电力系统图的设计 一 次 电力系 统 ：发 电机提供 电源 给主配 电 板 ，由主配 电板直接 向区配 电板 、分配电板和负 载供 电的网络 。一般把 由应急配 电板直接供 电的 网络，重要设备、大功率设备等由主配电板直接 供 电构成 的网络 ，纳入一次 电力系统。下面 以我 院轮机 自动化机舱实训 中心 的船舶电站的一次 电 力系统图为例进行分析。 图2 为船舶电站的 2 号发电机屏 主汇流排的一 次电力系统 图。2 号主发 电机 2 G通过主开关 2 MC — C B向主汇流排供电 ，其 中2 号发 电机和主开关之 间用 2 根( 3 x 2 5 ) 的动力 电缆连接 ；电位器 A V R 2 通 过 1 根f 32 ． 5 1 的动力 电缆与发电机屏连接 ；J B ／ 2 G 为 2 号发电机控制箱 ，通过 1 根( 1 020 ． 7 5 ) 的控 制 电缆与发电机屏连接 ；E C C为机舱集控 台 ，通 过 1 根( 21 ) 的动力电缆与发电机屏连接。 一 次电力系统图的设计应注意以下事项。 ( 1 )应协调好 主配电板 、应急配 电板等配电 装置与用电设备的关系，确保重要设备由主配电 板或应急配电板直接供电，且配电合理，容量和 路数符合要求，并留有恰当的余量。 ( 2 )为保证船舶电力网的安全可靠，应急配 电板应 由主配电板通过馈电线直接供电。 ( 3 )对 船舶 航行 操纵 有 重要影 响的 重要 负 载，如操舵装置应由两路电源供电，一路由主配 电板直接供 电，另一路 由应急配电板供 电，该两 路供电电缆必须保证在全长距离尽量远离敷设。 ( 4 )重要设备设置双套 ，互 为备用 ，由主配 电板左右配电屏供 电，并具有 自动转换功能 。 ( 5 )当发电机提供的主电源作为船舶推进的 主动 力时 ，主 汇流排应 至 少分 为两个独 立 的分 蕊 倪怀华：综放工作 面沿空侧 回采巷道维护技术应用研 究 经验 间 ，工作面多推进 4 m ／ 月 ，多出煤炭8 1 8 5 t／ 月， 加快了综放工作面回采速度，大大提高了生产效 率，有效保证了国家煤炭能源需求 ，为国民经济 生产做出了重要贡献 。 ( 3 )有效满 足了通风 ，大力保证 了矿井安全 生产 回采巷道断面大 ，通风能力能够满足工作面 正常需要 ，同时 ，防止与侧 向采空 区发生裂隙联 系 ，避免了侧向采空 区有害气体 向回采空间渗 漏 ，有效 防止 了发生残煤 自燃及 瓦斯爆炸 ，大力 保证 了矿井安全生产 。 ( 4 )改进 了维护技术 ，提供 了有益的理论实 践参考 针对复杂条件下巷道维护难题 ，改进 了维护 技术 ，实现 了巷道围岩稳定性控制 ，提出了系统 科学 的矿压理论及维护技术 ，不仅为该矿区巷道 维护积累了重要的经验和有益的参考，也为我国 + - — ’ 一 - — ’ 一 - —- + 一 一 +一 +- +- +一 +一 十 — + 一 一 +一 + ( 上接 第 1 3 7页) 不仅 用于连接船舶 电力 、照明设备 ，而且还应用 于通信、电子计算机、信息处理设备中的信号传 输和控制系统。船用电缆的选择在船舶电力系统 设计中极为重要 ，正确合理的进行船用电缆的选 型和敷设 可提高船舶航行的安全性 、可靠性和造 船成本的经济性 。 船用电缆按功能和用途分为船用电力电缆、 船用通信电缆和船用控制电缆三大类。电缆的选 择内容包括 ：电缆的规格型号 ，电缆的芯数及导 体的选择 ，电缆燃烧特性及绝缘材料 、保护层 的 选择 ，电缆 的额定 电压 、温度 、标称截面积等的 选择 】 。按照 《 钢制海船建造人级规范》的要求， 电缆的选择应根据工作定额 、额定电流、允许电 压降、工作系数、敷设场所的环境条件、敷设方 法等因素来确定，选择时注意以下问题： ( 1 )根据电缆的用途 、敷设位置和工作条件 选择合适的电缆型号 ； ( 2 )根据用 电设备 的工作制 、电源种类 、电 缆线芯和负载 电流选择合适的电缆截面； ( 3 )校核线路 电压降 ，电缆所在线路 的电压 降不得高于该 电缆的额定 电压 ； ( 4 )电缆及其绝缘导体应能耐受最大短路电 流所产生的热效应和机械应力 。 我 院 船 舶 电 站 选 用 的 电 缆 型 号 主 要 有 ： 其他矿 区类似条件下的煤矿安全高效生产提供 了 重要的参考 ，对建设安全高效矿井具有重要意义。 小结 ：实践证明综放沿空 回采巷道失稳机理 及 围岩稳定性控制该技术推广应用有利于矿井安 全生产 ，具有积极意义。 参考文献： [ 1 ]李晋平． 综放沿空留巷技术及其在潞安矿 区的应用 [ D]． 北京：煤炭科学研究总院，2 0 0 5 ． [ 2 ]侯纯刚，杨科． 综放回采巷道护巷煤柱合理留设分析 [ J ]． 煤，2 0 0 6( 0 5 ) ：4 7 — 4 8 ，7 4 ． [ 3 ]梁兴旺，王连国，何兴华，等． 沿空掘巷窄煤柱合理 宽度 的确 定 [ J ]． 矿 业研 究与 开发 ，2 0 0 7 ( 0 2 ) ： 29 -31 作者简介：倪怀华 ，男 ，1 9 8 5 年生 ，山东苍山人 ，大学本 科，工程师。研究领域：采煤技术优化。 ( 编辑 ： 王智 圣) -—+ 一 - + +- +- +一 +一 +- +- +- + C J V 8 0 ／ S A、C K J V 8 0 ／ S A以及 C H J V P 8 0 ／ S A。根据实 训室场地的要求 ，电缆的敷设安装满足船级社的 要求并参照造船厂工艺标准。 6 结语 我 国是一个船员产出大国，每年不仅有大量 的轮机工程专业 的学生需进行海船员适任评估训 练 、评估和岗前培训 ，而且还有众多的在职船员 需进行职务晋升和技能提高培训。我 院船舶 电站 的设计与实施不仅满足了教学需求 ，而且还为进 行船舶电站的工作原理、操作管理和调试维修的 学 习和培训提供了极大的方便 。 参考文献： [ 1 ]王文义． 船舶电站 [ M]． 哈尔滨：哈尔滨工程大学出 版 社 ，2 0 0 6 ． [ 2 ]郑华耀，赵殿礼． 船舶 电气设备及 系统 [ M]． 大连： 大连海事大学出版社 ，2 0 0 5 ． [ 3 ]铜质海船入级规范，第4 篇电气装置 [ S ]． 中国船级 社 ．2 0 1 4 ． [ 4 ]毕雨佳，吴斐文． D P 一 2 ／ D P 一 3 船舶电力系统设计要点 [ J ]． 上海造船，2 0 0 8( 4 ) ：5 9 ． [ 5 ]庄福余． 船舶供电技术 『 M]． 哈 尔滨：哈尔滨工程大 学 出版社 ．2 0 0 6 ． 作者简介：李琳，女，1 9 6 8 年生，浙江镇海人，硕士， 副教授。研究领域 ：机电一体化技术，船舶工程技术。已 发表论文 1 4 篇。 ( 编辑： 向飞) 豳