船舶電力系統標準化及簡約設計

曹 丹

（中集船舶與海洋工程研究 院有限公司，上海 200100）

1 概述

船舶電力系統設計在船舶的整個設計和建造過程中是不可或缺的環節。如果把整條船比作是一個人，那么船體結構是一個人的骨架及血肉，輪機機械是一個人的心臟血脈，而電氣則是一個人的神經中樞。一艘船的“聰明”、“靈活”性能與好的電力系統設計有著密切關系。隨著船舶越造越大，越造越復雜，各專業的負載也越來越多，對于電力系統的要求也越來越高。如何使設計更加合理、簡約、經濟將在今后的設計中越來越明顯地得到體現。目前，已有諸多電氣設計軟件用于簡化和標準化電力系統的設計。本文將介紹如何自制EXCELL表格來輔助設計船舶電力系統。

2 設計前提

在電力一次和二次系統設計之初，各專業的負載情況需要基本確定，電力負荷計算書也需完成。以中集船舶與海洋工程研究院有限公司（以下簡稱“公司”）的實際情況為例，電力負荷計算書是通過軟件EXCELL表格制作，通過函數公式來完成計算。因此，負載清單及功率等信息已經完備。電力一次和二次系統所要做的工作就是在配電板和分電板中以使用功能、功率大小、規范要求等各因素為序進行排列組合。期間涉及到電纜載流量的計算，開關整定值的計算，起動器的統計等內容。本表格以CCS規范的電纜載流量（圖1）和施奈德開關的選型作為表格數據（圖2），作為數據庫形式以供隨時調用。

圖1 電纜載流量

圖2 開關型號（施奈德）

3 表格制作

根據實際使用情況，本表格設置以下幾個字段：code為設備符號；description為設備名稱；volt為電壓；kW為功率；cos φ為功率因素；A為電流；Sub-Panel為子屏；Distribution為主屏；Starter為起動器；Stater Type為啟動形式；Breaker type為斷路器形式；Breaker AT （A）為斷路器框架電流；Breaker AF（A）為斷路器整定電流；cable qty.為電纜根數；cable core為電纜芯線；cable size（mm2）為電纜規格；cable type為電纜型號；Remark為備注。

圖3 電流計算公式

在 圖 3 中 fx=E2＊1000/（1.732＊D2＊F2） 為 電流計算公式。此步驟簡化了各設備的額定電流的計算，通過電力負荷計算書中已有的設備名稱和功率，復制粘貼，再調整一下設備的電壓，即可得出所有設備的額定電流，減少了計算量，避免了重復勞動。

圖4 設備統計信息

在圖4中，列H、I、J、K為統計內容，分別描述各設備所在位置及其啟動情況。如第51行1#柴油輸送泵位于主配電板1號屏—1組合起動屏，起動器1GS2，直接啟動。

圖5 開關容量及整定值

圖5中，列M和N的公式分別為：

其中，函數VLOOKUP的作用是在表格數組的首列查找指定的值，并由此返回表格數組當前行中其他列的值。在此處的目的是為了調用圖2中的表格。根據電流的大小，斷路器形式的選擇（ACB或者MCCB），自動調用相應的斷路器（本文中斷路器的選用并未考慮協調性保護）。列P和Q的數據為手動選擇，根據實際情況作出調整。列R的公式為：

調用圖1中的表格，調整電纜規格，列G、P、Q因參數不同會產生一定差異，經過手工校驗，完全符合實際情況。

在新的工作表中進行分類，得到結果如圖6、圖7所示。

圖6 分類表格1

圖7 分類表格2

4 總結

本文介紹了在設計過程中有關設計方法和手段的一點探索，以及在如何提高工作效率和正確性方面的一點改進。筆者把該表格稱為“負載清單表”，通過這樣的輔助形式，快速高效的將各個負載集中分配，快速準確的確定電纜規格和開關容量，有利于后續的電力一次系統圖和電力二次系統圖的繪制，準確有效的羅列配電板負載清單，起動器清單，各個分電箱清單，也有利于電力系統標準化的建立。

[1]中國船舶工業總公司.船舶設計實用手冊（電氣分冊）[M].北京：國防工業出版社,2009年.

[2]中國船級社.鋼制海船入級規范[Z].2006年.

[3]魏雪萍,李嵐.EXCEL 應用大全[M].北京：人民郵電出版社,2008-3.

[4]施耐德低壓空氣斷路器和負荷開關產品目錄[Z].