關于船舶上的小容量電力系統電能質量分析

蔣攀

摘要：本文介紹了船舶中電力系統分類及電力系統的電能質量要求。研究電力系統的電能質量要求對于提高電能質量有重大的指導作用和意義。

關鍵詞：電能質量；波形；電壓；電流

前言

隨著電力設備的應用，電力系統問題已經引起了人們的廣泛關注。船舶上的小容量電力系統是一個獨立的系統，正常狀態下以穩定的頻率和幅值對設備供電。但由于電力系統中各種設備的非線性等問題，電力系統往往會出現很多問題，因此要積極研究電力系統，保證船舶電力系統能夠的正常工作。

1.電力系統中電能質量的分類

電能質量分為穩態電能質量和暫態電能質量兩類。穩態電能質量主要是由于波形畸變導致的電能問題，具體表現為出現諧波、電壓閃變、陷波和三相不對稱。其中諧波主要是指電壓和電流的波形出現諧波，電壓閃變的最突出變化是電壓的幅值或者調制頻率的波動，陷波主要表現在持續時間和幅值上。暫態電能質量主要是由于正弦波發生畸變，其特征是頻譜和暫態持續時間。暫態電能質量的具體表現是暫態諧振、暫態脈沖和瞬時電壓的上升和下降。其中暫態電能主要表現在波形、峰值和持續時間上，暫態脈沖主要體現在電壓上升時間、峰值和持續時間上。

2.船舶上小容量電力系統電能界面要求

2.1電制

船舶上的主電力系統采用三相380V、50Hz的不接地制，主電力系統經過電壓器變電后為照明系統供電，照明系統為220V、50Hz不接地制。

船舶上的二次電力系統采用50Hz、380V單相或三相制，也可以是50Hz、220V單相或三相制，或者是50Hz、115V單相或三相制。其中50Hz也可以用400Hz代替。

船舶上用電時，對于大于或者等于5KVA的電器，電壓要求選用380V、三相交流電。對于小于5KVA的器械，也首先推薦選用380V、三相交流電，其次推薦選用380V、單向交流電；220V、三相或單相交流電，最后推薦選用115V的三相或單相交流電。對于400Hz的航空設備，要求選用220V或者115V的三相、四線、中性線接地制。

選用電壓后，還要考慮頻率問題，推薦使用的頻率是50Hz和400Hz。

2.2電能界面要求

在用電設備的輸入端，設置有電能的供電界面，用電設備內部需遵守供電界面的規定。

用電設備的電力界面應符合一定的規定，在規定情況下用電設備必須能正常使用，同時發電配電設備也有相應的規定。

3. 船舶上小容量電力系統的電能質量要求

3.1電力類型

船舶上的電力分為3種類型，Ⅰ型50Hz電力，Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力。

（1）Ⅰ型50Hz電力。

船舶中主配電系統為50Hz380V不接地系統。通過變壓器變成220V50Hz為照明系統供電，轉變成三相的220V50Hz向其他設備供電。

（2）Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力。

船舶中的變電設備應該能提供Ⅱ型400Hz電力和Ⅲ型400Hz電力，當前者無法使用時，才采用后者供電。

3.2電能質量要求

以下優選推薦為Ⅰ型電力，其次推薦為Ⅱ型電力，最后推薦為Ⅲ型電力。

（1）電壓允差要求。

優選標準：電壓有效值380V或者220V，三相電壓的平均允差5%以內，任一線電壓容差7%以內，電壓周期變化允差2%以內。

其次推薦：電壓有效值380V或者220V或者115V，三相電壓的平均允差5%以內，任一線電壓容差7%以內，電壓周期變化允差2%以內。

最后推薦：電壓有效值380V或者220V或者115V，三相電壓的平均允差2%以內，任一線電壓容差3%以內，電壓周期變化允差1%以內。

（2）頻率允差要求。

優選標準：標稱頻率50Hz，允差3%以內，周期變化允差0.5%，瞬態允差4%以內。

其次推薦：標稱頻率400Hz，允差3%以內，周期變化允差0.5%，瞬態允差4%以內。

最后推薦：標稱頻率400Hz，允差3%以內，周期變化允差0.5%，瞬態允差1%以內。

（3）諧波要求。

優選標準：最大單次諧波含量3%以內，正弦畸變率5%，偏離系數5%以內。

其次標準：最大單次諧波含量3%以內，正弦畸變率5%，偏離系數5%以內。

最后推薦：最大單次諧波含量2%以內，正弦畸變率3%，偏離系數5%以內。

應用中首選優選推薦的標準。

（4）電壓、電流不平衡允差要求。

優選推薦：線電壓不平衡在3%以內，電流不平衡允差在5%以內。

其次推薦：線電壓不平衡在3%以內，電流不平衡允差在5%以內。

最后推薦：線電壓不平衡在2%以內，電流不平衡允差在15%以內。

（5）暫態和瞬態電壓要求。

優選推薦：瞬態電壓允差6%以內，瞬態電壓恢復時間2s，電壓峰值380V系統中為2500V，220V系統中為1700V。

其次推薦：瞬態電壓允差16%以內，瞬態電壓恢復時間2s，電壓峰值380V系統中為2500V，220V系統中為1700V，115V系統中為1000V。

最后推薦：瞬態電壓允差5%以內，瞬態電壓恢復時間0.25s，電壓峰值380V系統中為2500V，220V系統中為1700V。

（6）供電連續性要求。

可靠的供電連續時間可以保證用電設備在突然斷電時工作不受影響，當電源突然斷電時，電源開關能夠迅速轉換用電設備至備用電源。要求轉換時間在0.5～20s之間，最長轉換時間不能超過2min。

（7）浪涌要求。

浪涌電流是指電流瞬間的突升和突降。對于浪涌電流應該做到幾下幾點。

1） 盡量避免用電設備突然啟動和工作狀態突然變化導致的浪涌電流。

2） 當用電設備每天啟動小于10次時，浪涌電流的電壓跌落應在額定電壓的16%以內，或者5%以內。

3） 當用電設備每天啟動多于10次時，浪涌電流的電壓跌落應在額定電壓的10%以內，或者3.5%以內。

在船舶中使用電力系統時，應該嚴格遵守上述的電能質量要求。

4.結束語

船舶中的電力系統是一個小容量的獨立系統。電力系統問題直接影響著船舶中各種設備的運行，甚至影響船舶的運行。因此船舶的電力對于航行有著重要的意義。改善電力質量，并提高電力品質，對于提高船舶電力系統的運行穩定性，保證船舶的正常運行有著重要作用。

5.參考文獻：

[1]李豪舉. 電力推進船舶電能質量分析[D].江蘇科技大學，2010.