船舶中壓電力系統電氣設備安裝工藝的設計與實現

摘 要：隨著經濟的不斷發展，運輸交通向著更加效率的方向發展。船舶的發展方向也越來越向著大型化的方向發展，船舶電力系統的容量與之前相比較而言也有了較大的增加，由于船舶自身原因，導致其的電力系統安裝空間受到極大的限制，也使得了電網的復雜程度不斷加深。面對這樣一種情況，傳統的低壓電力推進系統的安裝工藝已經不足需求。本文主要就船舶中壓電力系統電氣系統電氣設備安裝工藝的設計與實現進行了探究，最終得出總結。

關鍵詞：船舶中壓電力系統；電力推進；安裝工藝；設計與實現

船舶電力系統的發展已經有近百年的歷史，當前，國際上很多公司也正在對該領域進行研究，其中以西門子、ABB等公司的研究成果較為突出。船舶技術的不斷發展也促進了船舶電力系統容量的增加，但是由于船舶自身安裝空間的限制以及航行的經濟要求，大中型的船舶逐漸向著電力推進的方向發展，這也使得電網的復雜性不斷加高，傳統的電力推進系統的電氣設備安裝工藝已經不能滿足設備的發展需求，需要有一套新的工藝設計出現。

一、當前船舶中壓電力系統電氣設備安裝工藝的要點

（一）船舶電氣系統。船舶在具體的設計與制造中需要考慮的問題有很多，例如其的可靠性、靈活性等，當然，最重要的就是安全性，這是設計的核心所在。其次，在設計中還應當遵循電磁兼容性的規律要求，這是預防諧波干擾的前提。深潛水工作母艦電站應當確保在電網電壓穩定，一般來說，電動機在產生較大的沖擊波時，電網電壓的波動范圍也不能過大，盡量保持在額定電壓的15%以內。電氣設備的設計以及之后的制造和安裝的過程中應當能夠承受電壓和頻率的波動。在深潛水工作母艦中有幾個重要的組成部分，首先是供電系統，一般情況下，深潛水工作母艦在工作時有4臺主發電機以及應急發電機和停泊發電機或者是岸電。再有就是配電系統，使壓器的安裝場所一般在潮度濕度影響不大的地方，器通風收不到其他設備和船體結構的影響。電力和照明變壓器一般采用3相變壓器，其的絕緣等級最好是F，升溫等級為F，而且變壓器的安裝場所應當干燥潔凈，而且通風條件良好，這對于其的正常工作是十分重要的。

（二）中壓電力系統電氣設備的保護要點。在船舶上安裝電氣設備之前應當著重考慮一下以下的幾個數據，首先是潮流計算，電力潮流計算和短路計算的目的就是為了在極端的狀況下還能使得整個系統處于比較正常的工作狀態，比如，應急狀態之下的電機和電纜以及配電板和變壓器等設備上的機械應力以及設備自身產生的熱效應處于安全的范圍之內；其次，短路電流的危害也應當明確，短路計算可以確保故障短路電流處于安全的范圍之內，在任何工作的狀態之下都小于最高的設定值；另外，接地故障也應當計算清楚，若一相短接到地面就會產生接地故障電流，接地故障電流的大小還與其具體的系統接地方式有關。另外，降壓處理也應當計算清楚，一般分為電纜降壓和設備降壓。最后，船舶中壓電力系統諧波也應當考慮清楚，一般來說，中壓船舶電站的容量都較大，在推進方式上采用電力推進系統和其他大型電氣設備，這句會使得其產生較大量的諧波，對船舶電站的品質造成一定的影響，應當采取適當的措施來保證電氣設備的正常運行，避免其引發嚴重的電氣事故。

二、船舶中壓電力系統電氣設備安裝工藝的設計及實現

（一）中壓配電板安裝工藝的技術要求。饋電線路采用的是塑殼式斷路器進行電路的保護，即過載保護和短路瞬時保護，電動機回路的塑殼式短路器應當能夠實現優先脫扣或者是緊急切斷的功能。大多數的塑殼式斷路器為插入式的安裝，其抽出的時候可以在不斷電的情況下操作。所有的配電板和分配電板需要打開至90度，在配電板之間的配電板之前應當鋪設有厚度大致為10毫米的耐油橡膠墊，其的耐壓等級為10000伏特。船舶中壓電力系統的安裝工藝以及相關的電路保護工作應當通過合適合理的方式進行安操作。

（二）電力系統短路保護器的選擇。在選擇電力系統短路保護器的時候，應當注意從輸入參數以及工況計算等方面具體分析。例如，在計算工況時，最大工況一般是由四臺主發電機并聯運行，而在最小工況之時則是由一臺停泊發電機運行即可，在極端情況之下由相應的應急發電機運行，根據此來選擇恰當的配電電器。

（三）保護電路協調動作的相關分析。一般情況下，主發電機與主發電機之間的短路選擇性保護主要是通過瞬時動作的發電機差動保護繼電器來實現的，這種繼電器工作的具體方式是通過檢測發電機內部的電流與配電板電流之間的差值，當這個差值高于發電機額定電流值的10%時，保護繼電器就會正常的工作，在極短的時間內脫扣發生短路的主發電機，起到一個保護的作用；主發電機與其下一級之間的保護則是按照時間的原則進行的；中亞變壓器原邊與副邊之間的短路保護是通過電力變壓器或者是甲板設備變壓器實現的；而照明變壓器初級開關與下一級之間的保護性選擇一般是按照時間原則進行。

（四）變壓器的預充磁。對船舶來說，較大容量變壓器空載在合閘的時候由于瞬時電流較大，從而會引起電氣保護裝置失效或者是產生誤動作等一系列的問題，而利用預充磁對于變壓器的副邊進行充磁可以有效的避免這些問題的出現，從而達到一個保護設備和電網的目的。變壓器內部磁通量突變會造成空載合閘時磁通量發生相應的變化，這種變化最大能夠達到穩態磁通量的2倍以上。而預充磁變壓器的容量是主變壓器容量的1%，兩者之間的變化是相同的。在預充磁變壓器正常工作之后，主變壓器可以看做是預充磁變壓器的一個荷載，這樣一來，主變壓器的內部通過預充磁技術就會變成一個相對穩定的交變磁通，從而可有有效的避免沖擊電流的產生。

（五）電纜敷設的電磁兼容。在電纜敷設的電磁兼容問題上，由于電纜的鋪設應當避免潮氣凝結和油水等的影響，在船艙壁上進行鋪設時應當使其與電纜之間保持50毫米的間隙。另外，電力電纜與信號電纜的敷設應當控制在兩束電纜中，并且保持一定的距離。

三、結語

總而言之，船舶向著大型化發展已經成為時代的潮流的必然要求，而隨之而來的一些列問題也是當前船舶技術研究中的重點，尤其是針對于船舶中壓電氣系統電氣設備的工藝設計，原有的工藝已經不能滿足船舶發展的需求，因此，我們必須重視這一問題，這是推動船舶向著效率化、先進化發展的必經之路。

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