船舶及海洋工程中壓配電板設計與制造

摘 要：隨著電力電子技術的發展，電氣化水平不斷提升，對于船舶及海洋工程中電力系統來說，總裝機容量已經達到數十兆瓦。本文主要介紹了中壓配電板的設計與制造，并對環境要求、特點與功能等方面進行研究，旨求為相關生產廠家提供參考意見。

關鍵詞：船舶及海洋工程;中壓配電板;設計與制造

在科技不斷發展的今天，電子技術支持下的電氣化水平持續上升，電能轉換更加便利，船舶及海洋工程開始大量引入各種新型裝置。特別是對于船舶中的電力推進和動力定位來說，所用總電量已經遠遠超出傳統意義上的船舶，低壓系統已經無法滿足電力系統使用需求。在此境遇下，中壓系統的優勢逐漸得到廣泛重視，在電力系統的引用也已成為一大發展趨勢，是未來船舶及海洋工程中電力系統的主流方向。因此，以下重點對中壓電板的設計與制造進行詳細分析，力求采用中壓交流系統解決船舶持續增長的用電需求問題。

一、船舶及海洋工程中壓系統環境要求

船舶及海洋工程是針對深海作業和生存的一項研究技術，設備生存環境惡劣，經常在風、浪的作用下垂蕩、橫蕩、縱搖等，此種環境難免會使設備產生霉菌、鹽霧，它們的存在對設備電氣間隙和爬電距離提出了更高要求，設備IP防護等級也逐漸上升。船舶甲板空間有限，中壓系統內部設備必須以小尺寸為主，材料選擇要求具備無毒、滯熱、防霉、耐潮等性能。另外對于船舶電力系統來說，高等級電壓要求電氣指標達到一定標準。從安全角度考慮設備絕緣能力和電氣間隙必須達到最優，像發電機、配電板等。由此可見，中壓系統在船舶及海洋工程中的應用需要滿足更高的設備要求，儲備基礎條件的同時保障人身安全。

二、船舶及海洋工程中壓配電板的設計及功能

（一）中壓配電板設計特點

中壓配電板由多個接觸器柜、斷路器柜等在一定使用標準下組成，符合具體船舶的實際情況，主要包括多個母聯屏、發電機屏、負載屏和預勵磁屏。中電壓板設計就是將各個屏要求進行一次方案確定，母聯屏、發電機屏的電壓互感器分別設置在母線側、電纜測;母線側的負載屏設置了接地開關，一般在給大負載提供電力時，采用斷路器柜;給小負載提供電力時，采用接觸器柜。發電機屏專門設置了差動保護用的電流互感器，根據電流大小進行調節。

（二）中壓配電板各個元素功能

1.發電機屏功能

發電機屏功能主要包括控制功能、保護功能、顯示和測量功能。控制功能又具體分為自動負荷分配、調壓及調速、充磁、發電機防冷凝加熱功能等;保護功能分為差動保護、電弧保護、接地故障保護等;顯示和測量主要是針對電機功率、三相電流/電壓、功率因素的測量和顯示，同時還顯示斷路器、單線圖模擬等圖示和數據。

2.母聯屏功能

母聯屏功能同樣分為控制功能、保護功能、顯示和測量功能。控制功能又包括自動負荷分配和自動與手動并車;保護功能與發電機屏的保護功能大致相同;顯示與測量功能主要針對頻率和母排變壓而言，此外還有單線圖模擬顯示接地開關狀態能功能。

3.預勵磁屏功能

預勵磁屏中的聯鎖功能能夠促進該屏與其它屏之間的相互作用，比如接通日用變壓器斷路器之前，該屏的接觸器會被自動接通，結束后又會被自動斷開。

4.負載屏功能

負載屏功能同樣分為控制功能、保護功能、顯示和測量功能。控制功能主要是按照需要設重載訪問、電動機防冷凝加熱以及變壓器預勵磁聯鎖等功能;保護功能一般會設置定時限過電流保護、反時限過電流保護、電弧保護等功能;顯示與測量功能主要對負載電流進行顯示，對接觸器或斷路器進行測量。

三、船舶及海洋工程中壓配電板的機械制造

（一）總體結構

中壓配電板的主要組成部分為接觸器柜和斷路器柜，在結構上分為電纜室、斷路器室、儀表室和母線室，彼此之間相互獨立、封閉。其中電纜室、斷路器室和母線室屬于高壓室，儀表室屬于低壓室。高壓室中裝有泄壓通道和排氣通道，上有封板，方便燃弧故障發生時及時打開。另外考慮到環境需求，中壓配電板在設計上要具備抗沖擊和抗震動能力，要將柜體連拼減震、柜架減震、車定位減震等因素考慮其中。

（二）安全聯鎖

安全聯鎖分為四個防止方面：防止誤分誤合接觸器或者斷路器、防止接通接觸器時合接地開關或者斷路器、防止接觸器手車或者帶負荷推拉斷路器、防止帶點間隔被操作人員誤入，這些防止聯鎖內容屬于基本聯鎖，需要通過機械裝置實現。另外系統電氣與屏的聯鎖主要是指接通發電屏時，發電機控制電路會提供無緣接觸信號，防止發電機啟動。最后主母線接地開關連鎖主要是指接地開關接通之前，將主母線與所有相連的電源進線斷路器從工作位置中移開，斷開電源。

四、結語

綜上所述，在科學技術迅猛發展的今天，電氣技術逐漸得到提升，促進了船舶及海洋工程中的電力系統不斷完善，實現高功率推進。這一趨勢很好地解決了中壓配電板在應用過程中受低壓限制的局限，能夠更進一步優化電力系統，具有功能完整、結構緊湊、安全系數高等特點，是一項可值得推廣的產品。

參考文獻：

[1]周國平.海洋工程綜合檢測船研究與設計[A].中國造船工程學會2007年優秀學術論文集[C].2008.

[2]王小寧.船舶及海洋工程對新材料的需求[A].中國造船工程學會論文集[C].2012.

[3]亢峻星.只有自主創新，海洋工程才能真正做強[A].第七屆長三角地區船舶工業發展論壇論文集[C].2011.

[4]第五屆中國船舶及海洋工程用鋼發展論壇議程（擬）[A].第五屆中國船舶及海洋工程用鋼發展論壇;2013船舶及海洋工程甲板艙室機械技術發展論壇論文集[C].2013.

[5]張圣坤.精心打造“互聯網海洋工程業”——海洋工程科技創新與跨越發展戰略研究[A].2015年中國造船工程學會優秀學術論文集[C].2016.

作者簡介：張翔鳴（1976-），男，漢族，江蘇連云港人，本科，中級工程師，江蘇科技大學大學，15級在讀本科生，專業：船舶與海洋工程，研究方向：船舶與海洋工程。