舰船电气配电系统方案设计探究

2015-04-02王喜龙孟禹彤

中国新技术新产品 2015年4期

王喜龙孟禹彤

（1.驻葫芦岛四三一厂军代表室，辽宁葫芦岛 125004；2.海军驻沈阳地区航空军事代表室，辽宁沈阳 110034）

现如今，计算机系统和电子技术的发展比较迅速，在电气的配电系统中，新工艺和新技术的应用程度也比较高。元器件类型层出不穷，推动了电气行业的长足发展。另外，在实际的工作中，对于机械设备、监控系统以及相关的照明设备等的管理工作需要严格按照工程要求来进行。对于配电工作人员来说，要具有较为专业的知识，同时还需要有丰富的实践经验。对于电气工程来说，需要严格按照市场经济的发展趋势来进行，同时工作人员的管理和工作观念要用于创新。同时还应该将市场的发展趋势以及市场的变化情况融入到实际的电气方案设计中。

1 负荷等级及供电要求

1.1 负荷等级分类

电力的负荷情况主要是以电力的可靠性以及其在运用过程中的损失程度作为依据，将其分成不同的等级。不同的电力工程对于电力负荷的等级要求也不同。其中等级越高的电力对于供电设备的影响程度就更高。如果电力的负荷的状况出现错误就会导致严重的火灾或者是爆炸等情况，后果不堪设想。

1.2 供电要求

对于舰船的电力系统配置工作来说需要根据相关的舰船电力规范中的相关规定来进行，其中一级负荷需要用两个电源来进行供电，主要是为了防止其中一个电源出现故障问题，另一个电源还可以进行正常的工作。如果是二级负荷，需要采用两回线路来进行供电，同样是为了采用备用的回路来保证电力的正常供应，除此之外，还可以考虑用备用高压供电的方式。对于三级负荷供电来说，对于设备以及电路的要求不是很高，在供电方面没有特殊的要求。但是在舰船电力配电系统方案设计的过程中，必须要对电源，照明系统以及蓄电池等相关的设备进行严格地重视，保证其工作和运行的稳定性。

2 基于直流区域配电系统的舰船综合电力系统方案

在普通的舰船电力系统方案设计工作中，需要保证电力的推进功率达到2200kW左右。同时用电的总体负荷量高达2800kW，同时需要对备用原则的数值以及参数进行控制。

2.1 发电机配置

在电气配电系统方案设计的过程中，由于受到尾部空间因素以及总体质量的平衡程度的下肢，对于发电机的功率提出了较高的要求。对于永磁电机来说，需要采用变频的形式，但是同时考虑到舰船的基本功能，电源主要采用蓄电池的形式，另外，直流供电的形式也比较明显。由于断路器在运行的过程，能力也受到限制，这就需要发电机的基本功率需要控制在200kW范围内。根据这些条件可以选择的方案有以下三种：

方案一，采用两台发电机，其功率为1200kW，发电机属于高速整流发电机。另外还有两台交流发电机，主要负责全船的供电。这种方案虽然具有一定的可实施性，但是却不能实现供电的不间断性，所以，这种方案和综合电力系统的标准相差甚远。对发电机进行研究的过程中，低压和高压掌握不合理，而且，大电流和交流的开关都需要进行详细的设置，工程造价会相对较高。

方案二，主要采用支流区域配电系统来形成综合性的电力系统，同时选择两台高速整流发电机和交流发电机。在运行的过程中，如果交流发电机的功率不足就用整流发电机来进行供给。这一方案可以有效的解决交流开关以及能力限制的相关问题。但是这种电力系统和配电方式之间存在着明显的差异，系统的运行比较复杂。另外，交流系统和直流系统都存在一定的复杂性。所以，传播电气配电系统设计采用这种方案只会降低系统运行的稳定性，不会增加更多的优势。

方案三，这一方案中主要采用的是直流区域配电的形式，在舰船电气配电系统中仅仅需要两台高速整流发电机。可供全船进行供电。

2.2 系统方案

在系统方案设计中，需要将舱室作为区域位置，在每一个区域范围内都设置1台配电模块，此模块和直流干线相互连接，其工作原理和变换器的基本功能相似。其中电子器件主要采用的是双极型晶体管的形式，对区域进行保障。另外还需要在电力系统中设置相应的变换模块，实现不同中电力形式的转换，而且还可以用来对交流电的负载程度进行驱动，提供故障保护功能。两路供电的方式比较明显，分别来自于不同位置的干线，在此过程中，直流电的单向性比较明显。能够自由地进行自动切换。

所谓的大功率交流负载就是指50kW以上的交流电，在应用的过程中，主要的回路应该包括循环泵、给水泵以及制冷机等等。从以往的感应电机的应用上看，主要采用的是鼠笼式，可以进行定速的运行。

但是实际上，这些负载都有调速运行的需要，都希望能根据负载的情况对电机转速进行调节，而不是靠阀门来消耗多余的能量。因此可以给这些负载设置专门的电力变换模块，应用PWM技术将区域配电模块提供的直流电逆变成直接驱动电机的三相交流电，同时起到软启动、调速和保护的作用。

小功率交流负载，无论是400Hz中频设备还是50Hz异步电动机，都可采用区域逆变器集中供电。与传统系统和方案二比较，可以取消交流主配电板、直流主配电板、可靠配电板、主变流机组、主变控制屏等大型电气设备，隔离滤波变压器的体积/重量大大减小，甚至可以取消。通过简化热力系统和电力系统的配置，足以换取区域配电模块和电力变换模块所需空间，且布置更为灵活。