船舶环网配电系统闭锁保护电路技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶环网配电系统闭锁保护电路，船舶环网配电系统高压配电线路及低压配电线路均为环网线路，所述环网线路由汇流排联络开关、环网开关以环式接线连接而成，汇流排联络开关与环网开关的总数为N，对环网线路的汇流排联络开关与环网开关进行闭锁控制的原则为N个开关中只允许有N‑1个开关合闸，必须有1个开关处于分闸状态；所述汇流排联络开关与环网开关为断路器，N个断路器中的任意一个断路器Q的闭锁保护电路包括断路器Q合闸线圈QC、断路器Q分闸线圈QT、断路器Q合闸按钮1S、断路器Q分闸按钮2S、微型断路器QF。本发明专利技术有效防止高压与低压分段被环网旁路或误合开关的事件发生，并由此提高了供电的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶主电站两级配电双环网系统，尤其涉及船舶环网配电系统闭锁保护电路，属于舰船电源装置

技术介绍
船舶主电站是船舶电力系统中产生和分配电能的重要设备，它由发电机及其原动机、配电板、变压器及附属设备所组成。国际海事组织(IMO)发布的《国际海上人命安全公约》(SOLAS)和各国海事部门发布的船舶建造规范，为保障船舶海上安全，对船舶电力系统有一系列规定和要求。规范规定每一艘船均须配备一主电源，该主电源应至少由两台相互独立的发电机组所组成，上述发电机组的容量必须使任一发电机组发生故障或停止运行时，其余发电机组的容量仍足以供电给在海上航行时所需的所有设备。电力推进技术的广泛应用，海洋工程船舶综合功能的不断提高以及某些特定武备的电力需求，都使舰船主电站功率越来越大。就当前而言，绝大多数船舶主电站的电压等级为三相交流400V、440V和690V。面对功率日益增大的舰船电网，主电站若维持常规的低电压水平，难以满足电力系统的功率需求。大多数电气设备在同等功率时，低压电器的体积与重量要比高压电器大得多，输送电力所需要的电缆截面、短路电流更要大很多倍，使得低压电器承受短路电流的能力难以满足要求，对大截面且数量很多的电缆敷设也有困难，低压供、配电的负面影响较多。尽管船电系统采用高压供、配电能克服低电压大电流存在的诸多问题，但大多数船舶电力需求侧的电气设备都是低压电器，要在全船都采用高压供配电是不实际的。由于多种因素，高压装置在船舶电力系统中的应用还处于初始阶段，但对单台发电机功率在3MW以上的船舶主电站，采用高压供、配电，已是技术经济的客观要求。IEC把相电压在1kV以上的定为高压，各大船级社的船舶建造规范对船舶高压装置的内容不多，表述也略有不同，其中对三相交流高压电力系统的额定电压、额定频率和开关装置最小间隙的有关规定，归纳起来的数据见表1。表1船舶高压电力系统的额定电压、额定频率和开关装置的最小间隙额定电压3.0/3.3kV6.0/6.6kV10/11kV15/16.5kV设备最高电压3.6kV7.2kV12kV17.5kV额定频率50/60Hz50/60Hz50/60Hz50/60Hz最小间隙55mm90mm120mm160mm船舶规范允许高压装置采用三线与船体绝缘系统或三线中性点接地系统；要求高压配电板应具有完全隔开和四面都封闭的金属包覆外壳；高压配电布置应能借助抽屉式、抽拉式断路器或开关、或借助隔离开关将主配电板的汇流排至少分成独立的两部分，每一部分至少由一台交流发电机供电；规范提出可借助低压系统中点接地或者使用适当的中点限压装置，来防止由高压系统经变压器供电的低压系统因初次级绕组间可能发生的绝缘故障而产生的过电压；规范同时对高压装置的接地、防护、试验等项有相关规定。为防止船舶海上污染，国际海事组织(IMO)于1997年通过的《船舶防污染国际公约》(MARPOL)，已在2005年生效。根据统计,2008年全球海运船舶排放的NOX排放量占排放总量的18―30％、SOX排放量占排放总量的9％,于是在2008年10月,隶属于IMO的海上环境保护委员会(MEPC)第58次会议，讨论通过了一项严格控制减少来自船舶空气污染物有害排放的国际性法律法规——《船舶防污公约附则Ⅵ-修订版》,在减少或限制来自船舶温室气体的技术发展和合作方式上取得了重大进展；MEPC第64届会议于2012年10月召开，会上成立了空气污染和能效工作组，还设立了防污强制性规定修正案起草组；MEPC第66届会议于2014年3月召开，审议和通过了空气污染及能效、海运业温室气体(GHG)减排等强制性文件。我国和美、英、法、德、日等许多国家，高度重视MARPOL的履约工作，为履行缔约国义务,保护海洋环境和资源,防治船舶污染损害,促进航运的可持续发展,有的国家全面采用IMO的某些公约和建议案,有的国家则依照这些公约和建议案制订相应的国内法,加强对船舶的防污管理，相继发布了一系列限制船舶废气排放的国家规范，对超排造成污染的船舶或者不准进港，或者实行严厉的制裁措施。因此，船舶对减少排放与提高能效的迫切性与日俱增，加上世界经济低迷与能源紧缺，造成海运成本上涨，促使航运业必须注重节能减排和降本增效。在上述背景的综合影响下，船舶主电站以安全可靠和节能减排为前提的设计创新是势在必行。对于大型军舰和巨型船船，更有必要提高供配电的灵活性，确保船电系统在出现故障或特发事件时，能安全可靠供电，满足海上航行时所需的所有设备对电力的需求。如何做到使船舶主电站既完全符合SOLAS和船舶规范的有关要求，又能满足MARPOL和防污减排国际性法律法规的规定，同时保证供电可靠性，已成为一个重要课题。上述技术问题可以采用船舶主电站两级配电双环网系统解决，所述两级配电双环网系统，分为一级配电、二级配电，一级配电为高压配电，二级配电为低压配电，高压配电线路及低压配电线路均为环网线路。两级配电双环网的优越性显而易见，与传统的低压船舶供电线路相比，两级配电双环网具有配电的灵活性，并由此提高了供电的可靠性，增强了主电站在突发事件时的供电能力,并且有利于节能减排、提高电压质量、减小短路造成的危害、便于电缆敷设。确保环网电路安全运行的关键是要防止高压或低压分段被环网线路旁路而造成保护装置失效，或误合开关发生意外事故。近年来，有的城市在电网改造中也采用高压环网线路，但城市中的配电环网与船电环网有根本区别，城市环网中高压电源侧的两路电源可能来自两个变电所，也可能来自同一变电所的两段汇流排，两路电源一旦失效，环网中的各台配电变压器也全部失电。船电系统的主要特点是不允许全船失电，在一级配电中高压电源侧的两段汇流排全部失效后，二级配电中的电源设备仍可以向高压汇流排提供备用高压备用主电源，确保环网中的各台配电变压器能继续运行维持向全船重要设备供电，这其中的发电机启动与开关的分合，均非人工操作能够在规定时间内完成，而是由与全船计算机综合监控系统联网的船舶电站智能化管理装置(PMS)来自动完成。城网中因环网开关之间的距离较长，又无二级配电向一级配电提供电源的功能，所以防止高压分段被环网线路旁路或误合开关的方法是依靠运行管理制度(命令票、工作票、操作票)来防止误操作，这种方式不符合在船电系统中使用。...

【技术保护点】
一种船舶环网配电系统闭锁保护电路，其特征在于，船舶环网配电系统分为一级配电、二级配电，所述一级配电为高压配电，所述二级配电为低压配电，高压配电线路及低压配电线路均为环网线路，所述环网线路由汇流排联络开关、环网开关以环式接线连接而成，汇流排联络开关与环网开关的总数为N，对环网线路的汇流排联络开关与环网开关进行闭锁控制的原则为N个开关中只允许有N‑1个开关合闸，必须有1个开关处于分闸状态；所述汇流排联络开关与环网开关为断路器，N个断路器中的任意一个断路器Q的闭锁保护电路包括断路器Q合闸线圈QC、断路器Q分闸线圈QT、断路器Q合闸按钮1S、断路器Q分闸按钮2S、微型断路器QF；所述断路器Q合闸线圈QC的一端经微型断路器QF接电源MC端，断路器Q合闸线圈QC的另一端与与断路器Q常闭辅助触点Q1的一端连接，N个断路器中其余的断路器，每个断路器取一对常闭辅助触点进行并联，并联电路一端与断路器Q常闭辅助触点Q1的另一端连接，并联电路另一端接断路器Q合闸按钮1S的一端，断路器Q合闸按钮1S的另一端经微型断路器QF接电源WC端，所述断路器Q分闸线圈QT的一端经微型断路器QF接电源MC端，断路器Q分闸线圈QT的另一端与断路器Q常开触点Q2的一端连接，断路器Q常开触点Q2的另一端与断路器Q分闸按钮2S的一端连接，断路器Q分闸按钮2S的另一端经微型断路器QF接电源WC端，N个断路器中其余的断路器每个断路器取一对常开辅助触点进行串联，串联电路的两端并联连接于断路器Q分闸按钮2S的两端。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶环网配电系统闭锁保护电路，其特征在于，船舶环网配电系统分
为一级配电、二级配电，所述一级配电为高压配电，所述二级配电为低压配电，
高压配电线路及低压配电线路均为环网线路，所述环网线路由汇流排联络开关、
环网开关以环式接线连接而成，汇流排联络开关与环网开关的总数为N，对环
网线路的汇流排联络开关与环网开关进行闭锁控制的原则为N个开关中只允许
有N-1个开关合闸，必须有1个开关处于分闸状态；所述汇流排联络开关与环
网开关为断路器，N个断路器中的任意一个断路器Q的闭锁保护电路包括断路
器Q合闸线圈QC、断路器Q分闸线圈QT、断路器Q合闸按钮1S、断路器Q
分闸按钮2S、微型断路器QF；所述断路器Q合闸线圈QC的一端经微型断路
器QF接电源MC端，断路...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅网兰，温莉，夏进，周洋，
申请(专利权)人：江苏省镇江船厂集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32