船舶主电站两级配电双环网系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种船舶主电站两级配电双环网系统，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；本实用新型专利技术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。在二级配电中，采用低压发电机组提供备用主电源，当任何原因造成一级配电失效时，二级配电能满足船舶航行时的用电需求，确保航行安全。当一级配电中的高压发电机全部失效时，二级配电中的低压主发电机可通过主配电变压器升压向高压配电柜提供备用高压主电源，向各负荷区配电维持设备正常工作。与传统低压船舶供电线路相比，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。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶主电站两级配电双环网系统，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。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种船舶主电站两级配电双环网系统，解决现
有技术未能完全满足船舶供电安全可靠、节能减排、降本增效的问题。本技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种船舶主电站两级配电双环网系统，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；所述船舶主电站两级配电双环网系统包括高压发电机1G、高压发电机2G、低压发电机1DG、低压发电机2DG、高压开关1Q、高压开关2Q、高压开关5Q、高压开关6Q、高压开关7Q、高压开关8Q、高压开关9Q、高压开关10Q、高压开关13Q、高压Ⅰ段汇流排、高压Ⅱ段汇流排、主配电变压器1T、主配电变压器2T、多个环网柜、低压Ⅰ段汇流排、低压Ⅱ段汇流排、低压Ⅲ段汇流排、开关1LQ、开关2LQ、开关3LQ、开关4LQ、开关5LQ、开关6LQ、开关7LQ、开关8LQ、开关9LQ、主照明变压器3T、主照明变压器4T；所述高压发电机1G经高压开关5Q向高压Ⅰ段汇流排供电，所述高压发电机2G经高压开关10Q向高压Ⅱ段汇流排供电；所述高压Ⅰ段汇流排经高压开关7Q、高压开关8Q连接高压Ⅱ段汇流排；所述高压开关2Q接入高压岸电电源至高压Ⅰ段汇流排；所述主配电变压器1T、主配电变压器2T装设在主电站，所述主配电变压器1T的高压侧经高压开关6Q接高压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器1T的低压侧经开关4LQ接低压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器2T的高压侧经高压开关9Q接高压Ⅱ段汇流排，所述主配电变压器2T的低压侧经开关8LQ接低压Ⅱ段汇流排；所述多个环网柜分别装设于远处负荷集中区，所述多个环网柜按环式接线，环式接线线路一端经高压开关1Q接高压Ⅰ段汇流排，环式接线线路另一端经高压开关13Q接高压Ⅱ段汇流排；所述高压发电机1G、
高压发电机2G由船舶电站功率管理装置实行并列运行或分列运行，可由船舶电站功率管理装置按照负载的需求确定投入运行的发电机台数；所述开关1LQ接入低压岸电电源至低压Ⅰ段汇流排；所述低压发电机1DG经开关3LQ向低压Ⅰ段汇流排提供备用低压主电源，所述低压发电机2DG经开关7LQ向低压Ⅱ段汇流排提供备用低压主电源；所述低压发电机1DG、低压发电机2DG由船舶电站功率管理装置实行并列运行或分列运行，可由船舶电站功率管理装置按照负载的需求确定投入运行的发电机台数；所述低压Ⅰ段汇流排经开关5LQ、开关6LQ连接至低压Ⅱ段汇流排；所述主照明变压器3T的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶主电站两级配电双环网系统，其特征在于，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；所述船舶主电站两级配电双环网系统包括高压发电机1G、高压发电机2G、低压发电机1DG、低压发电机2DG、高压开关1Q、高压开关2Q、高压开关5Q、高压开关6Q、高压开关7Q、高压开关8Q、高压开关9Q、高压开关10Q、高压开关13Q、高压Ⅰ段汇流排、高压Ⅱ段汇流排、主配电变压器1T、主配电变压器2T、多个环网柜、低压Ⅰ段汇流排、低压Ⅱ段汇流排、低压Ⅲ段汇流排、开关1LQ、开关2LQ、开关3LQ、开关4LQ、开关5LQ、开关6LQ、开关7LQ、开关8LQ、开关9LQ、主照明变压器3T、主照明变压器4T；所述高压发电机1G经高压开关5Q向高压Ⅰ段汇流排供电，所述高压发电机2G经高压开关10Q向高压Ⅱ段汇流排供电；所述高压Ⅰ段汇流排经高压开关7Q、高压开关8Q连接高压Ⅱ段汇流排；所述高压开关2Q接入高压岸电电源至高压Ⅰ段汇流排；所述主配电变压器1T、主配电变压器2T装设在主电站，所述主配电变压器1T的高压侧经高压开关6Q接高压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器1T的低压侧经开关4LQ接低压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器2T的高压侧经高压开关9Q接高压Ⅱ段汇流排，所述主配电变压器2T的低压侧经开关8LQ接低压Ⅱ段汇流排；所述多个环网柜分别装设于远处负荷集中区，所述多个环网柜按环式接线，环式接线线路一端经高压开关1Q接高压Ⅰ段汇流排，环式接线线路另一端经高压开关13Q接高压Ⅱ段汇流排；所述高压发电机1G、高压发电机2G由船舶电站功率管理装置实行并列运行或分列运行，可由船舶电站功率管理装置按照负载的需求确定投入运行的发电机台数；所述开关1LQ接入低压岸电电源至低压Ⅰ段汇流排；所述低压发电机1DG经开关3LQ向低压Ⅰ段汇流排提供备用低压主电源，所述低压发电机2DG经开关7LQ向低压Ⅱ段汇流排提供备用低压主电源；所述低压发电机1DG、低压发电机2DG由船舶电站功率管理装置实行并列运行或分列运行，可由船舶电站功率管理装置按照负载的需求确定投入运行的发电机台数；所述低压Ⅰ段汇流排经开关5LQ、开关6LQ连接至低压Ⅱ段汇流排；所述主照明变压器3T的初级侧经开关2LQ连接至低压Ⅰ段汇流排，所述主照明变压器3T的次级侧向低压主配电板的低压Ⅲ段汇流排提供照明与日用电器的电源；所述主照明变压器4T的初级侧经开关9LQ连接至低压Ⅰ段汇流排，所述主照明变压器4T的次级侧向低压主配电板的低压Ⅲ段汇流排提供照明与日用电器的电源。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶主电站两级配电双环网系统，其特征在于，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；所述船舶主电站两级配电双环网系统包括高压发电机1G、高压发电机2G、低压发电机1DG、低压发电机2DG、高压开关1Q、高压开关2Q、高压开关5Q、高压开关6Q、高压开关7Q、高压开关8Q、高压开关9Q、高压开关10Q、高压开关13Q、高压Ⅰ段汇流排、高压Ⅱ段汇流排、主配电变压器1T、主配电变压器2T、多个环网柜、低压Ⅰ段汇流排、低压Ⅱ段汇流排、低压Ⅲ段汇流排、开关1LQ、开关2LQ、开关3LQ、开关4LQ、开关5LQ、开关6LQ、开关7LQ、开关8LQ、开关9LQ、主照明变压器3T、主照明变压器4T；所述高压发电机1G经高压开关5Q向高压Ⅰ段汇流排供电，所述高压发电机2G经高压开关10Q向高压Ⅱ段汇流排供电；所述高压Ⅰ段汇流排经高压开关7Q、高压开关8Q连接高压Ⅱ段汇流排；所述高压开关2Q接入高压岸电电源至高压Ⅰ段汇流排；所述主配电变压器1T、主配电变压器2T装设在主电站，所述主配电变压器1T的高压侧经高压开关6Q接高压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器1T的低压侧经开关4LQ接低压Ⅰ段汇流排，所述主配电变压器2T的高压侧经高压开关9Q接高压Ⅱ段汇流排，所述主配电变压器2T的低压侧经开关8LQ接低压Ⅱ段汇流排；所述多个环网柜分别装设于远处负荷集中区，所述多个环网柜按环式接线，环式接线线路一端经高压开关1Q接高压Ⅰ段汇流排，环式接线线路另一端经高压开关13Q接高压Ⅱ段汇流排；所述高压发电机1G...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家兴，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：新型
国别省市：江苏;32