船舶中压电力系统

论船舶中压电力系统电气设备安装工艺摘要：本文主要对船舶中压电力系统电气设备安装工艺进一步的分析了解。

关键词：船舶；中压电力系统；电气设备；现状；构成引言：随着船舶向大型化方向发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受船舶安装空间的限制，目前大中型特殊船舶开始向中压电力推进系统方向发展，导致其电网的复杂程度显著提升。

传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。

传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。

一、舰船电力推进的发展及现状船舶电力推进技术已发展了近年，目前国外、西门子等公司在该领域的研究处于世界领先地位。

随着船舶技术的发展，船舶电力系统的容量在不断增加，受船舶上安装空间的限制及经济航行的需要，迫使某些大中型特殊船舶向中压电力推进方向发展，导致其电网的复杂程度也逐渐增加。

传统的低压电力推进系统安装工艺已很难适应新型中压电力推进系统的要求。

电力推进系统按照电制来划分，其主要有下列4种类型：（1）低压直流/直流型电力推进，采用1000V以下直流电网和直流推进电机。

（2）低压直流/交流型电力推进，采用1000V以下直流电网和变频调速推进电机。

（3）低压交流/直流交流型电力推进，采用690V以下低压交流电网和变频调速推进电机推进功率一般在5MW以下。

（4）中压交流/直流/交流型电力推进，采用2400~13800V中压交流电网和大功率变频调速推进电机推进功率通常为5MW~50MW。

随着我国海洋事业的日益发达，民用船舶开始向多功能性方向发展，为满足民用船舶的发展需要，发展船舶中压电力推进技术势在必行。

近年来我国704、712研究所对船舶中压电力推进技术的研究取得了较突出的成果。

我国铺管船、钻井船、海洋平台、潜水船等新型船型绝大部分已采用中压电力推进技术，船舶中压电站呈现出井喷式发展势头。

二、中压电力系统的构成分析中压配电系统的配电网络结构可分为两种：放射形网络和环形网络。

超大型集装箱船舶6600V中压电力系统的管理和安全操作（1）（1）船舶6600V中压电力系统简介概况：随着集装箱船舶载箱量TEU的不断提升，船舶越造越大，船舶动力系统和电力拖动系统的功率也节节攀升。

传统的440V船舶电力系统已经不能满足6000TEU以上的超大型集装箱船舶的需要了（主机功率上升到6万KW以上，发电机功率也不低于2800 X 4 KVA）。

因此6600V中压电供电系统就成了超大型集装箱船舶的标准配置。

这对我们船舶管理人员来说又是一个新的课题。

关键词： 6600V中压电，MM中压配电板，LM低压配电板，接地放电，中压电主变压器，中压电岸电系统，6600V中压电发电机，6600V中压电侧推器。

一、6600V中压电力供电系统概况船舶6600V中压电力系统由6600V发电机、中压配电板、低压配电板、主变压器、中压岸电箱装置组成，形成了发电机提供6600V的中压电力，经过中压配电板主开关并入汇流排。

然后再经过两6600V/440V降压主变压器，将440V动力电分别提供给两块440V低压配电板拖动负载。

6600V中压岸电系统能够将岸上提供的6600V中压电接入中压配电板。

传统的440V低压岸电箱并没有免去，同样可以将岸上提供的440V岸电直接接入低压配电板。

1、6600V发电机系统。

超大型集装箱船舶的发电机单台功率均大于2800KVA。

6600V中压电发电机有效地减小了发电机的体积和传输电缆的截面积，使电力供应和传输在有限的机舱空间里得到理想的实施。

6600V发电机与常规的440V发电机相比，电枢的温升相对较高，传统的风冷型式显得力不从心了，因而发电机均采用冷却效果较好的水冷型式。

即在发电机顶部设置了一个低温淡水冷却器，利用淡水和空气对流交换热量，对发电机的降温十分有效。

同时强化了对发电机电枢温度的监控，机舱值班人员可随时检查发电机三相电枢的温度和变化。

2、JRCS6600V中压电配电板MV MSB。

基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究近年来，随着全球对清洁能源和环境保护意识的不断提高，船舶中压直流综合电力系统已经成为航运业中的一个热门研究领域。

作为一种新型的电力系统，它具有高效、安全、可靠等优点，能够更好地满足大型船舶的能源需求。

为了更好地了解和掌握该电力系统的运行特点，研究人员通常采用PLECS软件进行仿真研究。

PLECS是一款可视化、实时、基于潜能建模的仿真软件，支持各种电力电子系统的建模仿真和控制器设计。

在船舶中压直流综合电力系统仿真研究中，通过PLECS可以建立各种电力组件和系统模型，对其进行仿真分析，进而优化系统设计和控制。

在建立船舶中压直流综合电力系统的PLECS模型时，需要考虑多种因素，如系统拓扑结构、电力组件的类型和数量、系统运行状态等。

其中，电力组件包括但不限于低压直流负载、直流-直流变换器、逆变器等。

在仿真研究中，研究人员通常关注系统的各种参数和运行状态。

比如，测试系统在不同模拟负载下的电流波形和电压波形，观察逆变器和直流-直流变换器的效率、功率因数等。

此外，还需要考虑系统的稳定性、可靠性和安全性等问题。

总之，PLECS软件作为一种方便、高效、实用的电力系统建模仿真工具，在船舶中压直流综合电力系统仿真研究中具有广泛的应用前景。

未来，随着该领域的不断发展和完善，PLECS软件在船舶电力系统研究中的作用将进一步得到凸显。

为了更深入地了解船舶中压直流综合电力系统的运行特点，我们可以通过PLECS仿真软件测试一系列相关参数。

以下是一些常用的数据参考值以及对它们的简要分析。

1. 系统电压船舶中压直流综合电力系统的系统电压通常在1kV-5kV之间，我们可以在PLECS中将其电压参考值设为3kV进行仿真测试。

在不同负载下，系统电压波动情况应该得到良好的控制，确保电力系统稳定运行。

2. 功率因素直流电力系统的功率因数通常要高于交流电力系统，因此船舶中压直流综合电力系统的功率因数应该在0.9以上，才能保证系统的高效和节能。

1、由于中压电力系统的电压高，中压电缆的敷设好坏会对设备、系统的正常工作以及人身的安全有直接的影响，因此敷设时要特别注意。

下列有关中压电力系统电缆敷设叙述不正确的是______。

A．中压电缆应与低压电缆尽可能远离敷设，并且中压电缆应敷设在不易受到机械损伤的地方B．中压电缆不可敷设在起居处所内C．中压电缆应适当地标以“高压”警告牌D．管子或者管道或者电缆槽的内壁应光滑，且其端部应形成或加衬套，以防止将中压电缆损伤2、在船舶中压电力系统中，为了保证在维修时操作人员的人身安全，在许多地方都设置了隔离开关，下列各处中设置不正确的是______。

A．中压主发电机与中压发电机断路器之间B．中压主发电机断路器与中压汇流排连接点之间C．在中压汇流排连接断路器的两端D．在旋转变流机组的断路器与中压汇流排连接点之间3、为了确保维修人员正在接触的线路无电，中压供配电线路上安装了多处接地开关。

下列说法中不正确的是______。

A．接地开关（三相）的一端与母线相连，另一端与接地点可靠相连B．接地开关设有灭弧装置，可以带负载分合闸C．在停电维修某一段线路和设备时，合上相应的接地开关，能保证被维修线路和设备可靠的接地，防止线路上电荷积累D．在断路器意外合闸时，由于线路三相接地，短路电流会使断路器立即跳闸4、为了防止对电气管理人员造成触电伤害，下列哪一个措施是不正确的______。

A．中压电气设备，例如变压器、电流互感器、电压互感器、断路器都安装在完全封闭的开关柜中B．输电电缆采用的是绝缘性能极高的材料制成的C．当需要带电操作接触带电部分时，要严格按照安全操作规程，使用合格的绝缘工具进行。

维修清洁时，必须停电进行D．在电力系统的设计中可以不安装隔离开关和接地开关，但是必须要求操作人员小心谨慎5、下列电网负载中，最不可能使用中压电力系统供电的负载是______。

A．吊舱式电力推进器B．侧推器C．舵机D．压载泵6、有关船舶中为什么要使用中压电力系统的叙述，下列叙述不正确的是______。

第六章船舶电力系统§6—1 船舶电力系统概述一、船舶电力系统的组成及特点1．船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连接的整体，是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。

其结构简图如图6—1所示。

图6—1典型船舶系统简图1）电源装置。

将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。

船舶电源主要是指发电机和蓄电池。

2）配电装置。

对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。

3）船舶电力网。

是全船电缆电线的总称，也是电能的生产者(各种电源)和电能的消耗者(各类用电设备)的中间传递环节。

船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。

4）负载。

即用电设备。

船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机(为主机和主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等)、舱室辅机(生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等)、电力推进设备(主电力推进装置、首尾侧推装置等)、机修机械(车床、钻床、电焊机等)、冷藏通风(冷藏集装箱、空调装置、伙食冷库和通风机等)、照明设备、船舶通信导航设备(无线电通信设备、导航和船内通信设备)等。

2．船舶电力系统的特点根据船用负载的特点，船舶电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、配电装置等与陆上电力系统有着很大的差别。

从驱动发电机的原动机形式分类，船舶发电机组有柴油发电机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。

船舶电站单机容量一般不超过l 000kW，装机总功率不超过5 000 kW(电力推进船和特种船除外)，相比陆上要小得多。

船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合供配电的方式，以方便管理维护。

正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电，但是要求船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶安全运行。

船舶中压电力系统简介【内容提要】船舶中压电力系统是我国海运界刚开始接触的崭新领域，此文以最近建造的“泰安口”半潜式电力推进特种运愉船的电力系统为例，简介船舶中压电力系统的结构和运行模式特点。

关键词：船舶中压电力系统有关中压电力系统的定义，世界各处以及在不同领域的标准不是完全一致的。

IEEE 标准100 规定的中压交流电力系统定义是指额定电任大于1，000V ，小于10 , 000V 的电力系统；在中压之上，还有高压和超高压。

对于额定频率为60H Z的电力系统，中压的额定值有2.3 、4.16 、6.6kv 等等级；而额定频率为50HZ的电力系统，中压的额定放有3.3 、6.0、10KV 等级。

我们日常生活和动力用电中，常见的是额定电压为380V ( 50H Z）或440V ( 60H Z）的低压电力系统。

低压电气设备的造价低，防止人身触电的安全性比中压电力系统高得多。

但是当用电设备的功率很大时，作为低压系统，电流数值会很大，对于常用的电动机负载，起动时的电流更将大得惊人。

因为决定绕组导休截面积的因素是I2R ，大的电流要求大的导体截面积，而绕组的极大截面将使大功率的低压电机无法制作。

同时，极大的线路传输电流会使线路的功率损耗很大，以及在发生短路时产生巨大的短路电流，使与之相配的导线和断路器等设备的设计制作将变得难以实现。

为此，在电网中，除了为了避免长距离输电损耗而采用了高电压及超高电压输电技术之外，对于大功率的用电设备和供配电网还采用了中压标准。

选择电机是否采用中压标准的传统功率值分界点是45Okw ，但是这不是死规定，考虑具体条件和设计要求，会有更合理的不同数值。

目前国内外建造的大多数交流船舶电网的额定电压是44OV ，或者380V ，这是属于低压交流电力系统。

但是随着船舶用电最的增加，发电机容量的增加，持别是一些特种用途船舶所装备的大功率中压用电设备，使中压开始进人船舶电力系统和供配电装置领域。

船舶船舶电力系统解读船舶电力供应和分配船舶电力系统是船舶的核心系统之一，负责为船舶提供稳定可靠的电力供应。

船舶电力系统的设计和分配对船舶的正常运行和安全至关重要。

本文将对船舶电力供应和分配进行详细解读。

一、船舶电力供应船舶电力供应是指为船舶提供电能的过程。

船舶电力供应一般有以下几种方式：1.发电机组供电：发电机组是船舶电力系统的主要组成部分，通过发动机驱动发电机转子，产生交流或直流电能。

发电机组可以使用柴油、液化气或者天然气等燃料，也可以使用太阳能电池板等可再生能源。

2.外部供电：在港口或泊位停靠时，船舶可以通过与岸电连接来获取电力供应。

这种方式可以减少船舶发电机组的运行时间，降低燃油消耗和排放。

同时，外部供电还可以为船舶提供更稳定的电力供应。

3.储能设备供电：船舶电力系统还可以配备储能设备，如蓄电池组或超级电容器。

这些设备可以在发电机组负荷较低或停止运行时存储电能，并在需要时释放出来供给船舶使用，提高能源利用效率和电力系统的可靠性。

二、船舶电力分配船舶电力分配是指将电能从电源端分配到不同的用电设备端的过程。

船舶电力分配系统的设计必须充分考虑船舶的用电需求，并合理规划电力线路和设备。

1.主配电系统：主配电系统是船舶电力系统的核心部分，负责将电能从发电机组输送到各个用电设备。

主配电系统必须具备足够的功率和可靠性，通常采用三相交流电方式。

2.次级配电系统：次级配电系统是船舶电力分配的重要环节，将电能从主配电系统进一步分配给船上的各个用电设备。

次级配电系统可以根据用电设备的特点和功率需求进行划分和布置，实现电能的合理利用和分配。

3.应急电源：船舶电力系统还应配置应急电源，用于在主电源故障或停电时提供备用电力。

应急电源一般采用蓄电池或发电机组等方式，以确保电力系统的连续供电和船舶的安全运行。

总结：船舶电力系统的供应和分配是船舶运行的基础，直接关系到船舶的安全和经济效益。

良好的船舶电力供应和分配系统设计可以提高电力系统的可靠性和稳定性，保证船舶用电设备的正常运行。

第六章船舶电力系统§6—1 船舶电力系统概述一、船舶电力系统的组成及特点1．船舶电力系统的组成船舶电力系统是由电源装置、配电装置、电力网和负载组成并按照一定方式连接的整体，是船上电能产生、传输、分配和消耗等全部装置和网络的总称。

其结构简图如图6—1所示。

图6—1典型船舶系统简图1）电源装置。

将机械能、化学能等能源转变为电能的装置。

船舶电源主要是指发电机和蓄电池。

2）配电装置。

对电源和用电设备进行保护、监测、分配、转换、控制的装置。

3）船舶电力网。

是全船电缆电线的总称，也是电能的生产者(各种电源)和电能的消耗者(各类用电设备)的中间传递环节。

船舶电力网根据其所连接的负载性质和类别可以分为动力电网、照明电网、应急电网、低压电网和弱电电网等。

4）负载。

即用电设备。

船舶负载有：甲板机械、船舶舵机、动力装置用辅机(为主机和主锅炉等服务的辅机，如主机滑油泵、海水冷却泵、淡水冷却泵和鼓风机等)、舱室辅机(生活水泵、消防泵、舱底泵以及为辅锅炉服务的辅机等)、电力推进设备(主电力推进装置、首尾侧推装置等)、机修机械(车床、钻床、电焊机等)、冷藏通风(冷藏集装箱、空调装置、伙食冷库和通风机等)、照明设备、船舶通信导航设备(无线电通信设备、导航和船内通信设备)等。

2．船舶电力系统的特点根据船用负载的特点，船舶电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、配电装置等与陆上电力系统有着很大的差别。

从驱动发电机的原动机形式分类，船舶发电机组有柴油发电机组、蒸汽发电机组、汽轮发电机组、轴带发电机组等。

船舶电站单机容量一般不超过l 000kW，装机总功率不超过5 000 kW(电力推进船和特种船除外)，相比陆上要小得多。

船舶电力系统大多采用多台同容量同类型的发电机组联合供配电的方式，以方便管理维护。

正常航行时仅有1台或2台发电机向电网供电，但是要求船舶发电机组有较高品质的调速和调压装置来满足负载变化、在突发局部故障时也能保障船舶安全运行。

船舶中压系统中性点接地的分析摘要：文章主要阐述船舶中压系统中性点接地和不接地存在的问题，并分析各自的优缺点。

关键词：船舶中压电力系统中性点接地分析随着社会发展，船舶大型化设备越来越多，设备的用电功率也就越来越大，发电机的容量也不断增加。

对于目前大多数船舶使用低压交流电力系统来说，由于线路的电流大，设备制造所占的体积也大，机舱空间有限，布线的电缆线粗，为了使船舶电力系统协调工作，现代化大型船舶采用中压系统是必然趋势。

但随之而来的有许多问题需要解决，如配电网络中单相接地、电容电流等。

本文主要探讨的就是船舶中压系统安全运行存在的一些问题。

1船舶中压中性点不接地系统分析1.1船舶中压中性点不接地系统的特点我们知道船舶低压电力系统都是采用中性点不接地的三相三线制绝缘系统，在发生单相接地时不会产生短路电流而跳闸，也不影响三个线电压的对称关系，能最大限度地保持连续供电;而对船舶中压系统中性点不接地系统(小电流接地系统)具有如下特点：当一相发生金属性接地故障时，接地相对地电位为零，其它两相对地电位比接地前升高3倍。

一般情况下，当发生单相金属性与船体接触故障时，流过故障点的短路电流仅为全部线路接地电容电流之和，其值一般不大，船舶电网就发出接地信号，值班人员必须尽快排除接地故障，保证人身安全和连续不间断供电。

但当中性点不接地时，在接地点将通过全系统的对地电容电流，使非故障相的绝缘破坏进而造成相间短路，对电网造成很大的危害。

1.2船舶电网与船体电容电流超标的危害实践表明船舶电力系统中性点不接地系统也存在许多问题，随着电缆出线增多，配电网络与船体中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流太大时，将带来一系列危害，具体表现如下：(1)当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响，而且对整个电网绝缘都有很大的危害；(2)配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着船舶配电网的安全可靠性；(3)当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至死亡；(4)当船舶配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故，同时对不接地相电压升高，对设备绝缘等级要求更高；(5)单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入船体后由于接地电阻的原因，使整个接地网电压升高，危害人身安全和船舶安全；(6)交流杂散电流危害。

关于船舶中压电力系统中性点接地的探究摘要：本文针对船舶中压电力系统中性点的接地方式展开调研、剖析和探究，详细论述了船舶中压电力系统四种中性点接地类型并对其各自的性质、优势和缺陷进行总结，希冀可以为推进船舶中压电力系统中性点接地的稳定性和安全性的提高提供参考性的建议。

关键词：船舶；压电力系统；中性点接地方式；研究中性点的接地工作是船舶中压电力系统正常运行的前提和保障，预防和控制接地发生短路、系统空开断路等风险的产生，进而确保压电力系统稳定和安全的运行。

一、中性点接地方式（一）中性点直接接地中性点直接接地也叫做大地电流接地，简而言之就是直接把中性点和大地连接起来。

船舶中压电力系统的中性点接地采用直接接地的方式，其突出优点是有效保持压电力系统相关设备的电压在安全范围内浮动，同时中心点的绝缘耐受电压能力尽量保持在最低范围里。

针对船舶中压电力系统，中性点直接接地的方式适用于高电压等级的电力系统。

中性点直接接地类型的缺陷也很明显，比如：当中性点使用单相电压接地模式时，压电力系统设备开关经常会出现的跳闸与掉闸故障，从而不能保证船舶供电的持续性。

另外，采用中性点接地采用直接相连的方式，容易干扰和影响船舶上的信号传输线路和设备，使信号传输路径混乱，出现噪声杂音，削弱信号传输效果。

（二）中性点不接地压电力系统中性点不接地是指中性点没有与大地直接连接，而是通过电容介质进行连接。

在船舶中压电力系统的初始阶段常常使用不接地方式。

中性点不接地方式相对直接接地方式具有更显著的优势和有利条件。

比如船舶中压电力线路遭遇雷电袭击时，其中某相电压故障不会对系统运行造成影响，设备因外电的闪掉故障能够自行清除，不会出掉阐或断闸故障，设备可以在短时间内维持运行，确保维修人员有足够的时间开展抢修工作，很大程度上加强了船舶中压电力系统运行的稳定性。

另一方面，中性点不接地方式简单便于维护，降低投入成本和材料损耗，以上这些优势的体现主要针对中性点线路较短的船舶中压电力系统。

目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景及研究意义 (1)1.2 国内外研究状况 (2)1.2.1 中压直流综合电力系统的发展 (2)1.2.2 下一代综合电力系统技术发展 (5)1.2.3 电力系统潮流计算和网络重构技术的发展 (6)1.3 论文的主要工作与内容 (8)第2章船舶中压直流电力系统潮流计算 (10)2.1 三种支路潮流计算数学模型 (10)2.1.1 电缆支路数学模型 (10)2.1.2 整流器与逆变器数学模型 (10)2.1.3 DC-DC变换器数学模型 (13)2.2 改进的牛顿拉夫逊潮流计算 (15)2.2.1 节点分类 (15)2.2.2 潮流计算方程 (16)2.3整流器与逆变器支路的处理 (18)2.4 节点导纳阵的建立 (20)2.5 算例分析 (23)2.6 本章小结 (27)第3章船舶中压直流电力系统配电网络拓扑表达 (28)3.1 船舶配电网络结构种类和特点 (28)3.2 船舶中压直流配电网络结构 (30)3.2.1 船舶MVDC配电系统结构特点 (30)3.2.2 船舶MVDC配电系统拓扑结构 (31)3.3 船舶中压直流电力系统配电网络拓扑表示 (34)3.4 本章小结 (37)第4章失电负载供电路径重构 (38)4.1 配电网络冗余度分析 (38)4.2 判断失电区域 (41)4.3 搜索最短路径 (42)4.4 网络重构实例分析 (45)4.4.1 3区域负载中心重构 (45)4.4.2 5区域负载中心重构 (51)4.4 本章小结 (56)第5章船舶配电系统负载供电最大化实现 (57)5.1 负载供电最大化的数学描述 (57)5.2 遗传模拟退火算法 (58)5.2.1 算法原理 (58)5.2.2 实例仿真 (62)5.3 实例分析 (64)5.4 本章小结 (70)结论 (72)参考文献 (73)攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 (78)致谢 (79)第1章绪论1.1 课题研究背景及研究意义本论文主要研究船舶中压直流综合电力系统潮流计算方法与故障重构策略。