船舶中压配电板的特点及发展趋势

1.杨明，2.徐宗强，3.张龑腾

1.大连，116041 海装沈阳局驻大连地区第二军事代表室

2.上海，200000 中国船舶集团第七〇四研究所

3.上海，200000中国船舶集团第七〇四研究所

摘要：随着船舶行业的不断发展，船舶供电系统的要求也在提高，传统的电气设备已经不能满足需求，而新型的船舶中压配电板的应用更是受到了广泛的关注和重视。应用中压配电板，可以提高船舶电力的质量，减少电力传输时的线损，更好的利用发电机产生的电能。并且对大功率用电设备布置进行一定程度的解放，同时电缆的使用量减少，使得舰艇总体重量减轻，进而促使船体的结构进行优化，使船舶能拥有更好及更可靠的效率。本文主要研究船舶中压配电板的特点及发展趋势。

关键词：船舶；中压配电板；特点；发展趋势

引言

目前，我国海上装备发展迅速，舰船吨位的增加及更多更先进更大功率设备的应用，使得电力供应的压力也越来越大。而在船舶的动力装置中，配电板是其主要的组成部分之一，配电板的稳定可靠保证电力质量对整个船舶的性能起着决定性的作用。因此，对于船舶来说，配电板的的发展水平是衡量船舶现代化程度的重要指标。而中压配电板恰是配电板现代化发展的一个关键节点。

一、船舶中压配电板的发展情况

传统的电力传输方式存在很多缺点，例如：线路损耗大，运行效率低，易损坏等。在船舶上使用中压配电板的主要目的是为了提高供电系统的可靠性和安全性，保证舰船任务的执行等。目前，我国在船舶上的电压等级大多采用380V，这使得船用电气的设计和制造难度增加，并且降低了船用电器的质量和性能。因此，对于船舶来说，需要选择合适的中压配电板来满足船舶的要求，并保证其安全可靠更是重中之重。随着电子技术的不断发展，微机的应用越来越广泛，这也为微机的广泛应用提供了条件。而在微机的控制下，中压配电板可以同时实现对柴油机、发电机、汽轮机及其他设备的自动监控，从而对整个电站进行控制进而达到对整个船舶的保护与管理[1]。近年来，国内也出现过一些由继电器组成的电路控制系统，但这些装置都没有得到重视，而且还处于研究阶段。

二、中压配电板的特点

（一）中压配电板的作用

中压配电板的作用是把船舶上发电机发出的中压电力进行管理，通过专用的中高压电缆配送到船舶的各个位置，并对中压电源进行的控制和保护[2]。将中压电力输送到对应的节点位置后，通过各级各型变压器，将中压电降低为设备使用的较低电压。同时在船舶的结构设计中，通常会把它分成若干个部分(如船艏、上层建筑、船尾等)，然后在每部分都加上一个小型的专用或者区域配电板，这些配电板的电力来自于对应的各级变压器，这样就可以实现对整个船体的供电了。这种通过变压器连接组成的电网比较简单，并且因为主干由中压电源完成，其运行的效率也很高，但是由于线路的复杂程度较高，而且需要经常的维护和操作，这就使得它的造价成本相对较高。

（二）电器设计中一次方案的确定

在船舶电气中，一次接线的设计是其中重要的一环。而对于传统的机械结构来说，一次接线的设计需要满足的要求是：第一，在船舶高功率电器与主线路的连接处增设保护，保证主线路的正常运行，并且还要确保支路短路故障不会对整个船舶电网造成影响。第二，为了防止发生事故时设备受到损害，所以要设置一个自动控制的功能； 第三，当出现断路器的损坏时，可以通过手动的方式来进行维修，这样就会减少了很多的人力和物力的浪费； 第四，当设备电流较大的时候，应该选择变频器，以保证设备工作状态的可靠性，从而避免了不必要的损失；同时，在安装的过程中，应按照规程，防止安装不到位导致断路器的误动作，进而损坏设备。

（三）机械设计总体架构

根据船舶中压配电板的工作原理，在满足电气设备的安全运行和使用功能的前提下，保证其结构的合理性，使其具有良好的可操作性，同时又能实现对电压的稳定输出。在设计时，应该考虑到船舶中高压配电板的主要参数，以及相关的技术要求，并结合实际的需求来确定最终的设计方案；另外，还应注意到，由于中压电源相对于普通低压电源对安全运行的要求更高，从设计的角度就要按照高标准做好，以确保电网的可靠性运行。对于船舶中压电器具的设计，要充分考虑到机械的可靠性和安全性，还要尽可能地降低成本，这样才能使整个装置的性能达到最佳。因此，在设计时，要尽量选择一些高效率的方案来代替传统的机械设计方法，以减小所花费的人力、物力。

三、船舶中压配电板的发展趋势

（一）小型化发展趋势

小型化是指对所研究的技术和产品的性能要求都较低，并且在满足质量和功能的前提下，能适应不同的应用环境[3]。目前，船舶中压配电板的发展主要有以下几个方面：

(1)在船舶上采用微机控制，实现了船用船的智能化。例如：通过对船用微机的操作来进行实时的监控； (2)船舶上的中高压电气设备也越来越完善。比如：可以使用继电电路来代替工作电路，从而达到了触点的寿命延长，提高了可靠性。同时还能减少成本，简化结构，降低重量，减轻自重等优点。(3)微型化、 模块化、集成化的发展趋势。随着计算机的普及与大规模集成电路的开发利用，使得船舶供电系统的容量不断增大，体积也随之变小，因此，对于船体的设计与制造就有更高的要求；另外，为了便于安装，所以需要将整个船舶的电站的控制部分都集成于同一个芯片上，这样就大大提高了生产效率；而且，由于微型器件的出现使的开关频率的提升也是一个显著的优势所在。

（二）智能化发展趋势

伴随着计算机技术的飞速发展，以及电力电子器件的不断更新换代，智能化的船舶中高压电气板也越来越受到人们的关注和重视。

船舶中的高压电板的使用量和种类也在与日俱增，而这也使得其对电能的质量要求更加严格。而传统的船舶中的电压配线主要是由微机控制，这种方式虽然能够满足船用的需求但却不能保证所需的电量达到平衡；而利用PLC的智能化，可以实现对船舶的实时监控，并及时处理故障，提高了可靠性。随着科学技术的发展和进步，智能化的船用的高压电器的功能已经不仅仅局限在机舱，而是向着更高的安全性及可靠性发展。因此，我们要加快科技的创新脚步，使产品的结构朝着模块式的转变、小型的体积等，对减轻船舶重量，提高可靠性有着重要意义。

（三）高可靠性趋势

为了保证船舶中高压供电系统的安全运行，需要对船舶中低压电气设备进行可靠的控制与保护。

在船舶中压配电板的应用过程当中，将中压电源的各项参数收集转化成控制信号，然后通过继电电路的开关来实现对电路的调节和控制。在这种情况下，可以采用微机技术，将微机的作用发挥出来，使其能够完成自动的切换工作，从而提高了电力的稳定性和可靠性。在实际的使用过程当中，由于微机具有较好的灵活性，因此，对于不同的负载，也会有不同的需求；同时，微机的体积小，重量轻，操作简单，价格便宜，便于维护，所以被广泛的应用于船舶电站电网。但是如果用微型计算机代替传统的继电电路，则会增加成本，而且无法满足船用的要求。

结论

综上所述，在船舶供电系统中，船舶中高压配电板的使用是船舶现代化的关键一步，它可以有效地提高电能的传输效率，减少能源的消耗量，提高电网运行的可靠性。因此，在船舶电力电网的运行过程中，对其进行研究具有重要的现实意义。

参考文献：

[1]贺乐，赵旭芬，林新春.浅析满足动力定位DP2要求的交流中压配电板设计[J].广船科技，2021，41(04)：27-30.

[2]苏超付.从一起故障分析K-CHIEF700型船舶功率问询系统的运行逻辑[J].航海技术，2021(02)：22-23+75.

[3]崔爱强.基于有限元分析的中压配电板汇流排与穿墙套管间隙的分析研究[J].船电技术，2020，40(11)：49-51+56.