船舶供電網(wǎng)絡(luò)及配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

聶 冬

（海軍裝備部駐武漢地區(qū)軍事代表局 武漢 430068）

0 引言

隨著我國(guó)船舶行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)船舶的功、性能要求日趨嚴(yán)格和全面，而船舶電站作為船舶動(dòng)力心臟，其技術(shù)水平和運(yùn)行的可靠性對(duì)于全船的安全可靠性和航行的經(jīng)濟(jì)性更是有著至關(guān)重要的關(guān)系。

船舶電網(wǎng)的合理設(shè)計(jì)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電的可靠性，因此電網(wǎng)的重要性并不亞于電站。沒(méi)有優(yōu)良的電網(wǎng)相配合，電站的性能再好也不能發(fā)揮作用。船舶設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，選擇合適的供電方式和配電方式，對(duì)提高船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。當(dāng)前，船舶供電方式日趨多樣化，船舶配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也隨之更加精細(xì)和復(fù)雜，通過(guò)對(duì)船舶采用的主流供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，有助于選擇合適的供電方式和配電方式，提高船舶電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 船舶供電網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)

可以按照電源裝置的區(qū)別，有效的把船舶供電網(wǎng)絡(luò)分為以下幾類(lèi)：主電網(wǎng)、應(yīng)急電網(wǎng)、臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)以及弱電電網(wǎng)。

1.1 主電網(wǎng)

所謂的主電網(wǎng)，具體來(lái)講就是指那些通過(guò)主發(fā)電機(jī)利用主配電板供電的網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)系統(tǒng)中，船舶上面的用電設(shè)備能夠通過(guò)主配電板供電，或者是通過(guò)主配電板供電到達(dá)分配電箱之后進(jìn)行供電。綜上所述，主電網(wǎng)一定要對(duì)以下的幾個(gè)動(dòng)力、照明及通信導(dǎo)航等設(shè)備進(jìn)行直接供電：1）舵機(jī)一定有兩路獨(dú)立饋電線供電（比方說(shuō)分左右舷敷設(shè)），如果船舶自身具備應(yīng)急發(fā)電站，里面的一路能夠通過(guò)應(yīng)急配電板來(lái)獲得供電。2）錨機(jī)以及起錨絞盤(pán)機(jī)等相關(guān)設(shè)備。3）消防泵的電源以及線路的分配需要能夠保證在船舶的任何一個(gè)地方發(fā)生火災(zāi)時(shí)，能夠保證有一部分可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4）總用泵以及舵機(jī)泵等相關(guān)設(shè)備。5）提供推進(jìn)裝置動(dòng)力工作的電動(dòng)輔機(jī)的分配電箱。6）油船貨油泵以及起貨機(jī)等相關(guān)設(shè)施。7）冷藏船的冷藏電動(dòng)裝置。8）船舶的主照明變壓器。9）航行信號(hào)燈控制箱、探照燈以及艙室照明分配電箱等相關(guān)設(shè)備。10）船舶上面的無(wú)線電臺(tái)分配電箱、雷達(dá)以及助航設(shè)備分配電箱等相關(guān)設(shè)備。

1.2 應(yīng)急電網(wǎng)

所謂的應(yīng)急電網(wǎng)，具體來(lái)講就是那些通過(guò)應(yīng)急發(fā)電機(jī)或者是應(yīng)急蓄電池來(lái)獲得有效供電的電網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)主電網(wǎng)發(fā)生意外事故，無(wú)法供電時(shí)，應(yīng)急電網(wǎng)可以為船舶里面的關(guān)鍵設(shè)備、要害設(shè)備以及事關(guān)船舶航行控制關(guān)鍵的設(shè)備來(lái)自動(dòng)的提供電力。因此，應(yīng)急電網(wǎng)需要相對(duì)獨(dú)立于主電網(wǎng)之外，在安裝以及配置方面都應(yīng)跟主電網(wǎng)劃清界限，同時(shí)還有著更高的安全需求；為了保證用電可能性，應(yīng)急電網(wǎng)的運(yùn)行指標(biāo)一般都是較低的，容易實(shí)現(xiàn)。

1.3 臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)

所謂的臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)，具體來(lái)說(shuō)就是那些通過(guò)臨時(shí)應(yīng)急蓄電池提供電力的電網(wǎng)系統(tǒng)。它可以被用于在主電網(wǎng)失電時(shí)自動(dòng)的提供電力給船舶重要設(shè)備。如果應(yīng)急電網(wǎng)無(wú)法發(fā)揮作用，臨時(shí)應(yīng)急電網(wǎng)就會(huì)大顯身手，蓄電池里面的電力容量可以有效的滿(mǎn)足連續(xù)供電30 min，保證船舶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為電力的恢復(fù)爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。

1.4 弱電電網(wǎng)

所謂的弱電電網(wǎng)，具體來(lái)說(shuō)就是那些囊括了助航、通信、無(wú)線電設(shè)備中大批量的不同電壓、不同電流、不同頻率的電網(wǎng)系統(tǒng)，某種意義上就是船舶上面的無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)、各種助航設(shè)備(如雷達(dá)、測(cè)向儀、定位儀、測(cè)深儀等)、船內(nèi)通訊設(shè)備以及信號(hào)報(bào)警體系供電的網(wǎng)絡(luò)。此類(lèi)的設(shè)施的用電特征是用電不多，但是所使用的電源要求特殊，不同于主電源，需要單獨(dú)供電，這就要求供電電源需通過(guò)特定變壓器、變頻器向全船弱電設(shè)備供電。

2 船舶配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容即是合理安排電網(wǎng)器材之間和電網(wǎng)與用電設(shè)備之間的銜接，以便在有限銜接線的條件下，使用電設(shè)備有盡量多的通向各個(gè)電源的也許路徑。

2.1 饋線配電方式

每一個(gè)船舶上的用電設(shè)備以及分配電箱都是通過(guò)主配電板的單獨(dú)饋線來(lái)承擔(dān)的。在一個(gè)船舶上面擁有兩個(gè)不同的電站的情況下，一般都是通過(guò)按照棋盤(pán)式的順序來(lái)進(jìn)行每一個(gè)船舶用電設(shè)備的供電。此類(lèi)配電方式中的一切用電設(shè)備都是通過(guò)主配電板的方式來(lái)進(jìn)行供電的。簡(jiǎn)而言之，船舶上面的設(shè)備貌似能擁有非常大的供電可靠性。但是也要看到，此類(lèi)配電方式的使用到的電纜數(shù)量龐大，每一個(gè)用電負(fù)載如果出現(xiàn)大規(guī)模的變動(dòng)或者是意外故障都會(huì)對(duì)主配電板帶來(lái)極為重大的不利影響，進(jìn)而消減電力系統(tǒng)在實(shí)際船舶應(yīng)用中的供電可靠性。

2.2 干線配電方式

通過(guò)主配電板來(lái)引出的幾根我們稱(chēng)之為干線的電纜對(duì)分配電箱供電。船舶上面的用電設(shè)備在分配電板那里得到應(yīng)有的電源，此類(lèi)配電方式的好處在于自身的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分的簡(jiǎn)單，能夠在很大程度上消減船舶自身?yè)碛械母删€電纜的規(guī)模。這一情況對(duì)于那些要求可以在最大程度上消減穿過(guò)水密隔壁電纜規(guī)模的潛艇電力系統(tǒng)是夢(mèng)寐以求的。但是它也有不足：此類(lèi)配電方式的供電可靠性不太大，電氣裝置不容易集中控制。從現(xiàn)在的實(shí)際情況來(lái)看，單一的利用干線式供電的船舶電力系統(tǒng)已經(jīng)很少了。

2.3 混合配電方式(輻射形)

饋線式以及干線兩者混合使用的配電方式稱(chēng)之為混合配電方式。具體來(lái)講就是某些地方使用分配電箱或者是負(fù)載選用饋線配電，其余的地方則利用了干線配電。統(tǒng)而言之，饋線式屬于功率較大或者是較重要的負(fù)載，干線是功率較小或者是不太重要的負(fù)載。它的好處是某一部位發(fā)送故障不會(huì)影響全部系統(tǒng)，僅僅要求科學(xué)的配置，就能保證較高的安全系數(shù)，所以說(shuō)它是現(xiàn)在船舶上使用最為廣泛的配電方式。

2.4 環(huán)形配電方式

該類(lèi)配電方式具體來(lái)講就是把主配電板以及負(fù)載的分配電板有機(jī)的結(jié)合在一起，成為一個(gè)配電環(huán)形，完成供電工作。按照銜接線有機(jī)搭建成的電網(wǎng)閉環(huán)的狀況，環(huán)形配電方法一般被歸為全閉環(huán)、電源環(huán)以及負(fù)載環(huán)數(shù)種。電源環(huán)以及負(fù)載環(huán)的形成原理是分別在電源或者是某一部分銜接構(gòu)成部分環(huán)。此類(lèi)配電方式的好處可以搭建出來(lái)規(guī)模較大的電源到負(fù)載的環(huán)線，因此，配電方式有較高的供電可靠性。但是也要看到，由于科技含量高，此類(lèi)配電方式具體的使用以及維護(hù)方面較為的繁瑣和復(fù)雜，對(duì)于電力操作人員要求較高，此類(lèi)配電方式也正在逐漸普及。

2.5 網(wǎng)形配電方式

所謂的網(wǎng)形配電方式，具體來(lái)說(shuō)就是指在船舶上面擁有的發(fā)電機(jī)組以及負(fù)載十分大的具體情形下，通過(guò)環(huán)形配電方式的再發(fā)展而演變而來(lái)的一種更為科學(xué)、更為合理的配電形式。此種類(lèi)別的電網(wǎng)從理論上來(lái)講，至少組成了兩個(gè)及兩個(gè)以上的組合的全閉環(huán)，跟傳統(tǒng)的環(huán)形配電方式相比而言，沒(méi)有什么太大的不同，僅僅是將環(huán)形配電方式升級(jí)了。所以說(shuō)，網(wǎng)形配電方式一般都被視作為環(huán)形配電方式發(fā)展的趨勢(shì)和潮流。

上述提到的五種電網(wǎng)配電方式由于原理不同，而具有不同的特點(diǎn)以及各自的適用范圍，前兩種由于技術(shù)過(guò)時(shí)已經(jīng)被逐漸的淘汰，網(wǎng)形配電方式則是配電方式中最具有活力的一種，但是由于技術(shù)限制，一般只應(yīng)用于那些噸位特別大的船舶上面。因此，環(huán)形配電方法能否代替干饋混合配電方法首要取決于電網(wǎng)技能的開(kāi)展。這些年，因?yàn)殡娮佑?jì)算機(jī)在電力體系監(jiān)督操控技能上的使用和電力體系穩(wěn)定性研究的發(fā)展，環(huán)形配電方式已被認(rèn)為是今后船舶電網(wǎng)發(fā)展的～種很有前途的配電方式，尤其對(duì)于軍用船舶，更有其特殊的價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

鑒于船舶供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)于船舶電站運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的決定作用，對(duì)其組網(wǎng)供配電的各種形式的研究具有重要意義，尤其是在電站和電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意各種搭配形式的特點(diǎn)，注重基礎(chǔ)配置的穩(wěn)定作用，發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，破解限制和不足。同時(shí)，要緊密關(guān)注電力系統(tǒng)領(lǐng)域新器件、新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，不斷拓展船舶供電方式和配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。

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