艦船電氣配電系統方案設計探究

王喜龍 孟禹彤

（1.駐葫蘆島四三一廠軍代表室，遼寧 葫蘆島 125004；2.海軍駐沈陽地區航空軍事代表室，遼寧 沈陽 110034）

現如今，計算機系統和電子技術的發展比較迅速，在電氣的配電系統中，新工藝和新技術的應用程度也比較高。元器件類型層出不窮，推動了電氣行業的長足發展。另外，在實際的工作中，對于機械設備、監控系統以及相關的照明設備等的管理工作需要嚴格按照工程要求來進行。對于配電工作人員來說，要具有較為專業的知識，同時還需要有豐富的實踐經驗。對于電氣工程來說，需要嚴格按照市場經濟的發展趨勢來進行，同時工作人員的管理和工作觀念要用于創新。同時還應該將市場的發展趨勢以及市場的變化情況融入到實際的電氣方案設計中。

1 負荷等級及供電要求

1.1 負荷等級分類

電力的負荷情況主要是以電力的可靠性以及其在運用過程中的損失程度作為依據，將其分成不同的等級。不同的電力工程對于電力負荷的等級要求也不同。其中等級越高的電力對于供電設備的影響程度就更高。如果電力的負荷的狀況出現錯誤就會導致嚴重的火災或者是爆炸等情況，后果不堪設想。

1.2 供電要求

對于艦船的電力系統配置工作來說需要根據相關的艦船電力規范中的相關規定來進行，其中一級負荷需要用兩個電源來進行供電，主要是為了防止其中一個電源出現故障問題，另一個電源還可以進行正常的工作。如果是二級負荷，需要采用兩回線路來進行供電，同樣是為了采用備用的回路來保證電力的正常供應，除此之外，還可以考慮用備用高壓供電的方式。對于三級負荷供電來說，對于設備以及電路的要求不是很高，在供電方面沒有特殊的要求。但是在艦船電力配電系統方案設計的過程中，必須要對電源，照明系統以及蓄電池等相關的設備進行嚴格地重視，保證其工作和運行的穩定性。

2 基于直流區域配電系統的艦船綜合電力系統方案

在普通的艦船電力系統方案設計工作中，需要保證電力的推進功率達到2200kW左右。同時用電的總體負荷量高達2800kW，同時需要對備用原則的數值以及參數進行控制。

2.1 發電機配置

在電氣配電系統方案設計的過程中，由于受到尾部空間因素以及總體質量的平衡程度的下肢，對于發電機的功率提出了較高的要求。對于永磁電機來說，需要采用變頻的形式，但是同時考慮到艦船的基本功能，電源主要采用蓄電池的形式，另外，直流供電的形式也比較明顯。由于斷路器在運行的過程，能力也受到限制，這就需要發電機的基本功率需要控制在200kW范圍內。根據這些條件可以選擇的方案有以下三種：

方案一，采用兩臺發電機，其功率為1200kW，發電機屬于高速整流發電機。另外還有兩臺交流發電機，主要負責全船的供電。這種方案雖然具有一定的可實施性，但是卻不能實現供電的不間斷性，所以，這種方案和綜合電力系統的標準相差甚遠。對發電機進行研究的過程中，低壓和高壓掌握不合理，而且，大電流和交流的開關都需要進行詳細的設置，工程造價會相對較高。

方案二，主要采用支流區域配電系統來形成綜合性的電力系統，同時選擇兩臺高速整流發電機和交流發電機。在運行的過程中，如果交流發電機的功率不足就用整流發電機來進行供給。這一方案可以有效的解決交流開關以及能力限制的相關問題。但是這種電力系統和配電方式之間存在著明顯的差異，系統的運行比較復雜。另外，交流系統和直流系統都存在一定的復雜性。所以，傳播電氣配電系統設計采用這種方案只會降低系統運行的穩定性，不會增加更多的優勢。

方案三，這一方案中主要采用的是直流區域配電的形式，在艦船電氣配電系統中僅僅需要兩臺高速整流發電機。可供全船進行供電。

2.2 系統方案

在系統方案設計中，需要將艙室作為區域位置，在每一個區域范圍內都設置1臺配電模塊，此模塊和直流干線相互連接，其工作原理和變換器的基本功能相似。其中電子器件主要采用的是雙極型晶體管的形式，對區域進行保障。另外還需要在電力系統中設置相應的變換模塊，實現不同中電力形式的轉換，而且還可以用來對交流電的負載程度進行驅動，提供故障保護功能。兩路供電的方式比較明顯，分別來自于不同位置的干線，在此過程中，直流電的單向性比較明顯。能夠自由地進行自動切換。

所謂的大功率交流負載就是指50kW以上的交流電，在應用的過程中，主要的回路應該包括循環泵、給水泵以及制冷機等等。從以往的感應電機的應用上看，主要采用的是鼠籠式，可以進行定速的運行。

但是實際上，這些負載都有調速運行的需要，都希望能根據負載的情況對電機轉速進行調節，而不是靠閥門來消耗多余的能量。因此可以給這些負載設置專門的電力變換模塊，應用PWM技術將區域配電模塊提供的直流電逆變成直接驅動電機的三相交流電，同時起到軟啟動、調速和保護的作用。

小功率交流負載，無論是400Hz中頻設備還是50Hz異步電動機，都可采用區域逆變器集中供電。與傳統系統和方案二比較，可以取消交流主配電板、直流主配電板、可靠配電板、主變流機組、主變控制屏等大型電氣設備，隔離濾波變壓器的體積/重量大大減小，甚至可以取消。通過簡化熱力系統和電力系統的配置，足以換取區域配電模塊和電力變換模塊所需空間，且布置更為靈活。

結語

本文淺談了部分艦船電氣配電系統設計以及安裝的參數分析及合理化建議，符合現代可持續科學性發展觀，為電氣學術領域提供有效資源，充分利用資源，合理的設計符合可持續發展的科學方針，希望在此基礎上能夠提出更多合理性意見和方案。

[1]中國電機工程學會編供用電實用手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社，2010（06）.

[2]王士政.工礦企業電氣工程師[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[3]劉介才.供電工程師技術[M].北京：機械工業出版社，2008.