电力系统设计概述

1以某艇为例简介船舶电力系统设计

电力系统设计是船舶电气设备系统设计的组成部分，而且与其他专业有着密切的联系，所以在进行进行船舶电力系统设计时，必须充分注意与有关专业的联系，否则会造成重复返工，影响设计质量。船舶电力系统设计流程可简单概括为：（1）在船舶各主要因素（如船种、船型、主机等）决定后，根据规范和船东设计任务书的要求决定电力系统参数。（2）根据轮机专业和设备专业等已经确定的辅机装置明细进行全船电力负载计算，确定发电机的容量和台数。如果还设有应急发电机，还要进行应急负载计算，确定应急发电机的容量。（3）进行变压器容量计算，确定变压器容量和台数。（4）蓄电池组的容量计算及其充放电方式。（5）进行全船供电系统和电力网络的设计及各辅机控制线路的设计。（6）进行短路电流计算和大电动机启动时发电机瞬态电压降计算（现一般由设备厂家进行计算）。（7）进行电压降计算，校核所选用的电缆是否满足电压降的要求。（8）进行电力设备布置图的设计。（9）其他相关技术文件如设计说明书、电气设备订货明细表、备件和供应品明细表、试航大纲等的编制。下面以某艇为例简单介绍一下电力系统的设计。1.1根据船东和规范要求，确定了该艇的主电源及二次电源采用下列电制：AC380V50Hz三相三线绝缘线制AC220V50H三相三线绝缘线制/单相双线绝缘线制DC24V双线绝缘线制1.2电源装置的选择1.2.1电力负载计算方法很多，目前常用的方法有：需要系数法，三类负载法。该艇的电力负载计算采用的三类负载法。（1）电力负荷计算时，根据使用情况将负载分为以下几类：a、第Ⅰ类负载：连续使用的负载；b、第Ⅱ类负载：短时或重复短时使用的负载；c、第Ⅲ类负载：偶然短时使用的负载以及按照操作规程规定可以在电站尖峰负载时间外使用的负载。该艇的负载分类见表1。由式一和式二得出：K3=K1*K2=P3P1；其中，P1-电动机额定功率；P2-电动机最大轴功率；P3-电动机实际使用功率；K1-电动机利用系数；K2-电动机机械负载系数；K3-电动机负载系数；但由于电动机效率η不等，所以，电动机的额定需要功率P4应为：P4=P1η；电动机的实际功率（有功功率）P5应为：P5=K3*P4=K3*P1η以总用泵为例计算如下：查看总用泵厂家资料可知，额定功率P1=4kW，最大轴功率P2=2.79kW，效率η=0.86，机械负荷系数K2=0.7，由此计算出：额定需要功率P4=4/0.86=4.65kW，利用系数K1=2.79/4≈0.7，电动机负荷系数K3=0.7*0.7=0.49，电动机实际需要功率P5=0.49*4.65=2.28kW。同样方法可计算出其他电气设备的实际功率，如表2所示。（3）同时系数的确定：一般情况下，第Ⅰ类负载同时系数可取为0.8~0.9，第Ⅱ类负载可取为0.3~0.5。2.2.3蓄电池容量计算按照一般规范要求客船和500总吨以上的货船要设独立的应急电源，应急电源可选择应急发电机或是蓄电池组。该艇没有配备应急发电机，配置了一组通用蓄电池组，当无岸电而发电机又不工作时，DC24V用电设备（包括通讯航行设备、报务等）及低压应急照明自动由通用蓄电池供电。蓄电池容量计算公式如下：Q=PtUK=ItK其中，Q-所需蓄电池容量（Ah）；P-负载功率（W）；I-负载电流（A）；U-负载电压（V）；t-负载工作时间（h）。该艇的通用蓄电池容量计算如表3所示。经计算，该艇通用蓄电池组选用2块型号为6-FM200蓄电池，串联成24V，200Ah蓄电池组。另外，该艇还配备一组发电机起动用蓄电池组（2块6-FM200蓄电池串联成24V，200Ah），专供1#2#发电机起动用；两组主机起动用蓄电池组（每组2块6-FM200蓄电池串联成24V，200Ah），分别供1#2#主机起动用。这8块蓄电池均安装在机舱蓄电池架上。

2结束语

船舶电力系统设计是一个繁琐、复杂的工作，在图纸绘制过程中根据船型、船种不同需要注意事项还有很多：比如发电机的电压调整、频率调整、并联、发电机的保护，变压器初级短路保护及过载保护，蓄电池回路保护，电动机保护，风机油泵的应急切断，各开关的整定值，预留一定数量的备用开关，各设备的防护等级、安装方式，电缆规格型号的选择、电气设备布置等等，这些，作者就不再一一列数，需要大家在实际的设计工作别需要注意。文章主要是以某艇为例简单介绍了船舶电力系统的设计，还有很多不足之处敬请指导。

作者：朱丽娟 单位：青岛前进船厂