工程船强电系统主配电板

工程船强电系统主配电板
摘要：本文主要介绍大洋船厂所建造的GPA254系列船的强电系统主配电板。

众所周知，船东在工程船上的特殊要求较多，而在此船上，船东要求安装四台功率为1825KW的主发电机；另外本船是近海工程船，船东要求主配电板的设计还必需满足失效模式及故障分析（FMEA）的要求。

本文从主配电板的原理和设计上做一些说明。

关键词：主配电板MSB
应急配电板ESB
0 引言
配电板向船舶上所有的电气设备提供足够的工作能源，以保证船舶的正常航行和船上人员的日常生活用电，是非常重要的一项设备。

主配电板一旦出现故障，将会影响着船舶的安全航行。

因此，大中型船舶除要求设置主配电板作为正常航行时的供电外，还需设置应急配电板。

配电板的自动化程度在不断提高，船东对船上人员的安全保护也在不断提高。

在大洋船厂建造的GPA254上，船东为了避免部分发电机损坏后，对船舶及船员造成不利影响，船东特意在此船上加装了一台相同功率的主发电机。

此发电机的控制原理在设计阶段就颇费周折，由于本船功率大的用电设备较多，船舶将来的工作环境要求高。

船东的当时想法是：当有一台主发电机出现故障时，第四台发电机能随时被起动，尽量不影响其它的设备的使用。

而且，此船的配电板设计必需满足FMEA（失效模式和故障分析）的要求。

GPA254为电力推进船，四台主发；三台艉推进器（其中左右两台推进器可360度旋转）；艏部有二台艏侧推。

本船上的推进系统，DP系统，监测系统，通讯导航系统等之间联系非常密切．在这种配置下，本船对电站的要求非常的高。

1．主配电板设计要求
1．1．主配电板的组成：
由于全船的功率都从主配电板上的汇排上出去，因此主配电板的单线图设计必需清晰明确符合它的特殊要求。

船舶主配电板按其在船舶上所起的作用一般可分为发电机屏、并车屏、负载屏和岸电屏四类。

其应用说明如下：
1) 发电机控制屏每一台发电机一般均应有一个独立控制屏,以便对发电机进行控制、监视和调整。

每台发电机的功率为1825KW，每台发电机一个控制屏。

另，由于此船在很多方面的自动化程度相当高，在进入DP操作模式后，整条船会为了达到预先设计好的目的和方向，会自动起动、停止各个相关设备，船舶完全可以自由的在海上航行。

为了对船的功能有所抑制，所以我们在发电机的起动上没有采用自动起动方式，而用的是手动起动。

2）并车屏发电机作并联运行时，主配电板一般设有一个并车屏。

而本船也是有一个单独的并车屏。

3）负载屏该屏上装有各种规格的自动空气断路器，经此可供电给较重要的负载，如各种油泵、风机、对外消防泵、克令吊等，还可供电给照明等小型电力系统，有的大型配电板有几个负载屏。

4）岸电屏在大型船舶中，因引入岸电容量较大，故开关设备较大，并装有监测仪表、相序指示、逆功保护等环节。

而此船的设备较多，没有足够的空间为它单独设一屏，只是设计了一屏的一部分给岸电箱。

本船的推进器是用750V直流推进器推进，所以在集控室里面除了有主配电板，还有艉进器，艏侧推推进器控制屏，可控硅整流器等。

1．2主配电板设计的方案：
此船在对主汇流排进行设计时，开始时曾提出来两种方案：
一．通过软件去控制，当已有三台发电机在运行时，第四台发电机的起动将被抑制，无论如何将不能被起动。

二．第四台发电机起动时，汇流排中间的连接开关BUSBAR LINK被自动切断。

汇流排两端各自运行两台主发电机。

我们从主配电板单线图（图一）中可以看出，此船的主配板所负荷的设备较多，设备功率又较大，考虑到此船的自动定位的功能和FMEA（失效模式和故障分析）的要求。

所以最终，我们选择了方案二。

从图一中不难看出，此单线图有一个较特殊的地方：此船上ESB的220Vac 的设备从MSB上获得电源方式有两种：
一种是从变压器XF3获得（第一方式）；
另一种从MSB上的220Vac电源上直接获得（第二方式）。

这也主要是从它的冗余功能上考虑的。

在做FMEA调试时，除非有其它特别的规定，一般地主配电板的单线图中各个设备的工作状态设置如下：?DG1(1号发电机)、DG2和DG3、DG4在正常工作状态时。

DG1、DG3为汇流排A提供电能；DG3、DG4为汇流排B提供电能。

四台发电机同时工作时，中间的汇流排开关断开。

?480V MSB 汇流排处于断开状态。

汇流排A、B之间靠汇流排开关（并车装置）连接，而正常的DP操作模式下，此开关处于断开状态。

?220Vac ESB 应急汇流排开关处于打开状态。

当从MSB到ESB的开关或XF3失效，此开关会自动合上。

?ESB 中220Vac 第一电源由变压器XF3获得；
?应急发电机两开关处于自动转换模式。

?为了满足本船的FMEA要求，此船每台发电机均带一套蓄电池；一套充放电板。

尽量保证每台发电机的起动不受其它因素的影响。

从图一中可以看出，汇流排A为左推进电机（T3）、中推进电机（T4）、前艏侧推（T1）、及左变压器XF1、各种组合起动屏、风机供电。

由于在前面的主配电板单线图里已经介绍了各个较大设备的功率，细心的人可以看出在DP状态和FIFI状态下，DG1和DG3的总功率根本就不够使用。

当然我们是从软件抑制上来避免这种情况的。

汇流排B为右推进电机（T5）、后艏侧推（T2）、应急配电板、及右变压器XF2、各种组合起动屏、风机供电等。

1．3 主配电板保护设计：
主配电板保护装置是指安装在主配电板上用来控制主开关的装置，在正常情况下，发电机的电能是通过配电板上的三相主开关的闭合来送至配电板的汇流排的。

当电力系统出现负载加重或短路等不正常的情况时，保护装置立即开始动作，断主开关，以避免发电机超负荷运行。

主开关一般采用的是自动空气断路器。

为了保证柴油发电机的负荷试验正常进行，首先要做好主配电板保护装置的设计。