船舶低压主配电板结构设计

浅谈船舶低压主配电板结构设计

[摘要]本文介绍了船舶低压主配电板的结构形式和特点，并对低压主配电板结构设计中应注意的问题进行了论证和总结，为船舶行业低压主配电板的设计提供了一些有益的经验和数据。

[关键词]主配电板组成壳体框架外壳防护母线系统涡流通风散热

中图分类号：f121.3 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）12-0076-02

引言

主配电板是船舶电力系统的中枢，是用来把船舶电源的电能经过集中控制再分配到各用电设备的装置。其主要功能是对电力系统实施保护、分配、转换，对系统运行参数（电压、电流、功率、频率等）进行监视、测量和调控。

1 组成

1.1 主配电板由实现各种不同功能的功能屏组成。主要有发电机控制屏、并车屏、动力负载屏、和照明负载屏。各屏通过螺栓连接组合在一起固定于公共底座上，屏间设隔板，屏体与底座间设有隔震装置。

1.2 对于发电机总容量超过100kva（a.c）或100kw（d.c）时，每台发电机应设独立的发电机屏。考虑到母线的分段隔离，部分船舶的主配电板设置隔离屏。大型船舶把机舱的辅机电动机起动器集中到主配电板上来，设置组合起动屏。

1.3 根据发电机的容量及台数、负载的数量和自动化程度来确定主配电板的组成。当屏数较多时，宜将发电机控制屏布置在中间，负载屏和组合启动屏布置在两侧。

2 壳体结构按功能单元的安装方式，壳体结构分为固定式和抽屉式。

2.1 固定式是把各电器元件固定于壳体内安装板或构架上的壳

体形式，安装后不能随意调整其位置。固定式壳体结构较为简单，但更换元器件需打开柜门用专用工具在屏内操作，不利于维修和调整。常用于发电机控制屏和并车屏壳体。

2.2 抽屉式柜体是将各功能单元做成可抽出的抽屉再安装于柜

体内，维修时将抽屉抽出对元器件进行维修、调整的壳体形式。常用抽屉规格有8e/4、8e/2、8e、16e、24e等。抽屉具有连接位置、试验位置、断开位置、移动位置和分离位置。各抽屉与开关设有机械联锁装置，当开关处于分断时，抽屉才能抽出或插入；当开关处于合闸位置时，抽屉不能抽出或插入。同规格的功能单元抽屉可以方便地实现互换。抽屉式柜体具有较高的可靠性、安全性和互换性，它适合于对辅机电动机进行集中控制的组合启动屏。

3 壳体框架

3.1 壳体框架应具有足够的强度和刚度，应能承受所安装的元器件及短路时所产生的机械应力和热应力，并能在起吊、运输、振动和冲击状态下不发生有害变形。极限条件下，框架的结构安全系数一般不应小于2，受梁内应力的构件挠度不大于1/400。临界条件

下，框架任何构件不允许产生塑性变形。

3.2 壳体框架应具有防盐雾、油雾、霉菌及防腐蚀措施。

3.3 框架连接方式

（1）焊接式将各构件组焊成框架。优点是加工方便、连接可靠、整体强度高。缺点是误差大，易变形、难调整、美观性差，而且工件不能预镀。

（2）组装式将各构件加工出可连接的孔，配以专用连接件，再用、自攻螺钉、螺栓和拉铆螺母连接紧固成框架。优点是适于工件预镀，易变化调节，易美化处理，零部件可标准化设计，可批量加工，构架外形尺寸误差小、互换性好。缺点是整体强度不如焊接式，要求零部件精度高，加工成本相对提升。

（3）焊接与组装混合式可集中焊接式和组装式两种优点，一般在主要承载骨架连接处采用焊接，可变或可调部分采用组装连接。较大柜体焊接后镀覆有困难时，可将表面作喷漆处理。预镀件需焊接的，焊后可热喷镀金属来处理焊接部位。

3.4 框架构件

（1）型材常用有角钢、槽钢和特种型材（如kb型材、8mf型材、c型材、fa8型材等）。角钢、槽钢构件多以焊接形式连接，特种型材可采用焊接式也可采用紧固件进行连接。特种型材的安装面上往往要加工出统一间距的模数孔。

（2）板材板材多采用焊接连接，一次成形。可提高机械强度和防护等级，减少了连接构件。

3.5 柜体材料

a 冷轧钢板或角钢

b 不锈钢板（不导磁）

c 防锈铝（铝镁合金）

d 敷铝锌钢板或镀锌钢板

4 外壳防护

4.1 主配电板顶部防护等级应达到ip22的要求，但若主配电板安装在干燥的环境中，主配电板的后面和上方无水、油、蒸汽、管、油柜以及其它液体容器时，其顶部的防护等级可为ip21。

4.2 主配电板的两侧应有不低于ip2x的防护措施。500v以下的主配电板板后可以采用开启式。

4.3 500v以上的主配电板板后防护等级不能低于ip2x。

4.4 电缆进入主配电板处应有能防止漏水沿着电缆进入其内部

的措施。

5 母线系统

母线系统是主配电板的重要组成部分，对主配电板供电的连续性和安全性有着重要意义。

5.1 母线应由导电用电解铜或铜包覆的铝合金制成。考虑到船舶使用环境的恶劣，为保证其可靠性，应采用硬质高纯度（99.5以上）的铜型材。

5.2 母线类型一般采用敞露式母线，母线截面形状有矩形、l形、槽型及管型等。部分柜型也采用其它异形母线，如abb公司的artu

柜使用的k母线，ghk柜采用的h型母线。其中矩形母线在4000a 电流等级以下应用最广泛，但其在更大电流系统中由于散热性能不好，消耗成本和占用空间较大，不宜采用。在4000a～8000a的系统中，槽型母线由于电流分布比较均匀，散热性能好、机械强度高、电能损失少、安装检修也方便，应用较多。

5.3 母线及其支撑件应能承受短路时产生的热应力及机械应力

而不致损坏。对于额定短路电流大于10ka的主配电板，应对母线及其支撑件进行短路强度计算和复合。

5.4 母线相序（交流）和极性（直流）的安装排列应符合表1的规定。

5.5 母线的布置排列

常用母线布置方式有置顶和背挂两种。置顶布置时三相母线常作前后排列立放，此排列散热效果较好，短路时产生的应力较大。背挂布置时三相母线常作上下排列立放，短路时产生的应力较小，但涡流和磁滞损耗较大。设计时应根据空间情况综合考虑。

5.6 母线连接

为减小母线连接处的接触电阻，母线连接处表面宜采用镀锡或银处理，其连接螺栓宜采用8.8级高强度螺栓，以提高其紧固力和抗剪切应力。母线连接螺栓还应采取可靠地防松措施，在可靠性要求较高的系统中常采用施必牢紧固件。

6 通用要求

6.1 在设计过程中，应尽量控制主配电板的外形尺寸和重量，以