本實(shí)用新型涉及船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，尤其涉及船舶環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)閉鎖保護(hù)電路，屬于艦船電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：船舶主電站是船舶電力系統(tǒng)中產(chǎn)生和分配電能的重要設(shè)備，它由發(fā)電機(jī)及其原動機(jī)、配電板、變壓器及附屬設(shè)備所組成。國際海事組織(IMO)發(fā)布的《國際海上人命安全公約》(SOLAS)和各國海事部門發(fā)布的船舶建造規(guī)范，為保障船舶海上安全，對船舶電力系統(tǒng)有一系列規(guī)定和要求。規(guī)范規(guī)定每一艘船均須配備一主電源，該主電源應(yīng)至少由兩臺相互獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組所組成，上述發(fā)電機(jī)組的容量必須使任一發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障或停止運(yùn)行時(shí)，其余發(fā)電機(jī)組的容量仍足以供電給在海上航行時(shí)所需的所有設(shè)備。電力推進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，海洋工程船舶綜合功能的不斷提高以及某些特定武備的電力需求，都使艦船主電站功率越來越大。就當(dāng)前而言，絕大多數(shù)船舶主電站的電壓等級為三相交流400V、440V和690V。面對功率日益增大的艦船電網(wǎng)，主電站若維持常規(guī)的低電壓水平，難以滿足電力系統(tǒng)的功率需求。大多數(shù)電氣設(shè)備在同等功率時(shí)，低壓電器的體積與重量要比高壓電器大得多，輸送電力所需要的電纜截面、短路電流更要大很多倍，使得低壓電器承受短路電流的能力難以滿足要求，對大截面且數(shù)量很多的電纜敷設(shè)也有困難，低壓供、配電的負(fù)面影響較多。盡管船電系統(tǒng)采用高壓供、配電能克服低電壓大電流存在的諸多問題，但大多數(shù)船舶電力需求側(cè)的電氣設(shè)備都是低壓電器，要在全船都采用高壓供配電是不實(shí)際的。由于多種因素，高壓裝置在船舶電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還處于初始階段，但對單臺發(fā)電機(jī)功率在3MW以上的船舶主電站，采用高壓供、配電，已是技術(shù)經(jīng)濟(jì)的客觀要求。IEC把相電壓在1kV以上的定為高壓，各大船級社的船舶建造規(guī)范對船舶高壓裝置的內(nèi)容不多，表述也略有不同，其中對三相交流高壓電力系統(tǒng)的額定電壓、額定頻率和開關(guān)裝置最小間隙的有關(guān)規(guī)定，歸納起來的數(shù)據(jù)見表1。表1船舶高壓電力系統(tǒng)的額定電壓、額定頻率和開關(guān)裝置的最小間隙額定電壓3.0/3.3kV6.0/6.6kV10/11kV15/16.5kV設(shè)備最高電壓3.6kV7.2kV12kV17.5kV額定頻率50/60Hz50/60Hz50/60Hz50/60Hz最小間隙55mm90mm120mm160mm船舶規(guī)范允許高壓裝置采用三線與船體絕緣系統(tǒng)或三線中性點(diǎn)接地系統(tǒng)；要求高壓配電板應(yīng)具有完全隔開和四面都封閉的金屬包覆外殼；高壓配電布置應(yīng)能借助抽屜式、抽拉式斷路器或開關(guān)、或借助隔離開關(guān)將主配電板的匯流排至少分成獨(dú)立的兩部分，每一部分至少由一臺交流發(fā)電機(jī)供電；規(guī)范提出可借助低壓系統(tǒng)中點(diǎn)接地或者使用適當(dāng)?shù)闹悬c(diǎn)限壓裝置，來防止由高壓系統(tǒng)經(jīng)變壓器供電的低壓系統(tǒng)因初次級繞組間可能發(fā)生的絕緣故障而產(chǎn)生的過電壓；規(guī)范同時(shí)對高壓裝置的接地、防護(hù)、試驗(yàn)等項(xiàng)有相關(guān)規(guī)定。為防止船舶海上污染，國際海事組織(IMO)于1997年通過的《船舶防污染國際公約》(MARPOL)，已在2005年生效。根據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年全球海運(yùn)船舶排放的NOX排放量占排放總量的18―30％、SOX排放量占排放總量的9％,于是在2008年10月,隸屬于IMO的海上環(huán)境保護(hù)委員會(MEPC)第58次會議，討論通過了一項(xiàng)嚴(yán)格控制減少來自船舶空氣污染物有害排放的國際性法律法規(guī)——《船舶防污公約附則Ⅵ-修訂版》,在減少或限制來自船舶溫室氣體的技術(shù)發(fā)展和合作方式上取得了重大進(jìn)展；MEPC第64屆會議于2012年10月召開，會上成立了空氣污染和能效工作組，還設(shè)立了防污強(qiáng)制性規(guī)定修正案起草組；MEPC第66屆會議于2014年3月召開，審議和通過了空氣污染及能效、海運(yùn)業(yè)溫室氣體(GHG)減排等強(qiáng)制性文件。我國和美、英、法、德、日等許多國家，高度重視MARPOL的履約工作，為履行締約國義務(wù),保護(hù)海洋環(huán)境和資源,防治船舶污染損害,促進(jìn)航運(yùn)的可持續(xù)發(fā)展,有的國家全面采用IMO的某些公約和建議案,有的國家則依照這些公約和建議案制訂相應(yīng)的國內(nèi)法,加強(qiáng)對船舶的防污管理，相繼發(fā)布了一系列限制船舶廢氣排放的國家規(guī)范，對超排造成污染的船舶或者不準(zhǔn)進(jìn)港，或者實(shí)行嚴(yán)厲的制裁措施。因此，船舶對減少排放與提高能效的迫切性與日俱增，加上世界經(jīng)濟(jì)低迷與能源緊缺，造成海運(yùn)成本上漲，促使航運(yùn)業(yè)必須注重節(jié)能減排和降本增效。在上述背景的綜合影響下，船舶主電站以安全可靠和節(jié)能減排為前提的設(shè)計(jì)創(chuàng)新是勢在必行。對于大型軍艦和巨型船船，更有必要提高供配電的靈活性，確保船電系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或特發(fā)事件時(shí)，能安全可靠供電，滿足海上航行時(shí)所需的所有設(shè)備對電力的需求。如何做到使船舶主電站既完全符合SOLAS和船舶規(guī)范的有關(guān)要求，又能滿足MARPOL和防污減排國際性法律法規(guī)的規(guī)定，同時(shí)保證供電可靠性，已成為一個(gè)重要課題。上述技術(shù)問題可以采用船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)解決，所述兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，分為一級配電、二級配電，一級配電為高壓配電，二級配電為低壓配電，高壓配電線路及低壓配電線路均為環(huán)網(wǎng)線路。兩級配電雙環(huán)網(wǎng)的優(yōu)越性顯而易見，與傳統(tǒng)的低壓船舶供電線路相比，兩級配電雙環(huán)網(wǎng)具有配電的靈活性，并由此提高了供電的可靠性，增強(qiáng)了主電站在突發(fā)事件時(shí)的供電能力,并且有利于節(jié)能減排、提高電壓質(zhì)量、減小短路造成的危害、便于電纜敷設(shè)。確保環(huán)網(wǎng)電路安全運(yùn)行的關(guān)鍵是要防止高壓或低壓分段被環(huán)網(wǎng)線路旁路而造成保護(hù)裝置失效，或誤合開關(guān)發(fā)生意外事故。近年來，有的城市在電網(wǎng)改造中也采用高壓環(huán)網(wǎng)線路，但城市中的配電環(huán)網(wǎng)與船電環(huán)網(wǎng)有根本區(qū)別，城市環(huán)網(wǎng)中高壓電源側(cè)的兩路電源可能來自兩個(gè)變電所，也可能來自同一變電所的兩段匯流排，兩路電源一旦失效，環(huán)網(wǎng)中的各臺配電變壓器也全部失電。船電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是不允許全船失電，在一級配電中高壓電源側(cè)的兩段匯流排全部失效后，二級配電中的電源設(shè)備仍可以向高壓匯流排提供備用高壓備用主電源，確保環(huán)網(wǎng)中的各臺配電變壓器能繼續(xù)運(yùn)行維持向全船重要設(shè)備供電，這其中的發(fā)電機(jī)啟動與開關(guān)的分合，均非人工操作能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，而是由與全船計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的船舶電站智能化管理裝置(PMS)來自動完成。城網(wǎng)中因環(huán)網(wǎng)開關(guān)之間的距離較長，又無二級配電向一級配電提供電源的功能，所以防止高壓分段被環(huán)網(wǎng)線路旁路或誤合開關(guān)的方法是依靠運(yùn)行管理制度(命令票、工作票、操作票)來防止誤操作，這種方式不符合在船電系統(tǒng)中使用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種船舶環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)閉鎖保護(hù)電路，在高壓配電柜與環(huán)網(wǎng)柜本身具有“五防”功能的基礎(chǔ)上，增設(shè)必要的互鎖裝置，以杜絕任何形式的誤操作，有效防止高壓與低壓分段被環(huán)網(wǎng)旁路或誤合開關(guān)的事件發(fā)生，符合PMS進(jìn)行自動控制的要求。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種船舶環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)閉鎖保護(hù)電路，船舶環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)分為一級配電、二級配電，所述一級配電為高壓配電，所述二級配電為低壓配電，高壓配電線路及低壓配電線路均為環(huán)網(wǎng)線路，所述環(huán)網(wǎng)線路由匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開關(guān)以環(huán)式接線連接而成，匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)與環(huán)網(wǎng)開關(guān)的總數(shù)為N，對環(huán)網(wǎng)線路的匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)與環(huán)網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行閉鎖控制的原則為N個(gè)開關(guān)中只允許有N-1個(gè)開關(guān)合閘，必須有1個(gè)開關(guān)處于分閘狀態(tài)；所述匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)與環(huán)網(wǎng)開關(guān)為斷路器，N個(gè)斷路器中的任意一個(gè)斷路器Q的閉鎖保護(hù)電路包括斷路器Q合閘線圈QC、斷路器Q分閘線圈QT、斷路器Q合閘按鈕1S、斷路器Q分閘按鈕2S、微型斷路器QF；所述斷路器Q合閘線圈QC的一端經(jīng)微型斷路器QF接電源MC端，斷路器Q合閘線圈QC的另一端與斷路器Q常閉輔助觸點(diǎn)Q1的一端連接，N個(gè)斷路器中其余的斷路器，每個(gè)斷路器取一對常閉輔助觸點(diǎn)進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)電路一端與斷路器Q常閉輔助觸點(diǎn)Q1的另一端連接，并聯(lián)電路另一端接斷路器Q合閘按鈕1S的一端，斷路器Q合閘按鈕1S的另一端經(jīng)微型斷路器QF接電源WC端，所述斷路器Q分閘線圈QT的一端經(jīng)微型斷路器QF接電源MC端，斷路器Q分閘線圈QT的另一端與斷路器Q常開觸點(diǎn)Q2的一端連接，斷路器Q常開觸點(diǎn)Q2的另一端與斷路器Q分閘按鈕2S的一端連接，斷路器Q分閘按鈕2S的另一端經(jīng)微型斷路器QF接電源WC端，N個(gè)斷路器中其余的斷路器每個(gè)斷路器取一對常開輔助觸點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)電路的兩端并聯(lián)連接于斷路器Q分閘按鈕2S的兩端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型船舶環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)閉鎖保護(hù)電路有效防止高壓與低壓分段被環(huán)網(wǎng)旁路或誤合開關(guān)的事件發(fā)生，并由此提高了供電的可靠性，符合PMS進(jìn)行自動控制的要求。附圖說明圖1是本實(shí)用新型的船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)圖；圖2是船舶環(huán)網(wǎng)配電閉鎖保護(hù)電路原理圖；圖3是高壓真空斷路器與高壓負(fù)荷開關(guān)電動操作控制原理圖；圖4是高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路原理圖；圖5是輸灰船主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)圖；圖6是輸灰船高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路圖；圖7是低壓斷路器電動操作控制原理圖；圖8是輸灰船低壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)是對船船電網(wǎng)供給側(cè)電氣主接線的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，兩級配電分別是指高壓配電與低壓配電，雙環(huán)網(wǎng)分別是指高壓線路環(huán)網(wǎng)與低壓線路環(huán)網(wǎng)。如圖1所示，高壓柜各柜之間的虛線表示是完全隔開的配電柜，各柜抽出式開關(guān)裝置裝有在工作位置和斷開位置均為有效的機(jī)械連鎖裝置(“五防”功能：a.防止帶負(fù)荷誤拉誤合隔離觸頭；b.防止帶電合接地開關(guān)與接地開關(guān)未分閘前合斷路器(或高壓負(fù)荷開關(guān))；c.防止誤入帶電間隔；d.防止手車在工作位置時(shí)拔除二次插頭；e.防止有電時(shí)打開柜門和打開柜門后進(jìn)行操作)，以杜絕任何形式的誤操作，各高壓柜的接地開關(guān)均具有接通能力，配電變壓器均為干式變壓器，完全能滿足船舶建造規(guī)范中對主電源及高壓裝置的有關(guān)要求。在各類艦船上應(yīng)用該系統(tǒng)時(shí)，僅需在選擇電壓等級、發(fā)電機(jī)容量的大小及臺數(shù)、高/低壓匯流排的段數(shù)、高/低壓側(cè)饋電開關(guān)的數(shù)量、環(huán)網(wǎng)柜與配電變壓器的臺數(shù)這幾個(gè)方面因船而異，其電氣主接線可按該模式根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行縮減或擴(kuò)展。對開關(guān)柜的爬電距離、防護(hù)等級、防護(hù)措施、等電位連接、保護(hù)設(shè)備、開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)、檢驗(yàn)、試驗(yàn)及電纜的選擇等具體事項(xiàng)，仍按船舶規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。以圖1為例，一級配電與高壓環(huán)網(wǎng)包括：(1)根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果確定的2臺高壓發(fā)電機(jī)1G與2G，分別通過高壓主配電柜上的開關(guān)5Q與10Q向高壓Ⅰ段與Ⅱ段匯流排提供高壓主電源；(2)高壓主配電柜上的高壓開關(guān)2Q用于接入高壓岸電電源；(3)由高壓主配電柜上的開關(guān)6Q與9Q分別向裝設(shè)在主電站(通常在機(jī)艙內(nèi)或附近處所)的主配電變壓器1T、2T高壓側(cè)配電；(4)高壓電源由高壓主配電柜上的開關(guān)1Q與13Q分別向裝設(shè)在遠(yuǎn)處負(fù)荷集中的A區(qū)與N區(qū)的配電變壓器高壓側(cè)配電，并進(jìn)行高壓環(huán)網(wǎng)向負(fù)荷集中的B區(qū)、C區(qū)的配電變壓器高壓側(cè)配電，如圖1中的高壓發(fā)電機(jī)1G—高壓開關(guān)5Q--高壓開關(guān)1Q－高壓開關(guān)22Q－高壓開關(guān)23Q－高壓開關(guān)25Q－高壓開關(guān)27Q－高壓開關(guān)13Q－高壓開關(guān)10Q－高壓發(fā)電機(jī)2G之間的環(huán)網(wǎng)，高壓發(fā)電機(jī)1G與2G可由船舶電站功率管理裝置(PMS)自動同步實(shí)行并列運(yùn)行；(5)由高壓主配電柜上的高壓開關(guān)3Q、4Q、11Q、12Q(數(shù)量可按需增減)向高壓用電負(fù)載(例如高壓電動機(jī)、專用變壓器等設(shè)備)直接配電。二級配電與低壓環(huán)網(wǎng)包括：(1)主配電變壓器1T與2T的低壓側(cè)(通常為400V或440V或690V)分別通過低壓主配電板的開關(guān)4LQ與8LQ向低壓Ⅰ段、Ⅱ段匯流排提供低壓主電源；(2)配置兩臺低壓主發(fā)電機(jī)組1DG與2DG，分別通過低壓主配電板的開關(guān)3LQ與7LQ分別向低壓Ⅰ段、Ⅱ段匯流排提供備用低壓主電源；(3)低壓主配電板上的開關(guān)1LQ用于接入低壓岸電電源；(4)由低壓主配電板的開關(guān)2LQ與9LQ分別向主照明變壓器3T與4T的初級側(cè)配電，3T與4T的次級側(cè)(通常為220V)分別向低壓主配電板的低壓Ⅲ段匯流排提供照明與日用電器的電源；(5)由低壓主配電板上按需設(shè)置的開關(guān)向就近的低壓用電負(fù)載配電；(6)由低壓主配電板上的開關(guān)10LQ通過應(yīng)急配電板的隔離開關(guān)1EQ向應(yīng)急配電板Ⅰ段匯流排供電，應(yīng)急配電板的開關(guān)3EQ向干式應(yīng)急照明變壓器ET初級側(cè)配電，ET的次級側(cè)(通常為220V)向應(yīng)急配電板Ⅱ段匯流排提供應(yīng)急照明與日常用電設(shè)備的電源；應(yīng)急配電板上按需設(shè)置的開關(guān)向全船應(yīng)急負(fù)載配電；(7)各用電負(fù)載集中區(qū)(A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、N區(qū))的干式配電變壓器低壓側(cè)向其低壓開關(guān)板的匯流排提供電源，由各區(qū)低壓開關(guān)板的饋電開關(guān)向本區(qū)低壓用電負(fù)載配電；(8)必要時(shí)低壓主發(fā)電機(jī)組可通過主配電變壓器升壓，向高壓匯流排提供電源并進(jìn)行環(huán)網(wǎng)，例如圖1中的低壓發(fā)電機(jī)1DG—開關(guān)3LQ—開關(guān)4LQ－主配電變壓器1T－高壓開關(guān)6Q－高壓開關(guān)1Q－高壓開關(guān)22Q－高壓開關(guān)23Q－高壓開關(guān)25Q－高壓開關(guān)27Q--高壓開關(guān)13Q--高壓開關(guān)9Q—主配電變壓器2T—開關(guān)8LQ—開關(guān)7LQ—低壓發(fā)電機(jī)2DG之間的環(huán)網(wǎng)，低壓發(fā)電機(jī)1DG與2DG可由PMS自動同步實(shí)行并列運(yùn)行。船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)具有配電的靈活性，并由此提高了供電的可靠性，增強(qiáng)了主電站在突發(fā)事件時(shí)的供電能力。在二級配電中，采用低壓發(fā)電機(jī)組提供備用主電源，當(dāng)任何原因造成一級配電失效時(shí)，二級配電能滿足船舶航行時(shí)的用電需求，確保航行安全。當(dāng)一級配電中的高壓發(fā)電機(jī)全部失效時(shí)，二級配電中的低壓主發(fā)電機(jī)可通過主配電變壓器升壓向高壓配電柜提供備用高壓主電源，向各負(fù)荷區(qū)配電，維持重要設(shè)備正常工作。與傳統(tǒng)的低壓船舶供電線路相比，本實(shí)用新型有利于節(jié)能減排、提高電壓質(zhì)量、減小短路造成的危害、便于電纜敷設(shè)。主電站采用高壓電源，有利于選用大功率電源設(shè)備，提高經(jīng)濟(jì)性。在一級與二級配電中，設(shè)置有接高壓岸電與低壓岸電的開關(guān)，供港口作業(yè)或停泊時(shí)接用岸電，可有效減少船舶自發(fā)電時(shí)因排放造成的污染。在高壓配電柜與環(huán)網(wǎng)柜本身具有“五防”功能的基礎(chǔ)上，船舶主電站兩級配電雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中還應(yīng)設(shè)置必要的互鎖，以杜絕任何形式的誤操作。以圖1為例有下列開關(guān)互鎖：(1)高壓岸電開關(guān)與各電源開關(guān)互鎖。如圖1所示，其中2Q與5Q、10Q、1LQ、3LQ、7LQ、2EQ中任何一個(gè)開關(guān)都必須互鎖；(2)低壓岸電開關(guān)與各電源開關(guān)互鎖。如圖1所示，其中1LQ與2Q、5Q、10Q、3LQ、7LQ、2EQ中任何一個(gè)開關(guān)都必須互鎖；兩級配電雙環(huán)網(wǎng)的優(yōu)越性顯而易見，確保環(huán)網(wǎng)電路安全運(yùn)行的關(guān)鍵是要防止高壓或低壓分段被環(huán)網(wǎng)線路旁路而造成保護(hù)裝置失效，或誤合開關(guān)發(fā)生意外事故。近年來，有的城市在電網(wǎng)改造中也采用高壓環(huán)網(wǎng)線路，但城市中的配電環(huán)網(wǎng)與船電環(huán)網(wǎng)有根本區(qū)別，城市環(huán)網(wǎng)中高壓電源側(cè)的兩路電源可能來自兩個(gè)變電所，也可能來自同一變電所的兩段匯流排，兩路電源一旦失效，環(huán)網(wǎng)中的各臺配電變壓器也全部失電。船電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是不允許全船失電，在一級配電中高壓電源側(cè)的兩段匯流排全部失效后，二級配電中的電源設(shè)備仍可以向高壓匯流排提供備用高壓備用主電源，確保環(huán)網(wǎng)中的各臺配電變壓器能繼續(xù)運(yùn)行維持向全船重要設(shè)備供電，這其中的發(fā)電機(jī)啟動與開關(guān)的分合，均非人工操作能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，而是由與全船計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的船舶電站智能化管理裝置(PMS)來自動完成。城網(wǎng)中因環(huán)網(wǎng)開關(guān)之間的距離較長，又無二級配電向一級配電提供電源的功能，所以防止高壓分段被環(huán)網(wǎng)線路旁路或誤合開關(guān)的方法是依靠運(yùn)行管理制度(命令票、工作票、操作票)來防止誤操作，這種方式不符合在船電系統(tǒng)中使用。為了解決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為無論是高壓環(huán)網(wǎng)還是低壓環(huán)網(wǎng)，其環(huán)網(wǎng)線路的匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)與環(huán)網(wǎng)開關(guān)的總數(shù)量為N，進(jìn)行閉鎖控制的原則為只能有N-1個(gè)開關(guān)合閘。環(huán)網(wǎng)配電閉鎖保護(hù)電路的基本原理圖如圖2所示，匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)與環(huán)網(wǎng)開關(guān)為斷路器，N個(gè)斷路器中的任意一個(gè)斷路器Q的閉鎖保護(hù)電路包括斷路器Q合閘線圈QC、斷路器Q分閘線圈QT、斷路器Q合閘按鈕1S、斷路器Q分閘按鈕2S、微型斷路器QF；所述斷路器Q合閘線圈QC的一端經(jīng)微型斷路器QF接電源MC端，斷路器Q合閘線圈QC的另一端與斷路器Q常閉輔助觸點(diǎn)Q1的一端連接，N個(gè)斷路器中其余的斷路器，每個(gè)斷路器取一對常閉輔助觸點(diǎn)進(jìn)行并聯(lián)，并聯(lián)電路一端與斷路器Q常閉輔助觸點(diǎn)Q1的另一端連接，并聯(lián)電路另一端接斷路器Q合閘按鈕1S的一端，斷路器Q合閘按鈕1S的另一端經(jīng)微型斷路器QF接電源WC端，所述斷路器Q分閘線圈QT的一端經(jīng)微型斷路器QF接電源MC端，斷路器Q分閘線圈QT的另一端與斷路器Q常開觸點(diǎn)Q2的一端連接，斷路器Q常開觸點(diǎn)Q2的另一端與斷路器Q分閘按鈕2S的一端連接，斷路器Q分閘按鈕2S的另一端經(jīng)微型斷路器QF接電源WC端，N個(gè)斷路器中其余的斷路器每個(gè)斷路器取一對常開輔助觸點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)電路的兩端并聯(lián)連接于斷路器Q分閘按鈕2S的兩端?！癗開N-1”閉鎖是要確保高壓環(huán)網(wǎng)與低壓環(huán)網(wǎng)中有一只開關(guān)處于分閘狀態(tài)，避免造成匯流排分段的聯(lián)絡(luò)開關(guān)被環(huán)網(wǎng)旁路。當(dāng)高壓或低壓匯流排分段與環(huán)網(wǎng)開關(guān)有所增減時(shí)，仍按上述閉鎖原理進(jìn)行控制。在圖1所示的具體實(shí)施例中，高壓主配電柜的匯流排聯(lián)絡(luò)開關(guān)為7Q、8Q，環(huán)網(wǎng)開關(guān)為22Q、23Q、25Q、27Q，故N＝6，N-1＝5，這6只開關(guān)中必須實(shí)行“6開5”，即6只開關(guān)中只允許有5只合閘，其中之一必須在斷開位置。如圖3所示是高壓真空斷路器與高壓負(fù)荷開關(guān)電動操作控制原理圖，圖4是圖1所示的具體實(shí)施例中高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路原理圖，在圖4中因閉鎖電路需要的主開關(guān)輔助觸頭較多，采用了中間繼電器進(jìn)行觸頭擴(kuò)展，為防止中間繼電器不能正常工作而發(fā)生誤操作，增加了當(dāng)本柜中間繼電器失效時(shí)主開關(guān)無法合閘的保護(hù)，還增加了當(dāng)其中1只主開關(guān)已經(jīng)合閘后，如果其它5只主開關(guān)操作電源全部接通時(shí)，已合閘的這只主開關(guān)立即分閘的保護(hù)。例如，在主開關(guān)7Q的“N開N-1”(6開5)閉鎖電路中，1QF合閘接通操作電源后，當(dāng)11S接通時(shí)，如果1K未動作，7Q無法合閘；在7Q已經(jīng)合閘，當(dāng)控制操作電源的微型斷路器2QF、3QF、4QF、5QF、6QF全部合閘后，2K、3K、4K、5K、6K的動合觸頭全部接通，7Q便自動分閘；如果中間繼電器2K、3K、4K、5K、6K中有1只或多只失效，則相應(yīng)的主開關(guān)將無法合閘，從而有效地防止在任何情況下發(fā)生誤操作。如圖5所示，以某公司的一艘輸灰船為例，該船有破碎機(jī)2臺，各臺電動機(jī)為Y5003-8型、額定電壓0.38kV、△接法、額定功率630kW、Y/△啟動；輸灰用102m3/min螺桿空壓機(jī)2臺，每臺電動機(jī)額定電壓0.38kV、額定功率600kW、變頻調(diào)速；機(jī)艙與甲板機(jī)械等其它用電負(fù)載電壓均為三相交流0.38kV，正常照明與單相用電負(fù)載的電壓均為交流0.22kV，該船在港口作業(yè)時(shí)用電負(fù)載最大，計(jì)算負(fù)荷為5280kW。停靠該公司碼頭作業(yè)時(shí)，有三相交流50Hz、10kV和0.4kV岸電電源可供使用。根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果和用電負(fù)載的狀況，尤其是上述4臺大功率設(shè)備的安裝處所距離機(jī)艙較遠(yuǎn)，供電半徑都在200m左右，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定該船主電站采用10kV供配電在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面較為有利。在港口與碼頭作業(yè)時(shí)主推進(jìn)不工作，可利用2臺主推進(jìn)柴油機(jī)(單臺功率6600HP)各驅(qū)動1臺10.5kV、50Hz、3600kW/4500kVA的高壓發(fā)電機(jī)(軸帶發(fā)電機(jī)1HG、2HG)分別向高壓主配電柜的Ⅰ段與Ⅱ段匯流排提供高壓主電源；設(shè)置2臺10±2×2.5％/0.4kV、1250kVA的干式主降壓變壓器1T與2T，其高壓側(cè)由高壓主配電柜供電，低壓側(cè)分別向低壓主配電板的Ⅰ段與Ⅱ段匯流排提供低壓主電源；設(shè)置2臺三相交流50Hz、0.4kV、1000kW/1250kVA的的主柴油發(fā)電機(jī)組(1DG、2DG)分別向低壓主配電板的Ⅰ段與Ⅱ段匯流排提供低壓備用主電源；在2臺破碎機(jī)的Y/△啟動箱前端各裝設(shè)1臺干式專用降壓變壓器3T與4T(1000kVA、10/0.4kV)，其高壓側(cè)由高壓主配電柜供電；在2臺102m3/min螺桿空壓機(jī)的變頻器前端各配置1臺降壓兼抑制諧波的干式專用變壓器5T與6T(10/0.4kV、50Hz、V/Y△、800kVA)，其高壓側(cè)由高壓主配電柜經(jīng)高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)供電并進(jìn)行環(huán)網(wǎng)；機(jī)艙及甲板機(jī)械等低壓用電負(fù)載由低壓主配電板供電，破碎機(jī)與空壓機(jī)配帶的附屬設(shè)備由相應(yīng)的專用變壓器低壓側(cè)供電。該方案既可在該公司碼頭作業(yè)時(shí)接用10kV岸電電源，又可在停泊工況時(shí)接用0.4kV岸電電源。由于絕緣新材料的耐受電壓與制造工藝不斷提高，使高壓電器的結(jié)構(gòu)緊湊、外形小巧，為適應(yīng)船舶有關(guān)艙室空間有限的狀況創(chuàng)造了條件。例如額定工作電壓7.2-17.5kV、額定電流630A或1250A的金屬鎧裝移開式高壓配電柜，主開關(guān)采用真空或六氟化硫(SF6)斷路器、電動/手動操作，外形尺寸可以在寬600mm、高2000mm、深1450mm以內(nèi)，若將電壓互感器(PT)柜和進(jìn)線柜合一，柜寬在900mm左右，電器布置即能滿足表1中開關(guān)裝置最小間隙的規(guī)定。若負(fù)載不大，主開關(guān)可采用六氟化硫(SF6)負(fù)荷開關(guān)，高壓柜尺寸可進(jìn)一步縮小，柜寬可控制在375mm、高1600mm、深900mm左右。該船主電站電氣主接線及高壓柜外形尺寸如圖4所示。圖4中高壓主配電柜的主開關(guān)全部采用高壓真空斷路器，額定電壓12kV、額定電流630A、額定短路開斷電流20kA、額定短路關(guān)合電流50kA、額定短時(shí)耐受電流20kA(4S)，也可選用六氟化硫(SF6)斷路器，各項(xiàng)參數(shù)均能滿足該船電力系統(tǒng)的要求；兩臺高壓發(fā)電機(jī)控制柜上各裝設(shè)一組氧化鋅避雷器進(jìn)行過電壓保護(hù)，裝設(shè)兩只電壓互感器(10/0.1kV)提供測量和保護(hù)裝置用電源；各臺高壓進(jìn)出線柜上各裝有一組接地刀閘，以保證在設(shè)備檢修時(shí)的人身安全；各高壓開關(guān)柜上均裝有帶電顯示器，有電時(shí)閉鎖高壓柜電纜室門；在母線聯(lián)絡(luò)柜上裝設(shè)1臺主電站用電干式變壓器(30kVA、10/0.4kV、Dyn11)供給主電站工作電源；采用“三工位”(分閘、合閘、接地)型SF6高壓負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合在就地對2臺空壓機(jī)專用變壓器進(jìn)行控制和保護(hù)，高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)為SF6高壓負(fù)荷開關(guān)。兩級配電高壓環(huán)網(wǎng)具有配電的靈活性，并由此提高了供電的可靠性。在船舶主電站供、配電功率相同、輸電線路電流密度不變的情況下，計(jì)算結(jié)果表明高壓配電優(yōu)越性較多。高壓供配電的安全互鎖或閉鎖功能對人身和設(shè)備安全都十分重要，除“五防”功能外，按照前述兩級配電與高壓環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)互鎖(或閉鎖)的規(guī)定，以圖5為例，應(yīng)設(shè)置下列互鎖或閉鎖：(1)高、低壓岸電與船電互鎖。4Q與5Q、8Q、4LQ、5LQ、8LQ、2EQ中任何一個(gè)開關(guān)都進(jìn)行互鎖；4LQ與5LQ、8LQ、4Q、5Q、8Q、2EQ中任何一個(gè)開關(guān)都進(jìn)行互鎖；(2)高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)的“N開N-1”閉鎖。高壓主配電柜匯流聯(lián)絡(luò)開關(guān)為6Q與7Q，6Q與7Q為高壓真空斷路器，環(huán)網(wǎng)開關(guān)為21Q與23Q，21Q與23Q為高壓負(fù)荷開關(guān)，N＝4，這4只開關(guān)實(shí)行“N開N-1”閉鎖(即“4開3”閉鎖)，無論采用任何一種供電方案，這4只開關(guān)中必須有1只在斷開狀態(tài)。輸灰船高壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路圖如圖6所示。高壓真空斷路器與高壓負(fù)荷開關(guān)電動操作控制原理如圖3所示。(3)低壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)的“N開N-1”閉鎖。低壓主配電板匯流聯(lián)絡(luò)開關(guān)為6LQ與7LQ，環(huán)網(wǎng)開關(guān)為21Q與23Q，其中6LQ與7LQ為低壓斷路器，21Q與23Q為低壓負(fù)荷開關(guān)，N＝4，這4只開關(guān)實(shí)行“N開N-1”閉鎖(即“4開3”閉鎖)，無論采用任何一種供電方案，這4只開關(guān)中必須有1只在斷開狀態(tài)。輸灰船低壓環(huán)網(wǎng)開關(guān)閉鎖控制電路圖如圖8所示。低壓斷路器電動操作控制原理如圖7所示。因該船高壓環(huán)網(wǎng)電路中需要閉鎖的開關(guān)只有4只，故高壓環(huán)網(wǎng)電路的“N開N-1”閉鎖全部采用主開關(guān)的輔助觸頭，無需采用中間繼電器進(jìn)行觸頭擴(kuò)展。該船低壓環(huán)網(wǎng)電路的“N開N-1”閉鎖采用中間繼電器擴(kuò)展觸頭。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3