本實(shí)用新型屬于發(fā)電船應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，特別適用于小型LNG發(fā)電船。

背景技術(shù)：

船舶到港停泊后需要開啟輔機(jī)發(fā)電為船舶提供日常的電力，輔機(jī)燃料大多為質(zhì)量較差的重油，燃燒后會(huì)排放大量的污染物，與“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”社會(huì)相矛盾，所以必須采取措施改變這一現(xiàn)狀。船舶停港時(shí)接岸電系統(tǒng)來獲取電源，是一種污染轉(zhuǎn)移的方式，陸地發(fā)電固定集中，易于處理污染排放，但需要港口擴(kuò)容、改建，對港口內(nèi)變電站、配電網(wǎng)改動(dòng)較大、周期長，技術(shù)成熟可靠但國外壟斷份額多。

相比而言，發(fā)電船供電技術(shù)，是一種新能源減少排污的方式，對港口幾乎沒有改動(dòng)需求，發(fā)電船自身建造周期短、使用靈活。

發(fā)電船技術(shù)，從構(gòu)造、布置、發(fā)配電綜合系統(tǒng)來看，這是船舶技術(shù)與工業(yè)發(fā)電技術(shù)的綜合，如船舶布置，輪機(jī)相關(guān)系統(tǒng)與傳統(tǒng)船舶比較相近，但燃料供給，廢料輸出又與電廠專業(yè)相似。在發(fā)配電綜合系統(tǒng)方面，如船舶發(fā)電、中壓配電技術(shù)，是船舶的傳統(tǒng)技術(shù)，高壓變電、輸送、保護(hù)、并網(wǎng)（如有）等方面，又與電廠專業(yè)相似。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種兼容50Hz和60Hz運(yùn)行頻率，可以輸出多種電制的發(fā)電船的電氣系統(tǒng)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，包括若干個(gè)功率單元和輸出接口，每個(gè)功率單元上連接有多個(gè)電站單元，所述的輸出接口包括對船輸出接口和對岸輸出接口；所述的電站單元由功率補(bǔ)償裝置、低壓配電板、連接在低壓配電板上的升壓變壓器以及多個(gè)發(fā)電機(jī)組構(gòu)成，所述的低壓配電板上設(shè)置有低壓母排，所述的低壓母排通過低壓斷路器分別與發(fā)電機(jī)組和功率補(bǔ)償裝置相連接；所述的功率單元包括中壓配電板和控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括設(shè)置在中壓配電板上的中壓母排和與中壓母排相連接的若干個(gè)斷路器。

所述的一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，其斷路器包括中壓輸入斷路器、6kV中壓輸出斷路器和10kV中壓輸出斷路器，所述的升壓變壓器通過中壓輸入斷路器與中壓母排連接，所述的對船輸出接口通過6kV中壓輸出斷路器與中壓母排連接，所述的對岸輸出接口通過10kV中壓輸出斷路器與中壓母排連接。

所述的一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，其功率單元之間還設(shè)置有中壓母排母聯(lián)斷路器。

所述的一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，其發(fā)電機(jī)組包括LNG發(fā)電機(jī)、調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。

所述的一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，其功率補(bǔ)償裝置采用超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能單元。

所述的一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，其升壓變壓器采用雙繞組變壓器，升壓變壓器內(nèi)部設(shè)置有電壓切換開關(guān)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型能適應(yīng)LNG發(fā)電機(jī)組小容量、功率響應(yīng)慢的特性，通過分級(jí)母線架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組低壓并網(wǎng)、中壓配電，適應(yīng)發(fā)電機(jī)組容量；通過功率補(bǔ)償裝置，彌補(bǔ)LNG發(fā)電機(jī)組功率響應(yīng)慢的缺點(diǎn)。

2、本實(shí)用新型兼容50Hz和60Hz運(yùn)行頻率，能提供6kV/50Hz、10kV/50Hz、6.6kV/60Hz和11kV/60Hz四種電制，利用兼容性的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型，使各關(guān)鍵設(shè)備能夠在不同電制下復(fù)用，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省成本。

3、本實(shí)用新型運(yùn)行靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，每一個(gè)電站單元都可以獨(dú)立工作，增加電站單元對于上層控制系統(tǒng)的改動(dòng)較小。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)單線圖；

圖2是本實(shí)用新型電站單元的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型中壓部分的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。

各附圖標(biāo)記為：1—發(fā)電機(jī)組，2—功率補(bǔ)償裝置，3—低壓斷路器，4—低壓母排，5—升壓變壓器，6—電壓切換開關(guān)，7—電站單元，8—中壓輸入斷路器，9—中壓母排，10—6kV中壓輸出斷路器，11—6kV中壓對船輸出柜，12—10kV中壓輸出斷路器，13—10kV中壓對岸輸出柜，14—中壓母排母聯(lián)斷路器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參照圖1至圖4所示，本實(shí)用新型公開了一種發(fā)電船的電氣系統(tǒng)，包括若干個(gè)功率單元和輸出接口，每個(gè)功率單元上連接有多個(gè)電站單元7，所述的輸出接口包括對船輸出接口和對岸輸出接口；所述的電站單元7由功率補(bǔ)償裝置2、頻率電壓兼容的低壓配電板、連接在低壓配電板上的頻率兼容可調(diào)壓的升壓變壓器5以及多個(gè)低壓變頻發(fā)電機(jī)組1構(gòu)成，所述的低壓配電板上設(shè)置有低壓母排4，所述的低壓母排4通過低壓斷路器3分別與發(fā)電機(jī)組1和功率補(bǔ)償裝置2相連接，系統(tǒng)兼容50Hz和60Hz運(yùn)行頻率，可以輸出多種電制，電氣系統(tǒng)采用發(fā)電機(jī)機(jī)組單元布置，分級(jí)母線架構(gòu)；所述的功率單元包括頻率電壓兼容的中壓配電板和控制系統(tǒng)，所述的中壓配電板可以兼容6kV/50Hz、10kV/50Hz、6.6kV/60Hz和11kV/60Hz電制，并備有兼容性保護(hù)裝置，所述的控制系統(tǒng)包括設(shè)置在中壓配電板上的中壓母排9和與中壓母排9相連接的若干個(gè)斷路器，所述的斷路器包括中壓輸入斷路器8、6kV中壓輸出斷路器10和10kV中壓輸出斷路器12，所述的升壓變壓器5通過中壓輸入斷路器8與中壓母排9連接，所述的對船輸出接口通過6kV中壓輸出斷路器10與中壓母排9連接，所述的對岸輸出接口通過10kV中壓輸出斷路器12與中壓母排9連接。

本實(shí)用新型采用低壓并網(wǎng)、高壓配電的架構(gòu)，發(fā)電機(jī)組1連低壓配電板，經(jīng)升壓變壓器5到中壓配電板后連接負(fù)荷。數(shù)個(gè)電站單元7連接到中壓母排上經(jīng)中壓接口對外供電，連接到中壓母排上的電站單元7受上層功率管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配。輸出接口分為對船或?qū)Π豆╇姷母邏航涌?，不同電壓等?jí)的輸出接口有明顯區(qū)分，對船輸出接口或?qū)Π遁敵鼋涌诜謩e對應(yīng)電壓等級(jí)不同的接口柜，與6kV中壓輸出斷路器10相對應(yīng)的對船輸出接口連接6kV中壓對船輸出柜11， 與10kV中壓輸出斷路器12相對應(yīng)的對岸輸出接口連接10kV中壓對岸輸出柜13。

本實(shí)用新型的電氣系統(tǒng)由若干臺(tái)發(fā)電機(jī)組1和一臺(tái)功率補(bǔ)償裝置2并聯(lián)到一段低壓母排4上，經(jīng)升壓變壓器5升至中壓，構(gòu)成一個(gè)電站單元7，每個(gè)電站單元7含有獨(dú)立的功率管理系統(tǒng)和綜合保護(hù)系統(tǒng)，能夠獨(dú)立運(yùn)行；數(shù)個(gè)電站單元7連接到中壓母排9上經(jīng)中壓接口對外供電，連接到中壓母排9上的電站單元7受上層功率管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)配。

其優(yōu)點(diǎn)在于：能適應(yīng)LNG發(fā)電機(jī)組小容量、功率響應(yīng)慢的特性，能提供6kV/50Hz、10kV/50Hz、6.6kV/60Hz和11kV/60Hz四種電制，運(yùn)行靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)。

所述的發(fā)電機(jī)組1包括LNG發(fā)電機(jī)、調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，采用LNG發(fā)電機(jī)組的變頻發(fā)電技術(shù)，兼容50Hz和60Hz的電制，電機(jī)組為LNG發(fā)電機(jī)組，能夠調(diào)壓調(diào)頻，輸出630V/50Hz和690V/60Hz兩種頻率和對應(yīng)幅值的電壓,采用功率補(bǔ)償裝置來改善電站的功率響應(yīng)速度以提高供電質(zhì)量。

所述的配電板包括斷路器和母排，能夠兼容50Hz和60Hz的工作頻率；采用低壓并網(wǎng)，高壓配電的架構(gòu)，發(fā)電機(jī)連低壓配電板，經(jīng)升壓變壓器到中壓配電板后連接負(fù)荷；利用升壓變壓器將630V/50Hz和690V/60Hz電制變?yōu)?kV/50Hz、10kV/50Hz、6.6kV/60Hz和11kV/60Hz電制，中間利用切換開關(guān)切換副邊輸出電壓；另外，升壓變壓器5采用雙繞組Dy接法，起到隔離變壓器的作用，所述的升壓變壓器5將低壓630V（690V）升壓到6kV（6.6kV）和升壓到10kV（11kV），兩者由抽頭和內(nèi)置電壓切換開關(guān)6完成不帶電情況下的選擇切換，升壓變壓器5通過特殊電磁設(shè)計(jì)能夠兼容50Hz和60Hz頻率。本實(shí)用新型利用升壓變壓器5將630V/50Hz和690V/60Hz電制變?yōu)?kV/50Hz、10kV/50Hz、6.6kV/60Hz和11kV/60Hz電制，中間利用電壓切換開關(guān)6切換副邊輸出電壓。

本電氣系統(tǒng)有對船和對岸供電的高壓接口，對船和對岸分別為電壓等級(jí)不同的接口柜，不同電壓等級(jí)的接口有明顯區(qū)分，低壓變頻發(fā)電機(jī)組，功率補(bǔ)償裝置，頻率電壓兼容的低壓配電板、頻率兼容可調(diào)壓的升壓變壓器、頻率電壓兼容中壓配電板、輸出接口；低壓變頻發(fā)電機(jī)組以LNG發(fā)動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，減少污染物排放。發(fā)電機(jī)組配備特殊的調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，能夠使發(fā)電機(jī)發(fā)出的電制在630V/50Hz和690V/60Hz之間切換，另外，發(fā)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)需根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行模式調(diào)整保護(hù)參數(shù)。

所述的功率補(bǔ)償裝置2采用超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能單元，來改善電站的功率響應(yīng)速度以提高供電質(zhì)量，長期在網(wǎng)，在不需要功率補(bǔ)償時(shí)充電，同時(shí)發(fā)出無功補(bǔ)償系統(tǒng)功率因數(shù)，在負(fù)載突然增加，超出LNG發(fā)電機(jī)組響應(yīng)速度調(diào)節(jié)范圍時(shí)輸出有功，補(bǔ)償這部分功率。功率補(bǔ)償裝置的容量按同組機(jī)組功率響應(yīng)曲線計(jì)算。

所述的低壓配電板包括三屏發(fā)電機(jī)屏，一屏功率補(bǔ)償器屏、一屏變壓器和控制屏，集成低壓系統(tǒng)保護(hù)功能，能夠工作在630V/50Hz和690V/60Hz電制下；升壓變壓器采用雙繞組變壓器，升壓變壓器將低壓630V（690V）升壓到6kV（6.6kV）和升壓到10kV（11kV），兩者由抽頭和內(nèi)置切換開關(guān)完成不帶電情況下的選擇切換，變壓器通過特殊電磁設(shè)計(jì)能夠兼容50Hz和60Hz頻率。

低壓變頻發(fā)電機(jī)組，功率補(bǔ)償裝置，低壓配電板、升壓變壓器構(gòu)成一個(gè)功能獨(dú)立的發(fā)電單元，該發(fā)電單元具有獨(dú)立的功率管理系統(tǒng)和綜合保護(hù)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)和功能如圖2。

該功率管理系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與船用功率管理系統(tǒng)類似，能夠接受上層控制系統(tǒng)的電壓幅值、電壓頻率、輸出有功、輸出無功等指令，并調(diào)用每臺(tái)發(fā)電機(jī)組PPU模塊、功率補(bǔ)償裝置控制單元和變壓器控制單元來綜合完成這些指令，多個(gè)電站單元7通過中壓輸入斷路器8與中壓配電板連接，所述的中壓配電板包含N屏發(fā)電屏、一屏母聯(lián)和控制屏、四屏6kV輸出屏、兩屏10kV，中壓配電板和控制系統(tǒng)組成功率單元，功率單元負(fù)責(zé)中壓配電網(wǎng)的組網(wǎng)，并具備中壓母排的選擇性保護(hù)能力，直接受頂層功率管理系統(tǒng)控制。

頂層功率管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)與岸電系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，接受岸上功率需求指令，并返還本地電站的功率輸出能力和裕量；向下級(jí)功率管理單元發(fā)出功率需求指令，接受下級(jí)功率管理系統(tǒng)電站的狀態(tài)信息；直接控制中壓輸入斷路器8、6kV中壓輸出斷路器10、10kV中壓輸出斷路器12和中壓母排母聯(lián)斷路器14的開關(guān)；輔助對岸電供電時(shí)與岸電并網(wǎng)；全船電力系統(tǒng)監(jiān)測與功率計(jì)量。

上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。