CN103633575A - 船用中压配电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船用中压配电装置,柜体前上部内设有小母线室,小母线室下面设有仪表室,仪表室下面和后面依次设置手车室和母线室,母线室上面和小母线室后面设有泄压通道,柜体底部内设有电缆室;手车室内通过轨道和导向装置安装真空断路器及手车,真空断路器一端连接主母排,另一端通过电流互感器连接供电分支母线;母线室内安装主母排、供电分支母线及母线室电压互感器或母联接地开关,仪表室内装有用于安装元器件的安装板;电缆室内安装有电缆室接地开关、电磁锁、机械联锁装置、零序电流互感器、电流互感器、电缆室电压互感器。本发明在实现船用中压配电功能的同时,其结构紧凑,可以有效的减小体积,降低成本,提高船舶有限空间的利用率。

Description

船用中压配电装置
技术领域
本发明涉及一种船用中压配电装置,尤其是一种适用于中压船舶电站接收及分配电能的配电装置。 
背景技术
随着船舶电气化水平的不断提高,特别是综合电力系统的推广应用,各种新型装置开始大量应用于大型船舶及船舶海洋工程领域,尤其对于那些采用电力推进和动力定位的船舶来说,其推进功率高达船舶电站总容量的80%以上,目前很多大型船舶电力系统总容量已经达到十几兆瓦,几十兆瓦甚至上百兆瓦。受低压断路器短路电流的分断能力、发电机组单机容量、发电机组容量、电缆载流量等因素的影响,传统的低压供电方式已不能满足要求,中压电力系统将成为未来船舶电力系统的发展方向。 
中压配电装置作为大型船舶及海洋工程配套设备的重要组成部分之一,其在发配电装置中所起的作用不言而喻,其关键技术也是制约大型船舶电站发展的瓶颈因素之一。近年来,以大型海洋移动钻井平台、浮式生产存储系统、海洋工程作业船和辅助船舶为代表的海洋开发装置不断受到市场发展的实际需要和国家的重视。船舶中压配电装置是国内大型船舶及海洋平台电站设备配套领域重要的发展方向之一,从国内实际现状而言亦是制约这些海洋开发装置发展的瓶颈。因此,目前,在我国开发具有自主知识产权的船用中压配电装置具有重要的意义。 
现有的中压配电装置设计方案主要有以下特点: 
(1)目前,大型船舶电站一般采用多个电站,形成环网供电方式,在大多数工况下,需要多个电站并联操作,中高压电站中一般均配有母联屏(跨接屏)和测量屏,其母联屏母线室安装主母线,起到连接各功能屏的作用,而测量屏安装电流互感器、电压互感器等,起到测量保护作用。由于大型船舶设备较多,内部舱室空间有限,而两屏占用很大的空间,对船体的整体布局带来很大的不便; 
(2)         目前使用的船用中压配电装置的联锁装置,操作繁琐,联锁程序不够清晰,其联锁方式的可靠性值得深思。
(3)         目前使用的船用中压配电装置的仪表室,由于空间有限且元器件较多,内部布置比较密集,不利于二次电缆接线,控制线路接线复杂,调试、检修不方便,容易发生事故风险,降低其可靠度。 
目前,随着船舶电站容量不断增大,中高压电力系统在船舶上得到了广泛使用,尤其是大型船舶及海洋工程船舶上大多具有多个电站,通常使用母联屏进行跨接连接,来实现两个甚至多个电站并联的功能。现使用的船用中压配电装置母联屏(跨接屏),母线室主要用于安装主母线和分支母线,其通常会增加一屏测量屏来实现母联屏的测量保护功能,两屏共同使用来实现连接、测量保护等功能。本发明考虑到大型船舶主配电板室空间有限性,在无法安装测量屏的特殊情况下,根据实际项目的需求,中压配电装置母线室中可加装母线接地开关或电压互感器,在此充分考虑到为了保证电气安全性能,在设计母线电压互感器或母联接地开关时,使其满足规范中母线室电气间隙和爬电距离的要求,在操作上可采用机械联锁和电气联锁方式来保证母联接地开关操作过程中的电气安全。本专利中的船用中压配电装置的仪表室采用可独立、模块化设计,不仅空间增大,而且可根据实际项目需求调整该模块的内部布置,方便二次电缆及仪表的接线,并能提供可靠供电的设计方案;另外,采用了母线室接地开关操作闭锁装置、手车室联锁装置、电缆室门与接地开关操作等联锁装置,为操作人员提供一个安全的工作环境。通过本专利设计在满足船用中压配电装置应有的功能的同时,提供一种尺寸相对更小,可有效节约空间,解决空间布置等问题。 
发明内容
本发明是要提供一种船用中压配电装置,主要用于大型船舶及海洋工程船舶电站,在满足船用中压配电装置特殊性要求的同时,采用优化柜体结构的设计方案,使其具有结构紧凑,小体积模块化,可以有效的减小体积,降低成本,提高船舶有限空间的利用率。 
为实现上述目的,本发明的技术方案是:一种船用中压配电装置,包括柜体、小母线室、仪表室、手车室、真空断路器或真空接触器、电磁锁、电缆室电压互感器、零序电流互感器安装支架、接地连接排、电缆室、电缆室接地开关、电缆连接排、电流互感器、母线室、母线室电压互感器、供电分支母线、泄压通道、仪表室面板、主母线、手车室面板、中压配电板联锁装置、电缆室面板、连接排、底部槽钢,其特点是:柜体前上部内设有小母线室,小母线室下面设有仪表室,仪表室下面和后面依次设置手车室和母线室,柜体底部内设有电缆室;手车室内通过轨道和导向装置安装真空断路器或真空接触器及手车,在真空断路器或真空接触器的主开关动触臂和静触臂之间安装有活门机构,手车在手车室内设有三个位置:工作位置、试验位置、移开位置,真空断路器或真空接触器一端连接主母排,另一端通过电流互感器连接供电分支母线;母线室内安装主母线、供电分支母线及母线室电压互感器或母联接地开关,仪表室内部装有用于安装元器件的安装板;电缆室内安装有电缆室接地开关、电磁锁、机械联锁装置、电流互感器、电缆室电压互感器。 
仪表室内还安装有能量管理系统和控制模块,在保证电缆室前下室电气间隙和爬电距离的同时,仪表室布置用于二次接线的端子排和元器件。母线室内加装母联接地开关和电压互感器。主母排为矩形母排或D型母排。 
柜体顶部分别设有三块提供手车室、小母线室、电缆室内部电弧的泄压通道的泄压板。 
小母线室中的二次母线根据用户需要设置在仪表室上部。 
仪表室面板安装数字式综合保护装置、各种仪表、指示灯、以及按钮和选择开关。 
手车室面板上面设有观察窗、真空断路器应急分闸装置以及机械联锁装置的操作孔。 
电缆室面板上面设观察窗、中压配电装置铭牌以及机械联锁装置的操作孔。 
柜体底部装有槽钢、减震器等其他安装方式,槽钢与接地连接排连接,并通过连接排与船体共地。 
本专利主要具有以下特点: 
1.本专利中的船用中压配电装置采用中置式金属铠装封闭开关柜的形式,柜体结构利用数控机床加工而成,采用双重折弯的加工工艺,加强柜体局部的强度和刚性,其由接地的金属钣金分割成4个隔室,分别为:仪表室、手车室、母线室、电缆室,每个室顶部都设有压力释放通道,用来进行电弧保护。并采用了母线室接地开关操作闭锁装置、手车室联锁装置、电缆室门与接地开关操作等联锁装置,通过机械联锁和电气联锁相结合方式,为操作人员提供一个安全的工作环境。
2.本专利中的船用中压配电装置的仪表室采用可独立、模块化设计,不仅可以增加有效利用空间,而且还可根据实际项目需求调整该模块的内部布置,方便二次电缆及仪表的接线,并增加工厂的工作效率节约成本,能提供可靠供电的设计方案; 
3.本专利的船用中压配电装置的母线室可加装母联接地开关和电压互感器设计,由单独1屏即可实现相关功能,完成中压配电装置母联屏(跨接屏)供电的设计方案;
4.本专利中的船用中压配电装置考虑到船体倾斜时真空断路器动静触壁应保持可靠接触。采用在动、静触头中各放两个模具方法,利用模具与模具的对中技术来解决动、静触头对中问题的设计方案。
本发明具有以下有益效果: 
1.本专利中的船用中压配电装置,母联屏(跨接屏)单独1屏,在完成中压配电装置母联屏(跨接屏)测量保护等功能的同时,能减少船舶主配电板空间体积,在大型船舶及海洋工程船舶空间有限的情况下,提高船舶主配电板室空间利用率。
2.本专利中的船用中压配电装置仪表室采用可独立、模块化的设计,可将能量管理系统等控制模块安装在此室中,必要时采取保护措施并在保证电缆室前下室电气间隙和爬电距离的同时,可布置端子排和元器件进行二次接线,能提高柜体仪表室空间利用效率,节约一定的成本,并可根据实际项目需求,灵活调整模块布置,具有接线方便,控制线路简单,检修方便,降低事故风险,提高可靠度; 
3.本专利中的船用中压配电装置,采用了母线室接地开关操作闭锁装置、手车室联锁装置、电缆室门与接地开关操作等机械联锁装置,通过机械联锁和电气联锁相结合的方式,根据大型海洋平台船用中压配电装置的特殊性,体现了对操作人员安全性的要求,也体现了对电网安全运行的要求,其联锁装置的设计,具有装置工作简单可靠、联锁程序清晰,联锁功能全面。
本发明采用优化柜体结构设计方案,考虑到大型船舶主配电板室空间有限性,无法安装测量屏的特殊情况下,中压配电装置母线室中可加装母线接地开关及电压互感器,为了保证电气安全性能,母联接地开关的设计充分考虑了母线室中电气间隙和爬电距离的要求。在操作上,采用机械联锁和电气联锁相结合的方式来保证母联接地开关操作过程中的电气安全。具有减少整套船用中压配电装置体积,降低成本,充分利用大型船舶及海洋工程船舶有限的空间。本专利的船用中压配电装置仪表室的可独立、模块化设计具有工厂接线方便、线路简单,检修方便,降低事故风险,提高可靠度。另外,其柜体机械联锁装置的设计,具有装置工作简单可靠、联锁程序清晰,联锁功能全面,能最大限度的保证工作人员的安全。 
附图说明
图1是本发明的结构主视图; 
图2是图1的左视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。 
如图1,2所示,本发明的船用中压配电装置,包括柜体1、小母线室2、仪表室3、手车室4、真空断路器或真空接触器5、电磁锁6、电缆室电压互感器7、零序电流互感器安装支架8、接地连接排9、电缆室10、电缆室接地开关11、电缆连接排12、电流互感器13、母线室14、母线室电压互感器15、供电分支母线16、泄压通道17、仪表室面板18、主母线19、手车室面板20、中压配电板联锁装置21、电缆室面板22、连接排23、底部槽钢24。 
本发明的船用中压配电装置主要分为电缆室、手车室、母线室、仪表室,其内部元器件主要有主母排、供电分支母排、真空断路器、带电显示器、母线室接地开关、数字式综合继电保护装置、电缆室接地开关、零序电流互感器、电流互感器、电压互感器等元器件组成。 
本发明专利的船用中压配电装置各室功能: 
电缆室10的底部开有孔供电缆进线连接,电缆可通过零序电流互感器与电缆连接排12连接,电缆室10前部与手车室4相隔的板上开有门,并安装机械联锁机构(电缆室接地开关)11和电磁锁6,该门提供板前维修时使用的,内部并可以安装电流互感器13、电压互感器7以及零序电流互感器等。当电缆室不带电的时候,电磁锁脱扣,门可以被打开,此时可以进行相关操作,否则,电缆室门是打不开的,保护操作人员的安全。
手车室4内安装真空断路器或真空接触器5及手车,采用中置式结构,并安装了特定的轨道和导向装置,供真空断路器手车在室内滑行与工作。在主开关动触臂和静触臂之间安装有活门机构,手车在手车室有3个位置:工作位置、试验位置、移开位置。通过设计严密的五防联锁装置,手车室联锁装置21对手车室的所有操作均实现了关门操作,最大限度的保证了操作人员的安全。 
母线室14内安装主母排19、分支母线16及电压互感器或母联接地开关15等。主母排用于连接各功能屏,本专利船用中压配电装置的主母排可采用矩形母排、D型母排或其他型式的母排进行各功能屏连接,本发明/实用专利在设计时满足电气间隙和爬电距离的同时,使主母排具有更好的动热稳定性和解决温升等相关问题,考虑到船舶主配电板室空间有限,在无法安装测量屏的特殊情况,母线室中可加装母排接地开关及电压互感器13等,为了保证电气安全性能,母排接地开关或电压互感器13的设计也充分考虑了母线室中电气间隙和爬电距离的要求。 
仪表室3内有安装板用于元器件的安装,该仪表室采用可独立、模块化设计,不仅增加仪表室有效空间利用率,能量管理系统的硬件部分也可安装在此室中,便于工厂接线和用户检测、维修,还可根据用户需求内部布置灵活,而且还具有便于加工厂组装柜体,提高加工效率和节约成本等优点。 
在柜体顶部有三块泄压板分别提供手车室4、小母线室2、电缆室10内部电弧的泄压通道17,为了不让气体对侧板和内部器件长期力的作用,在泄压通道的顶部考虑采用“瓦片”的连接方式,让气体通过连接处慢慢渗透出去,以避免故障的进一步扩大。 
小母线室2,二次母线根据用户需要设置在仪表室上部,布置灵活,安装维修方便。 
仪表室面板18,可以安装数字式综合保护装置、各种仪表、指示灯、以及按钮和选装开关等 
手车室面板20,上面安装了观察窗、真空断路器(真空接触器)应急分闸装置以及机械联锁装置(21)的操作孔等。
电缆室面板22,上面安装了观察窗、中压配电板铭牌以及机械联锁装置21的操作孔等 
采用了母线室接地开关操作闭锁装置、手车室联锁装置、电缆室门与接地开关操作等联锁装置21,通过机械联锁和电气联锁相结合的方式,为操作人员提供一个安全的工作环境。
另外,本专利中压配电板底部可以采用底部槽钢24、减震器等其他安装方式,各个室中的接地连接排接到柜体总的接地连接排9,最终通过连接排23接船体共地。 
本发明的船用中压配电装置各室内主要元器件作用: 
真空断路器或真空接触器5一端连接主母排19,另一端由电流互感器13连接供电分支母排16,供电分支母排16或主母排19用于连接大容量负载、向配电系统供电或连接两个母联屏起到跨接作用;
电缆室接地开关11、电磁锁6以及机械联锁装置21主要用于中压配电装置维修、保养时接地,保证人身安全;
零序电流互感器、电流互感器13、电缆室电压互感器7母线室电压互感器15、数字式综合保护装置主要用于进行测量和保护。

Claims (10)

1.一种船用中压配电装置,包括柜体(1)、小母线室(2)、仪表室(3)、手车室(4)、真空断路器或真空接触器(5)、电磁锁(6)、电缆室电压互感器(7)、零序电流互感器安装支架(8)、接地连接排(9)、电缆室(10)、电缆室接地开关(11)、电缆连接排(12)、电流互感器(13)、母线室(14)、母线室电压互感器(15)、供电分支母线(16)、泄压通道(17)、仪表室面板(18)、主母线(19)、手车室面板(20)、中压配电板联锁装置(21)、电缆室面板(22)、连接排(23)、底部槽钢(24),其特征在于:所述柜体(1)前上部内设有小母线室(2),小母线室(2)下面设有仪表室(3),仪表室(3)下面和后面依次设置手车室(4)和母线室(14),柜体(1)底部内设有电缆室(10);手车室(4)内通过轨道和导向装置安装真空断路器或真空接触器(5)及手车,在真空断路器或真空接触器(5)的主开关动触臂和静触臂之间安装有活门机构,手车在手车室(4)内设有三个位置:工作位置、试验位置、移开位置,真空断路器或真空接触器(5)一端连接主母排(19),另一端通过电流互感器(13)连接供电分支母线(16);母线室(14)内安装主母线(19)、供电分支母线(16)及母线室电压互感器或母联接地开关(15),仪表室(3)内部装有用于安装元器件的安装板;电缆室(10)内安装有电缆室接地开关(11)、电磁锁(6)、机械联锁装置(21)、电流互感器(13)、电缆室电压互感器(7)。
2.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述仪表室(3)内还安装有能量管理系统控制模块,在必要时保证电缆室前下室电气间隙和爬电距离的同时,电缆室前下室的布置安装二次接线的端子排和元器件。
3.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:母线室(14)内加装母联接地开关和电压互感器。
4.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述主母排(19)为矩形母排或D型母排。
5.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述柜体(1)顶部分别设有三块提供手车室(4)、小母线室(2)、电缆室(10)内部电弧的泄压通道(17)的泄压板。
6.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述小母线室(2)中的二次母线根据用户需要设置在仪表室(3)上部。
7.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述仪表室面板(18)安装数字式综合保护装置、各种仪表、指示灯、以及按钮和选择开关。
8.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述手车室面板(20)上面设有观察窗、真空断路器应急分闸装置以及机械联锁装置(21)的操作孔。
9.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述电缆室面板(22)上面设观察窗、中压配电装置铭牌以及机械联锁装置(21)的操作孔。
10.根据权利要求1所述的船用中压配电装置,其特征在于:所述柜体(1)底部装有槽钢(24)、减震器等其他安装方式,槽钢(24)与接地连接排(9)连接,并通过连接排(23)与船体共地。
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