CN109687334A - 一种船用中压配电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用中压配电装置，包括柜体以及仪表室、断路器室、低压室、电缆室和母线室，低压室内设置有功率管理系统和分布式电弧光保护装置，断路器室内安装有带导向装置的手车，手车上设置有主开关，断路器室与母线室和电缆室之间设置有活门机构，动触臂容纳筒和静触臂容纳筒上分别设置有上分支排和下分支排，母线室内设置有三相主母排；电缆室内设置有电缆室电流传感器，电缆室电压传感器、弧光传感器和电缆室接地开关；本发明采用优化柜体结构的设计方案，有效减小柜体结构使电站小型化；通过设置分布式电弧光保护装置，将电流互感器检测的电流或弧光传感器检测的信号，通过主单元的逻辑判断后向相应设备发出跳闸指令，迅速切除故障区域。

Description

一种船用中压配电装置

技术领域

本发明属于船舶电气技术领域，具体涉及一种船用中压配电装置，适用于大型船舶及海洋工程船舶。

背景技术

科学技术迅猛发展的时代，随着船舶电气化水平的不断提高，特别是综合电力推进系统的推广应用，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系统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。

现有的中压配电装置设计方案主要有以下特点：

（1）中压配电装置作为大型船舶及海洋工程配套设备的中压组成部分之一，其在发配电装置中所起的作用不言而喻，尤其关键技术也是制约大型船舶电站发展的瓶颈因素之一。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，需要多个电站并联运行，中高压电站中一般设置有母联屏（跨接屏）和测量屏，其母联屏（跨接屏）母线室安装主母线，起到连接各功能屏的作用，而测量屏安装电缆室电流传感器、电缆室电压传感器等，起到测量作用。由于大型船舶设备较多，内部舱室空间有限，而母联屏（跨接屏）和测量屏占用了很大的空间，给拥挤的舱室布置带来很大的难度，对船体的整体布局带来很大的不便。

（2）目前使用的船舶中压配电装置的环境较差、设备较多，极易发生事故，而现在的中压配电装置未配置电弧光保护装置，对于电站电弧光故障没有较好的保护措施，无法及时切除故障回路、降低事故影响。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种船用中压配电装置，本船用中压配电装置采用优化柜体结构的设计方案，实现大型船舶及海洋工程船舶电站小型化，保护功能完备，安全可靠，提高船舶有限空间的利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船用中压配电装置，包括中空的长方体柜体以及用金属隔板将柜体容腔密封分隔成的仪表室、断路器室、低压室、电缆室和母线室，所述的仪表室和母线室分别设置在柜体内的前上部和后上部，所述的断路器室和低压室依次设置在仪表室的下方，所述的电缆室设置在母线室的下方。

所述的低压室的容腔内设置有功率管理系统和与功率管理系统相连接的分布式电弧光保护装置，所述的功率管理系统包括控制模块；所述的仪表室内设置有与功率管理系统相连接的仪表组件。

所述的断路器室的容腔内从前至后安装有导轨，所述的导轨上活动设置有带导向装置的手车，所述的导向装置与功率管理系统相连接，所述的手车上固定设置有联锁装置和主开关，所述的断路器室与母线室和电缆室之间的隔板上密封设置有与主开关配合使用的活门机构，所述的活门机构包括分别延伸进母线室和电缆室的中空动触臂容纳筒和中空静触臂容纳筒，所述主开关的动触臂和主开关的静触臂分别延伸进动触臂容纳筒和静触臂容纳筒，所述的动触臂容纳筒上设置有与主开关的动触臂配合使用的上分支排，所述的静触臂容纳筒上设置有与静触臂配合使用的下分支排。

所述的母线室的容腔内上部设置有品字形的三相主母排，所述的上分支排的三个分支分别与三相主母排的A相、B相和C相相连接；所述的电缆室的容腔内设置有下分支排相连接的电缆室电流传感器，所述的电缆室电流传感器还与分布式电弧光保护装置相连接，所述的电缆室的容腔内还设置有固定安装在母线室与电缆室之间隔板上的电缆室电压传感器，所述的电缆室电压传感器与下分支排之间设置有电压传感器连接排，所述的电缆室后端面的相应位置上设置有与分布式电弧光保护装置相连接弧光传感器，所述的电缆室的前端面上设置有电缆室接地开关，所述的电缆室接地开关和电缆室电流传感器之间设置有接地开关连接排，所述的接地开关连接排上设置有与外部电力电缆相连接的电缆连接排，所述的电缆室的底部还设置有零序电缆室电流传感器。

所述的断路器室和电缆室与柜体的上端面之间分别密封设置有断路器室泄压通道和电缆室泄压通道，所述的柜体的上端面上开设有与断路器室泄压通道、母线室和电缆室泄压通道分别相连通的断路器室泄压孔、母线室泄压孔和电缆室泄压孔，所述的断路器室泄压孔、母线室泄压孔和电缆室泄压孔上均密封设置有泄压盖。

所述的仪表组件包括延伸至柜体前端面的测量仪表、带电显示屏、指示灯、多功能数字式综合保护装置、调控按钮、转换开关、计时器和温湿度控制器。

所述的主开关采用真空断路器或接触器，所述的分布式电弧光保护装置采用弧光传感器以及弧光传感器I/O单元或电流I/O单元或主控制单元。

所述的柜体前端面的中部还分别设置有与导向装置相连接的断路器急停按钮和与电缆室接地开关相连接的电缆室接地开关操作机构，所述的柜体前端面的中部还设置有观察窗。

所述的柜体采用密封金属件，所述的柜体的底端和顶端分别设置有底座槽钢和柜顶起吊板，所述的柜体前端面的顶部设置有柜号牌，所述的柜体前端面的中部还设置有铭牌和一次模拟牌。

本发明的有益效果是：

1、本发明的柜体采用优化柜体结构的设计方案，优化传感器等器件的布置，减小装置的体积。

2、本发明低压室内安装有功率管理系统，功率管理系统包括控制模块，实现机组的自动起停、自动并车和自动功率分配等功能，实现本配电装置的自动化、智能化。

3、本发明断路器室和电缆室与柜体的上端面之间设置有断路器室泄压通道和电缆室泄压通道，柜体的上端面上开设有与断路器室泄压通道、母线室和电缆室泄压通道分别相连通的断路器室泄压孔、母线室泄压孔和电缆室泄压孔，其上均密封设置有泄压盖。泄压盖使发生弧光故障时能迅速被冲开确保泄压通道的通畅，保证操作人员和相邻设备安全。

4、本发明根据功能不同在低压室设置分布式电弧光保护装置的弧光传感器I/O单元或电流I/O单元或主控制单元，在发生电弧光故障时通过主单元的逻辑判断后向相应设备发出跳闸指令，迅速切除故障区域。分布式电弧光保护装置可根据船用中压配电装置的功能需要在不同功能屏设置相应的功能单元实现分布式控制，实现电弧光保护的快速性，电弧光保护装置的各子单元之间采用高性能通讯模块实现数据的快速交换，减少柜内的布线。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的分布式电弧光保护系统图。

各附图标记为：1—柜体，2—仪表室，3—断路器室泄压通道，4—断路器室，5—主开关，6—低压室，7—分布式电弧光保护装置，8—功率管理系统，9—零序电缆室电流传感器，10—电缆室，11—电缆室接地开关，12—接地开关连接排，13—电缆连接排，14—电缆室电流传感器，15—下分支排，16—电压传感器连接排，17—弧光传感器，18—电缆室电压传感器，19—活门机构，20—母线室，21—上分支排，22—主母排，23—电缆室泄压通道，24—泄压盖，25—测量仪表，26—带电显示屏，27—指示灯，28—多功能数字式综合保护装置，29—调控按钮，30—断路器急停按钮，31—底座槽钢，32—电缆室接地开关操作机构，33—铭牌，34—一次模拟牌，35—转换开关，36—计时器，37—温湿度控制器，38—柜号牌，39—柜顶起吊板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图3所示，本发明公开了一种船用中压配电装置，包括中空的长方体柜体1以及用金属隔板将柜体1容腔密封分隔成的仪表室2、断路器室4、低压室6、电缆室10和母线室20，所述的柜体1采用优化柜体结构的设计方案，优化传感器等器件的布置，减小装置的体积。所述的仪表室2和母线室20分别设置在柜体1内的前上部和后上部，所述的断路器室4和低压室6依次设置在仪表室2的下方，所述的电缆室10设置在母线室20的下方。所述的断路器室4和电缆室10与柜体1的上端面之间分别密封设置有断路器室泄压通道3和电缆室泄压通道23，所述的柜体1的上端面上开设有与断路器室泄压通道3、母线室20和电缆室泄压通道23分别相连通的断路器室泄压孔、两个母线室泄压孔和电缆室泄压孔，所述的断路器室泄压孔、两个母线室泄压孔和电缆室泄压孔上均密封设置有泄压盖24，使发生弧光故障时能迅速被冲开确保泄压通道的通畅，保证操作人员和相邻设备安全。

所述的低压室6的容腔内设置有功率管理系统8和与功率管理系统8相连接的分布式电弧光保护装置7，所述的功率管理系统8包括控制模块，实现机组的自动起停、自动并车和自动功率分配等功能，实现配电装置的自动化、智能化。所述的仪表室2内设置有与功率管理系统8相连接的仪表组件。

所述的断路器室4的容腔内从前至后安装有导轨，所述的导轨上活动设置有带导向装置的手车，所述的导向装置与功率管理系统8相连接，所述的手车上固定设置有联锁装置和主开关5，所述的主开关5采用真空断路器或接触器，所述的手车具有三个位置：工作位置、试验位置和移开位置。所述的断路器室4与母线室20和电缆室10之间的隔板上密封设置有与真空断路器或接触器配合使用的活门机构19，所述的活门机构19包括分别延伸进母线室20和电缆室10的中空动触臂容纳筒和中空静触臂容纳筒，所述的主开关动触臂和主开关静触臂分别延伸进动触臂容纳筒和静触臂容纳筒，所述的动触臂容纳筒上设置有与真空断路器或接触器的主开关动触臂配合使用的上分支排21，所述的静触臂容纳筒上设置有与真空断路器或接触器的主开关静触臂配合使用的下分支排15。

所述的母线室20的容腔内上部设置有品字形的三相主母排22，所述的上分支排21的三个分支分别与三相主母排22的A相、B相和C相相连接，保证主母排22上的A相分支与B相、C相之间满足绝缘距离的要求；所述的电缆室10的容腔内设置有下分支排15相连接的电缆室电流传感器14，所述的电缆室电流传感器14还与分布式电弧光保护装置7相连接，真空断路器或接触器分别连接上分支排21和下分支排15并通过电缆室电流传感器14将发电设备所发的电送至主母排22从而给用电设备进行馈电。所述的电缆室10的容腔内还设置有固定安装在母线室20与电缆室10之间隔板上的电缆室电压传感器18，将电缆室电压互感器18安装于母线室20与电缆室10的隔板上采用异形设计，在确保满足泄压通道要求的同时预留足够的进线电缆安装空间。所述的电缆室电压传感器18与下分支排15之间设置有电压传感器连接排16，所述的电缆室10后端面的相应位置上设置有与分布式电弧光保护装置7相连接弧光传感器17，所述的电缆室10的前端面上设置有电缆室接地开关11，所述的电缆室接地开关11和电缆室电流传感器14之间设置有接地开关连接排12，所述的接地开关连接排12上设置有与外部电力电缆相连接的电缆连接排13，所述的电缆室10的底部还设置有零序电缆室电流传感器9。

所述的分布式电弧光保护装置7包括弧光传感器I/O单元或电流I/O单元或主控制单元，根据电缆室电流传感器14检测的电流信号或弧光传感器17检测的信号，通过主控制单元的逻辑判断对发生弧光故障的区域进行跳闸保护，迅速切除故障，确保对设备的损害降低至最小，同时也为操作人员提供一个安全的工作环境。所述的分布式电弧光保护装置7可根据船用中压配电装置的功能需要在不同功能屏设置相应的功能单元实现分布式控制，实现电弧光保护的快速性，电弧光保护装置的各子单元之间采用高性能通讯模块实现数据的快速交换，减少柜内的布线。

电缆室10内设置有电缆室接地开关11、电缆室电流传感器14和电缆室电压传感器18，考虑到大型船舶主配电板空间有限性，在无法安装测量屏的特殊情况下，根据不同功能需求，母线室20中可加装母线接地开关或母线电压传感器，可将母线电压传感器或母线接地开关安装在母线室20与电缆室10之间的隔板上位于母线室20一侧，在此充分考虑到为了保证电气安全性能，在设计母线电压传感器或母线接地开关时，使其满足规范中母线室20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线接地开关操作过程中的电器安全。在母线室20中加装母线接地开关或母线电压传感器，满足母线电压的测量和维修时安全接地的要求，减少传统配电装置的测量屏，有效减小柜体结构使电站小型化。

所述的仪表组件包括延伸至柜体1前端面的测量仪表25、带电显示屏26、指示灯27、多功能数字式综合保护装置28、调控按钮29、转换开关35、计时器36和温湿度控制器37。

所述的柜体1前端面的中部还分别设置有与导向装置相连接的断路器急停按钮30和与电缆室接地开关11相连接的电缆室接地开关操作机构32，所述的柜体1前端面的中部还设置有观察窗。

所述的柜体1采用密封金属件，属于IAC级AFLR抗弧型产品结构。所述的柜体1的底端和顶端分别设置有底座槽钢31和柜顶起吊板39，所述的柜体1前端面的顶部设置有柜号牌38，所述的柜体1前端面的中部还设置有铭牌33和一次模拟牌34。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船用中压配电装置，其特征在于：包括中空的长方体柜体（1）以及用金属隔板将柜体（1）容腔密封分隔成的仪表室（2）、断路器室（4）、低压室（6）、电缆室（10）和母线室（20），所述的仪表室（2）和母线室（20）分别设置在柜体（1）内的前上部和后上部，所述的断路器室（4）和低压室（6）依次设置在仪表室（2）的下方，所述的电缆室（10）设置在母线室（20）的下方；

所述的低压室（6）的容腔内设置有功率管理系统（8）和与功率管理系统（8）相连接的分布式电弧光保护装置（7），所述的功率管理系统（8）包括控制模块；所述的仪表室（2）内设置有与功率管理系统（8）相连接的仪表组件；

所述的断路器室（4）的容腔内安装有导轨，所述的导轨上活动设置有带导向装置的手车，所述的导向装置与功率管理系统（8）相连接，所述的手车上固定设置有主开关（5），所述的断路器室（4）与母线室（20）和电缆室（10）之间的隔板上密封设置有与主开关（5）配合使用的活门机构（19），所述的活门机构（19）包括分别延伸进母线室（20）和电缆室（10）的中空动触臂容纳筒和中空静触臂容纳筒，所述的主开关（5）的动触臂和静触臂分别延伸进动触臂容纳筒和静触臂容纳筒，所述的动触臂容纳筒上设置有与主开关（5）的动触臂配合使用的上分支排（21），所述的静触臂容纳筒上设置有与主开关（5）的静触臂配合使用的下分支排（15）；

所述的母线室（20）的容腔内上部设置有品字形的三相主母排（22），所述的上分支排（21）的三个分支分别与三相主母排（22）的A相、B相和C相相连接；所述的电缆室（10）的容腔内设置有下分支排（15）相连接的电缆室电流传感器（14），所述的电缆室电流传感器（14）还与分布式电弧光保护装置（7）相连接，所述的电缆室（10）的容腔内还设置有固定安装在母线室（20）与电缆室（10）之间隔板上的电缆室电压传感器（18），所述的电缆室电压传感器（18）与下分支排（15）之间设置有电压传感器连接排（16），所述的电缆室（10）后端面的相应位置上设置有与分布式电弧光保护装置（7）相连接弧光传感器（17），所述的电缆室（10）的前端面上设置有电缆室接地开关（11），所述的电缆室接地开关（11）和电缆室电流传感器（14）之间设置有接地开关连接排（12），所述的接地开关连接排（12）上设置有与外部电力电缆相连接的电缆连接排（13），所述的电缆室（10）的底部还设置有零序电缆室电流传感器（9）。

2.根据权利要求1所述的一种船用中压配电装置，其特征在于，所述的断路器室（4）和电缆室（10）与柜体（1）的上端面之间分别密封设置有断路器室泄压通道（3）和电缆室泄压通道（23），所述的柜体（1）的上端面上开设有与断路器室泄压通道（3）、母线室（20）和电缆室泄压通道（23）分别相连通的断路器室泄压孔、母线室泄压孔和电缆室泄压孔，所述的断路器室泄压孔、母线室泄压孔和电缆室泄压孔上均密封设置有泄压盖（24）。

3.根据权利要求2所述的一种船用中压配电装置，其特征在于，所述的仪表组件包括延伸至柜体（1）前端面的测量仪表（25）、带电显示屏（26）、指示灯（27）、多功能数字式综合保护装置（28）、调控按钮（29）、转换开关（35）、计时器（36）和温湿度控制器（37）。

4.根据权利要求3所述的一种船用中压配电装置，其特征在于，所述的主开关（5）采用真空断路器或接触器，所述的分布式电弧光保护装置（7）采用弧光传感器以及弧光传感器I/O单元或电流I/O单元或主控制单元。

5.根据权利要求4所述的一种船用中压配电装置，其特征在于，所述的柜体（1）前端面的中部还分别设置有与导向装置相连接的断路器急停按钮（30）和与电缆室接地开关（11）相连接的电缆室接地开关操作机构（32），所述的柜体（1）前端面的中部还设置有观察窗。

6.根据权利要求5所述的一种船用中压配电装置，其特征在于，所述的柜体（1）采用密封金属件，所述的柜体（1）的底端和顶端分别设置有底座槽钢（31）和柜顶起吊板（39），所述的柜体（1）前端面的顶部设置有柜号牌（38），所述的柜体（1）前端面的中部还设置有铭牌（33）和一次模拟牌（34）。