CN213782879U - 一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，包括直流配电网和交流配电网，直流配电网包括直流配电板，该直流配电板设置有直流汇流排，交流配电网包括交流配电板，交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排；三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈连接，三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备连接；三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈连接，三相三线AC220V汇流排的输出端和AC220V的用电设备连接；隔离变压器的初级线圈和直流汇流排上的DC/AC模块的AC端连接。该系统可大大降低直流网侧谐波污染至交流配电网，在提高交流电能质量的同时，可提高电能效率，以及电力系统可靠性。

Description

一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统

技术领域

本实用新型涉及船舶配电系统，具体为一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统。

背景技术

伴随世界石油能源短缺和环保政策的升级，新能源和清洁能源动力船舶发展迅速。按应用动力能源类型不同，当前新能源和清洁能源船舶以柴电(DG+ LIB)混合动力船舶、LNG燃料动力船舶、纯锂电池（LIB）动力船舶等为主流。

相对传统单一能源系统如柴油发电机，新能源和清洁能源动力的船舶通常是将全船能源转化为电能并经配电系统集中进行能量分配，形成了基于直流组网技术的直流配电网和交流配电网。现有的新能源和清洁能源典型配电系统示意，见图1。

图1中，配电系统包括直流配电网和交流配电网，直流配电网上设置直流配电板，交流配电网上设置交流配电板。LIB、G为船舶主电源，分别通过DC/DC模块、AC/DC模块连接至直流配电板内直流（DC）汇流排， 直流（DC）汇流排经DC/AC模块对推进电机供电。因为船舶日常用电设备电制通常为三相AC380V或单相AC220V，所以三相AC380V的用电设备由直流配电网上的直流（DC）汇流排经DC/AC模块到交流配电网后，再由AC380V汇流排进行供电；单相AC220V的用电设备由直流配电网上的直流（DC）汇流经DC/AC模块后到交流配电网后，再由AC380V汇流排经过AC380V/AC220V变压器再由AC220V汇流排进行供电。

现有的新能源和清洁能源动力船舶等同于保留传统交流配电网，同时增加了直流配电网，两者联网使用。在实际应用上存在输电网结构繁琐、电气保护节点多、线路故障率高、不利于节能等缺点。主要体现在以下几个方面：第一，由于直流配电网采用了数量众多的DC/DC模块、AC/DC模块等大功率变频器件，电压经DC/AC模块直接连接交流配电网上的AC380V汇流排，使得三相AC380V的用电设备易受到电磁干扰，缩短设备寿命；第二，由于单相AC220V的用电设备由直流配电网上的直流（DC）汇流排经DC/AC模块后到交流配电网后，再由AC380V汇流排经过AC380V/AC220V变压器再由AC220V汇流排进行供电，导致单相AC220V的用电设备的供电线路过长，保护节点多，线路故障率高，线路损耗大。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种有效提高电能效率的新能源和清洁能源船舶配电三线系统。

本实用新型所述的一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，包括直流配电网和交流配电网，所述直流配电网包括直流配电板，该直流配电板设置有直流汇流排，所述交流配电网包括交流配电板，所述交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排；所述三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈连接，所述三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备连接；所述三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈连接，所述三相三线AC220V汇流排的输出端和AC220V的用电设备连接；所述隔离变压器的初级线圈和直流汇流排上的DC/AC模块的AC端连接。

该新能源和清洁能源船舶配电三线系统，通过隔离变压器将直流配电网和交流配电网进行隔离，大大降低谐波污染交流配电网，在提高交流电能质量的同时，可提高新能源和清洁能源动力船舶电能效率，进而提升电力系统可靠性。通过在交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排，三相三线AC380V汇流排的输出端直接为三相AC380V的用电设备供电，三相三线AC220V汇流排直接为AC220V的用电设备供电，取消了传统的由AC380V汇流排经过AC380V/AC220V变压器再由AC220V汇流排给AC220V的用电设备进行供电的方式，所以提高了交流配电网设备的电能效率，进而提升电力系统的可靠性。

附图说明

图1为背景技术中现有的新能源和清洁能源典型配电系统示意图；

图2为本实用新型实的新能源和清洁能源船舶配电三线系统示意图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型所述的一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，包括直流配电网和交流配电网，所述直流配电网包括直流配电板，该直流配电板设置有直流汇流排，所述交流配电网包括交流配电板，所述交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排；所述三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈连接，所述三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备连接；所述三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈连接，所述三相三线AC220V汇流排的输出端和AC220V的用电设备连接；所述隔离变压器的初级线圈和直流汇流排上的DC/AC模块的AC端连接。

通过隔离变压器将直流配电网和交流配电网进行隔离，大大降低谐波污染交流配电网，在提高交流电能质量同时，可提高新能源和清洁能源动力船舶电能效率，进而提升电力系统可靠性。通过在交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排，三相三线AC380V汇流排的输出端直接为三相AC380V的用电设备供电，三相三线AC220V汇流排直接为AC220V的用电设备供电，取消了传统的由AC380V汇流排经过AC380V/AC220V变压器再由AC220V汇流排给AC220V的用电设备进行供电的方式，所以提高了交流配电网的电能效率，进而提升电力系统的可靠性。

该新能源和清洁能源船舶配电三线系统的三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈之间设有第一接触器KM1；所述三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈之间连接有第二接触器KM2。通过设置第一接触器KM1和第二接触器KM2，可以用小电流来控制AC380V和AC380V大电流的负载，也可以远距离控制三相三线AC380V汇流排的输入端和三相三线AC220V汇流排的输入端的通断，同时可以自锁互锁，防止误动作造成事故，由于是小电流控制，使得保护电路简单可靠。

三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备之间设有第一三极开关QF1，所述第一三极开关QF1的输入端和三相三线AC380V汇流排连接，输出端和三相AC380V的用电设备连接。通过设置第一三极开关QF1控制三相三线AC380V汇流排输出端和三相AC380V的用电设备供电的通断，可以保证三相AC380V的同步性，以及AC380V的电设备用电的安全性。

三相三线AC220V汇流排的输出端分别设有第二三极开关QF2和单极开关QF3；所述第二三极开关QF2的输入端和三相三线AC220V汇流排连接，输出端和三相AC220V的用电设备连接；所述单极开关QF3输入端连接三相三线AC220V汇流排的任两相电线，输出端和单相AC220V的用电设备连接。通过第二三极开关QF2和单极开关QF3控制三相三线AC220V汇流排的选择性输出，使得三相三线AC220V汇流排可以灵活为三相AC220V的用电设备和单相AC220V的用电设备进行供电，还可以保证三相AC220V的电设备和单相AC220V的用电设备用电的安全性。

交流配电板上还设置有第一双指针电压表DV1和第二双指针电压表DV2，所述第一双指针电压表DV1用于监测三相三线AC380V汇流排各相的电压和隔离变压器的第一次级线圈的电压；所述第二双指针电压表DV2用于监测三相三线AC220V汇流排各相的电压和隔离变压器的第二次级线圈的电压。交流配电板上还设置有用于切换第一双指针电压表DV1监测隔离变压器第一次级线圈和三相三线AC380V汇流排各相电压的电压第一选择开关VS1；用于切换第二双指针电压表DV2监测隔离变压器第二次级线圈和三相三线AC220V汇流排各相电压的电压第二选择开关VS2。

交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排各相之间电流的第一电流表A1和监测三相三线AC220V汇流排各相之间电流的第二电流表A2。交流配电板上还设置有用于切换第一电流表A1监测三相三线AC380V汇流排各相之间电流的第一电流选择开关AS1；用于切换第二电流表A2监测三相三线AC220V汇流排各相之间电流的第二电流选择开关AS2。

交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排频率的第一频率表HZ1和监测三相三线AC220V汇流排频率的第二频率表HZ2。

交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排绝缘值的第一三相绝缘监测仪IRM1和监测三相三线AC220V汇流排绝缘值的第二三相绝缘监测仪IRM2。

因为第一双指针电压表DV1、第一选择开关VS1、第一电流表A1、第一电流选择开关AS1、第一频率表HZ1和第一三相绝缘监测仪IRM1单独控制监测三相三线AC380V汇流排，第二双指针电压表DV2、第二选择开关VS2、第二电流表A2、第二电流选择开关AS2、第二频率表HZ2和第二三相绝缘监测仪IRM2单独控制监测三相三线AC220V汇流排，所以可以提高监测交流的电能质量，保证每一个汇流排的安全性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，包括直流配电网和交流配电网，所述直流配电网包括直流配电板，该直流配电板设置有直流汇流排，所述交流配电网包括交流配电板，其特征在于：所述交流配电板分别设有三相三线AC380V汇流排和三相三线AC220V汇流排；所述三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈连接，所述三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备连接；所述三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈连接，所述三相三线AC220V汇流排的输出端和AC220V的用电设备连接；所述隔离变压器的初级线圈和直流汇流排上的DC/AC模块的AC端连接。

2.根据权利要求1所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述三相三线AC380V汇流排的输入端和隔离变压器的第一次级线圈之间设有第一接触器（KM1）；所述三相三线AC220V汇流排的输入端和隔离变压器的第二次级线圈之间连接有第二接触器（KM2）。

3.根据权利要求2所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述三相三线AC380V汇流排的输出端和三相AC380V的用电设备之间设有第一三极开关（QF1），所述第一三极开关（QF1）的输入端和三相三线AC380V汇流排连接，输出端和三相AC380V的用电设备连接。

4.根据权利要求2所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述三相三线AC220V汇流排的输出端分别设有第二三极开关（QF2）和单极开关（QF3）；

所述第二三极开关（QF2）的输入端和三相三线AC220V汇流排连接，输出端和三相AC220V的电设备连接；

所述单极开关（QF3）输入端连接三相三线AC220V汇流排的任两相电线，输出端和单相AC220V的用电设备连接。

5.根据权利要求1-4任一所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上还设置有第一双指针电压表（DV1）和第二双指针电压表（DV2），所述第一双指针电压表（DV1）用于监测三相三线AC380V汇流排各相的电压和隔离变压器的第一次级线圈的电压；所述第二双指针电压表（DV2）用于监测三相三线AC220V汇流排各相的电压和隔离变压器的第二次级线圈的电压。

6.根据权利要求1-4任一所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排各相之间电流的第一电流表（A1）和监测三相三线AC220V汇流排各相之间电流的第二电流表（A2）。

7.根据权利要求1-4任一所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排频率的第一频率表（HZ1）和监测三相三线AC220V汇流排频率的第二频率表（HZ2）。

8.根据权利要求1-4任一所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上分别设有用于监测三相三线AC380V汇流排绝缘值的第一三相绝缘监测仪（IRM1）和监测三相三线AC220V汇流排绝缘值的第二三相绝缘监测仪（IRM2）。

9.根据权利要求5所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上还设置有用于切换第一双指针电压表（DV1）监测隔离变压器第一次级线圈和三相三线AC380V汇流排各相电压的电压第一选择开关（VS1）；

用于切换第二双指针电压表（DV2）监测隔离变压器第二次级线圈和三相三线AC220V汇流排各相电压的电压第二选择开关（VS2）。

10.根据权利要求6所述一种新能源和清洁能源船舶配电三线系统，其特征在于：所述交流配电板上还设置有用于切换第一电流表（A1）监测三相三线AC380V汇流排各相之间电流的第一电流选择开关（AS1），

用于切换第二电流表（A2）监测三相三线AC220V汇流排各相之间电流的第二电流选择开关（AS2）。

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