CN220421646U - 一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，包括低压输入部、隔离升压变压器、第一断路器、第二断路器、限流电阻、控制模组和高压输出部；低压输入部接入低压交流电源传送至隔离升压变压器变换成高压交流电源后，通过高压输出部对外输出；第一断路器连接在低压输入部与隔离升压变压器的低压侧之间，并与第二断路器、限流电阻的串联支路并联；控制模组在低压交流电源接入瞬间，控制第二断路器闭合，第一断路器断开，利用限流电阻抑制隔离升压变压器的励磁涌流，并在延时设定时间后切换至第一断路器闭合，第二断路器断开。本实用新型的电源装置可以为船厂制造完成的船舶或加装岸电系统的船舶进行受电设施测试，完成检验工作。

Description

一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置

技术领域

本实用新型属于船舶供电系统技术领域，具体地说，是涉及一种用于对船舶上的岸电系统中的受电设施进行测试的电源装置。

背景技术

《长江经济带运输船舶岸电系统受电设施改造推进方案》中提出：要利用5年左右的时间，完成船舶岸电系统受电设施改造工作。船舶岸电技术主要是在船舶入港之后，停止自带发动机的应用，接入陆地电源，通过“油改电”，实现船舶靠港期间的能源替代。采用港口岸电对靠港船舶进行供电，可以大幅降低船舶污染物的排放，保护港口环境。

现阶段，港口出于供电安全考虑，一般不允许对新加装岸电受电设施但未经过测试检验的船舶进行供电。而目前的多数修船厂和造船厂并不具备对受电设施进行测试和检验的条件，继而严重影响了船舶加装岸电系统后，对其受电设施的测试和检验取证工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，以解决新船舶制造完成后或老船舶加装岸电系统后，对船舶内部的岸电受电设施完成快速测试的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，包括低压输入部、隔离升压变压器、第一断路器、第二断路器、限流电阻、控制模组、接地电阻和高压输出部；其中，所述低压输入部用于接入低压交流电源；所述隔离升压变压器用于将所述低压交流电源升压变换成高压交流电源；所述第一断路器连接在所述低压输入部与所述隔离升压变压器的低压侧之间；所述第二断路器与所述限流电阻串联后，并联在所述第一断路器的两端；所述控制模组在所述低压输入部接入低压交流电源的瞬间，控制所述第二断路器闭合，第一断路器断开，利用所述限流电阻抑制所述隔离升压变压器的励磁涌流，并在延时设定时间后切换至所述第一断路器闭合，第二断路器断开；所述接地电阻连接在所述隔离升压变压器的中性点与地之间；所述高压输出部连接所述隔离升压变压器的高压侧，输出所述高压交流电源。

在本申请的一些实施例中，还可以在所述电源装置中配置电源变压器，并将电源变压器的输入侧通过输入开关连接至所述低压输入部，将电源变压器的输出侧通过输出开关连接至低压输出部；利用所述电源变压器可以将通过低压输入部接入的低压交流电源转换成船舶岸电系统受电设施所需的低压交流电源，通过低压输出部对外输出，以完成对低压船舶岸电系统中受电设施的测试任务。

在本申请的一些实施例中，为了方便电源装置运输，可以采用集装箱封装用电设施，以便于吊装和拖车转运。在本申请中，可以将集装箱分隔成多个功能柜，例如包括预充磁控制柜、低压出线柜、隔离升压柜、高压出线柜等；其中，在所述预充磁控制柜的内部可以配置所述控制模组、第二断路器和限流电阻；在所述低压出线柜的内部可以配置所述第一断路器和电源变压器，在其箱体上可以配置所述低压输入部、输入开关、输出开关和低压输出部；在所述隔离升压柜的内部可以配置所述隔离升压变压器和接地电阻；在所述高压出线柜的箱体上可以配置所述高压输出部。

在本申请的一些实施例中，可以配置所述高压输出部为两个高压插座，通过高压输出开关连接至所述隔离升压变压器的高压侧；可以将两个高压插座和高压输出开关安装在所述高压出线柜的箱体外侧，以简化电源装置与船舶岸电系统的插接操作，同时方便测试人员对电源装置输出的高压交流电源进行通断控制。

在本申请的一些实施例中，为了保证船舶供电和检测操作的安全性，可以在所述高压出线柜的箱体上配置带电指示器和避雷器，连接所述高压输出部，在高压出线柜有高压交流电源输出时，通过带电指示器提醒检测人员注意用电安全，利用避雷器防止电源装置遭受雷电袭击，保证船舶岸电系统中受电设施的用电安全。

在本申请的一些实施例中，为了保证高压柜的电气间隙，可以在所述集装箱中再分隔出一个电缆提升柜，位于所述隔离升压柜与所述高压出线柜之间；在所述电缆提升柜中内置有电缆，所述电缆连通所述隔离升压变压器的高压侧，即，连接高压母线；在所述电缆提升柜的底部安装有电缆夹，用于固定所述电缆。

在本申请的一些实施例中，还可以在所述电缆提升柜的箱体上配置带电指示器和避雷器，连接所述电缆，以提高电源装置的供电安全。

在本申请的一些实施例中，还可以在所述集装箱中进一步分隔出一个降压柜和一个整流逆变柜，以适用于接入电源为交流高压的情况。具体而言，可以在降压柜中配置高压输入部和降压变压器，在整流逆变柜中配置整流逆变器和滤波隔离变压器；其中，所述高压输入部用于接入交流高压；所述降压变压器用于对通过所述高压输入部接入的交流高压进行降压变换；所述整流逆变器用于对所述降压变压器输出的低压交流电进行整流再逆变后，输出频率调整后的低压交流电；所述滤波隔离变压器用于对所述整流逆变器输出的频率调整后的低压交流电进行电压变换后，向低压输出柜的低压输入部输出所需接入的低压交流电源。这样，无论外部供电是交流高压还是交流低压，都可以利用本申请的电源装置为船舶岸电系统提供其所需的交流供电，以完成对其受电设施的测试和检验工作。

在本申请的一些实施例中，所述交流高压可以是10KV/50Hz或6KV/50Hz的高压电源；所述降压变压器输出400V/50Hz的低压交流电；所述整流逆变器输出400V/60Hz的低压交流电；所述滤波隔离变压器向所述低压输入部输出440V/60Hz的低压交流电源；所述隔离升压变压器输出6KV/60Hz或6.6KV/60Hz的高压交流电源；所述电源变压器输出400V/60Hz的低压交流电源。这样，利用一套电源装置，不仅可以满足高压6KV/6.6KV船舶岸电系统受电设施的测试要求，也可以对低压400V/440V船舶岸电系统受电设施完成测试和检验任务，从而提高了电源装置的适用性。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果主要体现在：

1、本实用新型的电源装置可以将船厂用电转换成船舶岸电系统中受电设施所需的交流供电，在船舶制造完成或者船舶加装岸电系统后，通过将该电源装置接入船舶的岸电系统，为船舶中的受电设施供电，由此可以检验船舶受电设施是否满足出厂要求，完成对船舶岸电系统受电设施的测试和检验工作。经测试检验后的船舶，便具备了符合要求的岸电接入及受电资质，在今后停靠港口、码头时，便可顺利地在各个港口、码头使用岸电供电。

2、本实用新型在隔离升压变压器的输入侧配置断路器和限流电阻，通过对限流电阻进行自动投入和切除控制，很好地解决了隔离升压变压器在供电时因受电流冲击影响而经常发生跳闸的难题，并在实际应用中得到了验证。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所提出的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置的一种实施例的整体架构示意图；

图2是本实用新型所提出的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置的另外一种实施例的整体架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可能是机械连接，也可能是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例的电源装置主要用于对造船厂制造完成的船舶以及修船厂加装岸电系统后的船舶进行岸电系统受电设施的测试和检验。

考虑到船厂、工地等作业场所都是使用工业用电，而工业用电有高压、低压之分，为了使本实施例的电源装置能够适用于不同的作业场所，本实施例提出两种设计方案。

对于配置低压工业用电的作业场所而言，例如440V/60Hz的工业用电，可以使用支持低压交流电源输入的电源装置为该类作业场所中的船舶进行岸电系统受电设施的测试。如图1所示，在这类电源装置中可以配置低压输入部VLi、隔离升压变压器TR1、第一断路器QF1、第二断路器QF2、限流电阻R1、控制模组、接地电阻R0、高压输出部VHo等电气部件。

其中，低压输入部VLi用于接入电源装置所在作业场地所能提供的工业用电，例如440V/60Hz的低压交流电源，利用低压交流电源对隔离升压变压器TR1充磁及供电。

考虑到隔离升压变压器TR1在通电工作的瞬间，相当于短路状态，因此会在线路中产生很大的电流，即，励磁涌流。这个大电流会对隔离升压变压器TR1造成电流冲击，导致电源装置跳闸。

为了解决电源装置在其输入侧合闸时，经常发生跳闸的问题，本实施例在电源装置的低压输入部VLi与隔离升压变压器TR1的低压侧之间，分别连接有第一断路器QF1和第二断路器QF2与限流电阻R1串联形成的串联支路，并配置控制模组对两个断路器QF1、QF2的通断时序进行控制，以抑制励磁涌流，使隔离升压变压器TR1能够逐步过渡到正常工作状态。

具体工作原理是：在电源装置的低压输入部VLi接入低压交流电源时，控制模组首先控制第一断路器QF1断开、第二断路器QF2闭合，将限流电阻R1接入隔离升压变压器TR1的充磁回路，利用限流电阻R1抑制隔离升压变压器TR1的励磁涌流，使装置启动时的电流不会过大，直到隔离升压变压器TR1充磁结束，过渡到正常工作状态为止。之后，控制模组控制第一断路器QF1闭合并保持、第二断路器QF2断开，将限流电阻R1从隔离升压变压器TR1的供电回路中切除。此时，隔离升压变压器TR1上没有励磁电流冲击，不会顶开第一断路器QF1，由此便解决了电源装置输入侧跳闸的问题，同时，也解决了隔离升压变压器TR1通电瞬间易遭受电流冲击的难题。

在本实施例中，所述控制模组优选采用可编程逻辑控制器PLC。两个断路器QF1、QF2的投切时间可以依据隔离升压变压器TR1的充磁时间确定，通过在PLC中合理设置从第二断路器QF2投切至第一断路器QF1的延时设定时间，一般设置为2~3秒左右，便可利用PLC实现对第一断路器QF1和第二断路器QF2通断时序的自动控制。

本实施例的隔离升压变压器TR1用于将电源装置接入的低压交流电源升压变换成高压交流电源，以满足高压船舶岸电系统受电设施的测试需求。例如，可以配置隔离升压变压器TR1将低压输入部VLi接入的440V/60Hz低压交流电源升压变换成6KV/60Hz或者6.6KV/60Hz的高压交流电源，通过电源装置的高压输出部VHo对外输出，以用于对高压6KV/6.6KV船舶岸电系统中的受电设施进行测试和检验工作。

出于对电源装置运行安全性和可靠性等方面的考虑，本实施例在电源装置中配置接地电阻R0，连接在隔离升压变压器TR1的中性点与地之间。配置隔离升压变压器TR1的中性点接地，可以在系统发生单相接地故障时，利用中性点构成故障电流回路，以起到抑制故障电流大小，减小设备损坏和人员伤害可能性的作用。

高压输出部VHo作为电源装置与船舶岸电系统的连接部分，可以采用高压插座安装在电源装置的配电房上，以方便插接电缆，并通过电缆向船舶的岸电系统输送测试电源。

在本实施例中，可以在高压输出部VHo配置两个或更多个高压插座，通过高压输出开关KHo连接至隔离升压变压器TR1的高压侧，通过改变高压输出开关KHo的通断状态，即可控制测试电源向船舶岸电系统受电设施的输送与停止。

对于某些船舶的岸电系统，其受电设施所需的岸电为低压交流电源的情况，可以在所述电源装置中设置电源变压器TR2，如图1所示，用于将低压输入部VLi接入的低压交流电源转换成船舶岸电系统受电设施所需的低压交流电源，通过低压输出部VLo对外输出。

例如，对于低压400V/60Hz船舶岸电系统的受电设施，可以利用电源变压器TR2将低压输入部VLi接入的440V/60Hz低压交流电源转换成400V/60Hz的低压交流电源，输出至该类低压船舶的岸电系统受电设施，通过观察供电线路的运行情况，即可完成对受电设施的测试和检验工作。

可以在电源变压器TR2的输入侧和输出侧分别配置输入开关QS1和输出开关QS2，如图1所示。例如，将电源变压器TR2的输入侧通过输入开关QS1连接至电源装置的低压输入部VLi，将电源变压器TR2的输出侧通过输出开关QS2连接至电源装置的低压输出部VLO。在船舶岸电系统的受电设施需要低压交流电源供电时，可以闭合输入开关QS1和输出开关QS2，为船舶提供测试电源。

为了方便电源装置整体移动，本实施例采用标准的集装箱形成配电房，封装电源装置中的各电气部件。

具体而言，可以将集装箱分隔成多个功能柜，将完成不同功能的电气部件集成于不同的功能柜中，以方便故障的诊断与检修作业。

在本实施例中，可以将集装箱分隔成预充磁控制柜、低压出线柜、隔离升压柜、电缆提升柜、高压出线柜等多个功能柜，如图1所示。

其中，可以将第二断路器QF2、限流电阻R1和控制模组PLC集成于预充磁控制柜的内部，并可在预充磁控制柜的箱体外侧安装触摸屏面板，通过触摸屏面板接收测试人员的操作指令，并显示电源装置的运行状况。

在低压出线柜中可以集成第一断路器QF1和电源变压器TR2，并在低压出线柜的箱体外侧配置低压输入部VLi、输入开关QS1、输出开关QS2和低压输出部VLo，以便于低压交流电源的接入与输出。输入开关QS1和输出开关QS2可以采用手动隔离开关，实现手动操作的同时，可以用来将高压配电线路中需要停电的部分与带电的部分可靠地隔离，以保证检修作业的安全。

在隔离升压柜中可以集成隔离升压变压器TR1和接地电阻R0，也可以在集装箱中单独分隔出一个接地电阻柜，单独安装所述接地电阻R0。

在隔离升压柜与高压出线柜之间可以配置电缆提升柜，以保证高压柜的电气间隙。在电缆提升柜中配置有电缆CB，电缆CB连接母线，即，电压等级高的主线，例如连接隔离升压变压器TR1的高压侧。线缆CB上可以连接熔断器，在线路出现过载或短路故障时，切断母线电源的输送，保证用电安全。在电缆提升柜的底部可以安装电缆夹，以用于固定电缆CB。

此外，可以根据用户需要，在电缆提升柜上安装带电指示器P1、避雷器F1等保护设备，连接电缆CB，以提高电源装置使用的安全性。

在高压出线柜的箱体外侧安装高压插座和高压输出开关KHo，手动闭合高压输出开关KHo，将隔离升压变压器TR1转换生成的高压交流电源通过高压插座对外输出，为需要测试的船舶岸电系统的受电设施供电。

在某些实施例中，也可以在高压出线柜上进一步配置带电指示器P2、避雷器F2等保护设备，连接高压插座。其中，带电指示器P2主要用来提示操作人员线路是否带电，这在电源装置送电前、运行中、检修中都会起到警示作用。避雷器F2用于保护电源装置免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间和续流幅值，确保船舶岸电系统受电设施的用电安全。

本实施例将电源装置集成于标准尺寸的集装箱中，这样可以方便对电源装置进行吊装和转运作业，进而根据作业需要快速地移动到指定的船舶、码头甚至造修船厂，对船舶内部的岸电系统受电设施进行电源测试。

对于配置高压工业用电的作业场所而言，例如10KV/50Hz或6KV/50Hz的工业用电，可以使用支持高压交流电源输入的电源装置为该类作业场所中的船舶进行岸电系统受电设施的电源测试。

如图2所示，可以在支持低压交流电源输入的电源装置的基础上增设降压和整流逆变单元，以将作业场所的高压工业用电转换成低压出线柜的低压输入部VLi所允许接入的低压交流电源。

具体而言，可以在图1所示集装箱的基础上进一步分隔出一个或多个功能柜，以封装增设的降压、整流逆变单元。

在某些实施例中，可以在图1所示集装箱的基础上进一步分隔出一个降压柜和一个整流逆变柜。

在降压柜的箱体外侧可以配置高压输入部VHi和高压输入开关KHi。其中，高压输入部VHi用于接入交流高压，例如10KV/50Hz或6KV/50Hz的高压电源，并通过高压输入开关KHi输送至集成于降压柜内部的降压变压器TR3，通过降压变压器TR3对接入电源装置的交流高压进行降压变换，以生成同频率的低压交流电，例如400V/50Hz的低压交流电，输送至整流逆变柜。

在整流逆变柜中配置有整流逆变器ZN和滤波隔离变压器TR4。其中，整流逆变器ZN连接降压变压器TR3的低压侧，对降压变压器TR3输出的低压交流电先进行整流再进行逆变后，输出频率调整后的低压交流电。例如，将降压变压器TR3输出的400V/50Hz低压交流电整流逆变成400V/60Hz的低压交流电，输送至滤波隔离变压器TR4进行电压变换，以生成440V/60Hz的低压交流电源，传送至低压出线柜的低压输入部VLi。

之后，便可通过低压出线柜向低压400V/440V船舶的岸电系统提供其受电设施所需的低压测试电源，或者通过高压出线柜向高压6KV/6.6KV船舶的岸电系统提供其受电设施所需的高压测试电源，进而完成对不同船舶岸电系统受电设施的测试和检验工作。

本实施例的电源装置集成度高，功能齐全，可灵活配置成不同组合，利用率高，具有测试需要的各种保护功能；配置标准插座，方便和船舶连接；采用标准集装箱封装，运输方便，哪个船厂出厂的船舶需要进行岸电系统测试，可以直接将本实施例的电源装置运输过去，对其受电设施完成电源测试后，即可出厂。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，包括：

低压输入部，其用于接入低压交流电源；

隔离升压变压器，其用于将所述低压交流电源升压变换成高压交流电源；

第一断路器，其连接在所述低压输入部与所述隔离升压变压器的低压侧之间；

第二断路器，其与限流电阻串联后，并联在所述第一断路器的两端；

控制模组，其在所述低压输入部接入低压交流电源的瞬间，控制所述第二断路器闭合，第一断路器断开，利用所述限流电阻抑制所述隔离升压变压器的励磁涌流，并在延时设定时间后切换至所述第一断路器闭合，第二断路器断开；

接地电阻，其连接在所述隔离升压变压器的中性点与地之间；

高压输出部，其连接所述隔离升压变压器的高压侧，输出所述高压交流电源。

2.根据权利要求1所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，还包括：

电源变压器，其输入侧通过输入开关连接所述低压输入部，其输出侧通过输出开关连接低压输出部，用于将通过所述低压输入部接入的低压交流电源转换成船舶岸电系统受电设施所需的低压交流电源，通过低压输出部对外输出。

3.根据权利要求2所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，还包括：

集装箱，其分隔成多个功能柜，包括：

预充磁控制柜，其内部配置所述控制模组、第二断路器和限流电阻；

低压出线柜，其内部配置所述第一断路器和电源变压器，在其箱体上配置所述低压输入部、输入开关、输出开关和低压输出部；

隔离升压柜，其内部配置所述隔离升压变压器和接地电阻；

高压出线柜，其箱体上配置所述高压输出部。

4.根据权利要求3所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，所述高压输出部为两个高压插座，通过高压输出开关连接所述隔离升压变压器的高压侧；所述两个高压插座和高压输出开关安装在所述高压出线柜的箱体外侧。

5.根据权利要求3所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，在所述高压出线柜的箱体上还配置有带电指示器和避雷器，连接所述高压输出部。

6.根据权利要求3所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，在所述集装箱中还分隔出一个电缆提升柜，位于所述隔离升压柜与所述高压出线柜之间；在所述电缆提升柜中内置有电缆，所述电缆连接所述隔离升压变压器的高压侧；在所述电缆提升柜的底部安装有电缆夹，用于固定所述电缆。

7.根据权利要求6所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，在所述电缆提升柜的箱体上还配置有带电指示器和避雷器，连接所述电缆。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，在所述集装箱中还分隔出一个降压柜和一个整流逆变柜；

在所述降压柜中配置有：

高压输入部，其用于接入交流高压；

降压变压器，其用于对通过所述高压输入部接入的交流高压进行降压变换；

在所述整流逆变柜中配置有：

整流逆变器，其用于对所述降压变压器输出的低压交流电进行整流再逆变后，输出频率调整后的低压交流电；

滤波隔离变压器，其用于对所述整流逆变器输出的频率调整后的低压交流电进行电压变换后，向所述低压输入部输出所述低压交流电源。

9.根据权利要求8所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，

所述交流高压为10KV/50Hz或6KV/50Hz的高压电源；

所述降压变压器输出400V/50Hz的低压交流电；

所述整流逆变器输出400V/60Hz的低压交流电；

所述滤波隔离变压器向所述低压输入部输出440V/60Hz的低压交流电源。

10.根据权利要求9所述的用于测试船舶岸电系统受电设施的电源装置，其特征在于，

所述隔离升压变压器输出6KV/60Hz或6.6KV/60Hz的高压交流电源；

所述电源变压器输出400V/60Hz的低压交流电源。