船舶电力系统标准化及简约设计

曹 丹

（中集船舶与海洋工程研究 院有限公司，上海 200100）

1 概述

船舶电力系统设计在船舶的整个设计和建造过程中是不可或缺的环节。如果把整条船比作是一个人，那么船体结构是一个人的骨架及血肉，轮机机械是一个人的心脏血脉，而电气则是一个人的神经中枢。一艘船的“聪明”、“灵活”性能与好的电力系统设计有着密切关系。随着船舶越造越大，越造越复杂，各专业的负载也越来越多，对于电力系统的要求也越来越高。如何使设计更加合理、简约、经济将在今后的设计中越来越明显地得到体现。目前，已有诸多电气设计软件用于简化和标准化电力系统的设计。本文将介绍如何自制EXCELL表格来辅助设计船舶电力系统。

2 设计前提

在电力一次和二次系统设计之初，各专业的负载情况需要基本确定，电力负荷计算书也需完成。以中集船舶与海洋工程研究院有限公司（以下简称“公司”）的实际情况为例，电力负荷计算书是通过软件EXCELL表格制作，通过函数公式来完成计算。因此，负载清单及功率等信息已经完备。电力一次和二次系统所要做的工作就是在配电板和分电板中以使用功能、功率大小、规范要求等各因素为序进行排列组合。期间涉及到电缆载流量的计算，开关整定值的计算，起动器的统计等内容。本表格以CCS规范的电缆载流量（图1）和施奈德开关的选型作为表格数据（图2），作为数据库形式以供随时调用。

图1 电缆载流量

图2 开关型号（施奈德）

3 表格制作

根据实际使用情况，本表格设置以下几个字段：code为设备符号；description为设备名称；volt为电压；kW为功率；cos φ为功率因素；A为电流；Sub-Panel为子屏；Distribution为主屏；Starter为起动器；Stater Type为启动形式；Breaker type为断路器形式；Breaker AT （A）为断路器框架电流；Breaker AF（A）为断路器整定电流；cable qty.为电缆根数；cable core为电缆芯线；cable size（mm2）为电缆规格；cable type为电缆型号；Remark为备注。

图3 电流计算公式

在 图 3 中 fx=E2＊1000/（1.732＊D2＊F2） 为 电流计算公式。此步骤简化了各设备的额定电流的计算，通过电力负荷计算书中已有的设备名称和功率，复制粘贴，再调整一下设备的电压，即可得出所有设备的额定电流，减少了计算量，避免了重复劳动。

图4 设备统计信息

在图4中，列H、I、J、K为统计内容，分别描述各设备所在位置及其启动情况。如第51行1#柴油输送泵位于主配电板1号屏—1组合起动屏，起动器1GS2，直接启动。

图5 开关容量及整定值

图5中，列M和N的公式分别为：

其中，函数VLOOKUP的作用是在表格数组的首列查找指定的值，并由此返回表格数组当前行中其他列的值。在此处的目的是为了调用图2中的表格。根据电流的大小，断路器形式的选择（ACB或者MCCB），自动调用相应的断路器（本文中断路器的选用并未考虑协调性保护）。列P和Q的数据为手动选择，根据实际情况作出调整。列R的公式为：

调用图1中的表格，调整电缆规格，列G、P、Q因参数不同会产生一定差异，经过手工校验，完全符合实际情况。

在新的工作表中进行分类，得到结果如图6、图7所示。

图6 分类表格1

图7 分类表格2

4 总结

本文介绍了在设计过程中有关设计方法和手段的一点探索，以及在如何提高工作效率和正确性方面的一点改进。笔者把该表格称为“负载清单表”，通过这样的辅助形式，快速高效的将各个负载集中分配，快速准确的确定电缆规格和开关容量，有利于后续的电力一次系统图和电力二次系统图的绘制，准确有效的罗列配电板负载清单，起动器清单，各个分电箱清单，也有利于电力系统标准化的建立。

[1]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册（电气分册）[M].北京：国防工业出版社,2009年.

[2]中国船级社.钢制海船入级规范[Z].2006年.

[3]魏雪萍,李岚.EXCEL 应用大全[M].北京：人民邮电出版社,2008-3.

[4]施耐德低压空气断路器和负荷开关产品目录[Z].