新型舰船岸电系统研究

姜 鹏，孙 盼，彭 威

（海军工程大学电气工程学院，武汉 430033）



新型舰船岸电系统研究

姜 鹏，孙 盼，彭 威

（海军工程大学电气工程学院，武汉 430033）

摘 要：传统的岸电系统配置已不能完全满足舰船的需求，基于高压供电技术的新型舰船岸电系统可以同时提供大功率的高压和400 V低压电能，实现对不同电压等级舰船的安全可靠供电。新型舰船岸电系统与传统岸电系统相比具有节能、减排、提高舰船战斗力等优点，可减少目前舰船岸电系统的设备配置，占用码头空间小、操作简单，可实现舰船岸电的安全、可靠、经济运行。

0 引言

港口作为舰船补给和人员休整的重要场所，在舰船靠港时向其提供安全可靠的电能保障，满足舰船的生活和训练用电。随着世界各国节能减排指标的日益严格，同时舰船靠港后所肩负的作战和训练任务也在不断革新变化，港口岸电系统的重要性日益凸显，其能否提供安全可靠充足的电能将直接影响到舰船靠港后的正常运行，关系到舰船的战斗力和防御能力。

传统的低压岸电系统，低效耗能、容量小，只能给低压电力舰船供电，已经不能适应当前大型舰船靠港后的供电需求。如何构建环保、安全、可靠、高效的大容量岸电系统是当前一个值得研究的课题。

与传统低电压、小容量的岸电系统不同，新型舰船岸电系统是采用高压岸电技术，高低压兼容的大容量岸电系统。该系统能够提供大容量的电能，同时满足低压舰船和高压舰船的靠港供电需求，为舰船完成多样化任务提供电力保障。

1 构建新型舰船岸电系统的必要性

传统的岸电系统以低压岸电为主，供电功率小、电缆布设困难、兼容性差。6300 V中压岸电系统是以日趋成熟的高压岸电技术为基础，以战时和平时训练需求为牵引，以绿色环保、节能减排为理念，以提高舰船生命力和战斗力为总目标的岸电供电系统，它将为国家安全和海军战斗力发展打下坚实的技术基础。

1.1新型船舰岸电系统将大大提高供电功率，保障船舰的靠港供电需求

随着舰船各种新型武器的不断出现，电磁炮、激光武器、电磁弹射等高能武器需要大容量的电能供应，舰船电力系统的总容量进一步增大，舰船自身要建设大容量的舰船电站，舰船靠港后为了完成正常的的保养、训练和操演任务，同样需要提供大容量的岸电电能。

舰船对隐身性能要求越来越高，最新设计的舰船普遍采用隐身全封闭技术，与传统的开放式舰船相比，舰船生活保障（通风、空调及其他日常生活用电）所需电能功率越来越大，这就要求在靠泊时有大功率的供电电能。

新型舰船岸电系统的建成，将为舰船提供安全可靠的大容量电能保障，这不仅可以满足舰船日常的生活和训练需求，还可以在大容量电能的保障下，开展多样化训练和保障任务，提升舰船靠港的训练和保障水平，促进舰船战斗力的生成。

1.2新型船舰岸电系统是提高舰船和港口防御能力的重要保障

在传统的低电压小容量的岸电系统下，舰船由于缺少足够容量的电力供应，武器系统无法转入战斗工况，仅仅可以开展保养和检试。舰船自身失去了战斗力，无法进行自身防御，很容易受到敌人的攻击，只能依靠军港基地的防空力量开展军事防御。

采用新型船舰岸电系统后，在大容量的电力供应下，舰船的武器系统可以在所有工况下运行，舰船具有与海上航行时一样的战斗火力和防御能力，可以实现全时戒备，这将大大提升舰船靠港时的作战效能和生命力。

1.3构建新型船舰岸电系统是满足高压电力舰船的供电需求

随着舰船电力系统的发展，综合电力系统是电力系统的发展趋势。舰船综合电力系统将传统的机械推进用电与电力系统用电综合起来，通过综合电力系统向推进、高能武器及日常用电等全船所有的用电设备供电。而国内外的综合电力系统目前普遍采用4000 V以上的中压电，中压电制与传统的低压岸电系统不兼容，中压舰船无法在低压港口停靠。因此构建新型船舰岸电系统可以解决这个问题，满足高压电力舰船的供电需求。

1.4构建新型船舰岸电系统可以有效减少废物排放，保护港口环境

舰船在码头靠泊时的污染问题从废弃物治理、污油水治理到大气排放物治理经历了一个不断发展升级的过程，目前的电压岸电系统由于与大型舰船的电制不兼容，大型舰船靠港时必须由船上的发电机组供电，因而在港口海域产生大量复合污染物，污染水环境，给港口所在城市环境带来严峻挑战，采用6300 V中压岸电系统可以直接给大型舰船供电，满足舰船的训练、维护和日常用电需求，避免了因发电机组工作而产生的废物排放问题，保护了生态环境。

2 新型舰船岸电系统的基本方案

2.1新型舰船系统供电方案

新型舰船岸电系统方案如图1所示。系统主要包括以下几个组成部分：高压变电配电房、高/低压接线箱、高/低压电缆、电缆卷车。

图1 新型舰船岸电系统示意图

高压配电变电房将10 kV民用高压电进行降压，可以根据不同高压舰船的电压等级调整配电房的电压输出值，从而实现与不同电压等级舰船的匹配，高压配电房输出电压有高压配电和低压配电两种，高压配电主要为6.3 kV，低压配电为0.4 kV。同时高压变电配电房内设置高/低压配电屏和并车屏，当高/低压接线箱将舰船上的高/低压电缆接入岸电系统后，高压变电配电房可以实现高压岸电与舰船电力系统的并车操作和大负荷转移，当同时为多条船供电时，进行负荷的分配和有效调度，保障舰船的供电需求。

2.2 新型舰船系统的优点

新型舰船岸电系统使用较为灵活，无需码头提供额外电气设施。当采用高压供电时，只需一根电缆上船，安装便捷，且可实现不间断供电，供电均有岸侧管理，岸侧管理设有保护及配电参数检测功能，包括电流保护、岸电供电接线箱的相序相位一致性保护、总供电线路的电压电流及功率检测功能，运行方便，并可实现同时给多艘不同电压等级的舰船同时供电。

3 新型舰船岸电系统的关键技术

1）大负荷或全功率船舰岸电供给：不断电与船舰配电系统安全并车转移负荷技术。

2）高压电安全使用：船电系统、岸电系统网络安全技术，含人员安全技术、设备安全技术、网络安全技术（系统安全技术设计与应急处置技术）。

3）岸电设备集约化、通用化、标准化：供电功能组件岸上设备模块化、集装化、系列化技术，舰上受电转换功能简化技术，依托岸勤或编队保障船携行保障技术。

4）舰船岸电交互系统：舰船岸电连接电缆、接地方式及继电保护配置方式。

4 总结

新型舰船岸电系统在节能减排，提高舰船生命力和综合战斗力具有优点，与低压岸电系统相比在安装便捷、接用方便、自动化程度高、实用性强方面具有突出优势。新型舰船岸电系统将会是今后国内外舰船港口发展的主要趋势，故其关键技术是今后岸电系统研究的主要方向。

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A New Shore Power System of A Warship

Jiang Peng,Sun Pan,Peng Wei
（College of Electrical Engineering,Naval University of engineering,Wuhan430033,china）

Abstract:Traditional shore power system(SPS) can’t meet the requirements of a warship.The new high voltage power supply-based SPS proposed in the paper can provide high power at both high voltage and low voltage at 400 V,to ensure the safety of power supply on the warship at different voltage classes.Compared with traditional SPS,the new SPS has advantages of energy saving,low emission,high warship fighting capacity,ship space saving by reducing equipments of ship SPS,as well as the safe,reliable,and economic operation.

Keywords:warship; new ship power system; high voltage

作者简介：姜鹏（1987-），男，工学硕士。研究方向：电机与电器。

基金项目：海军工程大学科学研究基金资助项目（435517J4097）

收稿日期：2015-11-19

中图分类号：TM621.7

文献标识码：A

文章编号：1003-4862（2016）02-0078-03

关键字：舰船 新型岸电系统 高压