2500标准箱船型配电系统优化方案

（中船黄埔文冲船舶有限公司 广州510727）

引 言

据信德海事网有关消息显示，2017年海鲜产品海运总量增长5%，冷藏集装箱船海运总量增长8%，越来越多的水果贸易商等都越来越多地依赖全冷藏集装箱船；随着2020年限硫新规的生效，许多老旧以及耗油量高的传统冷藏船舶将会被送拆；2018年冷藏货物海运业的新发展表明，市场正在进一步偏向与投资冷藏集装箱市场；马士基航运以及旗下的汉堡南美、Great White Fleet、水果贸易商Del Monte等行业巨头纷纷开始部署冷藏箱高比重的航线［1］。这些信息无不表明，冷藏货物海运模式已从专业冷藏船队向冷藏集装箱转变，新造集装箱船搭载高箱位冷藏箱的能力将越来越受到重视。［1］

随着冷藏箱数的不断增加，对船舶电站的容量需求也越来越大，这是对一次系统负荷开关的短路分段能力的考验，普通分段等级的开关已经无法适应电站的需求，必须采用较高甚至最高分段等级的开关才能满足设计需要［2-3］。更高的分段能力预示着更高的价格，如何顺应电站的需求，通过合理的方案配置，设计出最经济合理的方案，是需要我们研究和考虑的事情。

12500标准箱船型短路电流分析

2500标准箱船型配置2194.5 kW发电机2台，1425 kW发电机2台，装载冷藏箱数为530箱， 根据船舶负荷建立短路电流计算模型如图1所示。

图1 短路电流计算模型

根据上述模型计算出各采样点短路电流（如下页表1所示）。通过该数据分析可知，安装的主配电板内的一次AC 440 V负载，由于短路电流过高，需要采用具有最高短路分断能力的V级开关，短路分断能力为180 kA（见A6～A9及B采样点），而安装在分电箱内的二次AC 440 V负载，由于短路电流大大降低的原因，则可以采用具有较低分断能力的N级开关，短路分断能力为30 kA（见F1～F5采样点）。以ABB插入式塑壳断路器为例，同为250 A框架等级的断路器，一个V级开关比一个N级开关约贵4000元人民币，如何根据实际配电需求有效调整一次、二次系统的配电负荷，将直接影响整个配电系统的经济成本。

2 配电优化方案

2.1 一次、二次系统负荷分配

根据上述短路电流分析，2500标准箱船型一次系统必须采用V级分断能力的开关，以某品牌开关为例，其V级分断能力开关最小的框架电流为250 A，因此二次系统的分电箱需在综合考虑负荷类型的基础上，尽量将单个分电箱的总负荷向250 A靠拢，以达到尽量减少开关使用量、减少成本支出的目的。

2.2 冷藏箱负荷分配

2500标准箱船型需配置2台总容量为6300 kVA的冷藏变压器，根据计算该部分总负荷约为8316 A。为确保相应的配电方案具有较高的经济性能，在优化方案中将采用不对等式配电模式，即靠近配电板的左舷配备较高容量的冷藏变压器，容量约为3450 kVA；距离配电板较远的右舷将配备容量稍低的冷藏变压器，容量约为2850 kVA。这样不但可达到降低电缆用量的目的，配电板内部的负荷开关也可由2个V级5000 A空气开关改为1个V级4000 A和1个V级5000 A空气开关，经济性能显著。

表1 采样点短路电流计算结果

2.3 配电板各负荷开关的精细布置

如何将配电板上各设备负荷开关的安装位置与该设备在船上的实际位置联系起来，这看似简单的细节，但把握好了就能带来意想不到的经济成果和施工便利。

2500标准箱船型配置一台1100 kW的艏侧推器，按容量计算，该侧推器需要采用8根3×120的动力电缆，数量多且价格高。设备安装在艏侧推器舱，相应的，在优化方案中将艏侧推器的配电开关设置在配电板更靠近艏部的P16屏。

2500标准箱船型的岸电箱容量需要800 A，较一般集装箱船型容量更大。按容量计算，需要采用4根3×120的动力电缆。岸电箱安装在艉楼甲板电气设备间，相应的，在优化方案中将岸电的配电开关设置在配电板更靠近艉部的P6屏。

常规船型中，通常将AC 220 V负载屏放置在正面对配电板右侧的位置（一般为P21-P22屏），2500标准箱船型中，综合考虑了上建主干通道的位置，在优化方案中将AC 220 V负载屏调整到更靠近艉部的P1-P2屏。

2.4 照明系统配电的精细策划

照明系统原理不难，但一套能经受各项经济指标考核的优秀照明系统却需要从整体配电方案出发，综合考虑全船的设备布置和舱室结构才能达成。2500标准箱配电方案精细策划了每一个电箱的配电范围和开关数量，通过物尽所用的原则，将照明系统电箱和开关的用量控制到最小的范围。

2500标准箱船型配电优化方案单线图如图2所示。

图22500标准箱船型配电系统优化方案单线图

3 系统硬件设计

冷藏变压器的ACB选型，是2500标准箱配电系统优化方案的最大亮点。根据上述短路电流计算结构和冷藏部分负荷不对等式配电模式，对冷藏变压器ACB的选型结果参见图3。

图3 冷藏变压器ACB选型及官方公布价

配电板AC 440 V负荷开关屏 & ACA 220 V负荷开关屏如图4所示。

4 方案对比

2500标准箱船按船舶实际负荷优化后的配电优化方案与原初始配电方案比较，具有非常明显的性能-成本最优化效益，且有效提高了施工维护便利性，详细对比情况见表2。

图4 AC 440 V负荷开关屏& AC 220 V负荷开关屏

表2 配电优化方案与原初始配电方案对比表

5 结 语

在整个配电系统的设计过程中，我们结合以往建造集装箱船的设计经验，收集主流开关品牌不同分配等级开关的价格成本，对系统配置的最优方案进行比对，通过设计人员不懈地努力，不断与设计公司、厂家联系、沟通，最终完成了相关系统的设计工作。希望在今后新船型的设计中得以探讨和推广。