探析船舶电气系统的电气舾装设计中的常见问题与措施

探析船舶电气系统的电气舾装设计中的常见问题与措施

左霖朱红叶

（江南造船(集团)有限责任公司201913）

摘要：船舶电气系统的电气舾装设计很容易出现各类问题，设计质量往往会因此受到较为负面影响，相关研究大量涌现也能够证明这一认知。基于此，本文将全面分析船舶电气系统的电气舾装设计常见问题，并深入探讨设计问题的应对措施，希望由此能够为相关设计人员带来一定启发。

关键词：船舶电气系统；电气舾装设计；供电连续性

前言：随着新公约和新规范的相继落实，船舶电气系统的电气舾装设计必须重点关注新型高性能环保型船舶需要。结合实际调研可以发现，供电连续性、断路器选用等问题在我国船舶电气系统的电气舾装设计领域较为常见，而为了尽可能解决这类问题，提高船舶电气系统的电气舾装设计水平，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1.船舶电气系统的电气舾装设计常见问题

1.1供电连续性问题

电气舾装设计很容易出现供电连续性问题，如主电源无法在30s内恢复供电、设备的供电连续性和工作连续性无法得到保障等。主电源30s内恢复供电存在较高难度，单纯的自动方式无法满足SOLAS公约要求，如忽视船舶发动机的配备情况，船舶主电源很容易出现供电连续性问题；设备的供电连续性和工作连续性主要源于船舶中的主重要和次重要设备，如维持推进和操舵连续工作设备等，但在具体设计中，这类设备的供电和工作连续性往往无法得到保障，这类问题带来的影响同样需要得到重视[1]。

1.2断路器选用问题

在船舶电气系统的电气舾装设计中，断路器选用很容易出现问题，但结合实际调研可以发现，设计无法正确选择断路器的情况较为常见，选择性保护、供电与工作连续性的实现均会因此受到较为负面影响。常见的断路器选用问题包括忽视断路器极限分断能力、运行或使用－分断能力、额定接通能力分析，这类问题往往会对设计带来较为深远影响，直接影响船舶电气系统的设计水平[2]。

2.船舶电气系统的电气舾装设计问题应对措施

2.1保证供电连续性

为保证供电连续性，船舶电气系统的电气舾装设计需关注以下两方面内容：（1）主电源的供电连续性保证。为满足SOLAS公约要求，在30s内恢复船舶主电源供电，需围绕不同规格船只开展针对性设计，对于正常情况下由1台发动机供电的小型船舶，设计需保证其发电机故障后能够在30s内由备用发电机自动供电，备用发电机需在有限时间内启动并连接至主配电板，为实现这一目标，需采用自动起动方式，对于总容量不超过400kW的发电机，也可以不采用自动起动设计；对于正常情况下至少采用2台发电机的中大型船舶，为保证其主电源的供电连续性，设计应采用自卸载的方法自动卸去非重要负载，以此满足主推进和操纵所必须设备的电力需要，配合自动起动的备用发电机、针对性的负荷计算，即可有效提高船舶电气系统的电气舾装设计水平。（2）设备的供电、工作连续性保证。为保证主重要和次重要设备的供电、工作连续性，可采用图1所示设计，图中的①、②、③均代表断路器，深入分析图片可发现，供电连续性的断路器供电设备故障不会影响③供电设备的连续供电，故障仅会导致②脱扣。在工作连续性中，同类故障会导致①与②同时脱扣，但③能够通过再次合上①继续工作。值得注意的是，为保证设备的供电、工作连续性，设计中必须保证相关开关具备足够的闭合与分断能力。

图1供电、工作连续性保障设计

2.2合理选用断路器

为合理选用断路器，船舶电气系统的电气舾装设计需关注以下几方面原则：（1）一般用途断路器选用。需保证安装点的最大预期短路电流不高于断路器额定分断能力，交流电流系统中则需要保证安装点预期对称断路电流不高于断路器额定短路分断能力，具体考核需围绕极限分断能力选择开关。（2）重要设备断路器选择。这类供电电流断路器选择与一般用途断路器类似，但具体考核需围绕运行或使用－分断能力展开。（3）短延时功能断路器选择。需围绕额定短时耐受能力选择开关，需保证分断瞬间最大预期短路电流不高于该值。结合实际调研可以发现，100ms~200ms内短路电流基本处于稳定状态，且短路电流值相差极小，因此可短路电流值可采用短路后100ms值，以此分析短时耐受能力。（4）额定接通能力控制。需保证最大预期短路电流峰值不高于断路器额定接通能力，并避免选择额定运行分断能力仅为极限分断能力一半的断路器。

2.3其他设计要点

在船舶电气系统的电气舾装设计中，还需要关注以下几方面要点：（1）基本要点。在开展船舶电气系统的电气舾装设计前，必须深入了解相关电装生产设计图纸，如总布置图、绝缘布置图、系统图，为满足施工预装率要求，电气舾装设计需严格遵循合理预装原则，并避免在分段焊缝上安装电缆通道和设备的情况出现。通过预舾装率的完善，现场施工工时可实现有效节约，功效也能够实现长足提升。（2）设备安装要点。除大型落地式设备外，设计应尽量选择壁式安装的电气设备，并严格遵循PSPC要求，电气设备不得安装于船体液舱壁，特殊情况下需在船体板与底座撑脚之间安装腹板，以此满足电气设备安装需要；设计过程需围绕主变压器、艏侧推变压器、应急变压器等维护需求较高设备开展深入分析，以此判断是否需配置吊码，并以此对舾装设计提出具体要求。在电缆贯穿件的设计中，考虑到其主要用于主配电板、驾控台、应急配电板等部位，设计需严格控制其高度，并为电气设备底座设置接地螺栓；设计过程需应用TRIBON进行建模，并保证通风口与火警探头存在足够距离，设计过程需保证模型的门可实现180°打开，以此进一步提高设计针对性，避免障碍物影响设计实用性。（3）电缆敷设要点。在船舶电气系统的电气舾装设计的电缆敷设中，需尽可能在高度一致前提下直线敷设电缆通道，并仔细核对危险区域划分图，避免危险区域存在电缆通过，特别是必需负荷及重要负荷电缆。同时还应避免通讯电缆、控制电缆与电力电缆一起敷设，并尽量分开敷设通讯电缆与本质安全电缆，二者间距需至少控制为50mm区间。对于穿过机舱棚或机舱的应急电缆，应针对性选用防火电缆，并基于照明路径进行安装并做好保护、在电缆桥架布置中，需保证主排气管与电缆通道的间距控制不小于100m；对于重要设备，需开展分开布线设计，如舵机和自动舵的控制电缆和电源电缆必须分开敷设，并做好合理编号，舵机舱内交叉敷设的情况必须得到避免，以此保证设计符合相关规范。

结论：综上所述，船舶电气系统的电气舾装设计很容易受到各类问题影响。在此基础上，本文涉及的主电源的供电连续性保证、设备的供电与工作连续性保证、合理选用断路器、设备安装要点、电缆敷设要点等内容，则提供了可行性较高的电气舾装设计路径，为进一步提高设计水平，合理预装原则的贯彻、安全层面的考量需得到更高程度重视。

参考文献：

[1]张玉杰.某油轮电装施工设计与改造[J].中国修船,2017,30(06):24-26.

[2]裴进华,褚德梅,商春凤.浅谈船舶电气生产设计的基本流程及注意事项[J].黑龙江科技信息,2013(15):92+169.