專(zhuān)利名稱(chēng)：岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船用變電站，特別是公開(kāi)一種岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)， 適用于靠岸船舶接用岸上電源。
背景技術(shù)：
船舶岸邊供電(Alternative Maritime Power簡(jiǎn)稱(chēng)AMP)技術(shù)起源于2002年美國(guó)洛杉磯港。這種技術(shù)應(yīng)用的起因是美國(guó)于2000年的人口普查發(fā)現(xiàn)了沿海港口城市里，每百萬(wàn)人口中患癌癥人數(shù)竟高達(dá)1500人。而癌癥高發(fā)的元兇是空氣中有過(guò)量的由靠在碼頭岸邊的船舶，用副機(jī)發(fā)電所排放的二氧化氮有毒氣體和PM可吸入有毒顆粒粉塵。據(jù)洛杉磯行政當(dāng)局當(dāng)時(shí)的分析，洛杉磯港區(qū)每天從靠泊在碼頭上超巴拿馬集裝箱貨柜船用副機(jī)每天發(fā)電所排放二氧化氮有毒氣體和PM顆粒粉塵的數(shù)量竟達(dá)31. 4噸，這相當(dāng)于500，000輛小汽車(chē)的排放量！于是，美國(guó)洛杉磯行政當(dāng)局申請(qǐng)立法，禁止船舶靠碼頭后用副機(jī)發(fā)電。而自那時(shí)起，美國(guó)各大港口紛紛效仿洛杉磯，禁止船舶靠岸后用副機(jī)發(fā)電，一律改用岸電。世界上進(jìn)入美國(guó)港口的各大航運(yùn)公司都需要配備相應(yīng)的設(shè)備接駁岸邊電源。最初，因受制于當(dāng)時(shí)的船舶安全電壓不高于500V標(biāo)準(zhǔn)，由歐洲的Cavotec Specimas提供的船舶岸邊供電系統(tǒng)很龐大，它由一條帶起重機(jī)的駁船，一臺(tái)中壓電纜卷筒， 高壓開(kāi)關(guān)柜，變壓器，低壓系統(tǒng)和數(shù)臺(tái)低壓大電流動(dòng)力電纜卷筒組成。將低壓大電流電源電纜送上受電船舶得依靠駁船上的起重機(jī)。用這套系統(tǒng)為船舶接通岸電的整個(gè)操作過(guò)程耗時(shí) 3 4小時(shí)。顯然，這種原始的方法是很難得到推廣的。現(xiàn)在，國(guó)際船級(jí)社已經(jīng)確認(rèn)當(dāng)今中等電壓絕緣技術(shù)產(chǎn)品符合船電安全規(guī)范要求。 船舶岸邊輸電系統(tǒng)技術(shù)方案有以下兩大類(lèi)
1、隨船AMP系統(tǒng)------在靠近船舶配電房的左右舷各安裝一臺(tái)中壓電纜卷筒用于從
碼頭岸邊取電，和船舶上的中壓開(kāi)關(guān)柜變壓器和開(kāi)關(guān)柜組成一套岸邊供電系統(tǒng)系統(tǒng)；
對(duì)于隨船取電系統(tǒng)，只能在新造或改造船舶時(shí)考慮加裝固定在左右船舷兩側(cè)。在船舶配電房增設(shè)6 15kV中壓開(kāi)關(guān)柜和開(kāi)關(guān)柜。大量現(xiàn)有船舶必須經(jīng)過(guò)加裝這些設(shè)備后才能在靠岸時(shí)接通岸邊電源。而且暴露在左右船舷的電纜卷筒隨船遠(yuǎn)航遇風(fēng)浪時(shí)存在被海浪擊壞的風(fēng)險(xiǎn)。2、岸邊系統(tǒng)
1)固定系統(tǒng)——由建碼頭時(shí)就考慮好的為專(zhuān)用船舶供電的岸邊可收縮饋電臂和專(zhuān)用變電站及輸電電纜組成；
2)可移動(dòng)系統(tǒng)-------可存放在碼頭，不必隨船遠(yuǎn)行，且能用于多條各種船舶的系統(tǒng)。目前國(guó)外僅有兩家國(guó)外公司開(kāi)嘗試了可移動(dòng)系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如附圖1所示。從附圖1可以看出，現(xiàn)有的系統(tǒng)只能被稱(chēng)為“可移動(dòng)岸邊船舶取電系統(tǒng)”因?yàn)槠涔δ軆H僅是在船舶靠岸時(shí)，用起重機(jī)將之吊上船舶后，內(nèi)置的電纜卷筒可以將中壓電纜釋放到碼頭地面的電源箱，將碼頭岸邊的6 15kV中壓電源輸送到船上。這種系統(tǒng)僅可用于岸邊電源頻率為60Hz的地區(qū)，用這套系統(tǒng)只要在船上配上變壓器，船舶就可以使用安電了。而對(duì)于岸電頻率為50Hz的地區(qū)，船舶上除了要配6 15kV中壓變壓器，還得增設(shè)變頻/逆變單元，這一整套設(shè)備。雖然大部分船用電壓頻率為60Hz，也有采用50Hz電壓頻率的船舶。 很顯然目前國(guó)外相關(guān)廠商提供的“可移動(dòng)岸邊船舶取電系統(tǒng)”不僅不完全是用于岸電頻率為60Hz的港口，對(duì)于和我國(guó)一樣，采用50Hz工頻電壓的地區(qū)，無(wú)論是AMP隨船系統(tǒng)還是“可移動(dòng)岸邊船舶取電系統(tǒng)”都是不適用的。國(guó)內(nèi)曾經(jīng)有人嘗試過(guò)在碼頭邊用變頻電源向靠岸船舶供電的舉措。但是這套電源系統(tǒng)沒(méi)有配備能隨潮汐漲落和船舶吃水變化可自動(dòng)收電纜的驅(qū)電系統(tǒng)。試驗(yàn)時(shí)只能將變頻電源放置在碼頭岸邊。從變頻電源輸出的低壓電源要通過(guò)數(shù)條粗大的數(shù)十米長(zhǎng)低壓大電流電纜引上船舶和配電系統(tǒng)接駁，除了需要?jiǎng)佑闷鹬貦C(jī)，還得花上2 3小時(shí)。整個(gè)操作過(guò)程和當(dāng)年洛杉磯港使用舶船供電系統(tǒng)的情況如出一轍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的根據(jù)當(dāng)今世界上既有采用60Hz工頻電壓的國(guó)家和地區(qū)，也有不少采用 50Hz工頻電壓的國(guó)家和地區(qū)，和當(dāng)今船舶中雖然大部分采用了 60Hz船用電壓，也有不少采用50Hz電壓的現(xiàn)裝，公開(kāi)一種能適用于各種工頻電源的岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，通常由一個(gè)帶電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)、6 20kV中壓開(kāi)關(guān)柜和一套手動(dòng)助力重錘式電纜收放機(jī)構(gòu)的集裝箱及一個(gè)帶船用電源配置系統(tǒng)和一套手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放裝置的集裝箱組成。這兩個(gè)集裝箱的尺寸為20/40英尺不等。使用時(shí)，一般被重疊放置在大型船舶上(帶電纜收放機(jī)構(gòu)的箱體在上)，兩個(gè)箱體之間用標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱旋轉(zhuǎn)鎖鎖住。兩個(gè)箱體之間帶有6 20kV防水中壓電源插頭和插座。其特征在于所述的電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)設(shè)有
A 當(dāng)此電纜收放控制系統(tǒng)接入臨時(shí)電源即可啟動(dòng)導(dǎo)纜器小車(chē)推開(kāi)放出電纜的艙門(mén)； B 當(dāng)電纜導(dǎo)架伸出到設(shè)定的位置后以自動(dòng)或手動(dòng)的方式插入定位銷(xiāo)，在插入定位銷(xiāo)后，安全連鎖開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)準(zhǔn)許下一步放纜操作；
C 電纜卷驅(qū)機(jī)構(gòu)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式手動(dòng)模式用于將卷筒上的6 20kV 中壓電纜釋放到岸邊供電箱附近和船舶離岸前將電纜收卷入電纜卷筒的操作。(手動(dòng)模式也用于設(shè)備檢修)。當(dāng)6 20kV中壓電纜被接到了岸邊的中壓電源箱后即切換到自動(dòng)操作模式；自動(dòng)操作模式的原理是采用通過(guò)潮汐時(shí)續(xù)參數(shù)及船舶吃水變化補(bǔ)償參數(shù)決定提升卷繞電纜的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得由馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的電纜卷筒具備發(fā)條彈簧般的機(jī)械特性，在漲潮時(shí)電纜會(huì)因浮力而非常輕松地將電纜收入卷筒而對(duì)電纜無(wú)損， 在退潮后水位下降時(shí)，卷筒又會(huì)將電纜拽出卷筒，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)隨漲落潮的潮汐時(shí)續(xù)自動(dòng)變換。D 上層集裝箱內(nèi)的手動(dòng)錘式助理裝置可以很輕松地將從中壓開(kāi)關(guān)柜輸出的6 20kV電纜，從此箱體的另一端放到下層的箱體，可將此電纜端部的防水中壓電源插頭插入到帶電源配置系統(tǒng)下層箱體上的插座，實(shí)現(xiàn)和下層箱體內(nèi)中壓濾波變壓器的快速接通。E 可以通過(guò)手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放機(jī)構(gòu)輕松地將若干條低壓大電流引出下面帶電源配置系統(tǒng)的箱體。將這些電纜的端部低壓大電流插頭插入船舶上岸電箱上的插座就可以將此移動(dòng)式船用變電站系統(tǒng)的電源輸送到船上，取代副機(jī)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的船用電源配置系統(tǒng)設(shè)有500 2500KVA干式特種慮波變壓器，防止變頻電源產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。所述的變頻電源輸出的電壓和頻率是可調(diào)的，其輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是 440VAC士 10%，輸出電壓的頻率可設(shè)定為50或60 Hz0所述的船用電源配置系統(tǒng)的輸出端為配備防水型低壓大電流插頭或配備若干條低壓大電流柔性電纜，并配備手動(dòng)助力的鏈?zhǔn)脚爬|裝置，實(shí)現(xiàn)輕松地將數(shù)條粗大的低壓柔性電纜引導(dǎo)至船舶的配電端口接駁。所述的船用電源配置系統(tǒng)的單套總?cè)萘繛樾∮诨虻扔?500KVA，已經(jīng)滿足大部分船型的容量，所述的船用電源配置系統(tǒng)集成通常內(nèi)置于兩個(gè)20 40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，其中一個(gè)為系統(tǒng)輸入端，內(nèi)置電纜卷筒，高壓開(kāi)關(guān)柜，帶6 20kV防水中壓電源插頭的輸出電纜和手動(dòng)機(jī)械助力電纜收放裝置，另一個(gè)箱體外部的一端帶有6 20kV防水中壓電源插座，箱內(nèi)有干式濾波變壓器，變頻電源組件，數(shù)條帶防水型大電流插頭的低壓大電流輸出電纜和手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放裝置；干式濾波變壓器和變頻電源組件置于全密封保溫艙內(nèi)，使變頻電源產(chǎn)生的熱量由一套風(fēng)管式制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷氣散發(fā)，此部分的防護(hù)等級(jí)為 IP55 ；所述的船用電源配置系統(tǒng)所配備的6 20kV和低壓大電流插頭和插座的防護(hù)等級(jí)為 IP65。本移動(dòng)式船用變電站系統(tǒng)既可以設(shè)計(jì)成兩個(gè)形如20或40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱狀的箱體以適用于靠岸的集裝箱貨運(yùn)船舶，也可以根據(jù)散料貨輪，油輪，大型游輪乃至軍用艦船不同的要求設(shè)計(jì)成單體，雙體或單體分立系統(tǒng)。對(duì)于只有低壓岸電的碼頭，本系統(tǒng)也可做相應(yīng)變動(dòng)采用低壓大電流電纜卷筒向船舶輸送岸電。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明系統(tǒng)由一臺(tái)可隨潮汐漲落和船舶吃水變化自動(dòng)收放電纜的電纜卷筒取電機(jī)構(gòu)、中壓開(kāi)關(guān)柜、帶慮波功能的中壓變壓器和變頻開(kāi)關(guān)電源組件和一套手動(dòng)助力的低壓大電流電纜鏈?zhǔn)脚潘脱b置組成。所有設(shè)備內(nèi)置于一個(gè)形如標(biāo)準(zhǔn)40英尺集裝箱的箱體內(nèi)，整個(gè)系統(tǒng)集成為港口岸邊移動(dòng)式船用變電站。本發(fā)明適用于各類(lèi)船型靠岸時(shí)取代船用副機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，不必隨船遠(yuǎn)航，只需放置于港口。當(dāng)船舶靠岸后可吊裝到船上后，先用約1. 5kff的380VAC臨時(shí)電源啟動(dòng)自動(dòng)開(kāi)啟本系統(tǒng)的艙門(mén)放出電纜卷筒上的中壓卷筒電纜，并接入岸邊的中壓電源箱上。系統(tǒng)內(nèi)置的鏈?zhǔn)绞謩?dòng)機(jī)械助力裝置能方便地將數(shù)條低壓大電流輸出電纜接駁到船舶的配電接口。 當(dāng)完成連接電纜的操作后，本發(fā)明系統(tǒng)即可啟動(dòng)向船舶供電。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)可移動(dòng)岸邊船舶取電系統(tǒng)框圖。圖2是本發(fā)明岸邊移動(dòng)式船用變電站船用電源配置系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明的變頻電源系統(tǒng)單線圖。圖4是本發(fā)明自動(dòng)收放電纜及控制系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，通常由一個(gè)帶電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)、6 20kV中壓開(kāi)關(guān)柜和一套手動(dòng)助力重錘式電纜收放機(jī)構(gòu)的集裝箱及一個(gè)帶船用電源配置系統(tǒng)、一套手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放裝置的集裝箱組成。這兩個(gè)集裝箱的尺寸為20/40英尺不等。使用時(shí)，一般被重疊放置在大型船舶上(帶電纜收放機(jī)構(gòu)的箱體在上)，兩個(gè)箱體之間用標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱旋轉(zhuǎn)鎖鎖住。兩個(gè)箱體之間帶有6 20kV防水中壓電源插頭和插座。電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)設(shè)有
A 當(dāng)此電纜收放控制系統(tǒng)接入臨時(shí)電源即可啟動(dòng)導(dǎo)纜器小車(chē)推開(kāi)放初電纜的艙門(mén)； B:當(dāng)電纜導(dǎo)架伸出到設(shè)定的位置后以自動(dòng)或手動(dòng)的方式插入定位銷(xiāo)，在插入定位銷(xiāo)后，安全連鎖開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)準(zhǔn)許下一步放纜操作；
C 電纜卷驅(qū)機(jī)構(gòu)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式手動(dòng)模式用于將卷筒上的6 20kV 中壓電纜釋放到岸邊供電箱附近和船舶離岸前將電纜收卷入電纜卷筒的操作。(手動(dòng)模式也用于設(shè)備檢修。)當(dāng)6 20kV中壓電纜被接到了岸邊的中壓電源箱后即切換到自動(dòng)操作模式；自動(dòng)操作模式的原理是采用通過(guò)潮汐時(shí)續(xù)參數(shù)及船舶吃水變化補(bǔ)償參數(shù)決定提升卷繞電纜的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得由馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的電纜卷筒具備發(fā)條彈簧般的機(jī)械特性，在漲潮時(shí)電纜會(huì)因浮力而非常輕松地將電纜收入卷筒而對(duì)電纜無(wú)損， 在退潮后水位下降時(shí)，卷筒又會(huì)將電纜拽出卷筒，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)隨漲落潮的潮汐時(shí)續(xù)自動(dòng)變換。D 上層集裝箱內(nèi)的手動(dòng)錘式助理裝置可以很輕松地將從中壓開(kāi)關(guān)柜輸出的6 20kV電纜，從此箱體的另一端放到下層的箱體，可將此電纜端部的防水中壓電源插頭插入到帶電源配置系統(tǒng)下層箱體上的插座，實(shí)現(xiàn)和下層箱體內(nèi)中壓濾波變壓器的快速接通。E 可以通過(guò)手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放機(jī)構(gòu)輕松地將若干條低壓大電流引出下面帶電源配置系統(tǒng)的箱體。將這些電纜的端部低壓大電流插頭插入船舶上岸電箱上的插座就可以將此移動(dòng)式船用變電站系統(tǒng)的電源輸送到船上，取代副機(jī)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)。在附圖2中，岸邊帶引導(dǎo)信號(hào)的防水中壓插頭插座是固定在碼頭岸邊電源箱上的快速電源插座。電源箱的防護(hù)等級(jí)為Π^5，快速電源插座的防護(hù)等級(jí)為IP65。插座內(nèi)帶兩個(gè)引導(dǎo)保護(hù)芯。當(dāng)防水中壓電源插頭插入時(shí)，岸上送電開(kāi)關(guān)若不能從這里收到插頭上的短接信號(hào)，將不能合閘送出6 20kV電源。受潮汐時(shí)續(xù)自動(dòng)控制收放的電纜卷筒是一種可隨潮水漲落和船舶吃水變化自動(dòng)收放連接到岸邊供電箱電纜的設(shè)備。它有種兩操作模式手動(dòng)模式用于船舶剛靠岸時(shí)將卷筒上的電纜放出和船舶離岸前將電纜收卷入電纜卷筒上；自動(dòng)模式用于船舶靠泊后直至離岸前隨潮汐和吃水變化自動(dòng)收放電纜確保不拉壞電纜。6 20kV中壓開(kāi)關(guān)柜永磁式ZN73F-12型真空斷路器采用630A/1200A金屬鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜。適用于頻繁開(kāi)斷操作，其永磁操作機(jī)構(gòu)壽命可達(dá)10萬(wàn)次以上。斷路器額定電流為630A/1200A，額定電壓為12KV，額定開(kāi)斷/關(guān)合電流為20KA / 50KA。柜體母線按 630A/1200A 配置。旋轉(zhuǎn)光纜偶合傳輸裝置這是內(nèi)置于電纜卷筒的用于岸上和船舶間通信光纖信號(hào)傳輸?shù)难b置。僅當(dāng)選用帶光纖的6 20kV卷筒電源電纜時(shí)才提供。岸邊電源箱和船舶上都應(yīng)配相應(yīng)的光纖
端子接口。機(jī)械助力手動(dòng)柔性中壓電纜收放傳輸鏈裝置由于動(dòng)力電纜的比重通常為6 9 kg/m，兩條10余米(并聯(lián)使用)的電纜(每條電纜的一端又帶了防水中壓電源插頭)，總重量不輕，需要有這套機(jī)械助力機(jī)構(gòu)方能輕送地將電纜引出插入電源配置箱體上的插座。6 20kV防水中壓電源插頭6 20kV防水中壓電源插頭組件。防護(hù)等級(jí)IP65。 裝配在6 20kV電纜端部。用于快速連接電纜。船舶通訊設(shè)備接收/發(fā)送光纖信號(hào)的端口，可選用ST端子。6 20kV防水中壓電源插座6 20kV防水中壓電源插座組件。防護(hù)等級(jí)IP65。 安裝在電源配置箱體一端。用于快速連接電纜。輸入濾波變壓器干式特種變壓器，額定功率容量為500 2500KVA，額定輸入電壓為10KV，額定輸出電壓為520V，短路阻抗彡5 %，采用真空壓力浸漬漆絕緣處理工藝，絕緣級(jí)別為H級(jí)。具有濾除高次諧波功能。VACON變頻器采用芬蘭VACON NXP系列高性能矢量控制電源專(zhuān)用變頻器，該變頻器采用SPWM (正弦脈寬調(diào)制)技術(shù)以及矢量電壓控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行電源功率的變換，控制處理器采用雙DSP專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)控制處理器進(jìn)行程序運(yùn)算控制，程序運(yùn)算周期小于10毫秒，保護(hù)中斷小于2微秒，調(diào)制開(kāi)關(guān)頻率達(dá)6K，控制器與IGBT模塊之間通過(guò)光纖高速連接。由于運(yùn)算控制速度快，IGBT功率開(kāi)關(guān)器件保護(hù)在2微秒以下，(IGBT功率開(kāi)關(guān)器件其短路承受能力僅為5微秒)即使是變頻電源輸出端短路，逆變器馬上關(guān)閉而IGBT功率開(kāi)關(guān)器件不會(huì)造成燒毀。而且由于保護(hù)關(guān)斷速度極快，不會(huì)造成設(shè)備以及人員任何的傷害，這種高速保護(hù)性能在作為電源應(yīng)用的場(chǎng)合尤為重要。正弦濾波器這是專(zhuān)用的逆變器輸出端三階正弦波濾波器。該濾波器采用獨(dú)立濾波形式，電抗器采用箔式繞制工藝，整體真空壓力浸漬漆絕緣處理，絕緣級(jí)別為H級(jí)。額定工作電流為650 ^50A。對(duì)于三相三線輸出系統(tǒng)可取消輸出變壓器，從而大大減小輸出電路的阻抗，提高起動(dòng)大功率電機(jī)的能力及帶復(fù)雜負(fù)荷的能力。低壓輸出開(kāi)關(guān)塑殼斷路器和電動(dòng)操作裝置，帶失壓瞬時(shí)脫扣裝置。機(jī)械助力手動(dòng)柔性低壓電纜收放傳輸鏈裝置低壓電纜的比6 20kV電纜更重， 通常需要3 4條并聯(lián)使用。每條電纜的一端又帶了防水中壓電源插頭，需要有這套機(jī)械助力機(jī)構(gòu)方能輕送地將這些電纜從電源配置箱引出10余米連接到船舶上的岸電接口。帶引導(dǎo)信號(hào)的防水低壓大電流插頭低壓大電流插頭組件。防護(hù)等級(jí)IP65。裝配在低壓電纜端部。用于快速連接電纜。船舶上的岸電受電箱大電流插座船舶上應(yīng)配有專(zhuān)門(mén)接受岸電的接線箱，為了快速接通岸電，此箱體上配有低壓大電流插座組件，它的防護(hù)等級(jí)為IP65。此插座連接到船舶上配電室內(nèi)的岸電斷路器。船舶的岸電斷路器應(yīng)該和副機(jī)發(fā)電機(jī)組的電源互鎖。在附圖3中，高壓輸入柜就是6 20kV開(kāi)關(guān)柜，通常它和電纜卷筒一起被安裝在同一個(gè)集裝箱內(nèi)。變頻電源系統(tǒng)的以下部件被置于另一個(gè)集裝箱內(nèi)，并需要和逆變單元柜同被置于密閉的可散熱的保溫環(huán)境。變壓器柜等同于前面所述的輸入濾波變壓器。逆變單元柜等同于前面所述的VACON變頻器和正弦濾波器。輸出柜等同于前面所述的低壓輸出開(kāi)關(guān)。在附圖4中，潮汐時(shí)續(xù)設(shè)定參數(shù)電纜卷筒的收卷和釋放電纜的驅(qū)動(dòng)扭矩是不同的。當(dāng)系統(tǒng)投入自動(dòng)收放電纜控制模式前，應(yīng)將預(yù)計(jì)何時(shí)開(kāi)始漲/落潮的時(shí)間參數(shù)輸入到電纜卷筒的控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)屆時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)扭矩切換。船舶吃水變化補(bǔ)償參數(shù)船舶的吃水變化和電纜卷筒離岸高度相關(guān)。電纜卷筒的驅(qū)動(dòng)扭矩應(yīng)隨離岸高度變化作自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)。 在將電纜卷筒設(shè)定為自動(dòng)控制模式時(shí)，輸入了這個(gè)補(bǔ)償參數(shù)可以更精確地自動(dòng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)扭矩。變頻驅(qū)動(dòng)功率設(shè)定數(shù)值的電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)變頻驅(qū)動(dòng)功率設(shè)定數(shù)值是根據(jù)電纜規(guī)格，卷繞長(zhǎng)度，卷繞速度和預(yù)計(jì)的最高安置高度通過(guò)計(jì)算獲得。這是系統(tǒng)的最高驅(qū)動(dòng)功率。通過(guò)計(jì)算，也獲得了從電纜卷筒的最低位置到最高位置時(shí)收入和釋放電纜的兩組扭矩設(shè)定梯度。將這組和上述兩組參數(shù)輸入到變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)就可以獲得如“發(fā)條彈簧卷筒”般的驅(qū)動(dòng)特性。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電纜卷筒的馬達(dá)。電纜卷筒機(jī)構(gòu)電纜卷筒機(jī)構(gòu)被上述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由卷筒構(gòu)件，容量最高可達(dá) 4800A的大電流集電器組件，傳動(dòng)機(jī)械，電動(dòng)導(dǎo)纜器小車(chē)，卷筒支座構(gòu)件和底盤(pán)構(gòu)件等部件組成。從電纜卷筒的集電器輸出的電纜接入6 20kV中壓開(kāi)關(guān)柜。光纜偶合器此件為選用件，圖中未示，內(nèi)置于電纜卷筒機(jī)構(gòu)。當(dāng)電纜卷筒機(jī)構(gòu)選用帶光纜的電纜時(shí)，應(yīng)配此選用件用于岸上至船舶的光纖通信。
權(quán)利要求
1.一種岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，由一個(gè)帶電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)、6 20kV中壓開(kāi)關(guān)柜和一套手動(dòng)助力重錘式電纜收放機(jī)構(gòu)的集裝箱及一個(gè)帶船用電源配置系統(tǒng)和一套手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放裝置的集裝箱組成，其特征在于所述的電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)設(shè)有A 當(dāng)電纜收放控制系統(tǒng)接入臨時(shí)電源后啟動(dòng)導(dǎo)纜器小車(chē)推開(kāi)放出電纜的艙門(mén)；B 當(dāng)電纜導(dǎo)架伸出到設(shè)定的位置后以自動(dòng)或手動(dòng)的方式插入定位銷(xiāo)，在插入定位銷(xiāo)后，安全連鎖開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)準(zhǔn)許下一步放纜操作；C 電纜卷驅(qū)機(jī)構(gòu)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式手動(dòng)模式用于將卷筒上的6 20kV中壓電纜釋放到岸邊供電箱附近和船舶離岸前將電纜收卷入電纜卷筒的操作，手動(dòng)模式也用于設(shè)備檢修；當(dāng)6 20kV中壓電纜被接到了岸邊的中壓電源箱后即切換到自動(dòng)操作模式；自動(dòng)操作模式的原理是采用通過(guò)潮汐時(shí)續(xù)參數(shù)及船舶吃水變化補(bǔ)償參數(shù)決定提升卷繞電纜的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得由馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)的電纜卷筒具備發(fā)條彈簧般的機(jī)械特性，在漲潮時(shí)電纜會(huì)因浮力而非常輕松地將電纜無(wú)損地收入卷筒，在退潮后水位下降時(shí)，卷筒又會(huì)將電纜拽出卷筒；D 上層集裝箱內(nèi)的手動(dòng)錘式助理裝置很輕松地將從中壓開(kāi)關(guān)柜輸出的6 20kV電纜，從本箱體的另一端放到下層的箱體，將此電纜端部的防水中壓電源插頭插入到帶電源配置系統(tǒng)下層箱體上的插座，實(shí)現(xiàn)和下層箱體內(nèi)中壓濾波變壓器的快速接通；E 通過(guò)手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放機(jī)構(gòu)輕松地將若干條低壓大電流引出下面帶電源配置系統(tǒng)的箱體，將這些電纜的端部低壓大電流插頭插入船舶上岸電箱上的插座實(shí)現(xiàn)將此移動(dòng)式船用變電站系統(tǒng)的電源輸送到船上，取代副機(jī)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，其特征在于所述的船用電源配置系統(tǒng)設(shè)有500 2500KVA干式特種慮波變壓器，防止變頻電源產(chǎn)生的高次諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，其特征在于所述的變頻電源輸出的電壓和頻率是可調(diào)的，其輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是440VAC士 10%，輸出電壓的頻率可設(shè)定為50或60 Hz0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，其特征在于所述的船用電源配置系統(tǒng)的輸出端為配備防水型低壓大電流插頭或配備若干條低壓大電流柔性電纜，并配備手動(dòng)助力的鏈?zhǔn)脚爬|裝置，實(shí)現(xiàn)輕松地將數(shù)條粗大的低壓柔性電纜引導(dǎo)至船舶的配電端口接駁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，其特征在于所述的船用電源配置系統(tǒng)的單套總?cè)萘繛樾∮诨虻扔?500KVA，已經(jīng)滿足大部分船型的容量，所述的船用電源配置系統(tǒng)集成通常內(nèi)置于兩個(gè)20 40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，其中一個(gè)為系統(tǒng)輸入端，內(nèi)置電纜卷筒，高壓開(kāi)關(guān)柜，帶6 20kV防水中壓電源插頭的輸出電纜和手動(dòng)機(jī)械助力電纜收放裝置，另一個(gè)箱體外部的一端帶有6 20kV防水中壓電源插座，箱內(nèi)有干式濾波變壓器，變頻電源組件，數(shù)條帶防水型大電流插頭的低壓大電流輸出電纜和手動(dòng)機(jī)械助力鏈?zhǔn)诫娎|收放裝置；干式濾波變壓器和變頻電源組件置于全密封保溫艙內(nèi)，使變頻電源產(chǎn)生的熱量由一套風(fēng)管式制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷氣散發(fā)，此部分的防護(hù)等級(jí)為；所述的船用電源配置系統(tǒng)所配備的6 20kV和低壓大電流插頭和插座的防護(hù)等級(jí)為IP65。
全文摘要
本發(fā)明為一種岸邊移動(dòng)式船用變電站集成系統(tǒng)，由一個(gè)帶電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)的集裝箱及一個(gè)帶船用電源配置系統(tǒng)的集裝箱組成，其特征在于所述的電纜自動(dòng)收放控制系統(tǒng)在接入臨時(shí)電源后打開(kāi)放出電纜的艙門(mén)；當(dāng)電纜導(dǎo)架伸出到設(shè)定的位置后以自動(dòng)或手動(dòng)的方式插入定位銷(xiāo)；電纜卷驅(qū)機(jī)構(gòu)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式，自動(dòng)操作模式采用通過(guò)潮汐時(shí)續(xù)參數(shù)及船舶吃水變化補(bǔ)償參數(shù)決定提升卷繞電纜的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變頻驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)；將上層集裝箱的防水中壓電源插頭插入到下層箱體上的插座，實(shí)現(xiàn)與中壓濾波變壓器的快速接通；將系統(tǒng)電纜端部輸出低壓大電流插頭插入船舶上岸電箱上的插座，取代副機(jī)發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02M5/00GK102555838SQ201210047579
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者徐秀桃 申請(qǐng)人:徐秀桃