船厂配电系统设计中的节能措施

船厂配电系统设计中的节能措施

作者：刘庆中

来源：《珠江水运》2014年第10期

摘 要：船舶工业作为大型制造企业，对经济效益和社会效益都有着深远的影响。本文以实际工程为例，介绍了在船厂的配电系统设计中采取的节能措施，从供电方案到设备选型等多方面论述了节能方案的可行性。 关键词：船厂 节能措施 配电系统 1.引言

近年来我国船舶工业发展迅猛，但尚未完全摆脱高能耗、高排放、低效率的增长方式，电费在企业支出费中又占很大一部分。为取得更好的社会和经济效益，降低船厂生产成本，提高船厂节能水平是整个行业发展的重要课题之一。本文结合崖门80万轻吨拆船项目工程的电气设计，从船厂配电系统设计方面分析可采取的节能措施和节能的方向。 2.项目简介

本项目的负荷主要有卷扬机，龙门吊，船台小车、剪床、行车等生产设备，电气照明灯具及港口生产办公区域等辅助用电设备。按照本船厂电气负荷的性质，属于三级负荷，一路电源供电已能满足要求。因此不需要强调过高的供电要求，否则就会增加基本建设投资，并使供电系统趋于复杂化。 3.节能措施和节能方向

节能型供配电系统主要是通过分析整个项目的负荷分布，通过合理布局优化配电方式，减少电力在传输、转换、运行过程中的损耗来实现的。3 . 1变电所位置的选择

变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省电缆，减少有色金属消耗，降低电能传输损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。

分析本船厂的负荷分布，负荷中心集中在码头前沿和拆解车间，考虑到方便进出线和厂区综合管理，将10KV总变电所设置在生产配套及行政区内（①），并分别在滑道的另一侧、拆解区附近、河涌北区仓库附近设置三座分变电所（②③④）。 3 . 2节能型变压器的运用

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变压器是电力行业中的耗能大户，变压器的耗电量约占总使用电量的10-20%，提高电能利用率，对于变压器的节能除了使用高效低损耗的变压器外，还可通过合理选择变压器容量和型号，择优选取变压器的运行方式等，降低变压器的电能损耗和提高其电源侧功率因数。 （1）合理的负荷计算。

在设计中电力负荷是以详细用电资料为依据，全场电力负荷的计算是采用需要系数法，将各个用电负荷的计算负荷相加并乘以同时系数。实际的负荷往往小于计算负荷，也就是说，目前所采用的需要系数是偏大的，从而导致变压器负荷率较低。

综合初装费、变压器、土建投资及运行费用，并预留适当余量，变压器最经济节能运行的负载率一般应在75%-85%之间。通过合理的负荷计算研究，力求使船厂配电变压器的实际负荷接近最佳设计，同时还能满足其远期符合要求，以达到变压器节能的目的。

本工程为了避免选用过大容量的变压器和向当地供电部门提出过大的用电容量要求，在计算时采用数值较小的同时系数。船厂的需要系数一般为0.32～0.4，下限值适用于大型船厂，而上限值适用于中型船厂。

（2）优选变压器经济运行方式。

按照船厂负荷的阶段性、季节性特点，选择变压器运行方式，使负荷保持在变压器功率的75%左右。只有合理的采用变压器的经济运行方式才能降低船厂电能的损耗。

本工程共四座变电所，其中变压器容量的选择见上表2。正常工作时，母联开关断开，两变压器分列运行；当季节性或其他时效性负载停止工作后，可停止一台变压器，合上母联开关，由一台变压器供电。 3 . 3减少线路的有功损耗

输电线路存在电阻，当电流通过时，就会产生有功功率损耗。船厂供电负荷分布范围广，电缆数量多，负荷电流大，线路上的总有功损耗是不容忽视的，若能减少线路损耗，那对船厂的节能意义重大。

线路的有功损耗P=3I2R×10-3 ；R=ρ×L/ S ；P——三相输电线路的有功功率损耗

（KW），R——线路电阻（Ω），I——相电流（A），ρ——电阻率（Ω·m），L——线路长度（m），S——线路截面（m2）。

有效地减少线路有功损耗只有减小配电线路的电阻：选用电导率较小的电缆材质；缩短到电缆长度，除了变电所的位置靠近负荷中心以外，合理布置电缆走向；增大电缆截面，对于长

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距离供电的线路，除满足满载流量、动稳定、热稳定、保护的配合和电压损失所选定的截面。3 . 4无功补偿提高功率因数

船厂用电设备中含有大量的交流感应电动机及变压器，以致供电系统除了供给有功功率之外还需供给无功功率，无功功率的增加使船厂的自然功率因数特别低。在有功负荷一定的条件下，功率因数低必定使视在功率增大，这样加大了电能损耗和电压损失，还要求供电系统提供更大的电源容量和增大配电导线截面积，增大了投资运行成本。

本工程的无功补偿方式包括在变电所低压母线上装设并联电容器的集中补偿，还在各用电负荷附近分散的装设并联电容器进行就地补偿。分布在船台轨道侧面的船台小车接电箱为船台小车的运行提供电源，由于设备用电负荷比较大，供电距离长，在接电箱附近设置就地补偿，就可以大大的降低计算电流，从而降低线路电压损失，减小配电电缆截面积。 4.智能照明系统降低能耗

船厂的照明方式大部分由一般、局部和应急照明组成，其不同于其他的特点是局部照明的使用很广，特别是移动局部照明。照明设计宜选用高效、节能的灯具，降低光能损失，提高灯具的发光效率。

（1）采用高效光源。露天船台区由于面积宽广以及工艺上的特点，一般采用投光灯照明。车间照明设计中通常采用以一般照明为主的混合照明方式，灯具安装在屋架下弦，采用节能型荧光灯，辅以落地灯和行灯的移动局部照明。

（2）智能照明控制系统。船厂车间大多具有规模大、跨距大等特点，厂房内本身线路繁多功能复杂，利用智能照明控制系统对船厂照明进行集中监控，不仅可以简化线路，节省导线和电缆用量，从而降低投资，达到节约能源并降低运行费用的目的。

门座吊、龙门吊是船厂装卸的主要设备之一，其传统的工作电机的特征是起制动和正反转频繁，重复短时工作，启动电流和机械冲击很大，耗电量大。采用变频器把工频电源（50Hz）变换成各种频率的交流电源以实现电机的变速运行，吊机起制动时既能快速启动和制动，又保证机械冲击不过大，减少启动电流和机械磨损，以达到节能的目的。 5.2绞车变频控制系统

本工程为拆船厂，通过卷扬机把船从水面横拉至滑道顶端拉住才能进行下一步拆解工作。卷扬机同步控制系统包括30台380V/ 90KW卷扬机，为减少供电距离过长由分设在滑道两侧的1#、2#变电所分别从两端提供电源。在多组绞车的同步运行过程中，绞车需要频繁的正反转，经常快速加减运行、高稳速精度、高转矩精度和快速动态性能的要求，对卷扬机同步控制系统有很高的要求。

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采用变频控制系统，配备PLC电控系统来实现电机的调速及转矩的需求，通过主控台与PLC通讯的核心控制功能，不仅大大的提高了系统的可靠性，还明显降低绞车系统对电源容量的要求，达到节能的效果。 6.结束语

船厂属耗电大户，深挖节能增效方面的潜力是近年来社会各界对船厂供配电专业的迫切要求。这就对设计人员在收集一线数据、开拓节能设计思路、研发可靠的节能措施等方面提出了更高的要求。在此，希望能与各位同行探讨学习，共同推动节能理念的实施运用，为社会创造更多的效益。 参考文献：

[1]第一机械工业部第九设计院.船厂设计.上海科学技术出版社.1959.

[2]包起帆.装卸机械节能减排创新技术研究与应用 [J].港口装卸，2008（1）：1～3. [3]罗成汉，陈辉.电力推进船舶电力系统中的谐波 [J]. 船舶工程.2007（01） . [4]何昌群，谢敬东，魏萍.电力行业节能减排是国家重要战略举措[J].华东电力.2008（09） .