一种紧凑型船舶直流主配电柜的制作方法
专利名称:一种紧凑型船舶直流主配电柜的制作方法
【专利摘要】一种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。采用上述技术方案的本实用新型（1）直流主配电柜采用大电流熔断器实现配电保护，节省了配电柜器件占用空间；（2）配电柜内部采用分层式的结构，在较小的空间内布局较多的器件，功能集成度高，结构紧凑，大大减小了配电柜尺寸和体积；（3）采用绝缘检测技术，实现了配电回路在线绝缘检测，有利于配电系统安全可靠地运行。
【专利说明】
一种紧凑型船舶直流主配电柜
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶电力系统领域，尤其涉及一种用于船舶直流电能传输和分配的紧凑型船舶直流主配电柜。
【背景技术】
[0002]近年来，直流配电系统研究日益受到关注，发电机发出电能由直流配电母线传输和分配，各用电区域或负载设备直接取电，直流配电系统相对于交流配电系统，具有节约空间和控制方便的优势。船舶主配电柜用于接收发电机组主电源，传输主电源电能，合理分配给各供电区域，并对各馈电线路进行控制、监视和保护。通常，船舶主配电柜进出线电流大，框架式断路器等开关器件体积大，配电柜需要占用较大空间。
【实用新型内容】
[0003]基于上述现有技术中的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种紧凑型船舶直流主配电柜，它采用大电流熔断器开关器件实现多重配电保护，并且配电柜实施多层布局结构，缩减了配电柜体积，为船舶电力提供高密度、安全和可靠配电。
[0004]本实用新型采用以下技术方案:
[0005]—种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。
[0006]还包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置包括绝缘检测主机、定位模块、通信模块和接入柜体内馈线回路上的互感器，绝缘检测主机分别与定位模块、通讯模块相连，通讯模块与定位模块相连，绝缘监测主机还与发电机组的进线端相连接，定位模块与互感器相连。
[0007]所述互感器为漏电流互感器或者环形互感器。
[0008]所述通讯模块上设置有支持ModBus协议的外部公共通讯接口。
[0009]所述柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排和开关安装板，开关安装板上安装有塑壳断路器，母排上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧上设置有微型断路器和接触器，内侧设置继电器。
[0010]所述柜体还包括控制面板，控制面板上设置有指示仪表和按钮。
[0011]所述柜体下部连接有减震器，柜体底部设置有填料函和连接器。
[0012]本实用新型的有益效果:(I)直流主配电柜采用大电流熔断器实现配电保护，节省了配电柜器件占用空间；(2)配电柜内部采用分层式的结构，在较小的空间内布局较多的器件，功能集成度高，结构紧凑，大大减小了配电柜尺寸和体积；(3)采用绝缘检测技术，实现了配电回路在线绝缘检测，有利于配电系统安全可靠地运行。
【附图说明】
[0013]图1为直流主配电柜单线图。
[0014]图2为绝缘检测系统接线图。
[0015]图3为直流主配电柜柜体第一层内层布局图。
[0016]图4为直流主配电柜柜体可开启的活动内门外侧布局图。
[0017]图5为直流主配电柜柜体可开启的活动内门上部的内侧布局图。
[0018]图6为直流主配电柜柜体可开启的活动内门下部的内侧布局图。
[0019]图7为直流主配电柜柜体控制面板布局图。
[0020]图8为直流主配电柜柜体底部布局图。
[0021]图9为直流主配电柜柜体顶部布局图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图1?9和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0023]本实用新型提供一种紧凑型船舶直流主配电柜，直流主配电柜负责接收船舶发电机组及蓄电池后备电源供电，并由直流母线给各配电负载传输电能。它包括柜体，在柜体内设置有四个大电流熔断器，因为主配电柜供电进线及馈电负载电流较大，选用大电流熔断器替代框架式断路器，能够与上级发电机端断路器、下级馈电负载端断路器构成多级配电保护，避免框架式断路器重复使用，节省配电柜器件占用空间。其中两个大电流熔断器分别与发电机组和蓄电池组相连，另外两个大电流熔断器分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接，并且四个大电流熔断器均与直流母线连接。
[0024]在图1中，四个大电流熔断器分别为大电流熔断器FU1、大电流熔断器FU2、大电流熔断器FU3、大电流熔断器FU4，发电机组和蓄电池组供电端配备断路器Ql和断路器Q2，其中大电流熔断器FUl通过发电机组断路器Q2与发电机组相连，大电流熔断器FU2通过蓄电池组断路器Ql与蓄电池组相连接，选用大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2作为短路条件下后备保护，过载和短路条件下，允许断路器Ql和Q2先动作。主配电柜馈线推进电机和变频器控制柜负载端选用了大电流熔断器FU3与柜体外部的大功率配电柜连接、大电流熔断器FU4通过断路器Q5与推进电机相连接，然后与上一级大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2形成多级配合保护，大电流熔断器FU3和大电流熔断器FU4熔断前焦耳热量应小于大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2熔断总焦耳热量，或者额定电流满足小于大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2额定电流等级2级，用以保证发生故障时，下一级熔断器先熔断。另外，大电流熔断器FU4与下一级推进电机负载断路器Q5也形成多级保护，熔断器时间电流曲线在断路器脱扣保护曲线上方，大电流熔断器FU4实现后备式过载和短路保护。
[0025]如图1和图2所示，机柜中还设置绝缘检测装置，绝缘检测装置包括绝缘检测主机Ml、定位模块L1、通信模块Cl和接入柜体内馈线回路QFl?QF26上的漏电流互感器(或者环形互感器)，绝缘检测主机Ml分别与定位模块L1、通讯模块Cl相连进行通信，通讯模块Cl与定位模块LI相连，定位模块LI与漏电流互感器相连，绝缘监测主机Ml还与发电机组的进线端相连接，具体来说连接在大电流熔断器FUl和发电机组断路器Q2之间。绝缘监测主机M1、定位模块LI与通讯模块Cl采用内部总线连接，可以扩展定位较多回路，同时，通讯模块还设置支持Modbus协议的外部公共通讯接口，可以实现多个配电柜系统多主机组网通讯。进行绝缘检测时，绝缘监测装置由绝缘检测主机Ml注入低频小幅信号，定位模块LI通过穿过柜体内馈线回路上的互感器线圈测量回路绝缘电阻值，通过定位模块接收测得的电阻值，定位模块对接收的电阻值与正常的电阻值进行比较，识别故障回路同时获取绝缘电阻值。
[0026]如图3所示，定位模块监测信息由通讯模块Cl内部总线传输到绝缘检测主机Ml。每个定位模块LI具备16路监测通道，主机模块Ml自身也有16路监测通道，可以满足直流配电柜馈电回路绝缘监测通道数量要求。绝缘故障可以由定位模块故障触点(7-8)和主机模块故障触点(7-8)在本机状态报警，也可以由通讯模块(Cl)外部通信总线RS485传输到远程监控系统。
[0027]考虑到系统中各机柜的配电回路多，装配器件多，机柜结构设计采用了分层布置的紧凑性设计方法。主配电柜配电回路较多，电流较大，均采用体积较大的塑壳断路器和接触器等开关器件，主母线采用双层叠加铜排设计，增加了截面积，提高了载流量;第二层为可开启的活动内门，外侧布局操作较多的器件和较轻的开关器件，内侧安装继电器等二次控制回路器件;三层机柜面板，面板安装操作按钮及指示装置。
[0028]柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排和开关安装板开关安装板上安装有塑壳断路器，母排(上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧上设置有微型断路器和接触器，内侧设置继电器。具体来说，如图3~7中所示的，以直流主配电柜结构为例，第一层是配电柜最内层，安装母排1、开关安装板2，母板I上安装大电流熔断器FUl?FU4，开关安装板2上安装塑壳断路器3(即QFl?QF26断路器)，它们均是体积较大及操作较少的器件，第二层为可开启的活动内门，内门外侧5布局体积较小的微型断路器4和接触器6，内门另一内侧7布局有继电器8等二次回路元件，第三层为配电柜面板11，包含指示仪表9和按钮10等。柜体下部设置减震器，如图7?9所示，配电柜底部设置减震器13，配电柜顶部设置与供电电缆连接的填料函14和接受或者发送控制信号的连接器15。配电柜分层结构设计，节约了布局空间，缩小了配电柜体积。
[0029]以上实施例是发明人认为比较合理的实现方式，对其电路功能实现方式的改变、机械结构外形的改变均没有对本发明根本性变化，均属于本实用新型保护之列。
【主权项】
1.一种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，其特征在于:柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:还包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置包括绝缘检测主机、定位模块、通信模块和接入柜体内馈线回路上的互感器，绝缘检测主机分别与定位模块、通讯模块相连，通讯模块与定位模块相连，绝缘监测主机还与发电机组的进线端相连接，定位模块与互感器相连。3.根据权利要求2所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述互感器为漏电流互感器或者环形互感器。4.根据权利要求2所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述通讯模块上设置有支持ModBus协议的外部公共通讯接口。5.根据权利要求1所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排(I)和开关安装板(2)，开关安装板(2)上安装有塑壳断路器(3)，母排(I)上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧(5)上设置有微型断路器(4)和接触器(6)，内侧设置继电器(8)。6.根据权利要求5所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体还包括控制面板(11)，控制面板(11)上设置有指示仪表(9)和按钮(10)。7.根据权利要求6所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体下部连接有减震器(13)，柜体底部设置有填料函(14)和连接器(15)。
【文档编号】H02B1/30GK205724436SQ201620116655
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】宋辉, 向阳, 谢战洪, 陈刚强, 陈华锋, 王旺球, 刘萍
【申请人】中国船舶重工集团公司第七 三研究所, 中国船舶重工集团公司第七一三研究所
【专利摘要】一种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。采用上述技术方案的本实用新型（1）直流主配电柜采用大电流熔断器实现配电保护，节省了配电柜器件占用空间；（2）配电柜内部采用分层式的结构，在较小的空间内布局较多的器件，功能集成度高，结构紧凑，大大减小了配电柜尺寸和体积；（3）采用绝缘检测技术，实现了配电回路在线绝缘检测，有利于配电系统安全可靠地运行。
【专利说明】
一种紧凑型船舶直流主配电柜
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶电力系统领域，尤其涉及一种用于船舶直流电能传输和分配的紧凑型船舶直流主配电柜。
【背景技术】
[0002]近年来，直流配电系统研究日益受到关注，发电机发出电能由直流配电母线传输和分配，各用电区域或负载设备直接取电，直流配电系统相对于交流配电系统，具有节约空间和控制方便的优势。船舶主配电柜用于接收发电机组主电源，传输主电源电能，合理分配给各供电区域，并对各馈电线路进行控制、监视和保护。通常，船舶主配电柜进出线电流大，框架式断路器等开关器件体积大，配电柜需要占用较大空间。
【实用新型内容】
[0003]基于上述现有技术中的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种紧凑型船舶直流主配电柜，它采用大电流熔断器开关器件实现多重配电保护，并且配电柜实施多层布局结构，缩减了配电柜体积，为船舶电力提供高密度、安全和可靠配电。
[0004]本实用新型采用以下技术方案:
[0005]—种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。
[0006]还包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置包括绝缘检测主机、定位模块、通信模块和接入柜体内馈线回路上的互感器，绝缘检测主机分别与定位模块、通讯模块相连，通讯模块与定位模块相连，绝缘监测主机还与发电机组的进线端相连接，定位模块与互感器相连。
[0007]所述互感器为漏电流互感器或者环形互感器。
[0008]所述通讯模块上设置有支持ModBus协议的外部公共通讯接口。
[0009]所述柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排和开关安装板，开关安装板上安装有塑壳断路器，母排上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧上设置有微型断路器和接触器，内侧设置继电器。
[0010]所述柜体还包括控制面板，控制面板上设置有指示仪表和按钮。
[0011]所述柜体下部连接有减震器，柜体底部设置有填料函和连接器。
[0012]本实用新型的有益效果:(I)直流主配电柜采用大电流熔断器实现配电保护，节省了配电柜器件占用空间；(2)配电柜内部采用分层式的结构，在较小的空间内布局较多的器件，功能集成度高，结构紧凑，大大减小了配电柜尺寸和体积；(3)采用绝缘检测技术，实现了配电回路在线绝缘检测，有利于配电系统安全可靠地运行。
【附图说明】
[0013]图1为直流主配电柜单线图。
[0014]图2为绝缘检测系统接线图。
[0015]图3为直流主配电柜柜体第一层内层布局图。
[0016]图4为直流主配电柜柜体可开启的活动内门外侧布局图。
[0017]图5为直流主配电柜柜体可开启的活动内门上部的内侧布局图。
[0018]图6为直流主配电柜柜体可开启的活动内门下部的内侧布局图。
[0019]图7为直流主配电柜柜体控制面板布局图。
[0020]图8为直流主配电柜柜体底部布局图。
[0021]图9为直流主配电柜柜体顶部布局图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图1?9和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0023]本实用新型提供一种紧凑型船舶直流主配电柜，直流主配电柜负责接收船舶发电机组及蓄电池后备电源供电，并由直流母线给各配电负载传输电能。它包括柜体，在柜体内设置有四个大电流熔断器，因为主配电柜供电进线及馈电负载电流较大，选用大电流熔断器替代框架式断路器，能够与上级发电机端断路器、下级馈电负载端断路器构成多级配电保护，避免框架式断路器重复使用，节省配电柜器件占用空间。其中两个大电流熔断器分别与发电机组和蓄电池组相连，另外两个大电流熔断器分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接，并且四个大电流熔断器均与直流母线连接。
[0024]在图1中，四个大电流熔断器分别为大电流熔断器FU1、大电流熔断器FU2、大电流熔断器FU3、大电流熔断器FU4，发电机组和蓄电池组供电端配备断路器Ql和断路器Q2，其中大电流熔断器FUl通过发电机组断路器Q2与发电机组相连，大电流熔断器FU2通过蓄电池组断路器Ql与蓄电池组相连接，选用大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2作为短路条件下后备保护，过载和短路条件下，允许断路器Ql和Q2先动作。主配电柜馈线推进电机和变频器控制柜负载端选用了大电流熔断器FU3与柜体外部的大功率配电柜连接、大电流熔断器FU4通过断路器Q5与推进电机相连接，然后与上一级大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2形成多级配合保护，大电流熔断器FU3和大电流熔断器FU4熔断前焦耳热量应小于大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2熔断总焦耳热量，或者额定电流满足小于大电流熔断器FUl和大电流熔断器FU2额定电流等级2级，用以保证发生故障时，下一级熔断器先熔断。另外，大电流熔断器FU4与下一级推进电机负载断路器Q5也形成多级保护，熔断器时间电流曲线在断路器脱扣保护曲线上方，大电流熔断器FU4实现后备式过载和短路保护。
[0025]如图1和图2所示，机柜中还设置绝缘检测装置，绝缘检测装置包括绝缘检测主机Ml、定位模块L1、通信模块Cl和接入柜体内馈线回路QFl?QF26上的漏电流互感器(或者环形互感器)，绝缘检测主机Ml分别与定位模块L1、通讯模块Cl相连进行通信，通讯模块Cl与定位模块LI相连，定位模块LI与漏电流互感器相连，绝缘监测主机Ml还与发电机组的进线端相连接，具体来说连接在大电流熔断器FUl和发电机组断路器Q2之间。绝缘监测主机M1、定位模块LI与通讯模块Cl采用内部总线连接，可以扩展定位较多回路，同时，通讯模块还设置支持Modbus协议的外部公共通讯接口，可以实现多个配电柜系统多主机组网通讯。进行绝缘检测时，绝缘监测装置由绝缘检测主机Ml注入低频小幅信号，定位模块LI通过穿过柜体内馈线回路上的互感器线圈测量回路绝缘电阻值，通过定位模块接收测得的电阻值，定位模块对接收的电阻值与正常的电阻值进行比较，识别故障回路同时获取绝缘电阻值。
[0026]如图3所示，定位模块监测信息由通讯模块Cl内部总线传输到绝缘检测主机Ml。每个定位模块LI具备16路监测通道，主机模块Ml自身也有16路监测通道，可以满足直流配电柜馈电回路绝缘监测通道数量要求。绝缘故障可以由定位模块故障触点(7-8)和主机模块故障触点(7-8)在本机状态报警，也可以由通讯模块(Cl)外部通信总线RS485传输到远程监控系统。
[0027]考虑到系统中各机柜的配电回路多，装配器件多，机柜结构设计采用了分层布置的紧凑性设计方法。主配电柜配电回路较多，电流较大，均采用体积较大的塑壳断路器和接触器等开关器件，主母线采用双层叠加铜排设计，增加了截面积，提高了载流量;第二层为可开启的活动内门，外侧布局操作较多的器件和较轻的开关器件，内侧安装继电器等二次控制回路器件;三层机柜面板，面板安装操作按钮及指示装置。
[0028]柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排和开关安装板开关安装板上安装有塑壳断路器，母排(上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧上设置有微型断路器和接触器，内侧设置继电器。具体来说，如图3~7中所示的，以直流主配电柜结构为例，第一层是配电柜最内层，安装母排1、开关安装板2，母板I上安装大电流熔断器FUl?FU4，开关安装板2上安装塑壳断路器3(即QFl?QF26断路器)，它们均是体积较大及操作较少的器件，第二层为可开启的活动内门，内门外侧5布局体积较小的微型断路器4和接触器6，内门另一内侧7布局有继电器8等二次回路元件，第三层为配电柜面板11，包含指示仪表9和按钮10等。柜体下部设置减震器，如图7?9所示，配电柜底部设置减震器13，配电柜顶部设置与供电电缆连接的填料函14和接受或者发送控制信号的连接器15。配电柜分层结构设计，节约了布局空间，缩小了配电柜体积。
[0029]以上实施例是发明人认为比较合理的实现方式，对其电路功能实现方式的改变、机械结构外形的改变均没有对本发明根本性变化，均属于本实用新型保护之列。
【主权项】
1.一种紧凑型船舶直流主配电柜，包括柜体，其特征在于:柜体内设置分别与发电机组和蓄电池组相连的两个大电流熔断器，和分别与柜体外部的推进电机和大功率配电柜连接的两个大电流熔断器，所述四个大电流熔断器均与直流母线连接。2.根据权利要求1所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:还包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置包括绝缘检测主机、定位模块、通信模块和接入柜体内馈线回路上的互感器，绝缘检测主机分别与定位模块、通讯模块相连，通讯模块与定位模块相连，绝缘监测主机还与发电机组的进线端相连接，定位模块与互感器相连。3.根据权利要求2所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述互感器为漏电流互感器或者环形互感器。4.根据权利要求2所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述通讯模块上设置有支持ModBus协议的外部公共通讯接口。5.根据权利要求1所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体包括配电柜内层和可开启的活动内门，配电柜内层上安装有母排(I)和开关安装板(2)，开关安装板(2)上安装有塑壳断路器(3)，母排(I)上连接大电流熔断器，可开启的活动内门的外侧(5)上设置有微型断路器(4)和接触器(6)，内侧设置继电器(8)。6.根据权利要求5所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体还包括控制面板(11)，控制面板(11)上设置有指示仪表(9)和按钮(10)。7.根据权利要求6所述的一种紧凑型船舶直流主配电柜，其特征在于:所述柜体下部连接有减震器(13)，柜体底部设置有填料函(14)和连接器(15)。
【文档编号】H02B1/30GK205724436SQ201620116655
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】宋辉, 向阳, 谢战洪, 陈刚强, 陈华锋, 王旺球, 刘萍
【申请人】中国船舶重工集团公司第七 三研究所, 中国船舶重工集团公司第七一三研究所
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