摘要：为充分保证采用中型邮轮电力系统各种工作方式供电的安全可靠性，通过系统分析各种电力中压类型电力系统基本结构，深入浅出解析不同类型中压平台电力系统的各种供电工作方式，综合分析考虑了采用交流中压送电方式输电、常规直流和混合柔性直流方式输电三种方式的不同优缺点，提出了目前中型邮轮电力系统采用中压混合直流方式输电的解决方案，针对目前存在漏电安全保护问题提出出了相应漏电保护措施，对母联输电闭合和循环型式的中压平台电力系统及其总体供电性能等多个方面问题展开系统分析设计研究，对主要电力关键设备设计研制和重要关键技术应用研究项目提出电力系统性能层面的技术要求。综合分析提出合理可行的系统解决方案途径，确保整个系统功能整体协调一致，以利于实现系统的整体合理配置。
关键词：中压电力系统；中型邮轮；漏电保护；母联闭合型电力系统
0 引 言
近些年来，船舶用的电气化技术水平正不断的得到提高，而各种新型大功率的船舶用电气化设备在动力船舶上的综合应用也越来越广泛，目前大型动力船舶的机舱容量基本不能超过12MW，普通的大型低压风力发电机就可能需要至少使用7台甚至8个更多，在船舶机舱使用空间有限的实际情况下，这显然已经是不合理的[1]。因此，电站向船用大容量发电方向快速发展时所产生的电压问题通过不断提高船舶电力系统的船用电压控制等级而形成的解决方法已经变得十分可行，这也是目前船舶船用中压器在电力系统技术应用逐渐广泛的重要原因。大型交流动力电源定位系统海工服务平台对于交流中压大型电力系统在如何提高生产能效、降低工程维护和设备运行管理成本以及减少对能源生态系统的直接影响等多个方面都将提出更高的技术要求。与目前传统的交流分区并网供电方式相比，采用分区环网运行供电、开环并网运行供电方式的交流母联型和闭合型沿海中压交流电力系统在有效提高风力发电运行效率、降低工业废气污染排放、实现更好的经济运行等多个方面仍然具有很大发展优势，是我国海洋化工电力平台中压电力系统未来发电技术应用发展的重要趋势[2]。
本文通过综合分析考虑了中压交流混合送电方式输电、常规直流和中压柔性直流方式输电三种方式的一些优缺点，提出了大型海上施工平台输电采用中压混合直流方式输电的解决方案，并针对大型海上施工平台交流漏电技术保护问题提出一些相应技术保护措施，重点突出介绍一种环形大型中压直流电力系统及其应用于大型海上施工海上平台中的所需要充分掌握的一些关键技术保护要点。
1 中型邮轮的供电方案
1.1混合直流供电方案
常规直流输电方式的优点之处在于柔性直流输电系统短路容量大、输送的速度和输送距离较远，一般在较强的陆地交流电网结构中适用。柔性直流由于对交流系统中的短路容量不依赖，可以直接有效的实现无源逆变，对于换流站外加的常规直流换向设备和电压不再需要，从而也较好的克服了目前常规的直流输电的主接受端必须是有源网络的传统缺陷[5]。从送电工程成本经济的特点来说，同等的送电工程经济规模下，柔性直流的换流站滤波器本体的造价较普通常规直流的换流站本体高出约30%，柔性直流的输电设备比较少（主要原因是柔性直流滤波器的容量小，甚至换流站可以完全没有），相比于普通常规的换流站，平台的占地面积减小（在同等的换流站容量下，可以减小至40%），同时，对海上换流站的建造费用较少。因此，常规陆地平台中的换流站侧采用常规性的直流输电方案的经济性也比较好；而且在海上换流站平台上可以比较统筹地考虑换流站平台设计和建造的费用，使用的柔性直流输电方案的经济性也比较具备一定的竞争力。
综合地考虑了LCC-HVDC和LCVSC-HVDC的特点和优势，本研究进一步提出海上平台送电系统采用一种混合直流输电的方式。该混合直流输电拓扑模型方式的整流侧接受是采用传统的高压直流电网采用自换相的逆变侧整流站LCC，逆变侧整流器则是采用柔性直流的电压源换流站LCVSC，这种传统的混合直流高压输电方式拓扑模型系统的自换相整流能力强大可以有效避免采用传统的高压直流输电方式LCC-HVDC的柔性逆变侧整流器换相失败的可能性问题，大大提高了输电的安全和可靠性。同时，因为整流侧接受端海上平台的电压源性换流器可以为系统提供动态无功功率，提高了系统电压自动恢复的速度，进而大大提高系统电压的稳定性。这种混合直流高压送电模型系统的拓扑模型总体结构如图1所示。
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图1 混合直流输送拓扑结构
2 中型邮轮中压电力系统的漏电保护
2.1 单相接地故障保护措施
对于人体所能承受的最大电流这一内容，各国法律规定都有一定的法律区别存在，而且按照我国一般法律规定的是人体在接受不大于超过30mA（50Hz）的天然气电流时不会出现有潮湿或触电导致死亡的异常情况出现，此时由于人体潮湿的程度并不会与单相接触电压的高低之间产生直接的联系。采用IT中性点不接地系统的原理是在海洋石油天然气平台中，如果与一个单相带电的导体直接发生接触或是在其他单相接地及间接的发生触电故障时，两个相对地电容的电流向量和通常都会较小，即故障接地电流并不高。而此时人体内部发生间接触电并不会直接引起突发性的电击危险。然而由于此时使用海洋石油天然气平台所需要安置的用电设备及使用的电缆连接线路在不断的增多，相应的也逐渐增大了单相电容接地电流，一旦电气设备有单相接地故障电流发生时，单相接地的电流也可能会同步的增加。
2.2 异相接地故障保护措施
当单相接地配线故障同时发生在采用海洋石油公司平台配线的系统中时，也可能会同时提高另外的两相对地的电压，而为了有效避免由于单相接地绝缘性能受损而进一步的扩大单相接地故障甚至可能引发异相接地配线故障的发生等情况同时出现，就必须一定要确保各类家用电气设备必须拥有一种能够同时承受更高接地电压的单相接地绝缘保护性能。由于熟悉的海洋石油公司其平台配线系统是一套大型钢结构体，配电系统自身就必须存在有一定的外漏和导电性，各类家用电器设备中的外漏以及可导电部分的单相接地必须是满足具体共同的接地极，对于若存在有异常的单相接地配线故障时，就必须一定要切断故障的接地极回路，同时也必须一定要与石油公司TN平台配线系统中保护单相接电故障的绝缘性能要求相适应和符合。海洋石油平台的中低压配电系统和设备中的各个石油平台用电系统和设备一旦工作时出现了异相开关绝缘外壳受损的异常情况，就可能会直接使其三相开关外壳破裂而产生较大的电流，而为了在石油平台发生三相开关故障时能将其供电立即开关及时切断进而有效保障安全，就必须将相应的漏电装置和保护器直接安装在石油平台用电系统和设备上。
3 母联闭合环型浮式平台中压电力系统研究
中高压双母线供配电网络系统的中高压供配电网络系统结构的基本类型根据设计和思想大致可以划分两种：母联放射形环型供电网络和母联环形供电网络。其中，环型双母线供电网络相较于母联放射型供电网络结构在其供电的成本经济性、可靠性、连续性等方面的设计上既有非常明显的独特性和优势[7]。但是由于环型供电网络中接线的系统结构很是复杂，对于电流的实际运行的路径和供电系统保护的设计和确定都会带来极大的困难；母联闭合型中压双母线供电网络结构是将各个汇流排的孤岛作为主汇的交流排，通过双母线之间的开关进行互相连接，使得各个母联汇流排的首尾可以互相连接，最终形成母联环形供电网络结构，具体设计见下图2所示。对于采用母联环网运行供电、开环运行供电方式的采用母联闭合型的中压双母线电力系统在大大提高火力发电系统的效率、降低工业废气的排放、实现更高效的经济运行等方面设计上具有很大的优势。
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图2 电力系统母联闭合型母线结构示意
4 结论
（1）解析中型邮轮中压电力系统结构，综合地考虑了传统交流送电输电、常规直流和其他柔性直流输电等多种方式的优缺点，提出了传统交流海上平台送电输电采用混合直流输电的解决方案。
（2）针对中型邮轮漏电保护提出综合保护措施。
（3）对母联闭合环型中压电力系统总体性能等方面展开研究，对主要关键设备研制和关键技术研究提出系统层面的要求。
参考文献：
[1] 刘以社.大型半潜运输船电力系统关键技术分析[D].上海交通大学，2011.
[2] 陈路.船舶中高压配电系统的检验技术的研究[D].上海海事大学，2006.
[3] 杨耀鹏.海洋平台原型实验方法研究[D].2016.
[4] 刘军伟，张紫凡，钟杰峰.海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析[J].南方能源建设，2018（2）.
[5] 刘军伟，张紫凡，钟杰峰.海上平台混合直流供电方案研究与仿真分析[J].南方能源建设，2018（2）.
[6] 卜华伟.海洋石油平台电气设备漏电保护措施分析[J].中国石油石化，2017（12）：29-30.
[7] 王燕.船舶中压电力系统中性点接地与过电压研究[D].武汉理工大学，2011.
[8] 龚喜文，张凯杰.母联闭合型海工平台电力系统仿真[J].中国航海，2018，41（04）：28-34.
[9] 吴斐文.海洋工程船舶中压电力系统及设备需求之剖析——兼论中科电气（集团）公司中压电气设备研制创新潜力的开发[C]// 第七届长三角地区船舶工业发展论坛论文集.2011.
[10] 杨军，李洪义，王岚，赵勇.中压配电系统单相接地保护定值计算方法[J].电气开关，2013，51（01）：30-32.
[11] 卢雪松.DP-3动力定位船电力系统设计研究[J].机电信息，2017（06）：79+81.
[12] 赵志高，杨建民，王磊，程俊勇.动力定位系统发展状况及研究方法[J].海洋工程，2002（01）：91-97.
论文作者:邓建华1,潘高峰1,季勇1,刘明超1,麦松彦2
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30