船载多功能低压大容量岸电箱电路的制作方法

low
‑
voltage shore connection systems(lvsc)]，该标准在前言中说明：“60309的本部分所述单一类型的插头、插座—船用连接器和船用输入口(以下简称为附件)，专门适用于将船舶连接到iec/ieee80005
‑
3标准所述的岸上低压岸电供电系统。”[this part of 60309applies to a single type of plug,socket
‑
outlet,ship connector and ship inlet,hereinafter referred to as accessories,intended to connect ships to dedicated shore supply systems described in iec/ieee 80005
‑
3]，并说明“1ec 60309的本部分适用于带有接地触点和四个控制触点的三相附件”[this part of 1ec60309 applies to three
‑
phase accessories with an earth contact and with four pilot contacts]。iec 60309
‑
5：2017在第5章“标准额定值”规定岸电系统的附件“最大交流工作电压为690伏50/60赫兹”[the maximum ac operating voltage is 690v 50/60hz]，“最大额定电流为350a”[the maximum rated current is 350a]，并规定“插头、插座、船用连接器和船用输入口的额定值应为最小预期短路电流16ka(有效值)1s，最大额定峰值耐受电流为40ka”[the plug,socket
‑
outlet,ship inlet and ship connector shall be rated with a minimum prospective short
‑
circuit current withstand of 16ka root mean square(rms)for 1s,and with a maximum rated peak withstand current of 40ka]。
[0008]
iec 60309
‑
5：2017标准给出了标准额定值为690v、350a的插座/插头标准结构图与船用连接器/船用输入口标准结构图，其主触点和控制触点均为l1+l2+l3+e+p1+p2+p3+p4，与iec/ieee 80005
‑
3标准对岸电连接附件的触点布置相一致，如图1、图2所示。ccs最新发布的船舶建造规范修改通报，明确要求船载低压岸电箱的输入口插接件应符合公认的iec 60309
‑
5：2017标准或其他等效的标准。


技术实现要素：

[0009]
本实用新型的目的在于提供一种船载多功能低压大容量岸电箱电路，岸电箱的岸电接口为国际标准，确保兼容性；岸电箱能满足预期的短路故障电流；岸电箱具备防雷电与电涌过电压的功能；岸电箱能防止插接件带电插拔；岸电箱满足国际标准的保护要求；岸电箱备有岸电指示和计量仪表；岸电箱电路原理满足故障安全原则的设计要求。
[0010]
本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：
[0011]
一种船载多功能低压大容量岸电箱电路，包括三相防雷电与电涌保护器spd、熔断器1fu、熔断器2fu、熔断器3fu、熔断器1f、熔断器2f、熔断器3f、熔断器4f、熔断器5f、岸电箱插座xs1、三相多功能监视器mps、电流互感器t、多功能仪表p、遥控紧急切断按钮sj、船载岸电箱主断路器qf、切断按钮s、自锁型按钮开关sa、继电器1ka、继电器2ka、安全继电器1k、稳压二极管1v、稳压二极管2v、稳压二极管3v、稳压二极管4v、电源指示灯h；船载岸电箱主断路器qf配置电子脱扣器pr222ds/pd；船载岸电箱主断路器qf主触点进线端的四极分别与岸电箱插座xs1的n端、l1端、l2端、l3端相连，船载岸电箱主断路器qf的主触点出线端接至主配电板岸电开关，电流互感器t以星形接法安装于船载岸电箱主断路器qf的进线端线路中，电流互感器t二次绕组一端接地，另一端分别接多功能仪表p的ia端、ib端、ic端，所述多功能仪表p的n端与岸电箱插座xs1的n端相连，多功能仪表p的in端接地，所述三相多功能监视器mps的l1端、l2端、l3端分别经熔断器1f、熔断器2f、熔断器3f接岸电箱插座xs1的l1端、l2
端、l3端，所述多功能仪表p的l1端、l2端、l3端分别与三相多功能监视器mps的l1端、l2端、l3端相连，电源指示灯h接于三相多功能监视器mps的l1端、l2端之间，所述自锁型按钮开关sa与船载岸电箱主断路器qf故障脱扣信号指示触点sy串联，串联电路两端分别接岸电箱插座xs1的p1、p2端，所述三相防雷电与电涌保护器spd的一端接地，另一端分别经熔断器1fu、熔断器2fu、熔断器3fu接岸电箱插座xs1的l1端、l2端、l3端，船侧与岸侧的地通过电缆相连，所述稳压二极管2v、稳压二极管4v的阳极与岸电箱插座xs1的n端相连，稳压二极管2v的阴极与稳压二极管1v阴极相连，稳压二极管4v的阴极与稳压二极管3v阴极相连，稳压二极管1v、稳压二极管3v的阳极与继电器1ka线圈一端相连，继电器1ka一对常开触点与继电器2ka的一对常开触点并联，并联电路一端与继电器1ka线圈另一端相连，并联电路另一端接地，遥控紧急切断按钮sj的一端与岸电箱插座xs1的p3端连接，遥控紧急切断按钮sj的另一端依次串联三相多功能监视器mps输出继电器r1的动合触点15
‑
18、输出继电器r2的动合触点25
‑
28后经熔断器5f接dc24v电源正极，船载岸电箱主断路器qf欠压线圈yu与安全继电器1k线圈并联，并联电路的一端与岸电箱插座xs1的p4端连接，并联电路的另一端依次串联继电器1ka的一对常闭触点、继电器2ka的一对常开触点后经熔断器4f接dc24v电源负极，继电器2ka的线圈与切断按钮s、继电器1ka的一对常闭触点串联，串联电路两端通过熔断器4f、熔断器5f接dc24v电源。
[0012]
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
[0013]
前述船载多功能低压大容量岸电箱电路，其中三相防雷电与电涌保护器spd的型号为3
×
ovr bt23n
‑
8ka/20us；三相多功能监视器mps的型号为cm
‑
mps.43；多功能仪表p的型号为im301。
[0014]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：岸电箱的岸电接口为国际标准，确保兼容性；岸电箱能满足预期的短路故障电流；岸电箱具备防雷电与电涌过电压的功能；岸电箱能防止插接件带电插拔；岸电箱满足国际标准的保护要求；岸电箱备有岸电指示和计量仪表；岸电箱电路原理满足故障安全原则的设计要求；岸电箱的等电位监测保护功能；岸电箱可适用于不同电制的船舶连接岸电。
附图说明
[0015]
图1是iec60309
‑
5；2017给出的标准额定值插座/插头结构图；
[0016]
图2是iec60309
‑
5：2017给出的标准额定值船用连接器/船用输入口标准结构图；
[0017]
图3是船载多功能低压大容量岸电箱电路原理图；
[0018]
图4是港口多功能低压大容量接电箱向船载多功能低压大容量岸电箱供电图；
[0019]
图5是岸电连接方式示意图。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021]
本实用新型船载多功能低压大容量岸电箱电路，包括三相防雷电与电涌保护器spd、熔断器1fu、熔断器2fu、熔断器3fu、熔断器1f、熔断器2f、熔断器3f、熔断器4f、熔断器5f、岸电箱插座xs1、三相多功能监视器mps、电流互感器t、多功能仪表p、遥控紧急切断按钮sj、船载岸电箱主断路器qf、切断按钮s、自锁型按钮开关sa、继电器1ka、继电器2ka、安全继
电器1k、稳压二极管1v、稳压二极管2v、稳压二极管3v、稳压二极管4v、电源指示灯h；船载岸电箱主断路器qf配置电子脱扣器pr222ds/pd；船载岸电箱主断路器qf主触点进线端的四极分别与岸电箱插座xs1的n端、l1端、l2端、l3端相连，船载岸电箱主断路器qf的主触点出线端接至主配电板岸电开关，电流互感器t以星形接法安装于船载岸电箱主断路器qf的进线端线路中，电流互感器t二次绕组一端接地，另一端分别接多功能仪表p的ia端、ib端、ic端，所述多功能仪表p的n端与岸电箱插座xs1的n端相连，多功能仪表p的in端接地，所述三相多功能监视器mps的l1端、l2端、l3端分别经熔断器1f、熔断器2f、熔断器3f接岸电箱插座xs1的l1端、l2端、l3端，所述多功能仪表p的l1端、l2端、l3端分别与三相多功能监视器mps的l1端、l2端、l3端相连，电源指示灯h接于三相多功能监视器mps的l1端、l2端之间，所述自锁型按钮开关sa与船载岸电箱主断路器qf故障脱扣信号指示触点sy串联，串联电路两端分别接岸电箱插座xs1的p1、p2端，所述三相防雷电与电涌保护器spd的一端接地，另一端分别经熔断器1fu、熔断器2fu、熔断器3fu接岸电箱插座xs1的l1端、l2端、l3端，船侧与岸侧的地通过电缆相连，所述稳压二极管2v、稳压二极管4v的阳极与岸电箱插座xs1的n端相连，稳压二极管2v的阴极与稳压二极管1v阴极相连，稳压二极管4v的阴极与稳压二极管3v阴极相连，稳压二极管1v、稳压二极管3v的阳极与继电器1ka线圈一端相连，继电器1ka一对常开触点与继电器2ka的一对常开触点并联，并联电路一端与继电器1ka线圈另一端相连，并联电路另一端接地，遥控紧急切断按钮sj的一端与岸电箱插座xs1的p3端连接，遥控紧急切断按钮sj的另一端依次串联三相多功能监视器mps输出继电器r1的动合触点15
‑
18、输出继电器r2的动合触点25
‑
28后经熔断器5f接dc24v电源正极，船载岸电箱主断路器qf欠压线圈yu与安全继电器1k线圈并联，并联电路的一端与岸电箱插座xs1的p4端连接，并联电路的另一端依次串联继电器1ka的一对常闭触点、继电器2ka的一对常开触点后经熔断器4f接dc24v电源负极，继电器2ka的线圈与切断按钮s、继电器1ka的一对常闭触点串联，串联电路两端通过熔断器4f、熔断器5f接dc24v电源。
[0022]
前述船载多功能低压大容量岸电箱电路，其中三相防雷电与电涌保护器spd的型号为3
×
ovr bt23n
‑
8ka/20us；三相多功能监视器mps的型号为cm
‑
mps.43；多功能仪表p的型号为im301。岸电箱电路中的电气元器件型号规格请见表1。
[0023]
表1船载多功能低压大容量岸电箱电气元器件表
[0024][0025]
本实用新型的技术特征如下：
[0026]
⑴
岸电箱的岸电接口为国际标准，确保兼容性。
[0027]
我国海事局发布的《船舶与海上设施法定检验规则》及ccs发布的船舶建造规范，把船舶分为国际航行海船、国内航行海船及内河船舶。iec/ieee80005
‑
3和iec60309
‑
5发布的有关低压岸电连接系统的技术标准，显然是针对国际海船连接港口低压岸电，即国家电网公司q/gdw 11468.2
‑
2016规范所述港口岸电设备中的低压大容量电源向船舶供电。
[0028]
除邮轮、冷藏集装箱船等船型外，海船对低压岸电的需求量如同iec/ieee80005
‑
3第7章的表1“连接数量与电力需求及电压的关系”[number of connections as a function of power demand and voltage]所述，需求容量通常为250kva～1000kva，其中容量250kva(相当于440v/328a或690v/209a)为单回路连接岸电。港口接电箱的插座和插头是岸电输出口，船载岸电箱的船用连接器/船用输入口是岸电输入口，两者之间的兼容性是保证船舶方便连接岸电的前提。否则，无法推动船舶靠港期间使用岸电。
[0029]
岸电箱的岸电输入口采用国际标准规定的“标准额定值”ac690v、50/60hz、350a，触点为国际标准l1+l2+l3+e+p1+p2+p3+p4，适用于从符合iec/ieee80005
‑
3和iec60309
‑
5标准的港口低压岸电箱连接岸电电源。由于船、岸两侧岸电受电与供电装置的接口均为国际统一标准的附件，单一类型，容量相符，确保了兼容性和使用方便。
[0030]
⑵
岸电箱能满足预期的短路故障电流。
[0031]
iec/ieee80005
‑
3标准第4.7“电气要求”[electrical requirements]规定：“插头、插座、连接器和入口的额定值应至少为16ka均方根值，持续1s，峰值为40ka”[plugs,
sequence indicator must indicate correct sequence prior to energizing or paralleling lvsc]，按此规定将接电箱的相序保护按正相序设定；在三相电压正常和相序正确时，mps的2只输出继电器r1、r2均吸合，其动合触点15
‑
18、25
‑
28接通欠压控制回路；当过电压时r1复位，欠电压时r2复位，当三相电压相序不正确或(和)缺相或(和)相不平衡超过阈值或(和)mps器件及其线路损坏时，r1与r2均复位，触点15
‑
18、25
‑
28复位切断控制回路，确保故障安全。
[0047]
⑽
岸电箱可适用于不同电制的船舶连接岸电。
[0048]
岸电箱主断器qf为4极(a、b、c、n)，船舶电力系统为三相三线绝缘系统、或中性点接地的四线系统、或利用船体作为中性线回路的三线系统的船载低压岸电箱，均可与港口接电箱连接；当岸电系统和船电系统的电制均为三相三线绝缘系统时，岸侧插座n触点接地，岸电箱主断器qf无输出线；当岸电系统的电制为三相四线接地系统、船电系统的电制为三相三线绝缘系统时，岸侧插座n触点接中线n，岸电箱主断器qf的n极无输出线；当岸电系统和船电系统的电制均为三相四线接地系统时，岸侧插座n触点接中线n，岸电箱主断器qf的n极出线与船舶主配电板n线连接。
[0049]
⑾
岸电箱安全控制电路能满足国际和国内标准/规范的各项安全技术要求。
[0050]
岸电箱用船岸联动原理与互锁原理建立的安全控制电路，能做到下列任何一种情况下，主断路器qf无法合闸，已合闸时瞬时跳闸：
①
辅助电源失电；
②
插接件连接失效(安全电路未建立)；
③
连接岸电的柔性电缆故障；
④
紧急切断设施动作或未复位；
⑤
mps未吸合或已复位；
⑥
岸侧岸电馈断路器q故障跳闸；
⑦
预留的船侧其它保护与联锁装置中任一保护动作；
⑧
发生接地故障造成船地(船体)与岸侧接地系统电位差超过设定阈值20v。
[0051]
⑿
岸电箱的等电位监测保护功能。
[0052]
iec/ieee 80005
‑
3标准4.3规定：“船舶连接低压岸电系统电源时，应具备接地故障保护功能(若适用)，应对船舶接地故障进行监测和报警”[functioning of ship earth fault protection,where applicable,monitoring and alarms when connected to a lvsc supply]，并规定：“接地故障不得在岸船电力系统的任何位置产生超过25v的跨步电压或接触电压”[an earth fault shall not create a step or touch voltage exceeding 25v at any location in the shore
‑
to
‑
ship power system.]。
[0053]
岸电箱采用了两组稳压管进行船地与岸地的等电位监测，一组由1v与2v反向串联，另一组由3v与4v反向串联，每组的雪崩电压值为20v，两组稳压管并联与接口继电器1ka、2ka同时进行等电位监测。
[0054]
当辅助电源dc24v接通后，接口继电器2ka吸合，其动合触点闭合，接通监测取样电路(取样点为n和pe)，等电位保护进入监测状态，欠压线圈yu与安全继电器1k得电。
[0055]
当任一组等电位监测装置监测到取样点pe与n之间电位差≥20v时，接口继电器1ka吸合并自保持，其动断触点切断2ka线圈回路，2ka释放，其动合触点复位，切断qf的欠压线圈yu与安全继电器1k的电源，qf跳闸，1k触点复位；2ka动断触点复位报警。
[0056]
qf分闸切断岸电位，船地与岸地的电位差消除，1ka自动复位，2ka重新吸合进入等电位监测状态。
[0057]
辅助电源失电，或断开自锁型按钮s，2ka释放其触点复位，qf分闸或无法合闸；只有恢复辅助电源供电和将s复位，重新进入等电位监测状态，qf才具有合闸条件。
[0058]
如果qf拒动，其辅助触点q仍末复位(2xt的14/16在闭合状态)，因1k释放，其动断触点复位(2xt的17/18闭合)，2xt的14/18接通后备保护回路；
[0059]
⒀
有利于船载低压大容量岸电箱产品实现标准化。
[0060]
岸电箱电路中的电气元器件选型全部为标准电器产品，其中岸侧供电点岸电输出与船侧受电点岸电输入接口均为国际标准的单一类型附件，标准统一；岸电箱内各元器之间全部为国际标准和ccs规范规定的硬线连接，易于制造，便于维护，有利于船载低压大容量岸电箱产品实现标准化。
[0061]
本实用新型的工作原理如下：
[0062]“船载多功能低压大容量岸电箱”用“舰船接入低压岸电专用软电缆”(以下简称柔性电缆，中国专利号：201920185630.8)与港口接电箱进行连接，请见图4。岸电箱与接电箱的连接方式，符合iec60309
‑
5:2017标准的图501和qgdw11468.4
‑
2015规范的图a.1所介绍的岸电连接方式，请见图5。
[0063]
⑴
当港口岸电电源接至岸电箱进线端a、b、c、n，如果三相电压正常和相序正确，mps的2只输出继电器r1、r2均吸合，其动合触点15
‑
18、25
‑
28接通欠压控制回路，允许qf合闸；如果三相电压相序不正确或(和)缺相或(和)相不平衡超过阈值或(和)mps器件及其线路损坏时，r1与r2均复位，触点15
‑
18、25
‑
28复位切断控制回路，qf无法合闸。
[0064]
⑵
如图4所示，接电箱的插头xp安装在柔性电缆岸侧端部，船用连接器xp1安装在柔性电缆船侧端部，当xp插入接电箱的插座xs和xp1插入岸电箱的输入口xs1后，接电箱主断路器q和岸电箱主断路器qf的欠压脱扣回路接通。
[0065]
⑶
将接电箱的q和岸电箱的qf合闸，岸电接通。
[0066]
⑷
船侧可将岸电箱自锁型按钮开关sa断开，不允许接电箱合闸。
[0067]
⑸
岸电箱的主断路器qf因过载、短路等故障脱扣，辅助触点aux的故障脱扣信号指示触点sy的15/16动断，切断船侧岸电箱主断路器qf的欠压回路使qf跳闸。
[0068]
⑹
岸电箱的三相多功能监视器mps监测到过电压时r1复位，欠电压时r2复位，当三相电压相序不正确或(和)缺相或(和)相不平衡超过阈值或(和)mps器件及其线路损坏时，r1与r2均复位，触点15
‑
18、25
‑
28复位切断q的欠压控制回路，qf跳闸。
[0069]
⑺
当发生雷电或电涌过电压时，三相防雷与电涌保护器spd动作，将雷电与电涌形成的过电压泄放入地。
[0070]
⑻
在试图带电拔除船侧连接器xp1或岸侧插头xp的过程中，安全控制回中的控制触点p1、p2、p3、p4因先于主触点断开，使船、岸两侧欠压保护回路失电，使断路器q与qf同时跳闸；船侧连接器xp1或岸侧插头xp未完成插接前，接电箱的q与岸电箱的qf无法合闸，故不会发生带电插接。
[0071]
⑼
岸侧接电箱或船侧岸电箱(包括连接岸电的柔性电缆和辅助电源)发生故障保护动作时，或接电箱的切断按钮1s未复位，或岸电箱的切断按钮s、sa未复位，由控制触点p1、p2、p3、p4建立的安全回路被切断，船、岸两侧断路器均无法合闸，已合闸的瞬时跳闸。
[0072]
(10)当辅助电源dc24v接通后，接口继电器2ka吸合，其动合触点闭合接通监测取样电路(取样点为n和pe)；
[0073]
当任一组等电位监测装置监测到取样点pe与n之间电位差≥20v时，接口继电器1ka吸合并自保持，1ka动断触点切断2ka线圈电源，2ka释放，其动合触点复位和1ka的动断
触点断开，切断qf的欠压线圈yu与安全继电器1k的电源，qf跳闸，1k触点复位。
[0074]
当qf在合闸状态时，1k的动合触点(2xt的19/20闭合)，因2ka动断触点复位(2xt的21/22闭合)，2xt的19/22接通电位不等报警回路。
[0075]
如果qf拒动，其辅助触点q仍末复位(2xt的14/16在闭合状态)，因1k释放，其动断触点复位(2xt的17/18闭合)，2xt的14/18接通后备保护回路。
[0076]
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。