物探船谐波综合治理方案研究

发布时间：2021-06-18 14:34

　　先进的三维物探船是电力推进形式的科考船,配置有变频控制的大功率推进电机和震源空压机,电站谐波必须进行控制,否则将导致高精度信号的采集和运算产生较大误差。文章以国内首艘自主设计的某三维物探船为例,根据投资预算、谐波控制指标、勘探作业特点、动力冗余等要求,对变频器选型论证、对发电机参数调整,制定全船谐波的综合治理方案,对同类船舶动力系统的设计具有借鉴意义。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(06)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

AC690V电力系统单线图

以图1所示的AC690V电力系统单线图（方案1）为基础，以表1～表3所示的主要参数为依据，谐波估算采用SIMSEN软件、短路电流估算采用SKM软件，重点对工况3的谐波和短路电流进行仿真。系统的谐波仿真结果见图2：上图表示被污染电网的电压波形，横坐标为时间，纵坐标为电压；下图为软件分析得到的谐波柱状图，横坐标为基于50 Hz基波的谐波次数，纵坐标为对应的谐波值。其中总谐波THD为5.383%，大于5%，不满足CCS规范和船东要求。AC690V配电板上的对称短路电流为80.73 k A，峰值短路电流达到206.67 kA。目前市场上配电开关的额定短路分段能力一般为85 kA、额定短路接通能力一般为187 kA，开关的额定短路接通能力不能满足系统短路电流的要求。为减少系统的谐波，通常采取的措施是降低发电机的次暂态电抗Xd"，但这种调整同时又会增大系统的短路电流。本方案中短路电流峰值已经超过了目前市场上成熟品牌的开关的接通能力，如果继续增大，电力系统将会升级为中压系统。中压系统可以很好地解决短路电流和谐波的矛盾，但会增加发电机、配电板、配电变压器、电缆等设备的投资成本。谐波控制是涉及全船供配电系统的技术指标，解决方案应在船舶性能指标和经济成本之间以取得适当平衡。

电力推进系统包括2套24脉波变频器。每套普通的24脉波方案，需配置2台独立的3绕组移相变压器，但物探船是小型电力推进船，其柴油发电机组容量大数量多，同时安装有震源空压机、炮缆绞车和电缆绞车等大型专业科考设备，船舶空间、重量、重心的裕度都十分有限。为解决这个问题，每套24脉波方案将采用1台5绕组的移相变压器。移相变压器原理图分别见图3和图4。图4 一台五绕组移相变压器原理图

【参考文献】：
期刊论文
[1]三维物探调查船的设计[J]. 唐军,初绍伟,张福民.  船舶工程. 2019(10)
[2]24脉波移相整流变压器技术研究综述[J]. 孙玉伟,潘天雄,严新平,袁成清,汤旭晶,潘鹏程.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(03)
[3]新型24脉波树脂浇注干式整流变压器[J]. 肖华.  变压器. 2019(04)
[4]有源电力滤波器的研究现状与展望[J]. 王雪,高云广,吝伶艳,宋建成,吕世轩.  电力系统保护与控制. 2019(01)
[5]海洋物探船作业安全研究[J]. 顾全云.  海洋石油. 2018(01)
[6]舰船电力系统电力品质指标选择与测试方法[J]. 戚双斌.  船海工程. 2017(04)
[7]大型深水物探船船型研究[J]. 付学辉.  船舶. 2015(05)
[8]AFE变频器在船舶电力推进电机控制中的应用[J]. 郭燚,李硕,许慧敏,张晓旭.  上海海事大学学报. 2014(04)
[9]海洋工程船舶综合电力推进系统关键技术分析[J]. 张元玮,王良秀,王硕丰,陈次祥,殷非,张学瑾.  船舶工程. 2014(03)



本文编号：3236835