船舶配电板发热量计算

2014-12-23冯木易

机械工程师 2014年6期

冯木易

（浙江欣亚磁电发展有限公司，浙江舟山316111）

0 引言

船舶主机、发电机组及集控室一般布置在机舱，机舱是船舶动力、电力中心及轮机人员值班场所。为了保证设备可靠稳定运行和人员工作环境舒适，需要对机舱进行有效的通风散热，轮机设计人员会对主机和柴油发电机组等进行发热量计算。而配电板安装在集控室，配电板属于电气设备，轮机设计人员不会对其发热量进行计算，只能通过电气设计人员提供的数据或者根据经验估计一个数值，因此配电板的发热量不很准确。下面以南通中远川崎一条28000 t重吊船为例，介绍如何计算配电板发热量。

表1 设备发热量W

1 配电板屏组成及外形尺寸

本船电站由3台功率800 kW、电压AC450V、频率60 Hz、功率因数0.8的柴油发电机组组成；配电板由1号组合起动屏、1号AC440V负载屏、1号发电机控制屏、2号发电机及同步屏、3号发电机屏、2号AC440V负载屏、侧推屏、2号组合起动屏、AC220V负载屏组成。

配电板尺寸（长×高×厚）为：11000mm×2200mm×860mm。

2 各设备发热量参数

各设备发热量参数如表1。

3 发热量计算

1）1号组合起动屏发热量。发热元器件：8只MCCB（16A），2 只 MCCB（32A），2 只 MCCB（50A），4 只 MCCB（100A），5只 MCCB（250A），13 只接触器（9～38A），4 只接触器（40～80A），4只接触器（150～170A），13只热继电器（4～32A），8只热继电器（37～140A），5只变压器（63VA），16只变压器（250VA），40只微型继电器（AC220V），42只熔芯，63只指示灯。

则元器件发热量为：Q1=（8×9+2×13+2×17+4×27+5×57+13×9+4×15.3+4×40.5+13×9+8×27+5×6+17×16+40×1.2+42×2+63×0.5）×0.6=998 W。

铜排发热量为：Q2=I2R，铜排电阻率为0.0175Ωmm2/m，1号组合起动屏算出电流为510 A，每相铜排截面积为4×5×25=500 mm2，铜排长度为4.8 m，则电阻为R=0.0175×4.8/500=0.000118 Ω。

Q2=I2R=5102×0.000118=43.7 W，

Q=Q1+Q2=998+43.7=1041.7 W。

1号组合起动屏尺寸（长×高×厚）为2.4 m×2.2 m×0.86 m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：

因为1041.7 W<1781.4 W，所以1号组合起动屏尺寸满足要求。

2）1号AC440V负载屏发热量。发热元器件：1 只 MCCB（16A），4 只 MCCB（32A），5只 MCCB（63～100A），1只 MCCB（125A），4 只 MCCB （160A），2 只 MCCB（200A），1只 MCCB（250A），1只 MCCB（400A），2 只 MCCB（630A）。

则元器件发热量为 Q1=（9+4×13+5×27+33+4×42+2×47+57+60+2×120）×0.6=508.8 W。

1号AC440V负载屏算出电流为1900A，每相铜排截面积为2×5×60=600 mm2，铜排长度为1.1 m，则电阻为R=0.0175×1.1/600=0.000032 Ω。

Q2=I2R=19002×0.000032=115.5 W，

Q=Q1+Q2=508.8+115.5=624.3 W。

1号AC440V负载屏尺寸（长×高×厚）为0.8 m×2.2 m×0.86 m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：

因为624.3 W<657 W，所以1号AC440V负载屏尺寸满足要求。

3）1号/3号发电机控制屏的发热元器件：1只ACB（1600 A），1只电站管理模块，1只逆功率继电器，1只功率表，5只其它仪表，1只变压器（400VA），2只电压互感器，4只微型继电器（AC220V），2只微型继电器（DC24V），22只熔芯，10只指示灯。

则元器件发热量为Q1=（390+20+2+5+5×2.5+25+2×10+4×1.2+2×0.9+22×2+10×0.5）×0.8=424 W。

1号/3号发电机控制屏算出电流为1283 A，每相铜排截面积为2×5×60=600 mm2，铜排长度为1.1 m，则电阻为 R=0.0175×1.1/600=0.000032 Ω。

Q2=I2R=12832×0.000032=52.7 W，

Q=Q1+Q2=424+52.7=476.7 W。

1号/3号发电机控制屏尺寸（长×高×厚）为0.8m×2.2m×0.86 m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：

因为476.7 W<516.5 W，所以1号/3号发电机控制屏尺寸满足要求。

4）2号发电机及同步屏发热量。发热元器件：1只ACB（1600A），1只电站管理模块，1只同步继电器，1只逆功率继电器，1只功率表，8只其它仪表，1只变压器（400VA），2只电压互感器，1只PLC CPU，4只开关量模块，2只模拟量模块，10只微型继电器（AC220V），50只微型继电器（DC24V），40只熔芯，10只指示灯。

则元器件发热量为Q1=（390+20+3.5+2+5+8×2.5+25+2×10+11+4×6+2×1.8+10×1.2+50×0.9+40×2+10×0.5）×0.8=532.9 W。

2号发电机及同步屏算出电流为1283 A，每相铜排截面积为2×5×60=600 mm2，铜排长度为1.1 m，则电阻为R=0.0175×1.1/600=0.000032 Ω。

Q2=I2R=12832×0.000032=52.7 W，

Q=Q1+Q2=532.9+52.7=585.6 W。

2号发电机及同步屏尺寸（长×高×厚）为0.8 m×2.2 m×0.86 m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：

因为585.6 W<657 W，所以2号发电机及同步屏尺寸满足要求。

5）2号AC440V负载屏发热量。发热元器件：2只MCCB（16A），3 只 MCCB（32A），4 只 MCCB（63～100A），2只 MCCB（125A），3 只 MCCB（160A），2 只 MCCB（200A），1 只 MCCB（250A），3 只 MCCB（630A）。

则元器件发热量为：

Q1=（2×9+3×13+4×27+2×33+3×42+2×47+57+3×120）×0.6=520.8 W。

2号AC440V负载屏算出电流为2350 A，每相铜排截面积为3×5×60=900 mm2，铜排长度为1.1 m，则电阻为R=0.0175×1.1÷900=0.000021 Ω。

Q2=I2R=23502×0.000021=116 W，

Q=Q1+Q2=520.8+116=636.8 W。

2号AC440V负载屏尺寸（长×高×厚）为0.8 m×2.2 m×0.86 m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：

因为636.8 W<657 W，所以2号AC440V负载屏尺寸满足要求。

6）2号组合起动屏发热量。发热元器件：7只MCCB（16A），3 只 MCCB（32A），3 只 MCCB（50A），5 只 MCCB（100A），5只 MCCB（250A），13 只接触器（9～38A），5 只接触器（40～80A），5只接触器（150～170A），13只热继电器（4～32A），10只热继电器（37～140A），5只变压器（63VA），18只变压器（250VA），46只微型继电器（AC220V），46只熔芯，69只指示灯。

则元器件发热量为：

Q1=（7×9+3×13+3×17+5×27+5×57+13×9+5×15.3+5×40.5+13×9+10×27+5×6+17×18+46×1.2+46×2+69×0.5）×0.6=1124 W。

2号组合起动屏算出电流为650 A，每相铜排截面积为5×5×25=625 mm2，铜排长度为5.5 m，则电阻为R=0.0175×5.5÷625=0.000154 Ω。

Q2=I2R=6502×0.000154=65 W，

Q=Q1+Q2=1124+65=1189 W。

2号组合起动屏尺寸（长×高×厚）为3m×2.2m×0.86m，允许屏内温度上升20℃的发热量为：