为什么要使用船舶高压电力系统?

2021-10-21 14:00 点击:267 编辑:邮轮网

船舶是一种主要在地理水中运行的人造交通工具。另外,民用船一般称为船,军用船称为舰,小型船称为艇或舟,其总称为舰船或船艇。内部主要包括容纳空间、支撑结构和排水结构,具有利用外在或自带能源的推进系统。外型一般是利于克服流体阻力的流线性包络,材料随着科技进步不断更新,早期为木、竹、麻等自然材料,近代多是钢材以及铝、玻璃纤维、亚克力和各种复合材料。一般的,发电厂内发电机组的输出电压一般在千伏级,那么我们可以试想一下如果要为一个城市提供电力,站在发电厂的角度来考虑,到底发电厂需要输出多大的交流电压呢?是将发电机组输出的电压降压,保证用户端的电压为220V?还是将其升压到更高的电压输出,然后再在用户附近将其变压回220V市电呢?我们先来看看第一种方案,用户端直接接受来自发电厂的电压,不部署变压器在用户的附近:我们可以看到,由于电缆过长导致100KM的电缆上的阻值有近30Ω,所以当发电厂输出220V市电的时候,由公式U=I*R,很显然电缆上会分担一部分电压,这会导致用户无法得到标准的220V市电。所以发电厂需要输出比220V更高的电压,来保证用户端可以得到标准的220V市电。现在让我们从功率的角度考虑一下这个问题。用户需要220V市电以及10A的电流输出,那么我们需要保证用户得到的是220V的电压(在10A的供电电流下)。那么现在我们就可以根据我们需要输出的电流(10A)来计算电缆上的压降以及功率了:那么在此情况下,可以看出电缆上耗费了近3000W的功率,甚至比用户需要的功率还要高,这说明发电厂输出的电能超过一半被浪费在了传输上!!!!!这对于实际应用来说实在是很不经济,因为电缆的功率损失导致效率的低下。这就是为什么我们需要高压交流输电系统,所以我们来看看第二种方案,发电厂将发电机组输出的电压升压到很高,然后传输出去,用户端部署变压器来得到220V市电:从这幅图中可以看到发电机组输出的电压被升到很高,然后在输出端经过降压后得到标准的220V市电。假设变压器上导致的功率损失我们忽略不计,发电机组和升压变压器距离很近,导线电阻忽略不计,降压变压器距离用户很近,同样忽略导线电阻。那么当用户需要220V市电以及10A的电流输出时,我们可以计算一下电缆上的压降以及损耗功率:由于当功率不变的情况下,电压越高导致电流越小,所以在这个例子中,采用高压交流输电系统情况下,在导线上损耗的功率占总输出功率中很小的部分,因此整个系统的效率得到成倍的提高。那么通过提高传输电压可以尽量的减少电缆线上的压降,以减少由于电缆线电阻导致的功率损失。不过在这个例子中我并没有涉及到变压器的功率损失,在实际应用中变压器会由于铁损、铜损、磁滞等等原因导致功率损耗。我在这里只是想展现出输电线上电压不同对整体效率的影响,所以变压器损耗不计算在内。高压交流输电的确解决了许多问题,例如位于湖北宜昌市的三峡水电站,是世界上最大的水利工程,其输出电压近500KV交流电,极高的电压可以最大限度的减少消耗,提高效率。其输出电力送达华中五省(湖北,湖南,河南,江西以及重庆),以及一千多公里外的华东城市群等等。这么庞大的电力供应,任何在电力传输途中遇到的问题都会被放大化,导致极高的损失。

为了减少船舶靠港停泊发动机器对环境的污染所以使用船舶高压电力系统

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