船舶电站操作概要.docx

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船舶电站操作概要

海船船员适任证书评估指导书

（适用对象：

750KW及以上船舶二/三管轮）

船舶电站

孙猛黎俊峰杨松

湖北交通职业技术学院

港口与航运系

目录

第一章船舶电站概述

第一节船舶电力系统的组成………………………………………………………1

第二节船舶配电装置………………………………………………………………2

第二章船舶电站的操作……………………………………………………………5

第三章船舶电力系统的继电保护及主要故障的判断和排除

第一节自动空气断路器的维护；主要故障的判断及排除………………………7

第二节发电机外部短路、过载、失（欠）压和逆功率故障的判断及排除……9

第三节无功功率分配装置故障及船舶电网绝缘降低和单相接地故障的查找··11

第四章船用蓄电池

第一节配制酸性蓄电池电解液…………………………………………………13

第二节测定蓄电池电压和电解液比重，判断蓄电池的状态…………………14

第三节蓄电池充电与过充电……………………………………………………15

第四节蓄电池维护保养要求及使用注意事项…………………………………16

第五章船舶电站的管理与维护

第一节主配电板安全运行管理要求……………………………………………17

第二节发电机主开关跳闸的应急处理…………………………………………18

第三节船舶应急配电板的管理与维护…………………………………………19

第四节岸电箱的使用及其注意事项……………………………………………20

第一章船舶电站概述

第一节船舶电力系统的组成

船舶电力系统主要是有电源、配电装置、电网与负载四部分组成，其单线图如下所示。

电源：

电源是将机械能、化学能等能源转变成电能的装置。

船舶上常用的电源装置是柴油发电机组和蓄电池。

配电装置：

配电装置是对电源和负荷进行分配、监视、测量、保护、转换、控制的装置。

配电装置可分为主配电板、应急配电板、分配电板（动力、照明）、蓄电池充放电板等。

电网：

电网是全船电缆电线的总称。

电网是联系发电机、主配电板、分配电板和负荷间的中间环节，是将电源的电能输送到负载端的媒体。

负荷：

负荷就是船舶上的用电设备。

以上四个部分中的电源和配电装置合在一起就是我们常说的船舶电站。

电站是船舶电力系统的核心。

第二节船舶配电装置

一.船舶配电装置的组成和功能

船舶配电装置是对电能进行集中、控制和分配的一种装置。

按其用途的不同可分为：

主配电板、应急配电板、充放电板、岸电箱、分配电板等。

1．主配电板的功能

主配电板是船舶电站的重要部分，是船舶电能集中和分配的控制中心，其功能主要是：

1）.根据需要接通或断开电路；

2）.测量和显示运行中各电气参数，如电压、电流、功率等；

3）.调整电气系统的电气参数，如电压、频率等以及对并联运行的各发电机组的有功功率、无功功率分配进行调整；

4）.当电力系统发生故障或不能正常运行时，保护电路将自动切断故障电路或发出报警信号；

5）.对电路的正常工作状态进行信号显示。

二.船舶发电机控制屏、并车屏、负载屏的组成及功用

船舶主配电板主要由发电机控制屏、并车屏、负载屏等组成，各部分的组成及作用如下：

1）控制屏

（1）组成：

测量仪表及其转换开关、指示灯、发电机主开关、发电机逆功率保护装置、调速开关、发电机励磁装置等。

（2）作用：

控制、调节、保护、监测发电机组。

2）并车屏

（1）组成：

频率表（电网、待并机）、同步表、同步指示灯及其开关、调速开关、合（分）闸按钮、备用顺序选择开关及转换开关等。

（2）作用：

用于发电机组的起动、停止、并联运行、解列操作等。

3）负载屏

（1）组成：

配电开关、熔断器、电压表、电流表及转换开关、绝缘指示灯、兆欧表等。

（2）作用：

对各馈电线路进行监测、控制和保护。

通过装在负载屏上的馈电开关将电能提供给船上各用电设备或分配电板。

三.主配电板上测量仪表的功用及其用法

1）电压表

（1）发电机控制屏上的电压表

用来测量发电机线电压及汇流排电压。

通过电压表下的转换开关可分别测量发电机及汇流排的三个线电压。

（2）照明控制屏上的电压表

用来测量照明变压器副边电压。

通过电压表下的转换开关可分别测量变压器副边（照明网络）的三个线电压。

2）电流表

（1）发电机控制屏上的电流表

测量发电机的三个线电流（星形联接，线电流等于相电流）。

通过转换开关可分别测量发电机的每一相电流。

（2）负载屏上的电流表

用来测量大负载工作电流，通过电流表下的转换开关可分别测量3—4个不同的大负载工作电流。

3）功率表

用来测量发电机输出功率。

只要发电机合闸供电，功率表即指示其实际输出功率值。

4）功率因数表

用来测量发电机运行时功率因数，指示实际输出的功率因数值。

5）配电板式兆欧表

用来测量船舶电网对地绝缘电阻值。

通过配电板式兆欧表下的转换开关可分别测量动力电网、照明电网对地绝缘阻值。

四.主配电板上指示灯和开关电器的功用及其用法

1）指示灯

红色：

发电机启动成功但主开关未合闸（ACBOPEN）；设备故障；报警指示等。

绿色：

发电机主开关合闸供电（ACBCLOSE）；设备运行等。

黄色：

发电机启动建压成功；主开关已储能，指示灯亮；主开关合闸，指示灯熄灭；发电机停机状态下烘潮加热器加热时指示灯亮；备用指示等。

白色：

发电机启动成功、电压建立后指灯亮；电源供电等。

2）发电机控制屏上主开关（ACB）

功用：

主要用于接通与断开发电机主电路，对发电机过载、短路、失、欠压进行保护。

操作：

手柄合闸、跳闸操作；

按钮合闸、跳闸操作；

自动合闸、跳闸操作。

3）调速开关

调速开关一般安装在发电机控制屏上，也有装在并车屏上的。

作用：

调节发电机的频率，或进行有功功率分配。

操作：

向higher方向扳动，增加油门，转速升高，功率增大；

向lower方向扳动，减小油门，转速降低，功率减小。

4）发电机控制屏上的充磁开关（按钮）

作用：

当发电机失磁不能建压时，通过充磁开关将24伏直流电通入发电机励磁绕组中，进行充磁。

5）负载屏上配电开关

负载屏上配电开关为塑壳式自动断路器。

作用：

接通与断开负载电源，短路、过载保护、也有带分励或失压脱扣器。

操作：

手柄向上为合闸，向下为断开；手柄位于中位表示故障跳闸，必须人工将手柄向下按下后才能再次合闸。

6）照明控制屏上转换开关

电压转换开关：

测量照明网络三个线电压。

电流转换开关：

测量照明网络三个相电压（线电流）

绝缘测量转换开关：

测量动力电网与照明电网的绝缘阻值。

7）照明控制屏上指示灯、接地灯：

指示电网对地绝缘情况。

第二章船舶电站的操作

本节评估要素：

1.发电机手动准同步并车：

能在2分钟内并上车且合闸瞬间电压差、频率差、相位差在允许范围内，同时待并机不产生逆功率。

2.并联运行发电机组的负荷转移及分配：

能在2分钟内完成手动功率分配及频率调整，要求∶ΔP≤5%Pe，Δf≤0.2Hz。

3.发电机组的解列：

能在1分钟内完成解列操作，解列时功率应在5＜P≤10%Pe。

一、交流同步发电机组并联运行条件：

1、相序一致：

待并发电机组必须与电网相序一致。

2、频率相等：

待并发电机组的频率应与电网频率相等，实际操作时，允许误差在0.5Hz以内。

3、相位相等：

待并发电机组电压初相位应与电网相位相同，实际操作时，允许待并发电机组相位与电网相位相差10度到15度。

4、电压有效值相等：

待并发电机组电压有效值与电网电压有效值相等，实际操作时，待并发电机组电压有效值与电网电压有效值之差允许在10%以内。

二、手动准同步并车步骤

1.将各发电机组“手动/自动”（MANU/AUTO）选择开关扳至“MANU”位置。

2.按下待并发电机控制屏上的“起动（START）”按钮，手动起动待并机组，并调节电压达到额定值，频率稍高于额定值。

3.将同步表开关“SYNCHRONIZE”转到待并机的编号位置，观察待并机与运行机间的频率差及相位差。

4.调节待并机的调速开关，使同步表上的LED光点顺时针方向缓慢旋转（约3-5s/周）。

5.当同步表上的光点超前约2个灯点时（相当于时针指向11点），按下合闸按钮（ACBCLOSE）。

6.并车成功后，断开同步表。

三、手动负载转移及分配

将新投入机的调速开关向“RAISE”方向调节，将原运行机的调速开关向“LOWER”方向调节，使负载功率向新并上的机组转移。

调整过程中应保持电网频率恒定，当两台机组功率基本相等时，停止调节。

四、手动解列操作

1.手动负载转移

（1）将待解列机的“手动/自动”选择开关设定在“MANU”位置上。

（2）将待解列机的调速开关向“LOWER”方向转动逐步减小负载，同时留用发电机的调速开关向“RAISE”方向转动增加负载。

转移过程中要使电网频率保持恒定。

（3）观察两台机组负载状态，当待解列机组功率在接近5%额定功率时，停止转移负载。

2.手动解列

（1）按下待解列机的主开关分闸按钮（“ACBOPEN”），将机组解列。

（2）机组解列后，电网电压和频率会略有下降，此时，可手动调节运行机组的调速开关，使频率稳定在额定值上。

3.手动停机

为防止发电机和发电柴油机由于负荷突降和停车造成的热应力过大，应该让解列机组空载运转10—15分钟左右后，再按下停止按钮，将发电机原动机停止。

五、增载时备用机组的自动起动及自动并车（选学）

1.将发电机组的“手动/自动”选择开关均设定在“AUTO”位。

2.将“备用机组选择”开关对准备用机组的编号位置。

3.在主配电板上逐步增加运行机负载约80%单机额定功率，使“重载（HEAVY）”灯闪亮，并出现报警，随即消音消闪。

4.观察备用机组的自动起动过程，注意自动起动开始的时刻和结束时刻。

5.在自动起动完成后，观察备用机组和电网的电压与频率值。

6.观察自动合闸，自动均分负载过程。

若在备用机组投入电网过程中，备用机组主开关ACB合闸前负载减少至低于80%单机额定功率，则备用机组自动停止增机。

六、减载时运行机组的自动解列及自动停车（选学）

1.将两台发电机组的“手动/自动”选择开关设定在“AUTO”位。

2.将“STANDBYGENSELECTION”开关设定在待解列机组的编号位置上。

3.逐渐减小电站负载，使其从单机额定功率的100%逐渐减至70%。

4.通过功率表观察待解列机组向运行机组转移负载的过程。

若在解列过程中出现负载增加（如空压机、泵等自动起动或将冷藏箱开关手动合闸），则解列机自动停止转移负载，返回自动均分负载运行状态，停止解列。

4.机组解列后，经延时（模拟延时时间为1分钟），柴油机自动停机。

第三章：

船舶电力系统的继电保护及主要故障的判断和排除

第一节自动空气断路器的维护；主要故障的判断及排除

本节评估要素：

查找到评估员设置的故障并排除。

1、自动空气断路器合不上闸的故障判断及排除

可能故障原因：

1）空气开关的自由脱扣机构（图中3指示）的脱扣钮磨损严重，钩不住

排除办法：

检查脱扣钮，并修理脱扣机构或换新。

2）失压脱扣器（图中2指示）不动作

排除办法：

检查失压脱扣器线圈是否断路，检查脱扣按钮接触是否良好，检查辅助开关与线圈串联的触点接触是否良好，保险丝是否烧断，如有问题立即处理。

3）过电流脱扣器（图中1指示）设定值过小

排除办法：

校正、重新设定过载脱扣器设定值

4）热脱扣器动作后没有复位

排除办法：

停几秒，待热元件复位。

5）分励机构（图中6指示）故障

排除方法：

检查分励线圈或分励按钮AN

2、自动空气断路器误跳闸的故障判断及排除

可能故障原因：

1）自由脱扣机构磨损，握持不牢

排除方法：

检查自由脱扣机构，并修理。

2）失压脱扣器反作用弹簧拉力过大

排除方法：

检查，调小弹簧拉力。

3）失压脱扣线圈串联电阻过大

排除方法：

检查串联电阻及连线是否良好。

4）过电流脱扣器失调（动作值太小）

排除方法：

校核、调整到规定值。

3、自动空气断路器脱不开闸的故障判断及排除

可能故障原因：

1）操纵机构故障

排除方法：

检查操纵机构。

2）触头烧熔粘连在一起

排除方法：

打磨触头或换新。

第二节发电机外部短路、过载、失（欠）压和逆功率故障的

判断及排除

本节评估要素：

查找到评估员设置的故障并排除。

一、发电机外部短路故障的判断及排除

通常在发电机较远处短路时，短路电流相对较小，这时一般是负载开关（ACB）动作，而不是发电机主开关动作使船舶电网中断供电，故主开关需有一短延时（一般短路电流在200%-250%额定电流是延时时间是0.6秒）时间以避开负载开关的动作；当短路发生在发电机近端时，会产生巨大短路电流（5-10倍额定电流），这时必须立即切断发电机的供电电路，故保护装置应瞬时动作。

发电机组外部短路保护是由万能式自动空气断路器中的过电流脱扣器来实现的。

判断：

发电机主空气开关瞬时跳闸，并且并车屏上显示汇流排短路报警，由此判断是发电机外部短路故障

排除方法：

此时禁止重新合闸，对汇流排逐个排查，找到短路点，排除掉故障点之后重新合闸。

二、发电机过载故障的判断及排除

船舶发电机组的过载保护一般是由自动分级卸载装置和万能式自动空气断路器中的过电流脱扣器来实现的。

发电机过载故障一般发上在常规电站状态，因为自动电站状态下出现负载过大情况，电站会自动启动备用机组并车运行，不存在过载现象。

常规电站状态下，对于有自动分级卸载装置的发电机组，当过载达150%额定电流时，保护装置延时10-20秒动作，将会分级卸载次要装置来保护发电机组，而不使发电机组跳闸；当过载达125-135%额定电流时，保护装置延时10-30秒动作，发电机主空气开关自动跳闸来保护发电机组。

判断：

对于有自动分级卸载装置的发电机组，和自动分级卸载装置动作来判断发电机组出现过载故障。

对于无自动分级卸载装置的发电机组，可以通过并车屏出现重载报警判断是发电机过载故障。

排除方法：

对于有自动分级卸载装置的发电机组，启动。

对于无自动分级卸载装置的发电机组，手动切除次要负载，然后启动备用机组，并电完成后再逐个恢复相关负载。

三、发电机失（欠）压故障的判断及排除

对带有延时的发电机组欠压保护，当发电机组电压低于额定电压的70-80%时，延时1-3秒动作；对于不带延时的发电机组欠压保护，当发电机组的电压低于额定电压的35-70%时，瞬时动作。

船舶发电机组的欠压保护是由万能式自动空气断路器中的失压脱扣器来实现的。

可能原因：

发电机组的励磁装置发生故障，原动机故障，或发电机组外部发生持续性过载故障。

判断：

发电机主空气开关跳闸，且电压表显示电压值过低（失压为零）。

排除方法：

起动备用机组，合闸供电。

查找故障机具体原因和故障点，然后处理。

四、发电机逆功率故障的判断及排除

发电机组在逆功率状态下运行，会使另外并联运行的发电机组过载，以致过载跳闸。

发电机组的逆功率保护是由逆功率继电器和万能式自动空气断路器中的失压脱扣器来实现的。

判断方法：

通过发电机控制屏跳闸警报、逆功警报及功率表指示等故障现象判断是发电机逆功率故障。

排除方法：

通过检查判断是发电机组本身故障，还是逆功率继电器故障，然后找到故障点处理。

如果是并车操作过程中出现逆功故障，故障复位后重新并车。

第三节无功功率分配装置故障及船舶电网绝缘降低和单相接地故障的查找

本节评估要素：

查找到评估员设置的故障并排除。

一.无功功率分配装置（均压线）故障的判别及排除

当两台并联运行的发电机的电压不相等，而频率、相位相等时，则在两机组之间将产生一个无功性质的环流，其结果将使电压较高的发电机输出无功功率增大，而电压较低的发电机输出的无功功率减少。

由此可见，当同步发电机并联运行时，通过改变发电机的励磁电流来调节其电势，即能调整无功输出、实现无功功率转移。

具体调节方法是，调节两台发电机的励磁电流，使之相等，这样即可实现无功功率平衡，在船舶上一般采用均压线来实现无功功率的均匀分配（见下图）。

均压线连接方法有直流均压连接和交流均压连接两种，对于同容量同型号发电机的并联运行通常采用直流均压线。

无功功率分配装置（均压线）故障的判别方法

无功功率分配装置（均压线）故障的判别可以采用以下两种方法：

1.机组并联运行，当出现功率表指示基本相同而电流表读数指示相差太大（差值超过总电流的20%）。

2.功率表读数相同，功率因数表读数相差太大。

故障查找

1.检查均压线电线线路是否中断。

方法：

用万用表检测两台发电机均压线接线柱。

找标注完全一致的两点。

2.检查均压接触器是否通电动作。

检查接触器主触点是否可靠，或修正或更换。

二.船舶电网绝缘降低和单相接地故障的查找

船舶电网、电气设备的绝缘值正常参考值为：

冷态绝缘值不低于2兆欧；热态绝缘值不低于0.5兆欧。

船舶电网的绝缘检测可以用配电板上的绝缘故障警报、兆欧表配合手摇兆欧表进行。

船舶电网绝缘故障查找可通过拉电查找法查出绝缘故障点。

1）根据故障指示灯显示，将故障选择开关转换到相应的档位：

“440V”或“220V”，从兆欧表上观察绝缘值。

2）将配电屏上各支路空气开关逐个断开，断开开光的同时观察兆欧表。

如果断开某个开关，绝缘值恢复正常，则表明是这个开关所控制的电气设备绝缘故障。

3）找到发生接地故障分配电开关后，切断该路供电，关上兆欧表开关。

4）在分配电箱前，使用手摇兆欧表来查找二次配电网络，逐个测量分支电路的对地绝缘状况。

找到接地的分支电路后，拉掉这一路分配电开关，合上其余开关向用电设备供电。

5）继续使用手摇兆欧表查找具体故障点。

查找具体接地点时，应从中间接线盒（如两个房间中的）断开，来测量判断是哪一个小区域接地。

由于小区域中只有有限几个供电点，一般不超过5个点，应逐一检查每个供电点。

用电设备可分别测量导线、控制箱及用电设备的绝缘值。

使用拉电查找法查找绝缘故障时，拉区域开关的次序应为：

船员居住区-----甲板照明区-----机舱照明区-----驾驶通、导设施。

单相接地故障和绝缘降低故障区别于：

绝缘降低故障是电网或用电设备绝缘值低于参考值，而单相接地表现为绝缘值为零。

第四章船用蓄电池

船舶除了设置主电源外，还必须配备一个在主电源不能供电时，向船上部分保证船舶安全的设备进行供电的独立的应急电源。

船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组成或两者兼备。

蓄电池是最可靠的应急电源，是一种可以充电并反复使用的电源，在船上主要用作应急照明电源、应急柴油机发电机组合救生艇柴油机的启动电源、无线电台应急电源，也可作为船内通信设备，如电话、广播、信号报警等系统的正常工作电源。

船用蓄电池有两种类型：

酸性蓄电池和碱性蓄电池。

酸性蓄电池历史悠久、用途广泛、价格低廉，船用蓄电池多为酸性蓄电池。

第一节配制酸性蓄电池电解液

本节评估要素：

配制调整用酸性蓄电池电解液（比重为1.35～1.40）

1.用比重为1.83——1.84的浓硫酸和蒸馏水，配制比重为1.35----1.40的稀硫酸。

2.配制方法：

用非金属器皿，比如玻璃，塑料，陶瓷容器；戴好耐酸手套、防护眼镜；将浓硫酸缓慢的倒入蒸馏水中，并不断搅拌；并且不时使用比重计测量电解液比重。

注意事项：

配制稀硫酸过程要动作仔细、轻拿轻放，如不小心溅到皮肤或眼睛里，应立即用大量清水冲洗。

第二节测定蓄电池电压和电解液比重，判断蓄电池的状态

本节评估要素：

①利用万用表和比重计测量蓄电池的电压及电解液的比重；

②判断蓄电池的状态。

一.用比重计测量电解液比重判断蓄电池的状态

1.电解液比重上升为1.275---1.31表明蓄电池电已充足；

2.电解液比重下降至1.13---1.18表明蓄电池电已不足，需要充电；

二.用电压判断蓄电池的状态

选用万用表的直流电压档测蓄电池两极电压

1.充足电的标准

单格电池电压变化：

刚充电时电压即上升至2.1V；

随充电时间增长,电压缓缓升至2.3V；

再充电几个小时后，电压升至2.6V左右维持不变。

2.放完电的标准

单个电池电压变化：

刚放完电电压降至2.0---1.95V；

随着放电时间的增加，电压缓缓降至1.9V；

再放电电压很快降至1.8---1.71V，说明此时电池已经放完电。

第三节蓄电池充电与过充电

本节评估要素：

采用分段恒流充电法对蓄电池进行充电和过充电。

一.采用分段恒流法进行经常性充电。

1.第一阶段充电电流调整在十小时放电量（十分之一额定容量值）上进行充电。

如容量为200AH的蓄电池，可以用20A的电流。

充电10~12个小时，此时单格电池电压上升至2.4v左右，蓄电池可能会冒生大量气泡，转入第二阶段充电。

2.第二阶段充电电流调整为二十小时放电量（二十分之一额定容量值）上进行充电。

充电时间为3---5小时，此时比重可达1.285左右。

3.再按第二阶段充电电流充1小时，至此即完成充电过程。

充电过程中，蓄电池会发热，保持蓄电池温度不超过55℃，并且充电过程会释放氢气和氧气，因此应保持电瓶间的通风。

二.过充电：

蓄电池在使用过程中往往由于长期充电不足、过放电或外部短路等原因使极板硫化，从而使充电电压和电解液比重都不容易上升。

为了使蓄电池良好运作需要对蓄电池进行过充电。

过充电方法：

正常充电结束后，停止充电一小时，改用正常充电率的一半电流充电，至冒出气泡后停止一小时，再充，如此反复2~3次，直至电压及比重均无变化并冒出大量气泡为止。

第四节蓄电池维护保养要求及使用注意事项

本节评估要素：

①测量电压，电解液高度及比重；

②检查螺丝塞和透气橡皮套；

③清洁蓄电池。

一.保养要求

1.对酸性蓄电池的保养要求

（1）每7—10天左右检查一次电压、电解液高度及比重，并作好记录（液面高于隔板约10~20mm），如低于规定值应及时补充蒸馏水，补水后电解液比重将会下降，应进行充电，然后清洁表面。

（2）不经常使用的蓄电池，每月至少检查一次，并进行补充电。

（3）蓄电池表面，每3个月进行一次彻底清洁，清洁时先用干净布擦除接头处的氧化物，然后再涂上牛油或凡士林，防止氧化。

2.对碱性蓄电池的保养保养

（1）每15天检查一次电压，电解液比重及高度，并作好记录，如低于规定值应及时补充蒸馏水，进行充电，然后清洁表面。

（2）每2个月检查一次蓄电池螺丝塞和透气橡皮套管，保持旋塞拧紧，如弹性失效应换新。

（3）每6个月要彻底清洁一次蓄电池的外表面，如有锈蚀，应用煤油擦光，再涂上一层无酸凡士林。

二.蓄电池维护保养注意事项

（1）注意保持蓄电池表面清洁，不要有油渍污垢在上面，绝不允许在上面放置金属工具、物品，以防止短路损坏蓄电池。

（2）保持极柱、夹头和铁质提手等处的清洁，如出现电腐蚀或氧化物等应及时擦拭干净，以保证导电的可靠性。

平时应将这些零件表面涂上凡士林，防止锈蚀。

（3）平时注意盖好注液孔上的盖，以防止船舶航行时电解液溢出，或海水进入蓄电池里。

必须保持通气孔畅通。

（4）蓄电池放电终了，应及时按要求进行充电。

（5）蓄电池室内严禁烟火。

（6）保持蓄电池室通风良好。

第五章船舶电站的管理与维护

第一节主配电板安全运行管理要求

本节评估