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配电板

专科毕业设计（论文）

设计题目：

船用配电板的维修与保养

系部：

电气工程系

专业：

船舶电气

班级：

船电091304

姓名：

陈增福学号：

093908130407

指导教师：

童相海职称：

实验师

2012年6月南京

摘要

世界经济的高速发展，促使了船舶运输业的快速发展，在船舶诸多设备中，船用配电板无疑是船舶最重要的部分之一。

船用配电板是用来接收和分配船舶电能，并对发电机和电网进行保护、测量和调整等工作的设备，它是由多种开关、保护电器、测量仪表、调节和信号装置等电器设备按一定要求组合而成的，它包括主配电板、应急配电板、区域配电板、分配电板、充放电板和岸电箱等。

它们主要用于控制、保护、监测和分配船舶电源产生的电力，在船舶上具有极为重要的地位，将电能输送分配给各用电设备。

船用配电板是电力系统重要的组成部分，是维系电源与用电设备之间的纽带，更为船舶的正常航行和船员的日常生活提供了强有力的保障，更加合理的分配电力，使得船用电器设备能够平稳有效的完成各种航行需要，因此，为了确保一条船的正常航行，就离不开对船用配电板的维护和保养。

本文主要通过查阅资料和船厂的个人实践所得，介绍了船用配电板的组成，重点讲解了各种船用配电板的常规故障分析，阐述了船用配电板的维修与保养。

关键词船舶配电板维修与保养

Abstract

Therapiddevelopmentoftheworldeconomy,theshippingindustryfastdevelopment,alotofequipmentintheship,marinepowerdistributionboardisundoubtedlyoneofthemostimportantpartsofships.Marinepowerdistributionboardisusedforreceivinganddistributingelectricenergy,andthegeneratorandpowersystemprotection,measurementandadjustmentofworkingequipment,whichiscomposedofavarietyofswitches,theprotectionofelectricalequipment,instrumentation,controlandsignaldeviceandotherelectricalequipmentaccordingtocertainrequirementsofassembly,whichcomprisesamainswitchboard,emergencyswitchboardplate,distributionboard,distributionboard,charginganddischargingboardandshorepowerbox.Theyaremainlyusedforcontrol,protection,monitoringanddistributionofshippowersupplytogenerateelectricpower,intheshiphasveryimportantposition,thetransmissionofelectricalenergytotheelectricequipmentdistribution.Marinepowerdistributionboardisanimportantpartofpowersystem,isacombinationofpowerandelectricequipmentbetweentheties,morethenormalsailingofshipsandcrewdailylifehasprovidedapowerfulguarantee,morereasonabledistributionofpower,themarineelectricalequipmentcanbesmoothandefficientcompletionofvariousnavigationneeds,therefore,inordertoensureaship'snormalnavigation,cannotleavetothemarinepowerdistributionboardmaintenance.Thisarticlemainlythroughaccesstoinformationandbuilder'spracticeofpersonal,introducedmarineboardcomposition,focusonavarietyofmarinepowerdistributionboardoftheconventionalfaultanalysis,elaboratedthemarinepowerdistributionboardrepairandmaintenance.

目录

1船用配电板的概述…………………………………………………………………………1

1.1船用配电板的简介………………………………………………………………………1

1.2船用配电板发展概况……………………………………………………………………1

2船用配电板的组成…………………………………………………………………………1

2.1船用配电板的分类………………………………………………………………………1

2.2主配电板的组成…………………………………………………………………………2

2.3应急配电板的组成………………………………………………………………………2

3船用配电板的故障分析…………………………………………………………………2

3.1船用配电板的常见故障………………………………………………………………2

3.2对保护装置的要求………………………………………………………………………6

4船用配电板的维护与保养………………………………………………………………6

4.1船用配电板的特殊性…………………………………………………………………6

4.2船用配电板的维护与保养的具体方法………………………………………………7

结论……………………………………………………………………………………………8

致谢……………………………………………………………………………………………9

参考文献………………………………………………………………………………………10

1用配电板概述

船用配电板是船舶电力系统的中枢，它把发电机的电能进行集中控制并合理分配给各用电设备。

目前，随着船舶设备电气化、自动化程度日益提高，高新科技在船舶系统应用日益广泛。

如果船用配电板发生故障，将对船舶的正常航行及人命财产安全造成极大威胁，这就要求我们在安全使用船用配电板过程中，了解船用配电板的功能以及常见的问题的处理方法，才能更好的完成对船用配电板的维修与保养。

1.1船用配电板的简介

在电力应用领域，众所周知，配电板是电力系统中必不可少的一部分，它是连接电网与各用电设备之间的桥梁，是使得电能得以更有效利用的纽带，配电板应用十分广泛，其中尤以船舶领域最为突出，船用配电板的应用，不仅提高了船舶航行用电分配的合理性，更提高了安全系数，使得船舶的航行得到了更加稳定更加安全的电力要求，让船舶的各个电力设备更有效的运行，更好的为船舶航行服务，应用以来，使得船舶得到飞速发展，在未来的船舶发展中，船用配电板都是必不可少的一部分。

1.2船用配电板的发展概况

电在船上得到应用，已有100多年的历史了，从最早期的仅仅用于照明到电力取代蒸汽作为驱动动力、再到辅机的电力拖动而得到不断发展，船舶在不断向自动化大型化发展的过程中，我们对电力的要求也越来越高，对船舶电力的容量、合理的运用以及安全都有较为严格的要求。

追溯到19世纪60年代，世界第一艘以蓄电池为动力的潜艇投入使用就安装了简单的配电屏，而随着自动化程度的不断提高，船舶电力一直朝着“高可靠性智能化”方向发展。

1970年以后，船舶配电板形成了功能齐全、性能稳定的控制系统。

八十年代后，出现了组合配电屏，各方面分工更加明确，提高配电系统的安全性、可靠性。

随着电力电子器件、变流技术、传动控制系统以及新能源新材料等高新技术的发展，船舶电力系统正在经历着巨大的变革。

船用配电板在船舶航行中发挥着不可取代的作用，船用配电板的不断更新换代带动了船舶行业的不断发展，船用配电板在未来的船舶行业中依然有着举足轻重的位置。

2船用配电板的组成

2.1船用配电板的分类

在船舶电力系统中，配电板主要分为主配电板、应急配电板、岸电箱以及各二级分电箱。

主配电板主要是连接主机与各高压用电设备以及分配电力到各个二级分电箱，为船舶不同系统的用电提供电源。

应急配电板是连接应急发电机与以及电力系统的纽带，为船舶各个应急用电系统提供电力，在主配饰店的情况下维持船舶必要的电力。

岸电箱是在船舶靠港时连接岸电为船舶供电的设备。

2.2主配电板的组成

主配电板的是船舶电力系统的中枢，对全船电力系统的发电和配电操作、控制、保护、测量及监视等功能都集中在主配电板上。

主配电板通常由发电机控制屏、并车屏、负载屏、起动屏等组成。

主配电板是船舶电能的控制装置，是根据船舶电力系统图设计制造的。

按实际船舶电力系统的要求，主配电板由多块发电机控制屏、负载屏和并车屏经汇流排进行电气连接而形成一个整体，其屏柜的数量取决于电力系统的形式和规模。

所有发电机和负载均接至汇流排上。

主配电板一般安装在机舱平台上的控制室内，在自动化程度较高的船上则是与主机操纵台一起都安放在带空调并隔离的集控室中。

每一屏的盘面上装有各种必要的开关、控制电器和测量电表，以完成各自任务。

2.3应急配电板的组成

应急配电板是用来控制和监视应急电源的工作情况，并将应急发电机发出的电能，通过应急电网向全船应急负载提供电能。

它通常由应急发电机控制屏和应急负载屏组成。

一般安装在主甲板应发室中，屏上所安装仪表和电器与主配电板基本相同，只是因应急发电机总是单机运行的，所以不需要并车和逆功率保护装置。

3船用配电板的故障分析

3.1船用配电板的常见故障

主配电板是电力系统的中枢，它把发电机的电能进行集中控制并合理分配给各用电设备。

目前，随着船舶设备电气化、自动化程度日益提高，高新科技在船舶系统应用日益广泛。

如果主配电板发生故障，将对船舶的正常航行及人命财产安全造成极大威胁，这就要求我们在检验主配电板过程中，对容易产生安全隐患的地方进行重点检查，为船舶电气设备提供可靠的、高品质电源，保障船舶航行安全。

对主配电板在运行中的保养要着眼于日常的认真维护，因为船舶经常处于在海上航行，要有自己进行维修的能力。

以下是保养检查的主要项目：

（1）由于主配电板经常发生振动，因此故障多发生在振动较强烈之处，所以要检查引起振动的原因并排除之，如躲开共振转速，增加防震垫片等。

（2）尘埃是造成接触不良的原因，对接线端子座及防尘罩等容易附着灰尘的场所要经常清扫。

（3）运行中经常检查仪表的指针指示是否准确，特别当负载起动、停止时注意指针的动作状况是否正常，从仪表的数值可以判断机器运转状况。

（4）保护装置的整定值不允许轻易变动，当在使用状态而必须改变保护动作值时，必须在改变处做明显的标记。

保护装置动作时，例如断路器断开时，需确认是由于逆功继电器动作、过载脱扣还是失压脱扣引起的，并做好记录。

（5）控制开关、转换开关操作时，观察其控制仪表的变化情况，可以确认其接触是否良好。

安装自动空气断路器时不要疏忽其飞弧距离当自动空气断路器（自动空气开关）在带电接通、分断正在工作的发电机和电动机等负载时，会产生电弧光泄放在灭弧室上方。

尤其在发电机、电动机或汇流排短路时，开关喷发出的电弧将是极其猛烈的。

电弧，是高温灼热的导电物质，极易引燃、毁坏其喷射途径中的绝缘物质。

如遇带电点或导电物质，还会造成短路现象，造成火灾使配电系统部分或整体瘫痪，对船舶安全产生严重威胁和恶劣影响。

万能式空气开关及装置式空气开关制造厂在出厂时，对其安全灭弧距离多作了明确的规定。

例如：

DW95型空气断路器，其安全灭弧距离规定在灭弧罩上方200mm范围。

TO-100型装置式开关则为灭弧罩上方80mm。

即：

在这个范围内，必须保证绝对空间。

不得布置有易燃易爆物质及易受损害的绝缘件，更不能有各类带电点和一切导电物质（如汇流排、金属骨架），也不得有任何物体堵塞、阻碍电弧光正常泄放。

这就要求我们在检验时，对于发电机保护、控制及报警用的空气断路器，在其灭弧室上方安全灭弧范围内，必须注意不得安装万能转换开关、仪表、指示灯、按钮，不得横穿电线束及金属安装构件。

以保留足够的电弧泄放空间；对于接通、分断电动机等负载的装置式开关，安装时往往特别容易疏忽这个问题。

因为主配电板必须受其安装处所高度空间条件限制，以及日后维修保养的方便（最下排负载开关与底座板之间要保留足够空间）。

在保证其灭弧距离前提下，尽可能将小容量整定值开关（如热脱扣值为15A）调至最上排，在框架金属骨架靠近灭弧室方向上敷贴耐火、耐热且耐久的石棉板之类的绝缘物质。

用以隔离电弧光，防止接地短路的可能性。

但此时必须注意防止金属固件暴露在绝缘板外面。

这样处理可以从根本上防止了因开关泄弧而造成的事故危害，使不合格消灭在事故发生之前或萌芽状态中。

　　汇流排的截面积及布置不符合要求

　　汇流排及其连接件必须用紫铜制成，所有连接件应尽可能做到防止电腐蚀，汇流排必须坚固耐久，并能承受由于短路电流而产生的机械力、冲击力。

本人在检验时，发现汇流排截面积的选定，有些图纸设计单位没明确标明尺寸，有些生产厂家不按规范要求施工，如汇流排厚度不够，有的甚至不到1mm厚，截面积偏小。

因此，选择母线时，要按照设计手册要求，其宽度最窄处不要小于15mm，最大处不宜超过100mm，厚度最薄不小于2mm，最大不宜超过8mm，以保证一定的机械强度，并便于安装和生产。

如果一根铜排的安全载流量不够，可采用几根叠成。

叠成时，两铜排的间隙以6～8mm为宜，这样可使母线的热量易于散布到空气中去。

其截面积的大小，根据发电机的额定电流来选择。

　　选好了汇流排，需要对母线进行电动力稳定性校验，我们知道，由于最大短路电流峰值很大，如万吨轮的电站，短路电流可达数万安培，其电动力可能使母线弯曲或支架折断等。

在对母线进行电动力稳定性校验时，看母线所承受的弯曲是否超过材料的许用应力，满足电动力稳定性条件是：

　　σmax≤[σ]

　　式中σmax──计算出来的母线的最大弯曲应力（Pa）;

　　[σ]──母线的容许弯曲应力（Pa）。

对于铜母线，[σ]=1400×105Pa。

　　母线的最大弯曲应力σmax计算公式为：

　　σmax=1.04Kφi2

　　maxl2ab2h×10-7（MPa）

　　式中Kφ──与导线截面形状和相互位置有关的形状系数

　　Kφ=0.95～1；

　　imax──最大短路电流的瞬时值，A；

　　l──导线的相邻两支撑点间距，mm，即跨距;

　　a──两导体轴线间距离，mm；

　　b──母线截面的厚度，mm；

　　h──截面的宽度，mm。

　　若计算结果不能满足时σmax≤[σ]，可采取下列措施：

①减少跨距;②增大两导体轴线间（母线）距离；③增大母线截面A=·。

　　汇流排布置着重要考虑电气安全性。

在电气绝缘方面，规范规定额定电压在250V

如果达不到规定要求时，在机舱这种高温、高湿等恶劣工作环境中，一旦绝缘件表面受潮、凝聚盐雾、霉菌的情况下，漏电、爬电等可能性就大大的提高，甚至产生短路的恶性事故。

这就要求在检验时，重点对空气开关接线端汇流排的检查（特别对锚机电动机等大功率的空气开关），使之安装符合要求。

　　疏忽了舵机电动机开关和变压器开关瞬时脱扣值的选定舵机设备对供电可靠性要求是很高的，即使是过载跳闸停电，也会造成重大损失，甚至可能发生灾难性的船毁人亡事故。

规范规定舵机电动机应设置短路保护和过载报警装置，如设有起动电流在内的过电流保护，则应不小于所保护电路或电动机满载电流的2倍，并应配置能够允许适当的起动电流通过。

所以，为了保证供电的可靠性，主配电板的舵机电动机空气开关采用只带瞬时脱扣的短路保护，不设过载保护。

这就要求我们在选择空气开关时，注意检查舵机电动机空气开关瞬时脱扣电流整定值，动作电流整定值由批准图纸确定（一般取额定电流12倍）。

空气开关制造厂出厂前要整定好，并特别注明动作值。

　　船用照明变压器容量虽小但却很重要，它为船舶照明系统、航行信号系统、通讯导航系统、控制系统和安全报警系统供电。

是保证船舶正常生产作业、安全航行和船上人员舒适生活条件的重要设备。

照明变压器根据规范要求和系统设计考虑到保护动作的配合，空气开关只设瞬时脱扣的短路保护。

由设计单位根据设计手册确定动作电流值，船检批准，空气开关制造厂出厂前要整定好，并特别注明动作值。

　　以上讨论的这些问题，在制造厂出厂试验时，或刚安装在船上进行系泊、航行试验时，不一定马上发生事故。

但船舶在长期营运中，所处的环境条件、工作条件是极其恶劣而且复杂多变的。

在这个过程中，上述问题带来的危险性将日益严重。

一旦条件具备，便会发生安全故障甚至重大恶性事故。

根据安全原则的水盆效应法则，一个产品，乃至安装它的一条船舶，其整体质量水准，取决于其中最薄弱的环节的质量水平。

所以，我们在检验时，要重点检查薄弱环节，使主配电板全面地满足规范的安全要求，技术质量上一个台阶。

主配电板是对船舶主发电机所发出的电功率及向全船用电设备供电进行通断、监视、控制和保护的开关设备和控制设备的组合配置。

主配电板通常由发电机控制屏、并车屏、负载屏、起动屏等组成。

发电机控制屏是用来控制、调节、监视和保护发电机组用的，每台发电机组均需配备有单独的控制屏。

船舶发电机的短路、过载或欠压保护是通过万能式自动空气断路器的保护装置来实现的。

自动空气主开关不仅用作正常电路的断开或闭合，而且也是一种自动切断故障用的保护电器。

当电网上出现短路、过载、或欠压等情况时，主开关的过载线圈能准确地反映过电流或欠电压的大小，并在其达到整定值时控制开关的脱扣机构断开主开关，从而实现对发电机保护的目的。

我公司船舶的主开关大都是“DW”系列或“AH”系列，尽管主开关的型号多种多样，但它们的结构特点大体是一样的，一般包括：

触头系统、灭弧室、过流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器、自由脱扣机构、电动操作机构和手动操作机构、锁扣装置等。

如果主开关因数障合不上闸，首先要检查四连杆传动机构、脱扣锁钩是否接好，过载、失压、分励脱扣器是否复位。

然后再检查主开关的半导体脱扣器的控制电路板是否有故障，可以将备用的电路板换上，使主开关正常工作。

对于新安装的主配电板要检查各部螺栓是否松动。

如：

母线螺栓有一项松动，就会造成三项电流不平衡，加上负载后使另外两项过电流而掉闸。

3.2对保护装置的要求

为了保证保护装置能迅速、准确、可靠而有效工作，对它提出如下基本要求。

（1）选择性：

所谓保护的选择性，是指电力系统发生故障的时候，保护装置只选择最靠近故障点的线路使之断开的性能。

因此，选择性可以使在故障情况下断开的线路限制在最小范围，从而确保不是故障的线路的继续供电。

（2）可靠性：

可靠性是指电力系统发生故障的时候，该运行的保护装置应确保运行，不该运行的保护装置应保证不误运行。

当然，在没有发生故障的时候，所有保护装置均不应产生误动作。

（3）快速性：

为了防止故障的迅速蔓延扩大，减少故障对设备线路的损坏以及维护发电机并联运行的稳定性，我们要求保护装置应在故障发生后能尽快地运行，以迅速解决故障点，这就是保护装置的快速性。

（4）灵敏度：

所谓的灵敏度是指保护装置对故障的反映能力。

这个就是能反映保护装置的反映能力，非常重要的一点。

保护装置的上述四个基本要求之间往往是相互矛盾和互为制约的，因而，我们在实际选取保护装置和整定其动作值的时候，必须根据具体情况作全面、辩证的分析才能获得满意的效果。

必须指出的是，即使在电力系统中设置了各种必需的保护装置、但为了尽可能减少故障的发生，确保供电安全，我们还必须注意加强船上各电气设备的定期维修和管理，要遵守操作规程，避免错误操作。

这样才能更有效地减少故障的发生。

4船用配电板的维护与保养

4.1船用配电板的特殊性

船舶配电板它为全船提供电能，担当配电任务。

它的运行好坏直接关系到船舶安全与运行，因此，保证各种设施能正常工作，使它们处于最佳状态是我们作为电气工作者必要的责任。

船舶配电板的特殊性：

（1）船舶电气设备的工作条件复杂，环境恶劣，因此要求船舶配电板应进行防潮、防霉、防盐雾，并有抗震、抗倾斜的性能，以保证配电板运行的可靠性。

（2）由于船上发电机与配电板距离近，所以当电网有短路时，将直接影响配电板的工作，应有选择地设置短路保护环节。

（3）当大容量电机启动时会引起电网电压大幅下降，电网频率波动厉害，所以要求配电板提高承受过载能力和强行励磁能力。

电气管理人员对船舶配电板的维护与保养任务，该项工作完成的好坏，直接关系到船舶安全与运行，为此做好各配电板保养就显得十分重要。

4.2船用配电板维护与保养的具体方法

配电系统，接入来自发电机的电源，通过主开关、汇流排，向各用电设备输出电力，并进行监控、保护，是电力系统的关键枢纽。

当用电设备出现过载、短路、接地等故障时，及时切断电源，不至于损坏用电设备；而且保护发电机，外电路出现严重的短路故障或发电机内部出现短路故障、欠压（或失压）故障、逆功率等，及时使ACB（主空气断路器）脱扣分闸，将损害降到最低限度。

我们就要做到如下：

1．控制面板保持面板干净、整洁，周围无杂物堆放。

2．仪表仪器保持干净，定期校验，使之指示准确。

3．空气开关定期除尘、加润滑油；定期校验过电流、失压、逆功率、分级卸载保护的设定值与延时设定值。

4．自动化电站定期检查各参数设定与功能检验，做好微机控制系统或PLC控制系统的维护，确保其可靠工作。

5．汇流排定期检查紧固螺丝，观察接触点周边的颜色，颜色发黑变暗表明接触不良，接触面发热，导致颜色变化。

6．开关与按钮保持开关与按钮动作灵敏，无破损。

7．指示与报警确保报警功能完善，指示正常。

8．船舶主配电板

用干布擦拭（不得用棉纱）使电气保持清洁，以免绝缘性能下降。

检查导线接头是否松动或被氧化，严禁配电板前后堆放任何杂物。

凡是活动及有摩擦的零部件应涂上润滑油脂，以减少磨损或避免引起卡住，磨损坏的零件应及时更换。

擦除灭弧罩、栅片上的烟灰，保持触头光洁。

检查各指示灯工作情况，如有烧毁要即使更换。

检查各按钮及控制转换开关可靠地动作，如发现卡住或失去弹性等不良情况时，应及时修复。

9．周围用电设备的性能绝缘必须符合安全标准（不小于1Mohm.（兆欧）），投入运行前必须确认；外围用电设备的容量不得超过电缆或空气开关（俗称断路器）的最大容量，尤其外接用电设备