船舶電氣設備維護與修理課件第11章

船舶電站是船舶電力系統(tǒng)的心臟，其工作的可靠性和生命力，是系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)定任務的有效性的重要標志。船舶電氣管理人員的基本職責就是要確保船舶電站的供電可靠，運行安全，出現(xiàn)故障后能夠迅速排除。第十一章船舶電站的維護第一節(jié)概述交流主配電板型式示意圖

交流主配電板單線圖

一、引起船舶電力系統(tǒng)故障的原因1．設備本身發(fā)生故障

常見的有：①發(fā)電機原動機損壞，如原動機調速器失靈，氣缸體過熱等；②發(fā)電機定子繞組燒毀，或斷路；③勵磁系統(tǒng)損壞；④電纜接線盒絕緣破壞。2．由于操作不當而引起的故障常見的有：①合閘操作不當；②發(fā)電機負荷控制不均衡；③由于觀測錯誤而引起的不當操作。3．惡劣環(huán)境條件的影響而引起的故障通常是由于惡劣環(huán)境條件致使設備的電氣絕緣降低而引起的各種故障。4．意外發(fā)生的各種事故常見的有：突然短路、斷路等。5．同步發(fā)電機的運行參數(shù)失調故障過電流、過載、短路、逆功率、欠電壓、過電壓、低頻率及高頻率二、船舶電網(wǎng)失電的一般處理方法

1．常規(guī)電站電網(wǎng)失電后的處理

（1）并車操作時發(fā)生電網(wǎng)跳電首先檢查原運行機組與待并機組的機、電狀況，若由于是并車操作不當導致發(fā)電機主開關過流保護動作跳閘或逆功率保護動作跳閘?？蓮臀贿^流繼電器或復位逆功率繼電器（視具體發(fā)電機控制屏而定，有些不需要），恢復正常后合上其中任一臺機組的主開關，然后按功率大小及重要性逐級起動各類負荷，待發(fā)電機組帶上相當負荷時再將另一臺機組按并車條件進行并車操作。發(fā)電機主開關并車屏（2）運行機組因機械故障發(fā)生電網(wǎng)跳電首先應答警報、消聲，若報警裝置指示滑油失壓或機組超速等，可起動備用機組，待轉速、滑油壓力、電壓正常后合閘供電，之后按功率大小及重要性逐級起動各類負荷，最后檢修故障機組。（3）單機運行時起動大負荷或幾乎同時起動幾個較大負荷時（如用船上起貨機進行裝卸貨作業(yè)）發(fā)生電網(wǎng)跳電

先應答警報、消聲，復位過流繼電器（視具體發(fā)電機控制屏而定，有些不需要），然后合上發(fā)電機主開關，再按功率大小及重要性逐級起動各類負荷投入運行，之后起動備用發(fā)電機組，待一切正常后按并車操作要求進行并聯(lián)運行的操作，并車完成后再起動大負荷投入運行。發(fā)電機控制屏組合啟動屏（4）運行機組因發(fā)電機內部短路或失壓保護動作發(fā)生電網(wǎng)跳電

常規(guī)電站大多無此報警功能，若機組仍在運行但電壓很低或沒有電壓，說明是失壓保護跳閘，則應停這一臺機組，然后起動備用機組投入電網(wǎng)運行，最后再檢查故障機組的發(fā)電機調壓器：若機組仍在運行且電壓正常，說明可能是短路保護跳閘，則應檢查主配電板匯流排是否短路，排除短路故障后或確信主配電板沒有發(fā)生短路故障時即可合閘供電。發(fā)電機控制屏（5）運行機組主開關誤動作跳閘或因船舶電網(wǎng)選擇性保護不良發(fā)生電網(wǎng)跳電因無此報警功能，按上述短路保護處理方案檢查，確信配電板沒有發(fā)生短路后才可合閘供電。（6）燃油供給故障（如調速器失靈、斷燃油等）發(fā)生電網(wǎng)跳電基本上均沒有這類監(jiān)測報警點，主開關仍系失壓保護跳閘?，F(xiàn)象：伴隨著轉速下降而跳閘停機。檢查系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)，確信系統(tǒng)無故障后起動備用發(fā)電機組投入電網(wǎng)運行，然后檢修故障機組的調速器及燃油供給系統(tǒng)。2．對于具有自動電站管理系統(tǒng)電網(wǎng)失電后的處理（1）除因短路保護導至發(fā)電機主開關跳閘斷電外，對于其它各種機、電故障致主開關跳閘，自動電站管理系統(tǒng)均能自動處理，不需要值班輪機人員干涉，值班人員僅需按照報警指示故障進行相應檢查、排除處理即可。（2）若電網(wǎng)突然失電除警報聲外所有設備均停止運行。此時值班人員切忌起動機組、合閘供電，首先應查看報警指示。警報如指示發(fā)電機短路，控制系統(tǒng)自動切換至非自動狀態(tài)。應答后至主配電板后面仔細檢查匯流排是否發(fā)生短路，找到短路點排除后或確信主配電板沒有發(fā)生短路（船舶電網(wǎng)短路保護的選擇性整定不當）才可按復位按鈕，系統(tǒng)即恢復至自動狀態(tài)，同時解除阻塞，此時值班人員可遙控起動值班發(fā)電機組投入電網(wǎng)運行即可。第二節(jié)船舶主發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的常見故障與處理

目前船舶采用的主發(fā)電機有：有刷同步發(fā)電機無刷同步發(fā)電機同步發(fā)電機的勵磁調壓系統(tǒng)的形式有：不可控相復勵調壓系統(tǒng)可控相復勵調壓系統(tǒng)可控硅勵磁調壓系統(tǒng)無刷勵磁發(fā)電機調壓系統(tǒng)等。一、船舶發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的日常維護與保養(yǎng)1.發(fā)電機的日常維護與保養(yǎng)（1）一般維護①為保證發(fā)電機正常工作，在它附近不應有水、油及污物堆積，不能有腐蝕性氣體，以免損傷發(fā)電機繞組絕緣。②在防潮防塵的同時，要注意不能影響發(fā)電機的正常通風冷卻。要經(jīng)常清潔通風孔道內的灰塵污物，保持暢通無阻。冷卻空氣的溫度不得過低，以免繞組及其它導電器件上凝結水珠。主發(fā)電機（2）發(fā)電機軸承的維護與保養(yǎng)③采用滾珠或滾柱軸承的電機，當運行約2000h時，即需更換潤滑脂一次。軸承用于灰塵多而又潮濕環(huán)境中時，應根據(jù)情況經(jīng)常更換潤滑油。④在起動長期停用的發(fā)電機組前，如裝有滾動軸承時，必須先檢查其潤滑狀態(tài)，若原有潤滑脂已臟或已經(jīng)硬化變質，必須先將軸承沖洗干凈，再用汽油清洗。最后填入清潔的潤滑脂。填入量為軸承室空間的2/3，不可填入過多。⑤正式運轉前應進行試車，使發(fā)電機空轉，達到額定轉速后再停機檢查轉向、振動情況、軸承溫度等是否符合要求。①在油環(huán)潤滑的滑動軸承中，軸承的油量應一定，一般不在運行時注油，油量在規(guī)定液面下，軸承不應甩油，以免濺到繞組上。②潤滑油需定期取出樣品檢查，若油色變暗、混濁、有水或污物時，應予更換。軸承發(fā)熱時，均應更換新油，一般每隔250~400工作小時應換油一次，但至少每半年更換一次。換油時，應先用輕柴油洗凈軸承，才可注入新潤滑油。2、勵磁系統(tǒng)的維護（1）檢查勵磁系統(tǒng)的各接線柱連線是否良好，如果發(fā)現(xiàn)接線頭松動,必須擰緊;檢査線性電抗器的間隙大小及有無異常聲響，間隙大小不合適時應調至要求值，有異常聲響應查明原因進行排除。電流疊加相復勵裝置原理圖（2）檢查勵磁系統(tǒng)相與相之間、相與地之間的絕緣是否良好，一般要求絕緣電阻值不得小于1MΩ。電磁迭加相復勵自勵恒壓裝置(3)對勵磁系統(tǒng)中的電子器件，應按維護電子設備的統(tǒng)一要求進行,應檢査插接式印刷電路板接觸是否良好，分立元件應檢查其外觀、引出線、焊點、電路導電銅膜是否有腐蝕。可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)原理圖（4）對于無刷同步發(fā)電機，應定期對勵磁機進行維護，維護要求與同步發(fā)電機相同。對于旋轉整流器應特別注意由于離心力作用易使電線松脫開路。無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)二、發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)常見故障及處理1、不可控相復勵調壓系統(tǒng)常見故障原因與處理方法2、可控硅勵磁系統(tǒng)的常見故障原因與處理方法

對于可控硅勵磁調壓系統(tǒng)，發(fā)生故障時，首先檢查晶閘管主電路是否正常，其次檢查觸發(fā)電路是否正常。檢修時，在電路原理圖和實物圖上找到實現(xiàn)上述功能的元件，然后按照工作過程來檢查哪個環(huán)節(jié)電路不能實現(xiàn)自己應有的功能?？煽毓枵{壓系統(tǒng)常見的故障可以歸納為：發(fā)電機轉速為額定轉速但不能建立電壓、發(fā)電機在運行中突然失電、當負載增加時發(fā)電機電壓大幅度下降等。3、無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的常見故障原因與處理方法三相無刷同步發(fā)電機中的主發(fā)電機勵磁繞組、勵磁機電樞繞組及旋轉整流裝置同軸旋轉，靜止勵磁系統(tǒng)提供直流勵磁電流給勵磁機定子繞組，在勵磁機轉子繞組上感應出三相交流電，再經(jīng)旋轉整流后提供給主發(fā)電機勵磁繞組，最后在主發(fā)電機定子繞組上感應出三相交流電輸出。第三節(jié)船舶配電裝置的常見故障與處理1、主配電板的組成與功能（1）接通或斷開電路（2）保護裝置按要求動作并報警（3）檢測和顯示各電氣參數(shù)（4）能對電站的電壓、頻率及并聯(lián)運行的發(fā)電機組的有功、無功功率進行調節(jié)（5）對電路的工作狀態(tài)進行信號顯示2、配電裝置中的常用電器及測量儀表

為了控制、分配、保護、測量和調整發(fā)電機及負載的需要，配電裝置上裝有不同用途的控制、保護和測量用的電氣設備，常用的有：空氣斷路器、裝置式(塑殼式)開關、組合開關、萬能式轉換開關、勵磁變阻器、逆功率繼電器及各類電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表、兆歐表等測量儀表。二、發(fā)電機主幵關(ACB)的常見故障與處理主開關主要由失壓脫扣裝置、分勵脫扣裝置、過電流保護裝置、滅弧裝置、輔助觸頭、控制及信號指示電路組成。1、主開關常見故陣原因與排查方法2、發(fā)電機保護動作使主開關跳閘的判別（1）發(fā)電機過載保護的判別（2）發(fā)電機欠壓保護的判別（3）發(fā)電機逆功率保護的判別（4）發(fā)電機外部短路故障的判別三、船舶電網(wǎng)絕緣故障處理船舶電網(wǎng)通常都是采用三相三線絕緣系統(tǒng)，電力網(wǎng)中任何一點單相接地均屬于不正常狀態(tài)。雖然這種狀態(tài)在短時間內不致出現(xiàn)問題，但是未接地的兩線對地已是線電壓，若再有一相接地，則形成短路，這是一種潛伏性的事故狀態(tài)，必須及時發(fā)現(xiàn)予以消除。船舶在主配電板的照明配電屏上裝設有電網(wǎng)絕緣檢測裝置，常見的絕緣檢測裝置有：“接地燈"（也稱為“地氣燈”）、配電板式兆歐表、電網(wǎng)絕緣檢測儀等幾種類型。四、岸電箱1、接岸電注意事項2、換接岸電操作3、相序測定器

相序測定器原理線路如圖所示。相序測定器電路的三相負載是不對稱的。當接電容C的一相設定為R相時，則燈較亮的一相為S相，燈較暗的一相為T相。船電與岸電互鎖連接第四節(jié)船舶發(fā)電機并聯(lián)運行故障與處理發(fā)電機并聯(lián)運行特點：（1）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于負載的有功功率P和無功功率Q（2）當電網(wǎng)的用電負荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機輸入的機械功率時，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加。與此同時，將引起另一臺并聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。此外，由于輸入的機械功率的增加使轉速升高，而另一臺機組因輸出的有功功率的減少也使轉速上升，結果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。如果單獨減少一臺機組輸入的機械功率，則變化與上述相反。只有同時向相反方向調節(jié)兩并聯(lián)機組輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。（3）單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。此外，增加勵磁電流使空載電動勢增大，而另一臺發(fā)電機輸出無功功率的減少使其去磁效應減少，兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。單獨減少一臺發(fā)電機的勵磁電流，則其變化與上述相反。只有同時向相反方向調節(jié)兩發(fā)電機的勵磁電流，才能保持電網(wǎng)的電壓不變。一、同步發(fā)電機并聯(lián)運行操作

1．同步發(fā)電機并聯(lián)運行條件(4)待并發(fā)電機的電壓相位(或初相位)與電網(wǎng)電壓的相位一致。(δ2=δ1)(1)待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)(或運行機)電壓的相序一致；(2)待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓的有效值相同;(U2=U1)(3)待并發(fā)電機的電壓頻率與電網(wǎng)電壓的頻率相同;(f2=f1)2、同步發(fā)電機并聯(lián)運行操作方法（1）手動準同步法（2）半自動準同步法（3）自動準同步法（4）粗同步法（電抗同步法）假設電網(wǎng)電壓低于待并發(fā)電機電壓，即U1＜U2。主開關DW2兩端存在電壓差：1、頻率和初相位相同，電壓有效值不相同IPH稱為平衡電流（純無功）

并車操作時兩臺發(fā)電機組之間的電壓差不能超過額定電壓的10％。結論（U2﹥U1）：產(chǎn)生均壓作用

對待并機而言，相當于增加了一個感性電流的輸出，產(chǎn)生去磁電樞反應，使端電壓下降。

對運行機而言，相當于增加了一個容性電流的輸出，產(chǎn)生增磁電樞反應，使端電壓上升。最終使兩機并聯(lián)運行于同一電壓。2、頻率和電壓相同，相位不相同

假設待并機U2的相位超前于電網(wǎng)U1的角度為δ。IPH稱為平衡電流（不是純無功）并車時要求相位差一般應在

15

之內。結論（δ

2﹥δ

1）：產(chǎn)生有功沖擊

對待并機而言，電流的有功分量使發(fā)電機輸出有功，電磁阻轉矩增加，使發(fā)電機轉速下降。

對運行機而言，電流的有功分量使發(fā)電機輸入有功，在軸上產(chǎn)生驅動力矩，使發(fā)電機轉速上升。牽入同步兩機一機加速、一機減速，使相位差減少，最終使兩機相位一致而進入同步運行。自整步作用：發(fā)電機由于頻差或相位差的存在，在并車過程中的牽入同步的作用。

無功分量使電網(wǎng)電壓稍有下降并車時一般要求將兩臺發(fā)電機的頻差控制在

0.5Hz之內。3、并車時電壓和相位相同，但頻率不相同（f2>f1）為防止待并機出現(xiàn)逆功，應使f2>f1，使之合閘瞬間即輸出有功。二、并聯(lián)運行發(fā)電機機組功率的分配與調節(jié)

并聯(lián)運行發(fā)電機組之間有功功率的調節(jié)與分配，是通過主配電板發(fā)電機控制屏上的手動調速開關調節(jié)柴油機的調速器伺服馬達，從而改變柴油機油門的大小來實現(xiàn)的。1傳動軸;2軸;3飛鐵;4撥爪;5滑套筒;6拉桿;

7杠桿;8彈簧;9渦輪渦桿;10伺服電動機;11油門控制機構靜態(tài)調速特性1、有功功率調節(jié)與分配

離心式調速器示意圖不同調速特性并聯(lián)運行

裝有自動調頻調載裝置的船舶，只要打開自動調頻調載的工作開關，其有功功率的調節(jié)和分配就會自動進行。但是要注意自動調頻調載裝置的工作延時，是對原動機調速器動態(tài)調整的一種補充。

2、無功功率的調節(jié)與分配并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間無功功率的分配是由通過調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流實現(xiàn)的。恒壓的基本原理調整特性曲線兩機的調壓特性應盡可能一致,則兩機的無功功率均分且穩(wěn)定。

發(fā)電機調壓特性

兩機并聯(lián)運行無功功率分配（有差）

無差特性：并聯(lián)運行時,若有外界干擾時,無確定的工作點，不能穩(wěn)定并聯(lián)運行。有差特性：（1）判斷兩機之間的無功功率分配是否均勻方法①機組并聯(lián)運行，兩臺發(fā)電機功率表（有功）指示基本相同而電流表指示相差太大時，說明無功分配不均②機組并聯(lián)運行，兩臺發(fā)電機功率表（有功）指示基本相同而功率因數(shù)表（cosφ表）指示相差較大時,說明無無功分配不均（2）實現(xiàn)無功功率均勻分配的措施適用于同容量、同型號發(fā)電機的并聯(lián)運行。①直流均壓線

對不同容量的發(fā)電機并聯(lián)運行,可采用交流均壓線,又稱為移相電抗器均壓線連接。②交流均壓線按電壓偏差進行調節(jié)的勵磁裝置,采用調差裝置③