船舶电气系统的组成及故障判断

0引言

船舶电气系统作为船舶的关键设备之一，对整个船舶的安全航行起着极为重要的作用，如果船舶的电气系统在其航行的过程中发生了故障，那么就有可能给整个船舶的安全航行带来很大的安全性威胁。因此，我们有必要深入地了解船舶电气系统中发生的故障以及故障发生背后的深层次原因，以更进一步减少船舶电气系统发生故障的概率，提高船舶航行的安全性。在探讨船舶电气系统故障之前，先让我们一起来看看船舶电气系统的组成，以期为其故障发生原因和处理方法提供一些结构性的依据。

1船舶电气系统的组成

船舶电力系统、船舶电站、船舶电力网是船舶电气系统的3大组成部分。如果按照其在电气系统中的性质与作用来进行划分，那么它们还可以进一步地细分为如下9大系统和装置：船舶电力系统、船舶电力推动装置、船舶的内部通讯和联系装置、船舶的电力拖动装置、传播的照明系统装置、船舶的无线电通讯装置、船舶的航行线路导航装置、船舶的自动化装置、船舶一些类似于消磁以及磁性保护装置。下面详细探究船舶电气系统的3大组成部分。

1.1船舶电力系统

船舶电力系统的主要任务就是负责将各种不同形式的能量转换为电能，然后通过各种途径和形式，为船舶的各种电力设备输送以及提供电力能源。在一般情况下，我们普遍地将电能系统分为如下3类：（1）船舶的发电组，其一般是由原动机和发电机组成的发电装置组合。（2）配电设备，也可以说是配电板，它的作用和功能是对各种电器进行控制、监视和保护。（3）船舶的电网，它一般由总线和线缆等部分组成。船舶的电力系统有着类似于电制（例如：交流电流或直流电流，频率和电压等）的主要参数，这些主要参数，可以直接决定这船舶上主要电气设备的品种和规格，不同的电制、电压和频率就得使用与其相应规格和品种的电气设备。

1.2船舶电站

船舶上的电站一般主要是由原电机、发电机或者发电机组与配电板组成的一种船舶供电装置。发电机组的主要任务是将化学能转化为电能，然后通过配电板对船舶上的各种电气设备进行电力的输送、分配以及控制。原电机的主要任务是带动发电机运转。按照原电机动力装置不同，可以分为柴油机、燃气轮机以及汽轮机，因其带动而正常运转的发电机相应地分为柴油发电机组、燃气发电机组以及汽轮发电机组。

为了保证船舶能在航行、停泊、应急以及作业等各种不同工作任务下都能正常、合理而经济地为船舶的电气设备进行供电，一般会根据电站不同的任务和用途，将其分为主电站、应急电站、停泊电站以及特殊电站。主电站的主要任务是在正常的情况下对全船的电气设备进行供电。应急电站的主要任务是在应急的情况下，对船舶的主要的电气设备进行供电。停泊电站的主要任务是当船舶停靠在岸而又无岸电供应时，对船舶的主要电气设备进行正常供电。特殊电站的主要任务是对船舶无线电通讯设备、雷达导航设备以及各种信号报警系统等电气设备进行供电。虽然类似于此类电气设备耗电不大，但是因为其电压、稳定性、频率有特殊的要求，因此，在船舶上需有专门的供电站对其进行供电。

1.3船舶电力网

船舶的电力网主要的是指发电机输出的电能，从主配电板开始，再经过各电缆的传输，最后经过分配电装置从而最终到达船舶电气设备各用户所形成的电力网络。目前对电力网普遍的要求：在电力网局部损坏或者发生故障的情况下，仍然能够正常而连续地对船舶的电气设备进行供电，从而把故障所造成的影响减少到最小的范围之内。船舶电力网的主要组成部分，目前主要分为如下5类：船舶电力网、船舶照明电力网、应急电网、弱电装置供电网以及类似于手提灯和充电装置的其他装置供电网。

2船舶电气系统的故障、原因及其解决方法

在详细探究了船舶电气系统的主要组成部分的基础上，就会发现船舶电气系统的每个主要部分的故障表现会有所不同，同时，其每个主要部分故障发生背后的原因也有很大区别，因此，只有深入地进行研究，才能针对不同部分的电气设备故障原因作出不同的判断，进而采取不同的处理方法。

2.1发电机故障

发电机故障一般会有如下表现：发电机电压不能建立、发电机绝缘不良以及发电机逆功率。发电机电压不能建立属于一般的故障，发电机系统会以声光的方式进行报警。发电机电压不能建立一般发生在发电机启动的那一刻，此时发电机的转速已经达到了发电机的额定转速，但是在5s之内，其电压还是没办法有效地建立起来。像发电机不能建立电压这种一般故障，其发生的原因多数是由于发电机的磁场失磁，此时，按压发电机上的充磁按钮，可以有效地使发电机电压建立起来。发电机绝缘不良也是发电机比较常见的故障之一。这种情况的发生，常常是由于发电机受到了机械性损伤或者发电机受潮而使线路的绝缘性能大为降低。对于这一故障的解决，只需经常性地对发电机线路进行检修与维护就能大大提高发电机的绝缘性能。大电机逆功率故障属于比较严重的发电机故障。处于并联机组的发电机，当其中一台发生故障时，就会在3～10s之内导致逆功率保护的发生，使整定值大大超过原发电机组的15%，这故障的发生往往是由于发电机组的参数不对

试论船舶电气系统的组成及故障判断

邓勇

（江西交通职业技术学院，江西南昌330013）

摘要：从船舶电力系统、船舶电站、船舶电力网3个方面分析了船舶电气系统的主要组成，进而对船舶电气系统的常见故障、故障发生的原因、故障的解决方法作了深入的探究，以期为船舶电气系统的故障维修提供一些参考，提高船舶航行的安全性。

关键词：船舶；电气系统；故障；判断

（下转第31页）

而造成。对于这一故障的预防处理，只有提前调试好并车组的参数才能有效解决。2.2

主配电板故障

主配电板故障比较常见的有两类，一类是主配电板跳闸故障，一类是主配电板不闭合故障。当主配电板发生大电流负载过度或者发生短路以及逆功率时，都会引起主配电板跳闸。对于此种故障，可以采取对整定值进行调整，同时，根据电站额定负荷的实际情况，通过分级卸载或者保证励磁恒压系统的稳定性、可靠性，可以有效地解决。当主配电板闭合命令信号灯亮起并持续3s 之久，此种情况多是由于主配电板发生了不闭合故障。采取手动同步操作改为自动同步操作，可以有效地解决此类故障。2.3

电动机故障

当电动机出现温升超限，或者电压不平衡，或者打压过高或者过低，都极容易引起电动机内部电路发生短路以及绕组碰壁等现象，此时很容易导致电动机发热，长时间震动，温升超限，电动机虽然运行不久但就会冒出青烟，这是一种比较严重的电动机故障。此种故障的出现，还极易导致电动机的轴承出现缺油而磨损，风扇丢失或出现短页而导致通风道堵塞等。对于此种故障只能通过平时认真的检修、排除来预防解决。

3结语

船舶电气系统是一个十分庞大而复杂的系统，其故障现象

极为复杂，其故障背后的原因更是数不胜数，在这里不能进行一一列举。但是，

只要我们深入地了解了船舶电气系统的主要组成部分，就能有针对性地对其故障进行排查并有针对性地采取有效的解决方法，从而大大地降低船舶电气系统故障的发生，提高船舶航行的安全性。

［参考文献］

［１］李铭志，柳存根，蒋如宏，等．船舶电气智能设计数字化信息模

型研究［Ｊ］．中国造船，２０１１（１）

［２］刘颖，李凤宇，张永辉，等．基于免疫ＲＢＦ神经网络和频谱分析

的船舶电气设备的故障检测［Ｊ］．兰州大学学报：自然科学版，２００８（１）

［３］李铭志，柳存根，蒋如宏，等．基于ＡｕｔｏＣＡＤ扩展数据的船舶电

气再设计技术研究［Ｊ］．船舶工程，２０１１（１）

［４］孟宪尧，韩新洁．模糊Ｃ－均值聚类算法及其在船舶故障诊断中

的应用［Ｊ］．中国造船，２００７（４）

［５］桑惠云，谢新连．基于集对分析的船舶维修级别分析［Ｊ］．上海

海事大学学报，２０１１（２）

收稿日期：2012－07－25

作者简介：邓勇（1960—），男，江西吉水人，讲师，研究方向：轮

机工程。

检查发变组保护，进行“TV 断线”、“定子3W 接地”、“定子3U 0接地”保护模拟动作试验，装置采样值准确，动作正确。分析B 柜不动作的原因为由于事件发生的过程中其动作量和制动量的差别不大，刚好在动作边界，导致B 柜未发生保护动作。检查发变组保护A 柜TV 二次电缆绝缘正常。检查发变组保护A 、B 柜的定子接地保护3U 0定子接地保护零序电压均取自

2YH 的开口三角零序电压，3W 定子接地保护三次谐波电压取

自2YH 的开口三角电压和中性点侧接地隔离变YH0。

检查故障录波器，发现#4发电机跳机时零序电压最高达

到5.05V ，说明2YH 三次绕组（3U 0）采样值可能发生非正常变

化。发电机机端二次电压：U a ＝57.05V 、U b ＝52.44V 、U c ＝56.99V 。该电压取自发电机2YH TV ，说明2YH TV B 相保险运行中发

生似熔非熔的现象及保险内部不断发生的拉弧都会导致2YH

二次绕组采样值发生非正常变化。检查发电机TV 一次保险，用2500V 摇表摇测2YH TV B 相保险两端电阻为5M Ω，

其余TV 一次保险正常（2500V 摇表摇测两端电阻为0M Ω）；发电

机TV 一次、二次和接地变压器绝缘合格。

分析其动作原因为：由于2YH TV B 相保险运行中发生似

断非断的现象，保险内部不断发生的缓慢拉弧导致2YH 三次绕组（3U 0

）采样值发生非正常变化。因为发电机3W 定子接地保护是中性点零序电压三次谐波量（动作量）和机端2YH 零序电压3U 0

（制动量）做比较，当机端2YH 零序电压（3U 0）采样值为非正常值时，导致发电机3W 定子接地保护动作量大于制动

量，频繁发生动作。最后一次3W 定子接地保护动作时动作量为1.314V ，制动量为1.2437V ；发电机机端2YH 零序电压3U 0到达动作值5.0339V （保护定值＝5V ）时，3U 0定子接地保护动

作跳闸；动作时2YH 负序电压为5.0944V ，

未达到2YH TV 断线闭锁值（定值：负序电压＝7V ）。3YH （定子匝间保护专用）TV 判据为压差：ΔU ab ＝10.7536V ，ΔU bc ＝10.6096V ，ΔU ca ＝0.0V （定值：压差＝10V ）。更换2YH TV B 相一次保险后，07：30，发电机转子升速到3000r ／min ，进行发电机零起升压，检查发电机零序电压、三次谐波电压、定子电流正常。08：05，#4发电机与系统并列。4结语

按照对#4发电机定子接地保护动作原因检查分析和处理方法，找出了TV2B 相一次保险熔断缓慢是引起定子接地保护动作的主要原因，这一问题已得到解决。同时也暴露出以下4方面的问题：

（1）保护班组日常巡检制度执行不利；（2）熔断器检验和管理制度不完善；（3）发变组保护A 、B 柜3U 0定子接地保护零序电压均取自2YH 的开口三角零序电压，不满足25项反措的发变组2套保护3U 0需要引自2个不同TV 三次绕组的

要求；（4）发电机3U 0保护原理和逻辑不可靠，应由单纯的机端3U 0判据修改为机端的3U 0和中性点侧接地隔离变YH0的3U 0同时达到动作值的“相与”逻辑，以避免在发生TV 异常时定子接地保护误动作。只有彻底解决了以上4方面的问题，才能从根本上避免相同类事故的发生。

［参考文献］［１］国电南京自动化股份有限公司．ＤＧＴ８０１系列数字式发电机变压器组保护装置技术说明书，２００４收稿日期：2012－07－31

作者简介：杨军霞（1976—），女，山西运城人，工程师，研究方

向：电网运行与检修。

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