探究船舶電站系泊調試

周士建

摘要：柴油發電機組是船用動力設備之一。通過配電盤為所有電氣設備供電，保證船舶的正常運行。雖然柴油發電機組在工廠做了常規試驗，并出具相關調查機構的合格證書，但動蕩的過程中運輸、裝卸，所以需要檢查柴油發電機組組裝后的完整度和設備的適用性，同時需要為船舶提供一套完整的工作記錄，所以柴油發電機組在裝船后所有需要做的測試。

關鍵詞：發電機;絕緣;并聯;靜態特性;動態特性;

依據船舶電站系泊試驗時的規范要求，從船舶電站調試的目的、內容、方法、意義等內容方面入手，結合船舶電站中在調試中遇到的實際問題，論述了在系泊試驗時的步驟及必須注意的事項，確保船舶電站的質量與運行安全。

一、電站安全系統的調試

電站安裝完畢進行調試之前，首先應對安全系統進行調試，以確保調試過程的安全，依據是系泊試驗大綱或柴油機說明書所規定的安全裝置的報警值。通常采用模擬方法模擬系統中的壓力溫度等熱工參數，當任何一個參數達到設定的報警值時，如滑油進口壓力、預供滑油進口壓力、燃油進口壓力、淡水進口壓力、起動空氣進口壓力、滑油進口溫度、燃油粘度、淡水出口溫度、各缸排氣溫度、發電機增壓器排氣進出口溫度、燃油漏泄管液位高、滑油油池液位低、滑油濾器壓差高、發電機繞組溫度高等，安全報警裝置應立即發出聲光報警信號。如系統中的參數再次偏離，達到設定的停車值時，有關的保護裝置應啟動，切斷原動機的油路或氣路，使柴油機應能立即自動停止運轉。一般包括超速飛車保護停車、滑油低壓停車、冷卻水出口溫度大于等于95℃時停車、盤車裝置聯鎖、主配電板上或其它處所的緊急停車裝置動作等。當安全有了保證之后，可著手進行電氣調試。

二、負荷試驗的原理

所謂電站負荷試驗是指外加一套能夠方便、快捷調節電阻和電抗的裝置，比如負荷缸（包括缸體、水電阻、電抗器、控制部件和連接電纜），實現對電站電壓、負載、轉速、并聯運行等性能進行測試的方法。水電阻能夠調節有功功率、電抗器能夠調節無功功率和功率因素，其原理如圖1所示。

1.負荷缸的連接方法。 把主配電板的匯流排改裝成兩個獨立的發電和配電兩部分（拆除連接匯流排）。將負載電纜從主配電板母排匯流排連接到碼頭負荷缸上。

2.水電阻負載。 水負載的極板間呈現電阻與極板間的距離成正比，與極板浸水面積成反比。要改變發電機負載電流大小，只要使用遙控裝置的機械傳動機構來升降極板以改變極板的浸水面積。水電阻與水溫有關，水溫越高，電阻越小。發電機進行長時間負荷試驗時，為保證負載電流恒定不變，就要用連續進冷水，出熱水的方法維持水溫，使水電阻值穩定。

3.電抗器。 負荷試驗所用電抗器主要分飽和電抗器和氣隙電抗器。飽和電抗器是一種帶直流勵磁電抗器，利用鐵磁材料的飽和特性，以較小的直流功率來控制較大的電流。直流控制繞組繞在鐵芯的中柱，交流繞組分繞兩側，兩個交流繞組可以串聯或并聯。任何一種聯接都應保證中柱上交流磁通相抵消，控制繞組中不會感應出交流電勢，這樣直流控制繞組勵磁通過磁化鐵芯可以改變交流繞組的電抗器;氣隙電抗器有一個可上下移動的鐵芯，鐵芯移動時使磁路氣隙改變，線圈電感也相應發生變化。氣隙越大，電感越小，電抗也越大，負載無功電流越大，功率因素越低。

三、負荷試驗

1.負荷試驗。 負荷試驗按表1進行，在不同負荷下記錄發電機的電流、電壓、頻率。

2.調速特性試驗。 用負荷缸緩慢加載到額定負載100%，突然將負載全部卸去，檢查柴油機轉速波動值、穩定前值、穩定后值和穩定所需時間，并全部記錄。然后將50%負載加上，穩定后再加50%負載，檢查柴油機轉速變化情況和達到穩定所需時間。柴油機瞬態調整率不大于10%，穩態調速率不大于5%，穩定時間小于5S，瞬態電壓調整范圍-15%—20%。

3.靜態電壓特性試驗。 在額定負荷下，將電壓和頻率調至額定，功率因素0.85，按100%-75%-50%-25%-75%-100%的順序改變負荷。記錄各種工況下功率、電壓、電流、頻率和功率因素值，發電機靜態電壓調整率不應超過額定電壓+-2.5%。

4.并聯運行試驗。 將運行中的發電機在50%額定負載時，電壓和頻率調到額定狀態，并入待并發電機。然后將各發電機負載調到額定75%作為起并點，按75%-50%-25%-50%-75%-100%-75%的順序改變負載進行試驗，每一負載點并聯運行5Min。各發電機實際承擔的功率與按發電機額定功率分配比例計算所得功率之差，應不超過額定有功功率+-15%，額定無功功率+-10%。

5.負載轉移試驗。 將待并的發電機接入，與運行的發電機做短時并聯運行，做負載轉移，檢查發電機負載轉移的可靠性。

四、保護裝置的調整

1.過載保護動作值的整定。將保護裝置整定在發電機額定電流的125-135%，延時繼電器調整在15-30秒，當電流超過整定值時，保護裝置開始動作。

2.失壓保護動作值的整定。可利用空氣斷路器的低壓脫扣線圈。當發電機不發電時，斷路器若在合閘狀態，則瞬時動作;當電壓降至額定電壓的70%-35%時，應經系統選擇性保護要求延時后，方能動作，一般整定在80%-70%之內。

3.逆功率保護動作值的整定。發電機是否出現逆功率由逆功率繼電器檢測。整定值一般按發電機額定功率的8%-15%整定，延時時間在3-10秒，當逆功率超過整定值并持續時間較長時，保護裝置開始動作。

4.短路保護動作值的整定。利用過電流脫扣特性的順時動作實現對發電機的短路保護。始動值為發電機額定電流的200-250%。由于時間太短，通常采用模擬的方法，時間一般為0.12-0.43秒。

5.優先自動卸載。為確保發電機組能連續可靠的運行，在負荷連續上升過程中或接近發電機額定功率的供電負荷之前或在規定延時后，將對船舶航行安全并非十分重要的設備電源切斷，以減輕負荷，使該發電機組繼續運行，提高電力系統的安全性和經濟性。具體利用空氣斷路器的長延時繼電器的動作特性來完成。整定值為發電機額定功率的100-110%時，延時時間一般整定在10秒，當發電機過載時，線圈開始動作，利用自動卸載或分級卸載來保護發電機的正常工作。

四、并聯運行調試

1.船舶在正常營運期間，有時候使用的輔助動力設備比較多，單機不能承擔或發電機輪流工作轉換時，為保證不間斷供電，不可能停下來轉換，這時通過并聯運行，進行負載轉移。所以，當船上裝有兩臺以上的發電機時就需要做并聯運行試驗。根據并聯要求，并聯運行要做好如下工作：核對同步指示裝置、并車試驗、負載轉移試驗、并聯運行穩定性與負載均勻分配試驗、并聯運行的負載分配分為無功功率分配和有功功率分配兩個部分。希望無功功率按比例分配，是為了充分利用并聯各臺發電機所能供給的電流;希望有功功率按比例分配是為了充分利用并聯發電機原動機的功率，這都有助于增強并聯運行的穩定性和經濟性。

2.其它環節的試驗。船舶電站的調試還包括其它一些環節的試驗，如：聯鎖檢查，包括主配電板與應急配電板、岸電、小應急充放電板的聯鎖及發電機主開關與空間加熱器的聯鎖;岸電相序保護;配電板上各開關容量及接線正確性檢查;配電板上信號指示燈;部分開關（如風油開關等）的應急切斷檢查;重載問詢試驗;順序起動試驗等項目。

總之，在船舶電站調試時做的大量工作將力爭使每項指標都能合乎要求，不過在航行試驗前及航行期間，還需起動船上最大容量的電動機，觀察實際電網的運行以及對其它設備的影響，并記錄最大起動電流、電網電壓下降、頻率變化等情況，確保整個電站系統的可靠運行。

參考文獻：

[1]許宏宇，船舶電氣設備及系統.2019.

[2]張際昌.淺談船舶電站系泊調試.2019.