李家淦 王明雨 苑仁民 趙恩蕊 姜鵬坤

(山東交通學院，山東威海 264200)

在《STCW78/95》公約中規(guī)定海事方向輪機工程專業(yè)、船舶電子電氣工程專業(yè)在校生及社會船員晉升必須要經(jīng)過船舶輪機模擬器的培訓，其中船舶模擬電站是輪機模擬器的核心內(nèi)容之一，以其高效、安全、成本低等特點，已經(jīng)成為航海專業(yè)教育與培訓的重要平臺和教育手段[1-3]。為更好地服務航運事業(yè)、培養(yǎng)更加優(yōu)秀的船員，本文以山東交通學院船舶與輪機工程學院船舶模擬電站為探討平臺，介紹了模擬電站并車操作方法及并車過程中可能發(fā)生的故障，并以并車過程中可能出現(xiàn)的故障為案例，提出了相應的解決方法，進而促進學生的實訓和學習。

1 船舶模擬電站發(fā)電機并車介紹

船舶電站隨著船舶航行狀態(tài)的不同，其對應輸出功率、用電量相差很大，現(xiàn)代船舶電站一般都配有二臺或多臺發(fā)電機組。當船舶電網(wǎng)負荷較低、承載較小時，船舶電網(wǎng)由單臺發(fā)電機組供電；當船舶電網(wǎng)負荷增加、承載較大時，需要起動兩臺或多臺同步發(fā)電機組并網(wǎng)供電。這樣不僅能保證船舶電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定，同時還提高了船舶電網(wǎng)供電的質(zhì)量[4-6]。因此，在船舶電站控制系統(tǒng)中，同步發(fā)電機組的并車操作是輪機員、電子電氣員培訓的重點。

為了保證船舶電站并車操作的可靠性，船舶上一般配有并車監(jiān)測裝置輔助船員并車操作，山東交通學院船舶與輪機工程學院船舶模擬電站以船舶常用的同步表作為并車監(jiān)測裝置，這種裝置操作簡單、易于掌握，以下將對船舶模擬電站并車方法和并車常見故障做簡單分析。

2 船舶模擬電站的并車條件及操作方法

2.1 船舶同步發(fā)電機組并車條件

同步發(fā)電機組并車操作必須具備以下(準同步并車)條件[6,7]：

① 兩臺發(fā)電機組的相序要一致(船舶在建造時已確定發(fā)電機組相序，默認并車時相序一致)；

② 兩臺發(fā)電機組之間電壓差≤10%UN；

③ 兩臺發(fā)電機組電壓的相位差≤15°；

④ 兩臺發(fā)電機組的頻差≤0.5Hz。

圖1為船舶配電裝置，培訓學員練習并車操作過程如下：首先啟動一臺發(fā)電機，待調(diào)整電壓、頻率至額定參數(shù)后，閉合主開關把電源送至匯流排，然后增加電網(wǎng)負荷達到單機容量的75-80%時啟動另一臺待并發(fā)電機組，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機組的參數(shù)，當滿足準同步并車條件時合閘并車。

圖1 船舶配電裝置

2.2 手動并車操作

發(fā)電機組并車操作有三種模式(手動、自動、半自動)，在此我們主要培養(yǎng)學員手動并車操作方式。所以首先選擇手動并車模式，然后將待并車選擇開關置于需要并車的機組，再通過電壓表、頻率表、同步表判斷并車條件是否滿足。在并車過程中主要調(diào)節(jié)的設備是待并機的油門，當待并機的頻率接近額定頻率時，發(fā)電機調(diào)壓器使得電壓參數(shù)達到額定值，通過電壓表和頻率表判斷電壓和頻率是否滿足電壓差≤10%UN、頻差≤0.5Hz，當電壓和頻率滿足條件后，我們選擇同步表進行相位差檢測；若相位差不滿足并車條件時，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機的油門旋鈕(改變頻率)讓其旋轉(zhuǎn)指示燈向FAST順時針方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)頻率要求小于0.25Hz(即旋轉(zhuǎn)一周大于4s)，當旋轉(zhuǎn)指示燈轉(zhuǎn)到同步表11點方向(相位差滿足條件)時，果斷按下合閘按鈕，實現(xiàn)待并機組并車運行。

圖2 手動并車用同步表

3 船舶模擬電站并車失敗分析及處理

船舶發(fā)電機組并車操作時，只要滿足準同步并車條件，按照并車步驟及要求操作，一般都能實現(xiàn)正常并車操作；但是有些工況和操作等因素也會造成并車失敗，甚至引發(fā)全船失電等大的事故，現(xiàn)將并車操作過程中可能引起并車失敗的原因總結分析如下：

3.1 船舶電網(wǎng)電壓、頻率波動造成并車失敗

當船舶進、出港，處于機動狀態(tài)時，或者電網(wǎng)負荷劇烈變動時，引起電網(wǎng)功率大范圍變化(通過在負載屏上不斷地起停，負荷模擬電網(wǎng)功率大范圍變化)，造成船舶電網(wǎng)電壓、頻率大幅度波動，此時待并發(fā)電機的電壓和頻率參數(shù)將難以滿足準同步并車條件，如果此時進行合閘并車操作，將會在兩臺發(fā)電機組間產(chǎn)生巨大的沖擊電流而使主開關保護跳閘，船員在實船操作時應避免電壓和頻率大幅度波動。

3.2 船舶電網(wǎng)空載運行時并車易造成失敗

當船舶電網(wǎng)在網(wǎng)運行發(fā)電機組帶載非常小、近似空載運行時，如果此時將另一臺發(fā)電機組并車，由于電網(wǎng)負載較小，并車時小的波動都會在兩臺機組間造成大的影響，使得其中一臺機組逆功率運行，引起逆功率保護跳閘；同時從經(jīng)濟上分析，兩臺發(fā)電機空載運行將造成資源和能源的浪費；通常當電網(wǎng)單機運行負荷達到單機額定容量的75-80%或當船舶將要起動大型負荷時，再起動另一臺發(fā)電機組進行并車，以保證船舶電網(wǎng)的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性。

3.3 船員操作不當造成并車失敗

當船舶電站進行粗同步并車時，操作人員常誤以為可以隨意并車，而忽略了合理的并車條件。雖然粗同步并車有電抗器進行限流，但是在實際并車操作時如果兩臺機組的相位差大于90°時，機組間所產(chǎn)生的的沖擊電流仍可使發(fā)電機的主開關保護跳閘。因此，我們?nèi)孕枰Y合準同步并車條件操作粗同步并車。

3.4 并車后未能及時轉(zhuǎn)移負荷造成并車失敗

對于常規(guī)電站，發(fā)電機組并入電網(wǎng)之后，如果各臺發(fā)電機無法及時合理分配負荷，此時如果電網(wǎng)出現(xiàn)大的波動，將有可能造成逆功率故障，使得主開關跳閘。所以，為保證并車的順利進行，當并車后應及時地轉(zhuǎn)移負荷，同時應做好各部門間的溝通避免在并車操作時起動大負荷。

3.5 并車裝置或均壓線不正常造成并車失敗

對于新建造或經(jīng)過大修的發(fā)電機組，有時可能由于并車裝置有故障或均壓線接錯而使并車失?。晃覀冃枰攸c檢查確保無問題后再并車，如相序及均壓線的極性是否正確，所有接線端是否緊固，如電抗器連接的觸頭、均壓線連接的觸頭、主開關連接的主副觸頭等是否接線可靠，當接觸不良時應及時排除故障，然后再進行并車操作。

4 總 結

當并車條件不滿足或并車操作不當時，都會造成并車失敗，嚴重時導致全船失電，甚至造成發(fā)電機組的損壞，所以一定要使其滿足準同步并車條件，并嚴格按照規(guī)程進行操作才能達到預期的效果。

通過對模擬電站并車條件、并車操作方法和對并車失敗原因的分析，使參加培訓人員進一步掌握船舶電站的操作，從而更好地服務于航運事業(yè)、培養(yǎng)更多優(yōu)秀的船員。