侯守研

（大連遼南船廠，遼寧大連 116041）

柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、配電屏、區(qū)域配電屏或分電箱、保護(hù)裝置、變壓器、測(cè)量?jī)x表及配電電纜組成的電力系統(tǒng)，是船舶安全可靠運(yùn)行的重要設(shè)備。船舶電力系統(tǒng)在使用過程中因使用環(huán)境、器件老化等影響難免出現(xiàn)這樣那樣的故障，如果處理不及時(shí)或處理不當(dāng)會(huì)給船舶安全運(yùn)行帶來極大的隱患。

1 船舶電力系統(tǒng)基本組成

1.1 發(fā)電部分

船舶電力系統(tǒng)發(fā)電部分主要由原動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)及配電屏組成。常規(guī)船舶的原動(dòng)機(jī)主要為柴油機(jī)，也有燃?xì)廨啓C(jī)及汽輪機(jī)等。原動(dòng)機(jī)通過化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)按照額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。船舶發(fā)電機(jī)通過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。常見的發(fā)電機(jī)輸出端基本為三相四線制，N 為三相繞組星點(diǎn)，根據(jù)船舶配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同采取相應(yīng)接線。

1.2 配電系統(tǒng)

船舶電力系統(tǒng)配電系統(tǒng)主要由配電屏、區(qū)域配電屏、動(dòng)力分電箱、照明分電箱、變壓器、直流充放電裝置及傳輸電纜等組成。

（1）配電屏作為船舶電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其主要由主斷路器、并車裝置、逆功率檢測(cè)裝置、絕緣監(jiān)測(cè)裝置、必要的測(cè)量?jī)x表及負(fù)載開關(guān)等組成。通過主斷路器合閘將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能傳送到配電屏上，通過負(fù)載開關(guān)送到區(qū)域配電箱或動(dòng)力分電箱。

（2）中、大型船舶配有區(qū)域配電屏進(jìn)行分區(qū)域供電，電能直接分路傳送到動(dòng)力分電箱或終端負(fù)載。

（3）動(dòng)力分電箱將動(dòng)力電能分配送給各終端負(fù)載。

（4）照明分電箱將用于照明使用的交流或直流電能分路送給各終端照明網(wǎng)絡(luò)。

（5）變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能進(jìn)行降壓用于照明系統(tǒng)及其他需要相應(yīng)電壓的用電設(shè)備使用。

（6）直流充放電裝置將三相交流電進(jìn)行整流輸出直流220 V 或直流24 V，用于船舶蓄電池及部分弱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)直接供電使用。

1.3 負(fù)載

船舶電力系統(tǒng)負(fù)載是船舶的用電設(shè)備，主要包括各系統(tǒng)的電控設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表、蓄電池及照明燈具等。

2 船舶電力系統(tǒng)的常見故障

2.1 發(fā)電機(jī)組常見故障

2.1.1 原動(dòng)機(jī)常見故障

以柴油機(jī)為例原，動(dòng)機(jī)常見故障有：轉(zhuǎn)速降超范圍、儀表參數(shù)顯示不準(zhǔn)確。

（1）轉(zhuǎn)速降超范圍。發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載后，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低過大，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。主要原因?yàn)椴裼蜋C(jī)的調(diào)速性能變差，重點(diǎn)檢查調(diào)速器部分，通過對(duì)調(diào)速器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使轉(zhuǎn)速降低范圍滿足使用要求。（2）儀表參數(shù)顯示不準(zhǔn)確。柴油機(jī)機(jī)旁監(jiān)控部分或電站監(jiān)控部分儀表參數(shù)顯示不準(zhǔn)確，主要原因?yàn)閭鞲衅靼惭b不牢固或損壞、傳感器接線松動(dòng)、柴油機(jī)油路或水路系統(tǒng)存在空氣,導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確及傳感器變送裝置信號(hào)采集板損壞等。

2.1.2 發(fā)電機(jī)常見故障

發(fā)電機(jī)常見故障有：發(fā)電機(jī)繞組溫度高、發(fā)電機(jī)軸承溫度高、發(fā)電機(jī)不能正常建立電壓、發(fā)電機(jī)空載電壓過高或過低、發(fā)電機(jī)空載電壓正常帶載后電壓降低過大等。

（1）發(fā)電機(jī)繞組溫度過高。發(fā)電機(jī)三相電壓、電流正常繞組溫度過高，可以檢查繞組溫度檢測(cè)回路線路，檢查溫度檢測(cè)傳感器或變送模塊是否損壞或開路，發(fā)電機(jī)通風(fēng)裝置運(yùn)行是否正常。如果發(fā)電機(jī)三相電壓電流異常，則需考慮發(fā)電機(jī)定子繞組是否有匝間短路現(xiàn)象，停機(jī)檢測(cè)發(fā)電機(jī)繞組對(duì)地絕緣電阻、負(fù)載對(duì)地絕緣，繞組匝間短路則需對(duì)繞組進(jìn)行重繞處理。

（2）發(fā)電機(jī)軸承溫度高。發(fā)電機(jī)維修后如果潤(rùn)滑脂注入過多超過軸承室2/3則易導(dǎo)致軸承過熱，清除多余潤(rùn)滑脂運(yùn)轉(zhuǎn)檢查。發(fā)電機(jī)端蓋涂鍍后過贏間隙小，也易引起軸承溫度過熱。

（3）發(fā)電機(jī)不能正常建立電壓。發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期未運(yùn)轉(zhuǎn)、維修后經(jīng)過烤爐高溫退磁、勵(lì)磁電纜極性接反、勵(lì)磁調(diào)整電位器接線錯(cuò)誤或松動(dòng)等均會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)不能正常建立電壓。

（4）發(fā)電機(jī)空載電壓過高或過低。發(fā)電機(jī)維修后初次達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后發(fā)電機(jī)電壓過低或過高，補(bǔ)償變壓器線纜接錯(cuò)、AVR 損壞、主回路電流互感器損壞、轉(zhuǎn)子壓敏電阻損壞及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)整流塊損壞等。

以下為發(fā)電機(jī)常見故障案例。

（1）發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載后轉(zhuǎn)速降超范圍。①故障現(xiàn)象：某船進(jìn)行系泊試驗(yàn)時(shí)，發(fā)電機(jī)加到額定功率，轉(zhuǎn)速下降超過1.5 Hz。②故障原因分析。該船柴油機(jī)組為電子調(diào)速器調(diào)速，轉(zhuǎn)速降標(biāo)準(zhǔn)范圍為3%，即1.5 Hz（以50 Hz 為例），實(shí)際頻率為48 Hz，特性偏軟，容易引起并車時(shí)負(fù)荷分配不均。③解決措施：通過調(diào)整調(diào)速器控制器轉(zhuǎn)速降設(shè)定值，使調(diào)速器調(diào)速特性變硬，頻率下降在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。發(fā)電機(jī)帶額定負(fù)載后通過觀察頻率表實(shí)際頻率將電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降調(diào)整一致，便于發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)負(fù)荷分配均勻。

（2）發(fā)電機(jī)帶載后引起斷路器分閘。①故障現(xiàn)象。某船發(fā)電機(jī)帶載超過120 kW 后發(fā)電機(jī)斷路器分閘。②故障分析。該船發(fā)電機(jī)額定功率500 kW，通過船方反饋及現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)帶載超過120 kW后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降較大，達(dá)到2.5 Hz，三相電壓下降較為明顯，此時(shí)如果再起動(dòng)風(fēng)機(jī)等大功率負(fù)載，電網(wǎng)電壓繼續(xù)下降達(dá)到發(fā)電機(jī)斷路器欠電壓保護(hù)動(dòng)作值引起發(fā)電機(jī)分閘。③故障解決措施。通過對(duì)機(jī)組調(diào)速器進(jìn)行調(diào)整，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，再次配電帶載試驗(yàn)，故障排除。

（3）發(fā)電機(jī)帶載能力弱。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)三相電壓可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，發(fā)電機(jī)加載超過80%后，轉(zhuǎn)速無異常變化，發(fā)電機(jī)電壓超過±2.5%范圍。②故障分析。通過故障現(xiàn)象可以分析出發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)電流補(bǔ)償不能滿足要求。③解決措施。調(diào)整AVR 裝置發(fā)現(xiàn)電壓調(diào)整范圍不能改變，更換AVR 后故障現(xiàn)象仍然存在，故排除AVR 故障引起電壓控制失效。發(fā)電機(jī)停機(jī)后對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置進(jìn)行線纜檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯松動(dòng)及接錯(cuò)現(xiàn)象，故排除線纜接線原因引起的電壓控制失效。通過對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)整流子壓敏電阻進(jìn)行檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)有元件損壞，此部分也排除，這里需要注意測(cè)量時(shí)拆卸旋轉(zhuǎn)整流子導(dǎo)電環(huán)。拆檢發(fā)電機(jī)主回路電流互感器發(fā)現(xiàn)有輕微焦糊現(xiàn)象，更換損壞的電流互感器，發(fā)電機(jī)帶載能力正常，發(fā)電機(jī)電壓降在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（4）發(fā)電機(jī)無法建立電壓。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后無法建立電壓。②故障分析。通過現(xiàn)象及與船方溝通，發(fā)現(xiàn)該發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未使用，初步分析發(fā)電機(jī)去磁嚴(yán)重需要重新充磁。③解決措施：對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)明顯接線錯(cuò)誤，該船配電屏裝有充磁按鈕，勵(lì)磁電源正常，通過對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行重新充磁后故障排除。如果實(shí)際船上沒有發(fā)電機(jī)充磁裝置則可以用柴油機(jī)啟動(dòng)，用蓄電池或備用蓄電池進(jìn)行充磁，充磁時(shí)應(yīng)注意正負(fù)極性不要接錯(cuò)。

2.1.3 柴油機(jī)常見故障案例

（1）柴油機(jī)停機(jī)過程中滑油低壓報(bào)警。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)組正常停機(jī)過程中，滑油低壓報(bào)警觸發(fā)。②故障分析。柴油機(jī)正常停機(jī)過程中通常不會(huì)觸發(fā)滑油低壓報(bào)警，通過對(duì)比其他發(fā)電機(jī)組發(fā)現(xiàn)僅有故障機(jī)組有此現(xiàn)象。因此分析機(jī)旁控制部分出現(xiàn)了故障。③解決措施：通過對(duì)機(jī)旁控制箱原理進(jìn)行分析，同時(shí)監(jiān)控內(nèi)部可編程控制器程序運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)在停機(jī)過程中柴油機(jī)停機(jī)信號(hào)并未接入到可編程控制器中，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)停機(jī)繼電器常開輔助觸點(diǎn)線纜松動(dòng)，導(dǎo)致停機(jī)信號(hào)沒有接入到可編程控制器中，對(duì)線纜進(jìn)行重新緊固后故障排除。

（2）柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速顯示異常。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速顯示不準(zhǔn)確。②故障分析。通過起機(jī)時(shí)的動(dòng)態(tài)觀察及對(duì)比測(cè)量轉(zhuǎn)速傳感器頻率值，發(fā)現(xiàn)故障機(jī)組頻率正常，幅值偏低，故判斷為轉(zhuǎn)速傳感器未安裝到位所致。③解決措施：機(jī)組停機(jī)后將轉(zhuǎn)速傳感器重新安裝，安裝間隙控制在0.5～0.8 mm，再次開機(jī)后故障排除。

2.2 配電裝置常見故障

2.2.1 常見故障

配電裝置常見故障有發(fā)電機(jī)斷路器偶發(fā)分閘、發(fā)電機(jī)并聯(lián)后功率因數(shù)偏差較大、發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)逆功率報(bào)警分閘、電網(wǎng)絕緣低等。

（1）發(fā)電機(jī)斷路器偶發(fā)分閘。影響發(fā)電機(jī)斷路器分閘的原因主要有發(fā)電機(jī)欠壓保護(hù)引起分閘、欠壓線圈機(jī)械機(jī)構(gòu)磨損嚴(yán)重造成接觸不良、分閘回路誤動(dòng)作及發(fā)電機(jī)并聯(lián)時(shí)無功較大引起斷路器過電流長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)等，分析故障時(shí)要結(jié)合發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性的分析。

（2）發(fā)電機(jī)并聯(lián)后功率因數(shù)偏差較大。引起該故障的主要原因?yàn)榘l(fā)電機(jī)空載電壓存在偏差、功率表拆裝檢驗(yàn)后接線錯(cuò)誤。

（3）發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)逆功率報(bào)警分閘。引起該故障的主要原因?yàn)榕潆娖吝M(jìn)行維修后或發(fā)電機(jī)電流互感器進(jìn)行更換后，電流互感器的同名端接線錯(cuò)誤，造成逆功率保護(hù)裝置動(dòng)作引起分閘。

（4）電網(wǎng)絕緣低。電網(wǎng)絕緣低的原因主要有支路負(fù)載絕緣低、發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接電纜絕緣低、發(fā)電機(jī)本身絕緣低、配電屏內(nèi)負(fù)載開關(guān)或繼電器絕緣低等。

2.2.2 案例

（1）發(fā)電機(jī)并聯(lián)后功率因數(shù)偏差較大。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)并聯(lián)后功率因數(shù)臺(tái)呈容性，（2）臺(tái)呈感性。②故障原因分析。發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)基本正常，僅在并聯(lián)時(shí)出現(xiàn)功率因數(shù)偏差較大現(xiàn)象，通過分析判定發(fā)電機(jī)空載時(shí)空載電壓存在偏差。③解決措施：發(fā)電機(jī)空車達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后，先不要配電，用萬用表測(cè)量發(fā)電機(jī)發(fā)出電壓，通過調(diào)整配電屏電壓調(diào)整電位器將電壓整定到額定值。發(fā)電機(jī)均進(jìn)行過空載電壓整定后再進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，故障排除。

（2）發(fā)電機(jī)單機(jī)逆功分閘。①故障現(xiàn)象：某船發(fā)電機(jī)單機(jī)配電，負(fù)載加到20%額定負(fù)載后，配電屏逆功率繼電器動(dòng)作發(fā)出分閘信號(hào)，發(fā)電機(jī)分閘卸載。②故障分析。通常兩臺(tái)或以上發(fā)電機(jī)組低功率并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，因功率分配不平衡易引起發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)裝置動(dòng)作，進(jìn)而引起主斷路器分閘。單機(jī)運(yùn)行時(shí)一般不會(huì)出現(xiàn)逆功率現(xiàn)象，通過了解配電屏維修時(shí)更換過電流互感器，故判斷此故障為電流互感器輸出端接錯(cuò)導(dǎo)致。③解決措施：通過檢查發(fā)現(xiàn)電流互感器輸出端接線錯(cuò)誤，更改電流互感器接線后發(fā)電機(jī)配電工作正常。

（3）發(fā)電機(jī)主斷路器偶發(fā)分閘。①故障現(xiàn)象：某船3號(hào)發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，主斷路器偶發(fā)分閘，導(dǎo)致全船失電故障。②故障分析。對(duì)主斷路器的分閘回路接線進(jìn)行檢查，接線無松動(dòng)及接觸不良現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)配電后短時(shí)間內(nèi)未出現(xiàn)分閘，于是將主斷路器從配電屏上拆下進(jìn)行檢查，檢查過程中發(fā)現(xiàn)欠壓脫扣裝置機(jī)械部分有輕微形變，導(dǎo)致裝置動(dòng)作不靈活有卡滯現(xiàn)象，故判定欠壓脫扣裝置工作不正常引起分閘。③解決措施：更換備用欠壓脫扣器，更換后故障排除。

（4）電網(wǎng)絕緣低。①故障現(xiàn)象：某船配電網(wǎng)長(zhǎng)期斷電，維修后進(jìn)行絕緣測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)絕緣低。②故障分析。測(cè)量絕緣時(shí)，配電屏外部負(fù)載開關(guān)均斷開，故排除外部負(fù)載絕緣低引起該故障。結(jié)合故障發(fā)生時(shí)間為夏季，初步分析為發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未使用進(jìn)入潮氣過多導(dǎo)致。③解決措施：通過發(fā)電機(jī)自帶的加熱裝置對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行加熱處理，加熱處理后配電網(wǎng)絕緣值大于2.5 MΩ，滿足使用要求。

3 船舶電力系統(tǒng)常見故障處理方法

3.1 經(jīng)驗(yàn)法

經(jīng)驗(yàn)法是船舶電力系統(tǒng)常見的故障處理方法，要求維修人員在長(zhǎng)期的維修過程中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)典型的故障現(xiàn)象及解決措施進(jìn)行記錄總結(jié)。通過長(zhǎng)期的工作積累，遇到故障時(shí)便能夠結(jié)合以往的維修經(jīng)驗(yàn)快速地對(duì)故障進(jìn)行判斷，并加以解決。

3.2 替代法

替代法是在維修相同設(shè)備時(shí)，經(jīng)過一定的判斷分析，通過替換相同部位的零部件或電路板以達(dá)到快速鎖定故障范圍的目的。替代法要求船方結(jié)合以往維修經(jīng)驗(yàn)，配備一定數(shù)量的、易損的、采購(gòu)周期較長(zhǎng)的電子元器件。替代法需要注意必須對(duì)故障原因進(jìn)行初步分析排除電源、絕緣引起的故障，避免直接更換零部件造成備件直接損壞。

3.3 短路法

短路法是在故障排除過程中，通過分析圖紙資料利用導(dǎo)線將疑似斷路的線路、斷路器或中間繼電器接觸不良的輔助觸點(diǎn)、開關(guān)量輸入模塊輸入點(diǎn)、開關(guān)量控制器及限位開關(guān)等進(jìn)行短接，通過導(dǎo)線短接后系統(tǒng)的工作狀態(tài)來判斷具體故障點(diǎn)。短路法屬于帶電作業(yè)，因此，在進(jìn)行此項(xiàng)工作前必須對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行充分了解，佩戴好相應(yīng)的防護(hù)措施，禁止盲目操作。

4 結(jié)術(shù)語

船舶電力系統(tǒng)作為船舶運(yùn)行的主要系統(tǒng)，除了發(fā)電機(jī)組、配電屏及電網(wǎng)等故障外，還有許多其他原因引起的故障。為了更好地對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行維修，維修工作人員需要不斷的學(xué)習(xí)新知識(shí)，提升自身的維修能力，適應(yīng)船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備維修發(fā)展的需要。