探究船舶電站系泊調(diào)試

周士建

摘要：柴油發(fā)電機組是船用動力設(shè)備之一。通過配電盤為所有電氣設(shè)備供電，保證船舶的正常運行。雖然柴油發(fā)電機組在工廠做了常規(guī)試驗，并出具相關(guān)調(diào)查機構(gòu)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(fā)電機組組裝后的完整度和設(shè)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(fā)電機組在裝船后所有需要做的測試。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機;絕緣;并聯(lián);靜態(tài)特性;動態(tài)特性;

依據(jù)船舶電站系泊試驗時的規(guī)范要求，從船舶電站調(diào)試的目的、內(nèi)容、方法、意義等內(nèi)容方面入手，結(jié)合船舶電站中在調(diào)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(zhì)量與運行安全。

一、電站安全系統(tǒng)的調(diào)試

電站安裝完畢進行調(diào)試之前，首先應(yīng)對安全系統(tǒng)進行調(diào)試，以確保調(diào)試過程的安全，依據(jù)是系泊試驗大綱或柴油機說明書所規(guī)定的安全裝置的報警值。通常采用模擬方法模擬系統(tǒng)中的壓力溫度等熱工參數(shù)，當任何一個參數(shù)達到設(shè)定的報警值時，如滑油進口壓力、預(yù)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(fā)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(fā)電機繞組溫度高等，安全報警裝置應(yīng)立即發(fā)出聲光報警信號。如系統(tǒng)中的參數(shù)再次偏離，達到設(shè)定的停車值時，有關(guān)的保護裝置應(yīng)啟動，切斷原動機的油路或氣路，使柴油機應(yīng)能立即自動停止運轉(zhuǎn)。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(lián)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(diào)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(diào)節(jié)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(xiàn)對電站電壓、負載、轉(zhuǎn)速、并聯(lián)運行等性能進行測試的方法。水電阻能夠調(diào)節(jié)有功功率、電抗器能夠調(diào)節(jié)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(fā)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(xiàn)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(fā)電機負載電流大小，只要使用遙控裝置的機械傳動機構(gòu)來升降極板以改變極板的浸水面積。水電阻與水溫有關(guān)，水溫越高，電阻越小。發(fā)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(xù)進冷水，出熱水的方法維持水溫，使水電阻值穩(wěn)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(cè)，兩個交流繞組可以串聯(lián)或并聯(lián)。任何一種聯(lián)接都應(yīng)保證中柱上交流磁通相抵消，控制繞組中不會感應(yīng)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(yīng)發(fā)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(fā)電機的電流、電壓、頻率。

2.調(diào)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(zhuǎn)速波動值、穩(wěn)定前值、穩(wěn)定后值和穩(wěn)定所需時間，并全部記錄。然后將50%負載加上，穩(wěn)定后再加50%負載，檢查柴油機轉(zhuǎn)速變化情況和達到穩(wěn)定所需時間。柴油機瞬態(tài)調(diào)整率不大于10%，穩(wěn)態(tài)調(diào)速率不大于5%，穩(wěn)定時間小于5S，瞬態(tài)電壓調(diào)整范圍-15%—20%。

3.靜態(tài)電壓特性試驗。 在額定負荷下，將電壓和頻率調(diào)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(fā)電機靜態(tài)電壓調(diào)整率不應(yīng)超過額定電壓+-2.5%。

4.并聯(lián)運行試驗。 將運行中的發(fā)電機在50%額定負載時，電壓和頻率調(diào)到額定狀態(tài)，并入待并發(fā)電機。然后將各發(fā)電機負載調(diào)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(lián)運行5Min。各發(fā)電機實際承擔(dān)的功率與按發(fā)電機額定功率分配比例計算所得功率之差，應(yīng)不超過額定有功功率+-15%，額定無功功率+-10%。

5.負載轉(zhuǎn)移試驗。 將待并的發(fā)電機接入，與運行的發(fā)電機做短時并聯(lián)運行，做負載轉(zhuǎn)移，檢查發(fā)電機負載轉(zhuǎn)移的可靠性。

四、保護裝置的調(diào)整

1.過載保護動作值的整定。將保護裝置整定在發(fā)電機額定電流的125-135%，延時繼電器調(diào)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(fā)電機不發(fā)電時，斷路器若在合閘狀態(tài)，則瞬時動作;當電壓降至額定電壓的70%-35%時，應(yīng)經(jīng)系統(tǒng)選擇性保護要求延時后，方能動作，一般整定在80%-70%之內(nèi)。

3.逆功率保護動作值的整定。發(fā)電機是否出現(xiàn)逆功率由逆功率繼電器檢測。整定值一般按發(fā)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(xù)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(xiàn)對發(fā)電機的短路保護。始動值為發(fā)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(yōu)先自動卸載。為確保發(fā)電機組能連續(xù)可靠的運行，在負荷連續(xù)上升過程中或接近發(fā)電機額定功率的供電負荷之前或在規(guī)定延時后，將對船舶航行安全并非十分重要的設(shè)備電源切斷，以減輕負荷，使該發(fā)電機組繼續(xù)運行，提高電力系統(tǒng)的安全性和經(jīng)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(fā)電機額定功率的100-110%時，延時時間一般整定在10秒，當發(fā)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(fā)電機的正常工作。

四、并聯(lián)運行調(diào)試

1.船舶在正常營運期間，有時候使用的輔助動力設(shè)備比較多，單機不能承擔(dān)或發(fā)電機輪流工作轉(zhuǎn)換時，為保證不間斷供電，不可能停下來轉(zhuǎn)換，這時通過并聯(lián)運行，進行負載轉(zhuǎn)移。所以，當船上裝有兩臺以上的發(fā)電機時就需要做并聯(lián)運行試驗。根據(jù)并聯(lián)要求，并聯(lián)運行要做好如下工作：核對同步指示裝置、并車試驗、負載轉(zhuǎn)移試驗、并聯(lián)運行穩(wěn)定性與負載均勻分配試驗、并聯(lián)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(lián)各臺發(fā)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(lián)發(fā)電機原動機的功率，這都有助于增強并聯(lián)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

2.其它環(huán)節(jié)的試驗。船舶電站的調(diào)試還包括其它一些環(huán)節(jié)的試驗，如：聯(lián)鎖檢查，包括主配電板與應(yīng)急配電板、岸電、小應(yīng)急充放電板的聯(lián)鎖及發(fā)電機主開關(guān)與空間加熱器的聯(lián)鎖;岸電相序保護;配電板上各開關(guān)容量及接線正確性檢查;配電板上信號指示燈;部分開關(guān)（如風(fēng)油開關(guān)等）的應(yīng)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(diào)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(wǎng)的運行以及對其它設(shè)備的影響，并記錄最大起動電流、電網(wǎng)電壓下降、頻率變化等情況，確保整個電站系統(tǒng)的可靠運行。

參考文獻：

[1]許宏宇，船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng).2019.

[2]張際昌.淺談船舶電站系泊調(diào)試.2019.