探究船舶电站系泊调试

周士建

摘要：柴油发电机组是船用动力设备之一。通过配电盘为所有电气设备供电，保证船舶的正常运行。虽然柴油发电机组在工厂做了常规试验，并出具相关调查机构的合格证书，但动荡的过程中运输、装卸，所以需要检查柴油发电机组组装后的完整度和设备的适用性，同时需要为船舶提供一套完整的工作记录，所以柴油发电机组在装船后所有需要做的测试。

关键词：发电机;绝缘;并联;静态特性;动态特性;

依据船舶电站系泊试验时的规范要求，从船舶电站调试的目的、内容、方法、意义等内容方面入手，结合船舶电站中在调试中遇到的实际问题，论述了在系泊试验时的步骤及必须注意的事项，确保船舶电站的质量与运行安全。

一、电站安全系统的调试

电站安装完毕进行调试之前，首先应对安全系统进行调试，以确保调试过程的安全，依据是系泊试验大纲或柴油机说明书所规定的安全装置的报警值。通常采用模拟方法模拟系统中的压力温度等热工参数，当任何一个参数达到设定的报警值时，如滑油进口压力、预供滑油进口压力、燃油进口压力、淡水进口压力、起动空气进口压力、滑油进口温度、燃油粘度、淡水出口温度、各缸排气温度、发电机增压器排气进出口温度、燃油漏泄管液位高、滑油油池液位低、滑油滤器压差高、发电机绕组温度高等，安全报警装置应立即发出声光报警信号。如系统中的参数再次偏离，达到设定的停车值时，有关的保护装置应启动，切断原动机的油路或气路，使柴油机应能立即自动停止运转。一般包括超速飞车保护停车、滑油低压停车、冷却水出口温度大于等于95℃时停车、盘车装置联锁、主配电板上或其它处所的紧急停车装置动作等。当安全有了保证之后，可着手进行电气调试。

二、负荷试验的原理

所谓电站负荷试验是指外加一套能够方便、快捷调节电阻和电抗的装置，比如负荷缸（包括缸体、水电阻、电抗器、控制部件和连接电缆），实现对电站电压、负载、转速、并联运行等性能进行测试的方法。水电阻能够调节有功功率、电抗器能够调节无功功率和功率因素，其原理如图1所示。

1.负荷缸的连接方法。 把主配电板的汇流排改装成两个独立的发电和配电两部分（拆除连接汇流排）。将负载电缆从主配电板母排汇流排连接到码头负荷缸上。

2.水电阻负载。 水负载的极板间呈现电阻与极板间的距离成正比，与极板浸水面积成反比。要改变发电机负载电流大小，只要使用遥控装置的机械传动机构来升降极板以改变极板的浸水面积。水电阻与水温有关，水温越高，电阻越小。发电机进行长时间负荷试验时，为保证负载电流恒定不变，就要用连续进冷水，出热水的方法维持水温，使水电阻值稳定。

3.电抗器。 负荷试验所用电抗器主要分饱和电抗器和气隙电抗器。饱和电抗器是一种带直流励磁电抗器，利用铁磁材料的饱和特性，以较小的直流功率来控制较大的电流。直流控制绕组绕在铁芯的中柱，交流绕组分绕两侧，两个交流绕组可以串联或并联。任何一种联接都应保证中柱上交流磁通相抵消，控制绕组中不会感应出交流电势，这样直流控制绕组励磁通过磁化铁芯可以改变交流绕组的电抗器;气隙电抗器有一个可上下移动的铁芯，铁芯移动时使磁路气隙改变，线圈电感也相应发生变化。气隙越大，电感越小，电抗也越大，负载无功电流越大，功率因素越低。

三、负荷试验

1.负荷试验。 负荷试验按表1进行，在不同负荷下记录发电机的电流、电压、频率。

2.调速特性试验。 用负荷缸缓慢加载到额定负载100%，突然将负载全部卸去，检查柴油机转速波动值、稳定前值、稳定后值和稳定所需时间，并全部记录。然后将50%负载加上，稳定后再加50%负载，检查柴油机转速变化情况和达到稳定所需时间。柴油机瞬态调整率不大于10%，稳态调速率不大于5%，稳定时间小于5S，瞬态电压调整范围-15%—20%。

3.静态电压特性试验。 在额定负荷下，将电压和频率调至额定，功率因素0.85，按100%-75%-50%-25%-75%-100%的顺序改变负荷。记录各种工况下功率、电压、电流、频率和功率因素值，发电机静态电压调整率不应超过额定电压+-2.5%。

4.并联运行试验。 将运行中的发电机在50%额定负载时，电压和频率调到额定状态，并入待并发电机。然后将各发电机负载调到额定75%作为起并点，按75%-50%-25%-50%-75%-100%-75%的顺序改变负载进行试验，每一负载点并联运行5Min。各发电机实际承担的功率与按发电机额定功率分配比例计算所得功率之差，应不超过额定有功功率+-15%，额定无功功率+-10%。

5.负载转移试验。 将待并的发电机接入，与运行的发电机做短时并联运行，做负载转移，检查发电机负载转移的可靠性。

四、保护装置的调整

1.过载保护动作值的整定。将保护装置整定在发电机额定电流的125-135%，延时继电器调整在15-30秒，当电流超过整定值时，保护装置开始动作。

2.失压保护动作值的整定。可利用空气断路器的低压脱扣线圈。当发电机不发电时，断路器若在合闸状态，则瞬时动作;当电压降至额定电压的70%-35%时，应经系统选择性保护要求延时后，方能动作，一般整定在80%-70%之内。

3.逆功率保护动作值的整定。发电机是否出现逆功率由逆功率继电器检测。整定值一般按发电机额定功率的8%-15%整定，延时时间在3-10秒，当逆功率超过整定值并持续时間较长时，保护装置开始动作。

4.短路保护动作值的整定。利用过电流脱扣特性的顺时动作实现对发电机的短路保护。始动值为发电机额定电流的200-250%。由于时间太短，通常采用模拟的方法，时间一般为0.12-0.43秒。

5.优先自动卸载。为确保发电机组能连续可靠的运行，在负荷连续上升过程中或接近发电机额定功率的供电负荷之前或在规定延时后，将对船舶航行安全并非十分重要的设备电源切断，以减轻负荷，使该发电机组继续运行，提高电力系统的安全性和经济性。具体利用空气断路器的长延时继电器的动作特性来完成。整定值为发电机额定功率的100-110%时，延时时间一般整定在10秒，当发电机过载时，线圈开始动作，利用自动卸载或分级卸载来保护发电机的正常工作。

四、并联运行调试

1.船舶在正常营运期间，有时候使用的辅助动力设备比较多，单机不能承担或发电机轮流工作转换时，为保证不间断供电，不可能停下来转换，这时通过并联运行，进行负载转移。所以，当船上装有两台以上的发电机时就需要做并联运行试验。根据并联要求，并联运行要做好如下工作：核对同步指示装置、并车试验、负载转移试验、并联运行稳定性与负载均匀分配试验、并联运行的负载分配分为无功功率分配和有功功率分配两个部分。希望无功功率按比例分配，是为了充分利用并联各台发电机所能供给的电流;希望有功功率按比例分配是为了充分利用并联发电机原动机的功率，这都有助于增强并联运行的稳定性和经济性。

2.其它环节的试验。船舶电站的调试还包括其它一些环节的试验，如：联锁检查，包括主配电板与应急配电板、岸电、小应急充放电板的联锁及发电机主开关与空间加热器的联锁;岸电相序保护;配电板上各开关容量及接线正确性检查;配电板上信号指示灯;部分开关（如风油开关等）的应急切断检查;重载问询试验;顺序起动试验等项目。

总之，在船舶电站调试时做的大量工作将力争使每项指标都能合乎要求，不过在航行试验前及航行期间，还需起动船上最大容量的电动机，观察实际电网的运行以及对其它设备的影响，并记录最大起动电流、电网电压下降、频率变化等情况，确保整个电站系统的可靠运行。

参考文献：

[1]许宏宇，船舶电气设备及系统.2019.

[2]张际昌.浅谈船舶电站系泊调试.2019.