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摘 要：本文主要阐述船舶电气系统的基本组成，提出解决船舶电气系统常见故障措施。
关键词：船舶电气；发电机；主配电板；电力网
由柴油机、发电机、电力网、以及由开关设备、保护系统、测量仪器仪表、控制设备等组成的船舶电气，是小型船舶安全可靠航行的核心动力设备。小型船舶电气系统在长期使用过程中，由于受到系统自身因素（如设计制造、材料选择、安装工艺、调试水平等）和外部条件（如负载容量急剧增加、检修维护措施不完善不到位、机舱运行环境较为恶劣、海上气象条件较差等）的影响，就可能导致电气设备的性能水平和技术状态不断下降，引起电气设备的部分功能甚至全部丧失，最终由安全隐患演变成事故。如果小型船舶在航行过程中，电气系统出现故障后，将直接影响到船舶电气系统功能的正常发挥，给航行带来较为安全隐患。因此，对小型船舶电气的基本组成和常见故障进行分析探讨，并有针对性的采取对应故障排除方法措施，确保船舶电气系统具有较高的性能水平，就显得非常有工程实践应用研究意义。
一、船舶电气系统的基本组成
（一）船舶电站
通过化学能的转化，船舶电站为船舶电气系统正常运行提供可靠电能资源，通常由原动机、发电机或成套发电机组与配电板共同组成。原动机的主要任务是通过燃烧柴油等化学材料，转换成对应的机械动力能，驱动发电机旋转。发电机组的主要任务是在原动机的机械驱动作用下，切割定子磁场而形成电能，然后经配电板将实现对电能资源的输送、分配及调控。原动机按照动力装置不同，主要包括柴油机、燃气轮机及汽轮机等诸多类型，相应发电机组包括柴油发电机组、燃气发电机组及汽轮发电机组。
（二）船舶电力网
电能经船舶电站配电板后，根据终端负荷位置经电缆传输的过程，就组成了船舶电力网，也即从船舶电站主配电板开始，经各种种类、截面电缆的传输，最后经分配电装置达到船舶终端电气设备的网络就成为船舶电力网。按照功能作用的不同，船舶电力网通常包括：船舶动力电力网、船舶照明电力网、应急供电电力网、弱电装置供电电力网、以及类似手提灯和充电装置的其他备用装置供电电力网等部分组成。
（三）电气负载
二、船舶电气系统常见故障排除方法
（一）替代法
替代法实际就是采用同型号、同性能的相同产品替代可能存在问题的功能单元。采用替代法的前提是要有相同的备品备件，如：当发现船舶电气系统中某块电路板或元器件存在故障时，可以将怀疑存在故障的电路板或元器件拆下，并采用同型号、同性能备用的电路板或元件器更换上，并观察更换后故障是否得到有效排除，如故障排除，则可以认为判定准确；若故障没有排除，需要重新查找故障单元。替代法是一种快捷的故障排查处理方法，但该方法的使用需要船舶上配备故障率较高或采购周期较长的电路板或元器件备用件，以便日常运行或检修维护过程中发现故障及时更换处理，提高故障排查及处理效率。
（二）经验排除法
经验排除法是船舶电气系统检修维护的重点，在日常电气系统养护过程中，工作人员应对相关故障现象及排除处理做好详细记录，并不断总结归纳以形成船舶电气系统使用及检修维护丰富的实践工作经验，以便对船舶运行过程中常见的、简单的通病故障，提高故障排查效率和处理质量。另外，要充分掌握各种测试和检验仪器仪表工作原理，并能从各种检测数据信息中可靠提取故障信息，以对故障进行进一步的准确排除和检修，提高故障排查效率。
（三）短路试验法
有断路器开关、继电器、接触器等相关触点组成控制电路而言，当发现某个触点疑似出现故障时，则可以采用测试导线将该触点进行短接，如果故障得到排查，则可以准确进行故障定位，即可表示该触点存在接触不良、烧损等问题。但采用短路试验法，只是进行故障点查找，切记在故障排除后拆除掉，避免由于短接线存在导致电气系统相关操控不能正常动作，引起较大的事故发生。
三、船舶电气常见故障及处理
（一）发电机故障及处理
1.发电机常见故障及处理
2.发电机故障处理实例分析
（1）故障现象：某船舶柴油发电机组发电机为无刷同步发电机，当发电机处于空载或轻载运行工况时，发电机系统的所有参数均表表现正常；一旦发电机带上较重负载时，则发电机电压就会持续下降，且下降幅度较快，工作电流也急速上升，进而导致发电机主保护开关跳闸保护，不能正常稳定工作。该发电机励磁系统的逻辑组成如图1所示：
（2）故障原因分析：从故障现象发现，柴油原动机在发电机各种工况下均没有出现异常运转声音，于是可以判断故障发生在发电机，同时发电机频率表没有较大波动，而电压却发生较大波动，于是初步判断故障发生在励磁系统，具体表现励磁电流太小不能带动重负载。
（3）故障处理：首先检查AVR电压调整器性能，一切正常。经发电机解体，认真检查励磁机和旋转整流器时，发现旋转整流器中起着哄一只二极管存在烧损断路问题，于是找来相同型号备用二极管进行更换处理，经调试恢复后，发电机带负荷运行性能正常，故障得到有效排除。
（二）主配电板故障及处理
1.主配电板常见故障及处理
负荷电流突然增加、短路、逆功率、整定值错误等均可能引起主配电板发生故障。因此，制定合理的操控管理制度，实行分级卸载、确保励磁稳压系统安全可靠动作、准确核定保护装置整定值等，是确保主配电板可靠运行的重要措施。
2.主配电故障处理实例分析
（1）故障现象：某船舶备用主发电机，其在手动起动时一切正常，但配电板发出重载报警时备用主发电机不会自动起动并车（并网）提供电能资源。
（2）故障原因分析：从故障现象来看，初步判断备用主发电机自动起动控制系统存在故障。开箱检查并未发现烧损和接线处明显脱落问题，但发现控制箱电源指示LED灯其亮度偏差。采用多功能万用表测量控制箱电源电压时，发现仅有12.8 V，而正常值应为24 V，于是判断备用主发电机不能自启动的主要原因是供电电源不足，PLC不能正常工作引起。经检查发现自动控制系统充放电板与蓄电池间的电源电缆存在虚接问题，不能有效充电，蓄电池电压只有12.8，不能满足自动起动控制箱PLC工作电压24 V需求。
（3）故障处理：紧固充电电缆，并检测其它功能单元满足要求后，重新起动，备用主发电机自动起动控制性恢复正常运行工况，故障得到有效排除。
（三）电力网故障及处理
1.电力网常见故障及处理
电力网涉及范围较广，常见故障有单相接地故障、绝缘破坏漏电短路故障、继电器故障等。对于电力网常见的故障，应加强船舶电力网日常检修维护力度，一旦发生存在安全隐患，应采取更换处理措施，避免安全隐患演变成事故。
2.电力网故障处理实例分析
（1）故障现象：保护装置动作提示分支（I）线路发生单相接地故障。电压表A、C相电压指示比相电压高比线电压低，B相指示比相电压低。
（2）故障原因分析：从故障现象和故障提示来看，分支（I）线路发生B相不完全接地故障。经檢查发现距离主配电板60 m处，B相绝缘发生击穿。
（3）故障处理：在确定B相不存在其他故障点后，对故障点绝缘进行处理后，故障得到有效排除。
（四）用电设备故障及处理
四、结语
船舶电气系统除了上述常见的发电机、主配电板、电力网、用电设备故障外，还有许多，在日常检修维护工作中，应结合检测和试验仪器仪表，不断总结归纳故障特性，以提高故障排除效率和处理质量水平，确保船舶安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
参考文献：
[1] 丛培亭.船舶电站[M].北京：中国书籍出版社，2002.
[2] 秦琪.船舶同步发电机与调压系统故障分析方法田[J].江苏船舶，2014，28（1）：40-41.
关键词：船舶电气；发电机；主配电板；电力网
由柴油机、发电机、电力网、以及由开关设备、保护系统、测量仪器仪表、控制设备等组成的船舶电气，是小型船舶安全可靠航行的核心动力设备。小型船舶电气系统在长期使用过程中，由于受到系统自身因素（如设计制造、材料选择、安装工艺、调试水平等）和外部条件（如负载容量急剧增加、检修维护措施不完善不到位、机舱运行环境较为恶劣、海上气象条件较差等）的影响，就可能导致电气设备的性能水平和技术状态不断下降，引起电气设备的部分功能甚至全部丧失，最终由安全隐患演变成事故。如果小型船舶在航行过程中，电气系统出现故障后，将直接影响到船舶电气系统功能的正常发挥，给航行带来较为安全隐患。因此，对小型船舶电气的基本组成和常见故障进行分析探讨，并有针对性的采取对应故障排除方法措施，确保船舶电气系统具有较高的性能水平，就显得非常有工程实践应用研究意义。
一、船舶电气系统的基本组成
（一）船舶电站
通过化学能的转化，船舶电站为船舶电气系统正常运行提供可靠电能资源，通常由原动机、发电机或成套发电机组与配电板共同组成。原动机的主要任务是通过燃烧柴油等化学材料，转换成对应的机械动力能，驱动发电机旋转。发电机组的主要任务是在原动机的机械驱动作用下，切割定子磁场而形成电能，然后经配电板将实现对电能资源的输送、分配及调控。原动机按照动力装置不同，主要包括柴油机、燃气轮机及汽轮机等诸多类型，相应发电机组包括柴油发电机组、燃气发电机组及汽轮发电机组。
（二）船舶电力网
电能经船舶电站配电板后，根据终端负荷位置经电缆传输的过程，就组成了船舶电力网，也即从船舶电站主配电板开始，经各种种类、截面电缆的传输，最后经分配电装置达到船舶终端电气设备的网络就成为船舶电力网。按照功能作用的不同，船舶电力网通常包括：船舶动力电力网、船舶照明电力网、应急供电电力网、弱电装置供电电力网、以及类似手提灯和充电装置的其他备用装置供电电力网等部分组成。
（三）电气负载
二、船舶电气系统常见故障排除方法
（一）替代法
替代法实际就是采用同型号、同性能的相同产品替代可能存在问题的功能单元。采用替代法的前提是要有相同的备品备件，如：当发现船舶电气系统中某块电路板或元器件存在故障时，可以将怀疑存在故障的电路板或元器件拆下，并采用同型号、同性能备用的电路板或元件器更换上，并观察更换后故障是否得到有效排除，如故障排除，则可以认为判定准确；若故障没有排除，需要重新查找故障单元。替代法是一种快捷的故障排查处理方法，但该方法的使用需要船舶上配备故障率较高或采购周期较长的电路板或元器件备用件，以便日常运行或检修维护过程中发现故障及时更换处理，提高故障排查及处理效率。
（二）经验排除法
经验排除法是船舶电气系统检修维护的重点，在日常电气系统养护过程中，工作人员应对相关故障现象及排除处理做好详细记录，并不断总结归纳以形成船舶电气系统使用及检修维护丰富的实践工作经验，以便对船舶运行过程中常见的、简单的通病故障，提高故障排查效率和处理质量。另外，要充分掌握各种测试和检验仪器仪表工作原理，并能从各种检测数据信息中可靠提取故障信息，以对故障进行进一步的准确排除和检修，提高故障排查效率。
（三）短路试验法
有断路器开关、继电器、接触器等相关触点组成控制电路而言，当发现某个触点疑似出现故障时，则可以采用测试导线将该触点进行短接，如果故障得到排查，则可以准确进行故障定位，即可表示该触点存在接触不良、烧损等问题。但采用短路试验法，只是进行故障点查找，切记在故障排除后拆除掉，避免由于短接线存在导致电气系统相关操控不能正常动作，引起较大的事故发生。
三、船舶电气常见故障及处理
（一）发电机故障及处理
1.发电机常见故障及处理
2.发电机故障处理实例分析
（1）故障现象：某船舶柴油发电机组发电机为无刷同步发电机，当发电机处于空载或轻载运行工况时，发电机系统的所有参数均表表现正常；一旦发电机带上较重负载时，则发电机电压就会持续下降，且下降幅度较快，工作电流也急速上升，进而导致发电机主保护开关跳闸保护，不能正常稳定工作。该发电机励磁系统的逻辑组成如图1所示：
（2）故障原因分析：从故障现象发现，柴油原动机在发电机各种工况下均没有出现异常运转声音，于是可以判断故障发生在发电机，同时发电机频率表没有较大波动，而电压却发生较大波动，于是初步判断故障发生在励磁系统，具体表现励磁电流太小不能带动重负载。
（3）故障处理：首先检查AVR电压调整器性能，一切正常。经发电机解体，认真检查励磁机和旋转整流器时，发现旋转整流器中起着哄一只二极管存在烧损断路问题，于是找来相同型号备用二极管进行更换处理，经调试恢复后，发电机带负荷运行性能正常，故障得到有效排除。
（二）主配电板故障及处理
1.主配电板常见故障及处理
负荷电流突然增加、短路、逆功率、整定值错误等均可能引起主配电板发生故障。因此，制定合理的操控管理制度，实行分级卸载、确保励磁稳压系统安全可靠动作、准确核定保护装置整定值等，是确保主配电板可靠运行的重要措施。
2.主配电故障处理实例分析
（1）故障现象：某船舶备用主发电机，其在手动起动时一切正常，但配电板发出重载报警时备用主发电机不会自动起动并车（并网）提供电能资源。
（2）故障原因分析：从故障现象来看，初步判断备用主发电机自动起动控制系统存在故障。开箱检查并未发现烧损和接线处明显脱落问题，但发现控制箱电源指示LED灯其亮度偏差。采用多功能万用表测量控制箱电源电压时，发现仅有12.8 V，而正常值应为24 V，于是判断备用主发电机不能自启动的主要原因是供电电源不足，PLC不能正常工作引起。经检查发现自动控制系统充放电板与蓄电池间的电源电缆存在虚接问题，不能有效充电，蓄电池电压只有12.8，不能满足自动起动控制箱PLC工作电压24 V需求。
（3）故障处理：紧固充电电缆，并检测其它功能单元满足要求后，重新起动，备用主发电机自动起动控制性恢复正常运行工况，故障得到有效排除。
（三）电力网故障及处理
1.电力网常见故障及处理
电力网涉及范围较广，常见故障有单相接地故障、绝缘破坏漏电短路故障、继电器故障等。对于电力网常见的故障，应加强船舶电力网日常检修维护力度，一旦发生存在安全隐患，应采取更换处理措施，避免安全隐患演变成事故。
2.电力网故障处理实例分析
（1）故障现象：保护装置动作提示分支（I）线路发生单相接地故障。电压表A、C相电压指示比相电压高比线电压低，B相指示比相电压低。
（2）故障原因分析：从故障现象和故障提示来看，分支（I）线路发生B相不完全接地故障。经檢查发现距离主配电板60 m处，B相绝缘发生击穿。
（3）故障处理：在确定B相不存在其他故障点后，对故障点绝缘进行处理后，故障得到有效排除。
（四）用电设备故障及处理
四、结语
船舶电气系统除了上述常见的发电机、主配电板、电力网、用电设备故障外，还有许多，在日常检修维护工作中，应结合检测和试验仪器仪表，不断总结归纳故障特性，以提高故障排除效率和处理质量水平，确保船舶安全可靠、节能经济的高效稳定运行。
参考文献：
[1] 丛培亭.船舶电站[M].北京：中国书籍出版社，2002.
[2] 秦琪.船舶同步发电机与调压系统故障分析方法田[J].江苏船舶，2014，28（1）：40-41.