武汉轮渡公司轮机管理专业基础知识 电气部分课件

2.1.1船舶电站的基本参数第一节船舶电力站的设计组成第二节船舶电站的保护第三节船舶电站的监视和测量的基本参数第一节船舶电站的设计组成电站系统：由发电、变配电、输电和用电四部分设备构成的统一整体。船舶电站系统分为船舶电站、船舶电网和用电设备。船舶电网：全船电缆电线和配电装置以一定方式连接起来的组合体，是联系电能的生产者(各种电源)和电能的消费者(各种用电设备)的中间环节，担负分配和输送电能的任务。分类：动力电网照明电网应急电网弱电电网船舶电站系统特点船舶电站和电力系统容量较小；船舶电气设备比较集中，电网较小。舰船电气设备工作条件恶劣。第二节、船舶电站的保护电站保护的任务：切除故障电气设备；发出报警信号包括：船舶发电机保护,船舶电气的保护,船舶电网的保护,船舶电动机的保护要求：保护元件具有选择性,快速性,灵敏性以及可靠性1.选择性：电站系统从发电机到负载，应分级设置保护装置，使保护具有选择性；系统发生故障时使离故障电路最近的保护装置动作。第三节船舶电站监视测量的基本参数基本参数：电流种类电压等级频率标准功能决定船舶电站工作的可靠性和电气设备的重量、价格和尺寸。二、电压等级提高电压等级意义可以减小电器元件的导电截面，节约有色金属。例如：以电器在电压为127V时的重量为1，则当电压为220V时重量为0.58；380V时重量为0.33；500V时重量为0.25。三、额定频率船舶交流电力系统现行额定频率有工频和中频两种。工频是船舶动力电气设备使用的频率，有50Hz和60Hz两种。提高频率，可以提高自动化系统动作的快速性，降低电气设备的重量和尺寸。近年来，国外有些军舰已开始采用400Hz频率供电，我国舰船规范也推荐优先采用400Hz频率。电源采用中频400Hz的优点减少电气设备重量。用静止整流器对直流用电设备供电时，滤波要求低。因短路电流近似与短路电路电抗成反比，电抗随着频率而增大，因此可限制短路电流。动态性能好。电动机在高频轻载时，高。2.1.2同步发电机的并车条件和方法一、并联运行的条件分析：并车条件：三个相同，一个一致电压、相位、频率相同；相序一致。要求：相序绝对必须满足，其它条件允许有小差别。航行期间一般相序能够自动满足，其它则须调控。二、船舶同步发电机手动并车准同步并车法：观察和调整发电机的电压、频率和初相位，使之完全满足并车条件后并车。手动准同步并车法：依靠操作人员观察、判断进行并车操作；自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。注意：调压器可保证电压条件，相序已一致，并车时只要调整待并机的频率和相位。方法是通过主配电板的控制屏上“调速开关”调节原动机的转速使待并机的频率接近运行机的频率（Δf＜±0.5Hz）粗同步法：频率条件相同，相位条件较宽。1．手动准同步并车同步指示灯法

①灯光法灯光明暗法（1）电路（三个同名相之间各接一盏灯）2．灯光旋转法（亮灯法）（1）电路（一个同名相灯，两个异名相灯）（2）性能：A．f2＞f1：三灯熄灭的顺序为：L1→L2→L3→L1，f2＜f1：三灯熄灭的顺序为：L1→L3→L2→L1；B．灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小，L1灯光明暗度说明相位差的大小。（3）合闸调待并机的调速开关：f2快减速、f2慢加速，使灯光旋转慢（周期为3～5秒），熄灭的顺序为L1→L2→L3→L1（快向、顺时针，防逆功率），接近L1灯熄灭区中心，合闸并车。②同步表法同步表是用来指示待并机与电网的电压相位差、频率及方向的仪表。同步表的指针位置反映相位差，指针转动快慢和转向反映待并机与电网的频差大小和方向。并车方法：接通同步表，调节待并机油门，使指针朝“快”的方向以3～5s每转的速度旋转，在“11点”处合闸。注意：同步表是短时工作制(15分钟),并车后应断电。驾驶台集控板：用来在驾驶台集中控制某些电气设备，如探照灯、航行灯、信号、火警等等一些设备。岸电箱：船舶停靠码头或大修时，将岸上的电源引入到船上岸电箱，通过相序检测，通过主开关装置输送到主配电板供电网络和配电网络供电网络指主发电机与主配电板之间、应急发电机与应急配电板之间、主配电板之间，以及主配电板与应急配电板之间的电气联接网络。配电网络指主配电板及应急配电板到用电设备的网络。主配电板与分配电板之间的网络为一次配电网络。分配电板到各用电负载之间的网络为二次配网络。船舶配电装置功能：正常运行时接通和开断电路。电力系统发生不正常运行时，保护装置动作，进行报警或切断故障电路。测量和显示运行中的各种参数。调整某些电气参数或有关的其他参数。信号指示正常和不正常工作状态。2.14配电板的主要仪表和主要操作开关主要仪表：电流表（测线电流）、电压表（测线电压）、频率表、功率表、功率因数表和仪用互感器]主要开关：转换开关、主开关、调速开关、充磁开关转换开关的作用：主要进行选择控制主开关：对发电机进行保护和正常运行时接通和断开主电路调速开关：对发电机进行调速和负载的转移充磁开关：对发电机的励磁机进行充磁以及励磁操作。2.1.5同步发电机的负载转移、卸载以及停车方法负载转移：1、自动负载转移：选择开关到自动位置，并联运行的发电机会自己进行负载的转移.高负载会转移到低负载。自动卸载:选择开关到自动位置，选择需要解列的发电机，负载会转移到另外一台运行的发电机，待其负荷接近于零时，发电机主开关自动跳闸，与主电网脱离。2、手动负载转移或卸载：将一台需要负载转移的发电机用调速开关调低（调高）发电机的转速，负载会增加（降低）到另外一台发电机。2.1.6自动分级卸载及其重要负载的供电方式自动分级卸载装置：——（也属过载保护）当发电机过载时，将次要负载分批（级）从电网上自动切除，以保证发电机正常工作，这样可保证主要负载连续供电，它是提高供电能力的一种有效措施。为了防止电网负载的短暂波动，自动分级卸载及过载保护装置都有延时动作性质。重要的负载供电方式：1、由两路供电，特别重要负载采取两条互相独立的馈电线供电（其中一路经应急配电板）2.采用自动卸载装置（过载时卸掉次要、保证重要负载）3、采用分段汇流排提高供电可靠性。4、重要负载直接由主配电板供电；2.1.7船舶电网的保护船舶电网的特点船舶电站容量小，（多为2～3台小容量柴油发电机），电压、频率易波动（易全船停电），船舶电力系统负载变化频繁，要求发电机组励磁调节反应要快，有较大的过载能力。电源与用电设备间的距离很近，因此线路阻抗小，短路电流很大，要求电站设置各种保护。船舶电力系统工作环境恶劣，要求设备能在潮湿、盐雾、油雾和霉菌的环境和在规定的船舶倾斜、摇摆、振动和冲击等条件下可靠的工作。船舶电网的保护方法：1.短路保护2.过载保护3.欠压保护4.逆功率保护5.船舶电网的绝缘监视2.2.1电气安全与安全用电触电方式三种触电方式之一火线零线双线触电三种触电方式之二单线触电三种触电方式之三触电原因：主要是由于缺乏安全用电意识；违反操作标准或误操作；遇到紧急情况紧张过度，举措失当意外触及带电体；电气设备年久失修，绝缘破坏，且未妥善接地，人体碰到此类设备的金属外壳。触电电流

危险的触电电流通过人体，首先是使肌肉突然收缩，使触电者无法摆脱带电体，以至麻痹中枢神经．导致呼吸或心脏跳动停止。通过人体0.6-1.5mA的工频交流电流时开始有感觉；8-10mA时手已较难摆脱带电体；几十毫安直接通过呼吸中枢或几十微安直接逋过心脏均可致死。因此，电流通过人体的路径不同，蓐麟黉懑瀵零同。手和脚之间或双手之间触电最为危险。安全电压所谓的安全电压是指对人体不产生严重反应的接触电压。在人体处于一般环境下接触36V以下电压时，通过的人体安全电流不超过50mA，故把36V称为安全电压。但若是在潮湿场所活在金属构架上工作，安全电压等级还要降低，通常为24V或12V。注：我国则根据发生触电危险的环境条件将安全电压划分为：(1)特别危险(潮湿、有腐蚀性蒸汽或游离物等)的建筑物中，为12V；(2'高度危险（潮湿、有导电粉末、炎热高温或金属品较多)的建筑物中，为36V；(3)没有高度危险（干燥、无导电粉末、非导电底板、金属品不多等)的建筑物中，为65V。触电急救措施1、脱离电源（警告）：切勿用潮湿的工具或金属物拨开电线；切勿用手触及带电者；切勿用潮湿的物件搬动电者；如果人在高处触电，切断电源时，还应采取安全措施，防止触电者松手后从高处坠落造成摔伤。2、如触电者伤害较轻，神智清醒，只有心慌、乏力、肢体发麻等感觉时，可让其在通风处静卧休息，一般2-3min后即可恢复。3.如若触电者伤害较严重，及时检查及现场抢救将触电者移到通风干燥处，解开紧身衣服；就地抢救，如呼吸停止，采用口对口人工呼吸抢救，若心脏停止跳动或不规则颤动，可进行人工胸外挤压法抢救。不能无故中断；预防触电措施：强化安全用电意识；强化应急应变能力的训练；严格遵守安全操作规程；做好电气设备的维修保养工作，发现问题及时解决。2.2.2用电安全保护措施1-工作服应扣好衣扣，必要时扎紧裤脚，不应把手表、钥匙等金属带在身边，工作时应穿电工绝缘鞋。2检查自己的工具是否完备良好，如各种钳柄的绝缘、行灯、手柄、护罩等，如发现有欠缺，应及时更换。3电气器具的电线、插头必须完好，插头应与插座吻合，无插头的移动电器不准使用，36V以上的电器外壳必须安全接地。4不要先开启开关后接电源(指手提电器)，禁止用湿手或在潮湿的地方使用电器或开启开关。5在任何线路上修理时，应从电源进线端拿走熔断器，并挂上警告牌。修理完毕后，在通电前应先查看相关线路上有无其他人在工作，确定无人后，才可装上熔断器，合上开关。6换熔丝时，一定要先拉断开关，并换上规定容量的熔丝，不得用铜丝或其他金属丝代替。7．检查电路是否带电，只能用万能表、验电笔和灯，在未确定无电前不能进行工作，带电作业必须经由电气负责人批准，作业时必须有两人一同进行。在带电作业时，尽可能用一只手触及带电设备及进行操作。8.在带电设备上严禁使用钢卷尺等金属尺进行测量工作。9.高空作业（离地1m以上）时应系安全带，以防失足或触电坠落，同时要注意所携带的工具、器材，防止失手落下伤人和损坏设备。

10.在维修和检查有大电容的电气设备时，应将电容器充分放电，必要时可先予短接。11.在机舱工作时，应有适当的照明，所用灯具电压应符合安全标准。12.工作完毕后，应检查清点工具，不要遗留。特别是在配电板、发电机等重要设备附近工作时更应注意反不必要的灯或未燃尽的火熄灭。13.严禁使用四氯化碳作为清洁剂。2.2.3电器防火、防爆常识一、船舶电气设备引发火灾的原因船舶电气设备的短路、过载、绝缘老化以及某些故障都是火灾的隐患。这些隐患主要是作为火灾的热源或火源。电气设备的热源或火源包括正常的和非正常的。如各种触点正常开断火花以及绝缘的短路点、线路破断点等产生的非正常火花；有正常高温元件，如电灯等；也有非正常高温，如：(1)电气设备(特别是插座)进水形成短路或接地，在短路或接地点局部发热。(2)导体的连接点的松动、氧化、腐蚀等引起接触电阻过大，造成局部发热。(3)电气设备或电缆长期超负荷工作，或由于短路故障、非正常电压等日{起电流过大，使温度过高而可能引起火花。(4)由于乱接、乱拉电线，或在插座上接用超过线路允许载流量的电热器或其他用电设备而造成线路过热。(5)其他原因造成的绝缘强度下降或绝缘破坏，发生短路、接地故障，引起局部过热。另外，有可燃物质出现在不该出现的地方和空间，这就为正常工作的电器火源或热源提供了可燃物质，从而成为火灾的隐患。倒如违禁使用四氯化碳作清洗剂；或用汽油清洗机器部件时未采用有效的防火措旆．未注意良好通风，以至于有油气积聚等，所以对电气设备的防火要求是避免发生和注意消除上述各点的火灾隐患。应定期检测和检查电气设备的绝缘，确保绝缘状态良好。在有易燃易爆炸的场所必须使用合格的防爆电气设备。二、危险区域电气设备的基本规定在有引起爆炸或可能引起爆炸的区域和处所，原则上不准安装电气设备（包括电缆）。必须安装的一些电气设备都应是防爆型的和本质安全型。所为本质安全型的电器和电路，就是它在正常或故障情况下都不能引燃可爆炸性气体。本质安全型设备主要用于危险处所的测量、监视、控制和通信。安装的一些插座也都是带开关连锁的插座，只有当开关断开电源时，插头才能插人或拔出，以避免产生火花。在这些危险处所电气设备的控制开关和保护装置都设有永久性标志，以便识别。三、电气设备防火操作及安全要求（1）经常检查电气线路及设备的绝缘电阻，发现接地、短路等故障要及时排除；（2）电气线路和设备的载流量必须控制在额定范围内；(3)严格按施工要求，保证电气设备的安装质量；(4)按环境条件选择全胜电气设备，易燃易爆所要使用防爆电器；（5）电器及导线连接处要牢靠，防止松动脱落。2.3.1三相异步电动机、同步发电机的典型故障及处理三相异步电动机的典型故障及处理方式：（1）通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。则检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，如有则进行修复。2）通电后电动机不转，然后熔丝烧断则说明可能缺一相电源或定子绕组相间短路、定子绕组接地、定子绕组接线错误等原因。然后一一排除这些故障。首先检查刀闸是否有一相未合好，电源回路是否有一相断线，如有则进行修复电源回路，若无则用兆欧表、万用表、电桥逐一排除查找出故障点。（3）电动机空载电流不平衡，三相相差大则可能是重绕时，定子三相绕组匝数不相等、绕组首尾端接错、电源电压不平衡、绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。通过电桥试验等逐一排除和消除这些故障。（4）电动机空载电流平衡，但数值大。可能是Y接电动机误接为Δ，或电机装配中，转子装反。（5）机械检查。检查电机的外壳和端盖是否有裂缝现象，如有裂缝应进行焊接和更换。检查转子是否转动顺畅。如若不，及时更换转子轴承。1、发电机非同期并列发电机用准同期法并列时,应满足电压、周波、相位相同这3个条件,如果由于操作不当或其他原因,并列时没有满足这3个条件,发电机就会非同期并列,它可能使发电机损坏,并对系统造成强烈的冲击,因此应注意防止此类故障的发生。三相同步发电机常见故障及处理为防止非同期并列,虽然在手动准同期装置中加装了电压差检查装置和相角闭锁装置,以保证在并列时压差、相角差不超过允许值。但是仍然需要操作人员严格按照准同期的并列的实际条件进行操作:(1)待并发电机与系统电压接近相等,误差不超过+-5%~10%。(2)待并发电机与系统频率接近相等,误差不超过+-0.2%~0.5%(3)待并发电机与系统电压相位差接近相等,误差不超过+-10。2、发电机失磁运行中的发电机,由于灭磁开关受振动或误动而跳闸,磁场变阻器接触不良,励磁机磁场线圈断线或整流子严重打火等原因,造成励磁回路断路时,将使发电机失磁。处理方式：大容量的发电机失磁后,应立即从电网中切除,停机处理。找出失磁的原因。3、发电机升不起电压(1)故障现象。发电机升速到额定转速后,给发电机励磁时,励磁电压和发电机定子电压升不上去或励磁电压有,而发电机电压升不到额定值。(2)故障原因。励磁机剩磁消失;励磁机并励线圈接线不正确;励磁回路断线;励磁机换向器片间有短路故障,励磁机碳刷接触不好或安装位置不正确;AVR坏了；发电机定子电压测量回路故障。(3)一般处理。当发电机启动到额定转速后升压时,如励磁机电压和发电机电压升不起来,就应检查励磁回路接线是否正确,有否断线或接触不良,电刷位置是否正确,接触是否良好等。如以上各项都正常,而励磁机电压表有很小指示时,表示是励磁机磁场线圈极性接反,应把它的正、负两根连线对换。如果励磁机电压表没指示,则表明剩磁消失,应该对励磁机进行充磁。发电机过负荷运行

运行中的发电机应在规定的额定负荷或以下运行,否则发电机定、转子温度将超过其允许数值,使发电机定、转子绝缘很快老化而损坏,所以当发电机过负荷时,应进行调整,减低负荷。当系统发生事故,使电力不足或因系统运行情况突变而威胁到系统的静态稳定时,允许发电机在短时间内过负荷运行,此时值班人员应密切监视定转子绕组温度,其数值不得超过正常允许的最高监视温度。转子绕组也允许在事故情况有相应的过负荷。但是对任何发电机,都禁止在正常情况下使用这些过负荷余量。2.3.2常用控制电器的常见故障及处理接触器的常见故障及处理1、线圈故障处理方式：进行同型号线圈的更换2、接触器响声过大排除的方法一般为检查短路环，调整弹簧，清洗或研磨铁心极面等。当然，电源电压比所需电压低得太多也会产生这种现象，故应检查电源。3、接触器触头烧损太快遇到这种问题，首先应该检查负荷电流是否超过接触器额定电流太多，或者是否用于频繁起动的场合，确属这种情况，则应更换大容量的交流接触器。如果被控对象是三相电动机，则应检查三相触头是否同步。如果不同步，三相电机起动时短时间内属于缺相运行，导致起动电流过大，应进行调整。另外，还应检查触头压力是否正常，触头压力太小，会造成触头接触电阻增大，引起触点严重发热。测触头压力可用纸条法测定，方法是取一条比触头稍宽一点的纸条，放在触头之间，交流接触器闭合时，若纸条很容易抽出，说明触头压力不足；若将纸条拉断，说明压力过大。小容量交流接触器稍用力能将纸条拉出并且纸条完好，大容量电器用力能拉出纸条但有破损，则认为触头压力合适。

对于触头上氧化层、烧灼或毛刺、熔焊等问题的处理可以参考如下：（1）触头上有氧化层时，如果是银的氧化物则不必除去，如是铜的氧化物，应用小刀轻轻刮去；如有污垢，可用抹布醮汽油或四氯化碳将其清洗干净；（2）触头烧灼或有毛刺时，应使用小刀或什锦锉整修触头表面。整修时不必将触头整修得十分光滑，因为过分光滑会使触头接触表面面积反而减小。另外，不要用砂纸去修整触头表面，以免金钢砂嵌入触头，影响触头的接触。（3）触头如有熔焊，必须查清原因，修理时更换触头。发生熔焊的原因有负载侧短路、操作电压过低使交流接触器吸合不可靠或振动、灭弧装置损坏及接触器容量过小等。4、吸不上或不释放吸不上或吸不足的原因除了机械故障外，电源电压过低、内阻过大、线圈断线等热继电器常见的故障及处理热继电器常见的故障包括：拒绝动作、误动作和动作不稳定时慢时快，产生的原因及其处理办法可以从以下几个方面概括：1、拒绝动作原因及处理办法：原因1：热继电器与电动机等设备不匹配，额定技术值过大或不适合，造成热继电器拒动。处理办法：重新选择额定技术参数。原因2：热继电器外接线螺钉虚接、虚焊。处理办法：将外接线全部检查后接好接实。

原因3：动作电流整定值偏大。处理办法：合理调低整定值或使用符合额定电流要求的热继电器。原因4：负荷侧短路或负载电流过大，反复短时操作频率过高或机械机构故障，使热继电器不能动作，导致热元件烧断或脱焊拒动。处理办法：使用新热继电器，或选择带速饱和电流互感器的热继电器。原因5：年久失修，导致机械动作机构和胶木零件的磨损，积尘锈蚀或变形甚至卡住。处理办法：清洁、修理、调整，注意防止热继电器动作特性发生变化，热继电器可调整部件，应调整至整定点位置。

原因6：热继电器导板脱出。处理办法：重新放入并校验其是否灵活原因7：热继电器触头接触不良。处理办法：清除触头表面尘垢或氧化物等。原因8：热继电器动触头杆弹性减小或消失、触头接触不良或烧坏。处理办法：修理动触头杆或触头，必要时进行更换2、误动作原因及处理办法原因1：整定值偏小。处理办法：合理调高整定值或使用符合额定电流要求的热继电器。原因2：电动机拖动时间过长。处理办法：按电动机启动时间要求选择具有适合可返回时间级数的热继电器，或设计电路使电机启动时将热继电器短接，电机启动后再解除其短接。原因3：操作频率过高。处理办法：合理选用并限定操作频率。

原因4：受到强烈外部冲击振动。处理办法：应采取加减震垫等防振措施并选用抗冲击振动性好的热继电器。

原因5：热继电器安装不合规定或热继电器周围温度与被保护设备的周围温度相差太大。处理办法：应按两处温度差配置适当的热继电器。3、动作不稳定，时慢时快的原因及处理办法

原因1：热继电器内部机构中，可能有个别零部件松动。处理办法：及时紧固零部件。

原因2：电流波动太大或外线螺丝没有拧紧，或者热继电器调整试验时中间的冷却状态不同造成双金属片弯折。处理办法：安装稳流器，将外接线螺钉拧紧，使冷却状态保持相同，校验电流表的准确度或更换热继电器。2.3.3常见典型控制电路的故障及处理控制电路的常见故障1、断路故障处理方式：热继电器复位，保险丝更换，查出断路点2、短路和短接故障处理方式：3、接地故障处理方法：通过分段排除法，用万用表查出接地点4、连接故障处理方法：查看电路图，找出虚接点。2.3.4电气和电子控制设备的故障排除故障的处理方式：1、望首先弄清电路的型号、组成及功能。例如输入信号是什么、输出信号是什么、什么元器件受令、什么元器件检测、什么元件执行、各部分在什么地方、操作方法有哪些等。这样可以根据以往的经验，将系统按原理和结构分成几部分，再根据控制元件的型号（如接触器、时间继电器）大概分析其工作原理。触头是否烧蚀、熔毁；线头是否松动、松脱；线圈是否发热、烧焦；熔体是否熔断，脱扣器是否脱扣；其他电气元件是否烧坏、发热、断线，导线连接螺钉是否松动，电动机的转速是否正常等。2、问询问操作人员故障发生前后电路和设备的运行状况，故障发生时的迹象，如有无异响、冒烟、火花及异常振动；故障发生前后有无频繁起动、制动、正反转、过载等现象。询问系统的主要功能、操作方法、故障现象、故障过程、内部结构、其它异常情况、有无故障先兆等，通过询问，往往能得到一些很有用的信息。3、闻听一下电路工作时有无异常响动，如振动声、摩擦声、放电声以及其他声音。用嗅觉器官检查有无电气元件发热和烧焦的异味。这对确定电路故障范围十分有用。4、听在电路和设备还能勉强运转而又不致于扩大故障的前提下，可通电起动运行，倾听有无异响，如有，则应尽快判断异响的部位并迅速关闭电源。5、摸切开电源后，尽快触摸检查线圈、触头等容易发热的部分，看温升是否正常。具体处理方式：1、根据电路设备和结构及工作原理查找故障范围弄清楚被检修电路、设备的结构和工作原理，是循序渐进、避免盲目检修的前提。检修故障时，先从主电路入手，看拖动该设备的几个电动机是否正常；然后逆着电路方向检查主电路的触头系统、热元件、熔断器、隔离开关及线路本身是否有故障；接着根据主电路与控制电路的控制关系，检查控制回路的线路接头、自锁或连锁触点、电磁线圈是否正常，检查制动装置、传动机构中工作不正常的范围，