船舶6600V中压电力系统及其安全操作.pdf

1、1船 舶 60V中 压电 力系 统及 其安 全操 作 201年 3月 30日随 着 集 装 箱 船 载 箱 量 的 不 断 提 升 ， 船 舶 动 力 系 统 和 电 力 拖 动 系 统 的 功 率 也 节 节 攀 升 ，60TEU以 上 的 超 大 型 集 装 箱 船 ， 主 机 功 率 达 到 600kW以 上 ， 发 电 机 功 率 也 高 于4 280kVA。 传 统的 40V船 舶电 力系 统已 经不 能满 足 ， 60V中 压电 力供 电系 统成 了超 大型集 装箱 船舶 的标 准配 置 。 安 全使 用 60V中 压电 力供 电系 统 ， 是 船舶 管理 人员 的又 一个 新课题

2、 。160V中 压供 电系 统概 况船 舶 60V中 压电 力系 统 ， 由 60V发 电机 、 M中 压配 电板 、 LM低 压配 电板 、 主 变压 器 、AMP中 压岸 电系 统等 组成 。 发 电机 提供 60V的 中压 电力 。 经 过两 块 M中 压配 电板 主开 关并人 汇流 排。 然后 再经 过两 台 60 40V主 变压 器将 40V动 力电 分别 提供 给两 块 40VLM低压 配电 板拖 动负 载。 60V中 压岸 电系 统， 还可 将岸 上提 供的 60V中 压电 接入 M中 压配 电板 。传 统的 40V低 压岸 电箱 并没 有免 去 ， 同 样可 以将 岸上 提供

3、的 40V岸 电直 接接 入 LM低 压配 电板 。 (1)60V发 电机 (D G)超 大 型 集 装 箱 船 发 电 机 功 率 均 大 于 280KVA。 60V中 压 电 发 电 机 可 有 效 地 减 小 发 电 机体 积和 传输 电缆 截面 积， 在有 限的 机舱 空间 里理 想的 实施 电力 供应 和传 输。 与 常规 的 40V发 电机 相比 ， 60V发 电机 电枢 温升 相对 较高 。 传 统的 风冷 型式 难以 满足需 要 ， 因 而 发 电 机 均 采 用 冷 却 效 果 较 好 的 水 冷 型 式 发 电 机 顶 部 设 有 一 个 低 温 淡 水 冷 却器 ，利 用

4、淡 水和 空气 对流 交换 热量 。有 效降 低发 电机 电枢 温度 ，并 设有 漏水 监测 报警 装置 。(2)JRCS60V中 压电 配电 板 MVMSB2JRCS的 中压 配电 板 M， 由 MI#和 M2#两 块中 压配 电板 组成 各 连接 两台 发电 机 ， 分 别对 两个 主变 压器 供电 ； 两 块中 压配 电板 之间 设有 “ 隔 离 ” (联 络 )开 关 HBT， 相 当于 传统 主配电 板的 控制 屏： 与 传统 主配 电板 控制 屏一 样， 设有 多台 发电 机的 控制 屏和 并车 屏， 具有 欠频 、失 压 、过 载、 逆功 率等 全部 保护 功能 ，以 及自 动、

5、 手动 同步 并电 功能 。图 160V中 压电 力系 统原 理图 设 有 2个 60V负 载单 元 ， 一 是艏 侧推 器 ， 由 M中 压配 电板 直接 提供 60V中 压电 力 ，是 船舶 整个 60V中 压电 力系 统唯 一的 直接 负载 设备 ，免 去了 传统 的 40V 60V的 升压 变压 器 ； 二 是两 个冷 藏箱 变压 器 HRT， 将 60V降 压至 40V， 为 冷藏 集装 箱提 供电 源 ， 且 设有独 立 的 绝 缘 监 测 和 报 警 装 置 ， 通 过 空 气 开 关 连 接 ， 具 有 隔 离 功 能 ， 避 免 冷 箱 电 气 故 障 对 M配 电板 造成

6、影响 和冲 击。 任 何打 开屏 门的 检查 操作 均需 严格 执行 安全 接地 放电 程序 ， 否 则中 压配 电板 的任 何一个 屏门 均无 法打 开， 因为 中压 配电 板与 传统 主配 电板 控制 屏不 同， 承载 着 60V的 高电 压 ，必 须保 证人 员安 全。(3)中 压电 主变 压器 HMTR3主 变压 器是 船舶 60V中 压电 力系 统的 核心 设备 ， 将 M中 压配 电板 的 60V降 压成 40V动 力电 ，进 入全 船的 电力 拖动 系统 。 主 变压 器输 入输 出功 率大 (420KVA)， 温 升高 (报 警值 120 左 右 )， 降 压比 大 ， 因 此

7、体 积硕 大。 日 常管 理的 主要 内容 是， 两台 主变 压器 交替 互换 使用 ，以 及监 控温 度和 有效 降温 。(4)JRCS40V低 压电 配电 板 LVMSB40VLM低 压 配 电 板 ， 如 同 传 统 的 负 载 屏 ， 承 载 着 船 舶 的 全 部 负 载 ； 不 同 之 处 在 于 ， 低压 配电 板供 电控 制屏 ： 设 有 3个 主空 气开 关， 其中 2个 分别 将对 应的 1#、 2#主 变压 器输 出的 40V低 压动 力电并 人低 压配 电板 ， 另 一个 设在 两个 LM低 压配 电板 之间 ， 用 以连 接 断开 两个 LM低 压配 电板 ； 设 有

8、一 个小 控制 面板 ， 汇 集同 步指 示器 、 同 步选 择开 关 、 供 电选 择开 关 、 隔 离开 关合(分 )闸 按钮 等， 便于 供电 开关 和隔 离开 关的 常规 操作 。 (5)中 压岸 电系 统 AMP目 前， 仅美 国洛 杉矶 港强 制使 用。 该 岸 电 系 统 的 功 能 ， 是 将 岸 上 提 供 的 60V中 压 (32A)电 经 检 测 同 步 后 接 人 M中 压 配电 板， 然后 经主 变压 器向 LM低 压配 电板 供电 。中 压岸 电系 统， 是船 舶中 压电 力系 统的 专业 配置 ，由 设置 在船 尾两 舷岸 电箱 内的 60V中 压电 缆专 用收

9、放装 置、 岸电 连接 屏和 M中 压配 电板 上的 岸电 控制 屏组 成。2M中 压电 配电 板的 安全 操作M中 压配 电板 的操 作项 目较 多且 操作 频繁 。4(1)发 电机 同步 并电 操作发 电机 同步 并电 ，是 主要 的常 规操 作。JRCS技 术 人 员 建 议 在 集 控 台 使 用 电 脑 中 的 自 动 同 步 并 电 模 式 操 作 ， 当 然 也 应 熟 练 在 配电 板上 操作 。 (2)60V艏 侧推 器操 作集 控室 要做 到： 驾 驶台 准备 使用 艏侧 推器 前 ， 启 动备 用副 机 ， 满 足三 台机 并网 供电 后 ， 才 能在 艏侧 推器 控制

10、屏上 合闸 供电 ； 监 控驾 驶台 操作 程序 若有 不符 ，及 时指 导纠 正； 必 要时 及时 分闸 断电 ，避 免事 故。(3)M中 压配 电板 的养 护、 检查 、管 理重 点同 样在 于落 实安 全保 护程 序。 JRCS中 压 配 电 板 ， 设 置 有 效 地 的 安 全 连 锁 保 护 ， 可 有 效 地 防 止 误 操 作 。 例 如 只 能 在摇 出主 空气 开关 至 TEST位 置、 合上 接地 开关 放电 、关 闭连 锁滑 盖后 ，才 能打 开前 屏门 ，否则 屏门 始终 被连 锁而 不能 被打 开。 前一 代 JRCS中 压电 配电 板接 地放 电前 没有 抽出 主

11、开 关的步 骤 。 容 易 造 成 在 没 有 打 开 接 地 开 关 的 情 况 下 误 将 主 开 关 合 闸 使 汇 流 排 60V电 压 直 接 接地 ，后 果不 堪想 象。 打 开任 何一 个屏 门前 ， 必 须严 格履 行安 全操 作程 序 ， 有 效地 接地 放电 ， 最 好验 证确 认 。 M中 压 配 电 板 的 整 个 操 作 、 检 查 过 程 ， 必 须 有 两 个 具 有 一 定 资 质 和 经 验 的 专 业 人 员在 场 。 一 个人 实施 具体 操作 ， 一 个人 作为 监护 人 ， 监 督操 作的 正确 性和 完整 性 ， 发 现问 题及5时 提出 并有 效制

12、 止 。 曾 发生 过监 护人 员及 时制 止操 作人 员的 误操 作 ， 有 效避 免一 场特 大操 作事 故的 案例 。 某 一步 操作 不能 进行 ，必 定是 上一 步操 作不 到位 或条 件不 具备 ，应 返回 上一 步解 决 ，绝 不能 设法 超越 。 此 外， JRCS中 压配 电板 的后 屏门 ： 每 块都 有 2个 M10的 内六 角上 紧螺 丝 ， 颇 为坚 固 。 不 仅有 良好 的保 护功 能 ， 更 有一 定的 防爆 功能 ，一 旦内 部发 生电 击爆 炸， 可起 到相 当的 屏蔽 作用 ，使 爆炸 冲击 波向 上突 破 ， 避免 伤害 周围 人员 。 虽 然没 有任

13、何连 锁保 护 ， 用 存放 在前 屏门 内的 钥匙 即可 打开 ， 但 按照 程序 ， 应 该先 完成 前屏 门打 开的 安全 程序 。 然 后才 能从 前屏 门内 取得 钥匙 打开 后屏 门 。 因 而绝 不可 能超 过接地 放电 程序 直接 用钥 匙开 后屏 门。 内 有足 够的 空间 ，可 保证 操作 人员 像传 统配 电板 一样 安全 地检 修、 保养 。3HMTR中 压主 变压 器的 安全 操作(1)定 期交 换使 用定 期交 换使 用很 重要 。重 要设 备， 定期 互换 使用 有利 于保 持两 台设 备均 处于 良好 状态 。规 范规 定该 主变 压器 持续 使用 不超 过六

14、个月 。一 般每 季度 互换 一次 ，轮 机长 要监 督执 行。 (2)通 风降 温使 用中 注意 检查 主变 压器 绕组 温度 和温 度变 化， 夏季 更要 注意 通风 降温 。 (3)备 用主 变压 器初 级与 中压 配电 板合 闸连 接根 据 GL船 级社 规范 ， 某 副机 跳电 后 ， 备 用6副 机将 全部 自动 启动 、同 步、 合闸 供电 ；两 块低 压配 电板 跳电 后， 中间 的隔 离开 关跳 闸 ， 供电 后 LMI# LM2#的 两个 主开 关自 动合 闸， 分别 向两 块低 压配 电板 供电 。备 用主 变压 器初 级最 好保 持与 中压 配电 板合 闸连 接状 态

15、， 虽 然消 耗部 分电 能 (耗 量很 小 ，电 流不 到 1A， 可以 忽略 不计 )， 却能 够： 保 持主 变压 器的 良好 绝缘 ； 保 持主 变压 器处 于良 好的 备用 状态 ，一 旦机 舱跳 电， 能够 及时 向低 压配 电板 供电 。(4)维 修保 养前 接地 放电维 修保 养备 用中 压主 变压 器前 ，应 该严 格履 行接 地放 电的 安全 操作 程序 ，特 别注 意 ， 接地 放电 应该 是 “ 双 边 ” 的 ， 即 初级 (60V)和 次级 40(V)两 边均 需接 地放 电 ， 以 确保 检修 安全 。4LM低 压电 配电 板安 全操 作40VLM低 压 配 电

16、板 ， 负 载 拖 动 部 分 与 传 统 的 负 载 屏 没 有 大 的 区 别 ， 传 统 的 操 作 、 养护 、管 理程 序即 能满 足要 求； 操作 的区 别在 于主 变压 器的 互换 使用 。主 变压 器的 互换 使用 ，主 要是 三种 状态 的转 换： 两 台主 变压 器分 别向 两块 LVMSB供 电， 转换 为一 台主 变压 器向 两块 LVMSB供 电。 一 台主 变压 器向 两块 LVMSB供 电， 转换 为两 台主 变压 器分 别向 两块 LVMSB供 电。 一 台主 变压 器向 两块 LVMSB供 电， 转换 为另 一台 主变 压器 向两 块 LVMSB供 电。这 三

17、种 状态 的转 换操 作 ， 涉 及及 时处 理机 舱跳 电后 恢复 常规 供电 ， 不 仅电 机员 要熟 练掌握 ，值 班轮 机员 也应 能够 按照 操作 规程 正确 操作 。75AMP岸 电系 统的 安全 操作整 个操 作过 程必 须有 两名 以上 专业 人员 参加 ， 最 好是 轮机 长现 场指 挥 ， 电 机员 具体 操作 ，一 名轮 机员 协助 ； 现 场人 员配 备对 讲机 ， 保 持船 舶内 部指 挥协 调以 及与 岸上 人员 的沟 通联 络 ，确 保操 作安 全顺 利进 行。 这 项操 作共 分六 个步 骤。(1)船 舶 AMP岸 电系 统接 地放 电接 岸电 前， 岸上 专业

18、 人员 上船 接洽 ，并 要求 船舶 AMP岸 电系 统进 行接 地放 电。在 岸电 专业 人员 见证 下， 船员 在 SC连 接屏 上完 成接 地放 电程 序。(2)电 缆的 送岸 连接电 缆绞 车有 自动 张紧 功能 (类 似自 动绞 缆机 )， 能 够保 持电 缆在 设定 张力 下的 一定 伸出 长度 ，间 隔一 定时 间自 动收 绞一 次， 可有 效保 护电 缆不 受外 力损 坏。 必 要时 可适 当调 节电 缆绞 车自 动力 矩和 设定 的绞 缆时 间 。 调 定后 电缆 应该 是不 吃紧 也不松 弛外 溜， 十分 钟左 右自 动绞 缆 3秒 钟。 若原 设定 的自 动力 矩偏 大和

19、 或 时间 偏长 等， 均有必 要调 小和 调短 。 船 员操 纵船 舶尾 部两 舷 AMP岸 电箱 内的 60V中 压电 缆专 用收 放装 置， 依次 ： 放 出液 压电 缆导 缆托 架， 操 作电 缆绞 车， 将两 根 60V中 压电 缆顺 着导 缆托 架逐 步送 出， 岸 上人 员接 到电 缆后 ，将 其连 接妥 岸上 电源 。(3)连 接、 试验 AMP应 急停 止控 制线 路8AMP应 急断 电线 路的 原理 ， 是 将连 接电 缆中 的应 急停 止控 制回 路接 人岸 上 AMP高 压真 空开 关合 闸线 圈 (串 联 ， 电 压 10V)， 当 船上 按下 任何 一个 应急 按钮

20、 或船 上 AMP电 缆绞 车送 出到仅 存最 后一 圈电 缆时 ，自 动断 开岸 上岸 电高 压开 关， 起到 应急 保护 作用 。岸 上人 员接 妥电 缆接 口后 ，连 接应 急断 电线 路。 船 员配 合， 在艉 岸电 箱、 SC岸 电连 接屏 、 M中 压配 电板 上的 岸电 控制 屏等 三处 ，按照 岸上 人员 指挥 操作 应急 断电 按钮 ，做 应急 断电 试验 。 岸 上人 员确 认试 验成 功 ， 就 完成 了 60V中 压电 AMP的 全部 供电 准备 工作 ， 随 时可 通知 岸上 供电 部门 合闸 供电 。 (4)同 步检 验船 员在 SC连 接屏 上检 验相 序， 确认

21、 后合 闸， 向中 压配 电板 MI#送 电。(5)中 压配 电板 合闸 送电中 压配 电板 MI#上 的合 闸送 电有 多种 方法 和模 式 (船 舶供 电的 断电 和不 断电 合闸 ； 船 舶供 电不 断电 合闸 中又 分自 动同 步合 闸和 手动 同步 合闸 )。船 舶断 电合 闸， 需检 测相 序后 ，发 电机 分闸 ，全 船失 电， 接着 按下 AMP的 合闸 开关 ， 恢复 船舶 供电 。 船 舶供 电不 断电 合闸 ， 则 是选 用自 动同 步模 式 ， 只 要按 下 AMP的 合闸 按钮 ， 自 动同 步并电 后供 电发 电机 自动 负载 转移 分闸 ，机 舱在 不断 电的 情

22、况 下完 成岸 电供 应转 换 (类 似船 上发电 机闸 转换 操作 )。为 了安 全， 岸方 一般 要求 船舶 断电 合闸 。然 后记 下电 表的 读数 ，以 便结 算。9(6)岸 电供 电结 束的 恢复 程序先 启动 一台 副机 ，选 定并 电方 法和 模式 。合 闸 ， 可 以选 择中 断或 不中 断船 舶供 电 ： 不 中断 船舶 供电 合闸 中又 分自 动同 步合 闸和 手动 同步 合闸 。 若 选用 不断 电自 动同 步模 式 ， 只 要 ： 按 下待 并发 电机 合闸 按钮 ； 自 动同 步并 电后 岸电 负荷 自动 转移 到船 舶发 电机 ； 岸 电分 闸 ； 机 舱在 不断

23、电的 情况 下完 成岸 电供 应转 换 (类似 船上 发电 机闸 转换 操作 )。船 舶断 电合 闸 ， 则 是启 动船 舶发 电机 后 先 岸电 分闸 ， 全 船失 电 ， 接 着按 下发 电机 的合闸 开关 ，恢 复船 舶供 电。 记 下电 表的 读数 ，以 便结 算。接 下来 ，在 SC连 接屏 上分 闸， 依次 ： 通 知岸 上人 员停 止供 电 (此 时船 舶也 可按 下应 急断 电按 钮， 遥控 岸上 分闸 断电 )； 配 合岸 上人 员脱 开电 缆连 接； 操 纵 60V中 压电 缆专 用收 放装 置， 逐步 收起 电缆 ； 操 纵收 起液 压导 缆托 架， 关上 舷门 。6系

24、统的 日常 管理6 1检 修中 的接 地放 电程 序中 压电 系统 的日 常管 理 ， 最 重要 的是 ， 检 修前 必须 严格 执行 接地 放电 程序 。 不 严格 执行接 地放 电程 序， 危害 极大 。酿 成重 大事 故的 案例 相当 多。10检 修完 毕 ， 也 必须 严格 执行 恢复 程序 。 检 修完 毕恢 复程 序出 错也 有险 些酿 成重 大事 故的案 例。 6 2中 压发 电机 的管 理与 传统 40V发 电机 的区 别主 要有 三方 面。(1)严 格的 接地 放电 程序定 子绕 组或 励磁 绕组 ，残 余电 场释 放出 来的 电荷 能量 足以 击倒 一头 牛， 安全 隐患

25、极大 。所 以 ， 停 机维 护保 养定 子绕 组或 励磁 绕组 前 ， 必 须严 格执 行接 地放 电程 序 ， 确 认接 地可靠 、充 分放 电后 ，才 能开 始检 修。(2)绝 缘要 求高发 电机 电枢 电压 高， 温升 大， 绝缘 要求 高， 定期 测量 和保 持绕 组绝 缘极 为重 要： 包括 ： 运 行中 保持 监测 系统 ， 时 刻检 测中 压电 系统 的绝 缘性 能 ， 确 保一 旦绝 缘不 良及 时报 警 。 报 警后 ，立 即采 取必 要措 施。 使 用 、 管 理中 ， 高 度重 视影 响绝 缘的 各种 因素 ， 例 如操 作中 应该 使用 便携 式放 电工 具 ，高 压

26、验 电器 ，耐 压 100V以 上的 工具 、仪 表、 绝缘 手套 等。(3)漏 水报 警装 置发 电机 采用 水冷 形式 冷却 电枢 绕组 ， 冷 却器 又设 置在 发电 机顶 部 ， 一 旦冷 却水 漏出 进入绕 组后 果不 堪设 想 。 因 此设 计上 ， 增 加了 漏水 监测 报警 装置 ， 即 使轻 微的 漏水 也能 及时 报警 。日 常， 应保 持： 定 期实 效检 验， 必须 编入 船舶 设备 检查 周期 表， 并严 格执 行；1 运 行中 ，保 持严 密监 测， 及时 发现 和排 除异 常， 保证 其工 作正 常。6 3机 舱 60V中 压电 缆的 安全 保护机 舱的 60V中

27、 压电 缆 ， 包 括从 发电 机到 集控 室 M中 压配 电板 ， 从 集控 室 M中 压配 电板 到 HMTR主 变压 器和 HRT冷 箱变 压器 ，从 船尾 岸电 箱到 岸电 连接 屏 SC、 岸电 连接 屏到 M中 压配 电板 等， 除特 殊红 色标 志外 。电 缆外 部没 有更 多的 防护 和警 告标 志。机 舱人 员要 注意 保护 60V中 压电 缆不 受伤 害 ， 不 要接 近明 火 ， 不 要受 到蒸 汽和 水的 影响 ，更 不能 被打 磨或 利器 硬物 破坏 表面 绝缘 层。 一 旦发 现表 面损 坏应 立即 修理 ， 因 为裸 露电 缆的 电场 对人 体的 安全 距离 为

28、90m， 威 胁极大 。 6 4中 压电 主变 压器 HMTR的 跳闸 处理中 压电 主变 压器 HMTR在 温度 监控 和保 护方 面设 有高 温报 警和 高温 跳闸 保护 ，一 旦达 到跳 闸温 度设 定值 ， 低 压配 电板 LM上 的主 空气 开关 LM跳 闸断 电 ， 全 船失 电 ， 应 急发 电机 自动启 动合 闸供 电 ， 类 似传 统的 发电 机跳 电 。 这 时 ， 运 行的 发电 机并 没有 跳闸 ， 所 以备 用发 电机不 会也 没有 必要 自动 启动 合闸 并电 。问 题是 ， 主 变压 器 HMTR跳 闸时 ， 应 急处 理程 序多 出一 个低 压配 电板 LM上

29、备用 主变 压器手 动操 作合 闸的 环节 ，因 为备 用主 变压 器不 会自 动合 闸供 电， 必须 在低 压配 电板 LM上 手动合 闸才 能供 电 。 这 就要 求当 值轮 机员 能够 判明 跳电 是否 主变 压器 跳闸 并掌 握处 理主 变压 器跳闸 的方 法， 及时 采取 措施 恢复 供电 。6 5AMP岸 电系 统的 日常 管理(1)系 统绝 缘， 定期 测试 ，且 于抵 准备 接岸 电港 口前 一周 测试 一次 。(2)电 缆专 用收 放装 置， 定期 检查 和效 用试 验， 即将 液压 导缆 托架 放出 、收 进， 将电 缆12送 出和 收回 ；且 于抵 准备 接岸 电港 口前

30、 一周 检查 和效 用试 验一 次。 6 6管 理和 操作 的监 护操 作和 检修 是船 舶电 机员 的职 责 ， 监 护人 只能 是轮 机员 。 但 大多 轮机 员缺 乏这 方面 的知识 ，甚 至认 为电 气设 备不 是自 己的 业务 范围 ，不 肯承 担监 护责 任。 (1)公 司， SM文 件应 明确 规定 ，船 舶的 中压 电力 系统 的操 作和 检修 ： 轮 机员 有责 监护 ； 公 司机 务部 门有 责指 导和 培训 轮机 员。(2)轮 机员 有必 要： 转 变观 念。 担当 起监 护人 的岗 位义 务； 加 强学 习 ， 参 加必 要的 培训 ， 具 备中 压电 的操 作技 能 ， 以 保证 日常 值班 尤其 遇到 机舱跳 电、 设备 故障 时进 行相 关操 作和 处理 。 (3)轮 机长 是全 船机 电设 备的 总负 责人 ， AMP岸 电连 接操 作的 现场 指挥 者， 更应 该： 全 面掌 握中 压电 系统 的管 理、 操作 程序 ； 组 织轮 机部 人员 学习 ，提 高知 识和 管理 水平 。作 者： 中海 集装 箱运 输股 份有 限公 司 赵 文利 陈 新 来 源： 航海 技术