李家淦 王明雨＊ 赵恩蕊 苑仁民 于光宇

（山东交通学院 船舶与轮机工程学院，山东 威海264200）

在《STCW78/95》公约中规定海事方向轮机工程专业、船舶电子电气工程专业在校生及社会船员晋升必须要经过船舶轮机模拟器的培训，其中船舶模拟电站是轮机模拟器的核心内容之一，以其高效、安全、成本低等特点，已经成为航海专业教育与培训的重要平台和教育手段[1-6]。为更好的服务航运事业、培养更加优秀的船员，本中以山东交通学院船舶与轮机工程学院船舶模拟电站为探讨平台，介绍了模拟电站并车操作方法及并车过程中可能发生的故障，并以并车过程中可能出现的故障为案例，提出了相应的解决方法，进而促进学生的实训和学习。

1 船舶模拟电站发电机并车介绍

船舶电站随着船舶航行状态的不同，其对应输出功率、用电量相差很大，现代船舶电站一般都配有二台或多台发电机组；当船舶电网负荷较低、承载较小时，船舶电网由单台发电机组供电；当船舶电网负荷增加、承载较大时，需要起动两台或多台同步发电机组并网供电，从而不仅能保证船舶电网电压和频率的稳定，同时还提高了船舶电网供电的质量[7-12]。因此，在船舶电站控制系统中，同步发电机组的并车操作是轮机员、电子电气员培训的重点。

为了保证船舶电站并车操作的可靠性，船舶上一般配有并车监测装置辅助船员并车操作，山东交通学院船舶与轮机工程学院船舶模拟电站以船舶常用的同步表作为并车监测装置，这种装置操作简单、易于掌握，以下将对船舶模拟电站并车方法和并车常见故障做简单探讨。

2 船舶模拟电站的并车条件及操作方法

2.1 船舶同步发电机组并车条件

同步发电机组并车操作必须具备以下（准同步并车）条件[13-14]：

（1）两台发电机组的相序要一致（船舶在建造时已确定发电机组相序，默认并车时相序一致）；

（2）两台发电机组之间电压差≤10%UN；

（3）两台发电机组电压的相位差≤15°；

（4）两台发电机组的频差≤0.5Hz。

图1 为船舶配电装置，培训学员练习并车操作过程如下：首先启动一台发电机，待调整电压、频率至额定参数后，闭合主开关把电源送至汇流排，然后增加电网负荷达到单机容量的75-80%时启动另一台待并发电机组，调节待并发电机组的参数，当满足准同步并车条件下合闸并车。

图1 船舶配电装置

2.2 手动并车操作

发电机组并车操作有三种模式（手动、自动、半自动），在此我们主要培养学员手动并车操作方式。所以首先选择手动并车模式，然后将待并车选择开关置于需要并车的机组，再通过电压表、频率表、同步表判断并车条件是否满足。在并车过程中主要调节的设备是待并机的油门，当待并机的频率接近额定频率时，发电机调压器使得电压参数达到额定值，通过电压表和频率表进行判断电压和频率是否满足电压差≤10%UN、频差≤0.5Hz，当电压和频率满足条件后，我们选择同步表进行相位差检测；若相位差不满足并车条件时，调节待并发电机的油门旋钮（改变频率）让其旋转指示灯向FAST 顺时针方向旋转，旋转频率要求小于0.25Hz（即旋转一周大于4s），当旋转指示灯转到同步表11 点方向（相位差满足条件）时，果断按下合闸按钮，实现待并机组并车运行。

图2 手动并车用同步表

3 船舶模拟电站并车失败分析及处理

船舶发电机组并车操作时，只要满足准同步并车条件，按照并车步骤及要求操作，一般都能实现正常并车操作；但是有些工况和操作等因素也会造成并车失败，甚至引发全船失电等大的事故，现将并车操作过程中可能引起并车失败的原因总结分析如下：

3.1 船舶电网电压、频率波动造成并车失败

当船舶进、出港，处于机动状态时，或者电网负荷剧烈变动时，引起电网功率大范围变化，造成船舶电网电压、频率大幅度波动，此时待并发电机的电压和频率参数将难以满足准同步并车条件，如果此时进行合闸并车操作，将会在两台发电机组间产生巨大的冲击电流而使主开关保护跳闸，船员在实船操作时应避免电压和频率大幅度波动。

3.2 船舶电网空载运行时并车易造成失败

当船舶电网在网运行发电机组带载非常小、近似空载运行时，如果此时将另一台发电机组并车，由于电网负载较小，并车时小的波动都会在两台机组间造成大的影响，使得其中一台机组逆功率运行，引起逆功率保护跳闸；同时从经济上分析，两台发电机空载运行将造成资源和能源的浪费；通常当电网单机运行负荷达到单机额定容量的75-80%或当船舶将要起动大型负荷时，再起动另一台发电机组进行并车，以保证船舶电网的经济性和稳定性。

3.3 船员操作不当造成并车失败

当船舶电站进行粗同步并车时，操作人员常误以为可以随意并车，而忽略了合理的并车条件。虽然粗同步并车有电抗器进行限流，但是在实际并车操作时如果两台机组的相位差大于90°时，机组间所产生的的冲击电流仍可使发电机的主开关保护跳闸。因此，我们仍需要结合准同步并车条件操作粗同步并车。

3.4 并车后未能及时转移负荷造成并车失败

对于常规电站，发电机组并入电网之后，如果各台发电机无法及时合理分配负荷，此时如果电网出现大的波动，将有可能造成逆功率故障，使得主开关跳闸。所以，为保证并车的顺利进行，当并车后应及时的转移负荷，同时应做好各部门间的沟通避免在并车操作时起动大负荷。

3.5 并车装置或均压线不正常造成并车失败

对于新建造或经过大修的发电机组，有时可能由于并车装置有故障或均压线接错而使并车失败；我们需要重点检查确保无问题后再并车，如相序及均压线的极性是否正确，所有接线端是否紧固，如电抗器连接的触头、均压线连接的触头、主开关连接的主副触头等是否接线可靠，当接触不良时应及时排除故障，然后再进行并车操作。

4 结论

当并车条件不满足或并车操作不当时，都会造成并车失败，严重时导致全船失电，甚至造成发电机组的损坏，所以一定要使其满足准同步并车条件，并严格按照规程进行操作才能达到预期的效果。

通过对模拟电站并车条件、并车操作方法和对并车失败原因的分析，使参加培训人员进一步掌握船舶电站的操作，从而更好的服务于航运事业、培养更多优秀的船员。