船舶电站 主配电系统.

1、船舶电站调试与交验 主主 编编 宋运伟（渤海船舶职业学院）宋运伟（渤海船舶职业学院） 高等职业教育十二五国家规划教材高等职业教育十二五国家规划教材 船舶电站调试与交验船舶电站调试与交验 项目一项目一 概述概述 项目二项目二 空气断路器组成空气断路器组成 项目三项目三 拖轮实船发电机主开关拖轮实船发电机主开关 项目四项目四 发电机主开关的维护发电机主开关的维护 项目五项目五 自动空气断路器的故障判断与排除自动空气断路器的故障判断与排除 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 1、自动开关分类 （又叫空气开关、 断路器）分为： 塑料外壳式（装置式），用DZ （MCCB）表示，作分路或负 荷开关

2、； 框架式（万能式），用DW表示 （ACB）（陆用DW10为主，船 用DW94、95、98、AH等）， 作发电机主开关。 一、概一、概 述述 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 2船用万能式自动空气断路器 用途： A开关作用：非频繁通断主电路，也可以通过分励按钮进行远距 离断电操作； B多种保护作用：短路、过载和欠失压时自动切断主电路。 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务描述任务描述 前储能机构，上部绿色为欠压脱扣器，蓝色为合闸线圈（合闸电磁铁）， 赭石色为分励脱扣器赭石色为分励脱扣器 前排右：电动机，上部前排右：电动机，上部绿色部件为

3、与欠压脱扣器联合使用的：欠绿色部件为与欠压脱扣器联合使用的：欠 压延时控制器。压延时控制器。 后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分 为二次接线端子。为二次接线端子。 前排左一：控制器 前排中：储能机构，上部绿色为分励脱扣器，蓝色为合闸线圈（合闸电磁 铁），赭石色为欠压脱扣器 前排右：电动机，上部绿色部件为与欠压脱扣器联合使用的：欠压延时控 制器。 后排断路器本体（导电机构，灭弧室，进出线排），上部浅灰色部分为二次接 线端子。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器

4、原理自动断路器原理 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 3.自动空气断路器型号含义 例如： DW98-500/33 表示船用万能式低压断路器，额定电流500A，3极，复 式脱扣保护。 DZ91-100/33表示船用装置式低压断路器，额定电流100A，3极，复 式脱扣保护。 断路器型号随着厂家的不同其含义及命名方法有所不同。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 4. 自动空气断路器电气参数 1）额定电压 额定电压是指在规定条件下，自动空气断路器在长期工 作中能承受的

5、最高电压。 额定电压一般在690V以下 2）额定电流 额定电流是指在规定条件下，自动空气断路器在合闸位 置允许长期通过的最大工作电流。 额定电流一般从几十安到4000安之间 3）短路接通能力 当发生短路故障时，自动空气断路器能承受的最大短路电 流值。 一般从几十千安到150千安 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 5）机械寿命 自动空气断路器在需要修理或更换机械零件前所能承受 的无载操作次数称为机械寿命。 6）电寿命 在规定的正常工作条件下，自动空气断路器不需修理或 更换零件情况下，带负荷操作的次数称为电寿命。 一般从几十千安到100千安 当发生短路故障时，自动空气断

6、路器分断电流（或电弧） 的能力。 4）短路分断能力 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 触点系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动机构和保护元件（脱扣 器）等组成。 二、空气断路器组成二、空气断路器组成 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 断路器分为以下几个部分： 1、触头导电部件 支承、绝缘作用，由于预期短路电流较大，电弧能量强等方面因素的影响， 触头导电部分，被密封在一个腔体内。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 1、触头导电部件 由主触头（断先、通

7、后），副触头，弧触头（带电弧通断：通先、断 后）组成，都起通断主电路的作用；辅助触点通断控制电路。动作顺序是： 在合闸时，先接通弧触头，然后接通预接触头，最后才是主触头；在分闸时 ，先断开主触头，然后是预接触头，最后才是弧触头，电弧均产生在弧触头 上，弧触头要采用耐电弧、抗熔焊的材料制成，如铜或铜钨合金；主触头要 求采用良好的导电材料，如银钨合金；预接触头则采用紫铜材料。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 、灭弧装置 采用磁钢片制成的灭弧栅片：其作用是使电弧迅速熄灭，以保护触头不 被电弧灼伤或熔焊，提高开关的使用寿命和工作的可靠性。 1）电弧:当用开关电器断开电流时

8、，如果电路电压不低于1020伏，电流不 小于80100mA，电器的触头间便会产生电弧。 电弧是高温高导电率的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使 断开电路的时间延长。如果电路中通有强电流，则当扳断开关的瞬时，在开 关处将发生强大的火花，这种电火花容易转变为弧光放电，亦称电弧。 2）灭弧室：在出现各种故障时，动、静触头分断，触头之间产生强烈的电 弧。灭弧室内的铁质栅片被磁化，产生吸力，把电弧引向灭弧室，将电弧分 隔成短弧，利用铁栅片对电弧的冷却，以提高电弧电阻和电弧电压，将电弧 熄灭。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务描述任务描述 2、储能操作机构 利用一系列复杂的机械

9、机构，拉伸一根大直径弹簧储能，利用脱扣机构， 将主弹簧自拉伸位置解锁释放，进而执行合闸或者分闸的操作。 主弹簧，及相连接整合在一起的这些连杆，弹簧，称为储能机构。 主弹簧的拉伸，一方面可以通过一个手柄，可以人力完成。也可通过一个 电机和相连的减速齿轮机构，依靠电机为主拉簧储能，称为电操，储能电 机。 三（四）极触头，均分别与储能机构相连接。 操作机构和自由脱扣机构操作机构和自由脱扣机构 其作用是实现操作手柄及电动合闸或电磁合闸装置和各种脱扣器对 触头动作的控制，并且要能够“自由脱扣”。所谓“自由脱扣”是指在 主电路中出现故障电流时，不论操作手柄在什么位置，触头均能迅速分 断电路。 知识链接知识

10、链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 储能操作机构储能操作机构 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 主拉簧主拉簧 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 断路器分为以下几个部分断路器分为以下几个部分： 知识链接知识链接 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 3.脱扣器 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 分励脱扣器，合闸线圈，欠压脱扣器 架设在断路器储能机构的上方，透过一些杠杆机构，四两拨千斤的完成 任务。 分励是远程断开。 欠压是达不到电压时断开 合闸线圈，也叫合闸电磁铁。 在监控室用电机对机构储能之

11、后，去现场摁下按钮，就是手动操作了， 在机构上方装设一个电磁铁，全面实现自动化。就是合闸线圈。 电操（就是前面说的那个把主拉簧拉开的电机）以及分励、合闸线圈， 合称为电合分。 订货时常说的电合分电压 AC220V （）过电流脱扣器：按结构可分为电子型和电磁型两种。它被用作发 电机的短路和过载保护，保护特性采用过载长延时（包括定时限和反时限 两种）、短路短延时及特大短路瞬时脱扣的三段保护特性。 当短路故障和 过载现象发生时，瞬时或经短延时或经长延时后接通电磁铁使过流脱扣器 瞬时动作，开关自动跳闸。反时限含义开关动作的时间和过载电流成反比 关系。 任务实施任务实施任务四任务四 自动断路器原理自动断

12、路器原理 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 （）失压脱扣器：大多用具有电压线圈的电磁铁构成，远距离操作 的失压脱扣按钮。当线路电压低于规定的额定值时，由于电磁吸力的不 足引起继电器释放，通过自由脱扣机构使开关自动跳闸。为避免电网瞬 时波动产生误动作，可采用延时，延时时间一般为1-3秒。失压脱扣器保 证在电压降到额定电压值的40或以下时必须动作，自动开关断开，而 在额定电压的75或以上时必须保证自动开关可靠合闸。 （3）分励脱扣器：主要用于远距离控制自动开关的断开，当按下分 励脱扣按钮时，继电器吸合，通过自由脱扣机构将自动开关断开。分励 脱扣器为远距离控制断路器迅速断

13、开电路用。分励脱扣线圈要在75 110额定电压时能可靠断开自动开关。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 船用万能式自动空气断路器大多采用按钮合闸操作，其内部实际合闸 操作机构不是电磁铁形式就是电动机形式，但均要保留有手柄操作方式。 手柄操作合闸方式一般只在检查和特殊情况下使用。 一般较大容量的开关是采用电合闸，以减少操作强度，并能满足自 动控制和遥控操作的需要。 不论哪一种操作方式，均要首先使贮能弹簧贮能，并使自由脱扣机 构“再扣”，然后利用弹簧的贮能快速合闸，使合闸的时间与操作无 关，仅与断路器内部机构有关。 目前万能式自动空气断路器，采用电磁铁合闸操作机构的合闸

14、时间一 般在0.1s左右，采用电动机合闸操作机构的合闸时间一般为0.30.4s左 右。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 三三 拖轮实船发电机主开关拖轮实船发电机主开关 发电机的合、分闸操作以及过载、短路、欠压（失压）保护的动作均由NS- 250H TM250 3PFC +1+2+3自动开关完成。 通过MCH对操作机构进行储能 或通过手动储能手柄运行7次进行手动储能前面板上有合分闸按钮，操作 断路器 也可通过分、合线圈，电气控制断路器 施耐德施耐德MTMT空气断路器空气断路器 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 任务实施任务实施 Compact NSX安装及

15、操作方式安装及操作方式 n 3种安装方式 固定式 插入式 抽出式 n 3 种操作方式 o拨动手柄 o直接旋转手柄、延伸旋转手柄 o电动操作机构 任务描述任务描述 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 (2）全系列的电气附件及辅助装置： 电动操作机构（MCH） 欠压脱扣线圈（MN，MNR） 分励脱扣线圈（MX） 合闸线圈（XF） 辅助触点（OF，SDE，PF等） 电气合闸按钮 可用挂锁和/或钥匙锁锁定 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 选型指南选型指南-配电保护配电保护 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 附件说明附件说明-内部附件安装

16、位置说明内部附件安装位置说明 使用标准附件 100250400630 开关(OF) 脱扣指示(SD) 故障显示(SDE) 接地故障显示 (SDV) 欠压脱扣线圈(MN) 失压脱扣线圈(MX) 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 附件说明附件说明-内部附件安装位置说明内部附件安装位置说明 开关(OF) 脱扣指示(SD) 故障显示(SDE) 接地故障显示 (SDV) 欠压脱扣线圈(MN) 失压脱扣线圈(MX) 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 附件说明附件说明-内部附件安装位置说明内部附件安装位置说明 开关(OF) 脱扣指示(SD) 故障显示(

17、SDE) 接地故障显示 (SDV) 欠压脱扣线圈(MN) 失压脱扣线圈(MX) 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 电动操作机构电动操作机构 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 Compact NSX脱扣单元配合表脱扣单元配合表 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识链接知识链接 四、发电机主开关的维护四、发电机主开关的维护 框架式自动空气断路器的抽出 框架式自动空气断路器的抽出位置“断开”位置 断路器有“连接”、“试验”和“断开”三个位置，面板上有断路器抽出 位置指示。 “连接”位置，是断路器正常工作位置，断路器固定部分与可抽出部

18、分之 间的主电路、控制电路连接器均处于连接状态。 “试验”位置，断路器固定部分与可抽出部分之间的控制电路连接器处于 连接状态，主电路连接器处于断开状态。控制电路接通，可试验合闸、分 闸和各种脱扣等控制功能，合闸试验时，即使断路器触头闭合，也不会接 通断开的主电路。 “断开”位置，断路器固定部分与可抽出部分之间的主电路、控制电路等 的连接器均处于断开状态，整个断路器完全无电，可安全地维护、保养、 检修断路器。若把断路器从“断开”位继续沿轨道拉出，可把断路器从轨 道移下，放置到比较方便的地方或车间维护、保养或检修。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 联锁机构联锁机构 断

19、路器都设有联锁机构，可能包括： 合闸状态不能抽出断路器或不能插入抽出手柄，只有分闸状态才可 抽出断路器或插入抽出手柄。 需根据说明书要求压下相应联锁杠杆才能开始抽出操作，否则不能 插入抽出手柄或不能抽出断路器。 大部分断路器（一些早期产品除外），抽出或装复到某一个位置时 联锁杠杆会自动复位，表示已到位。若需继续进行抽出或装复操作， 需再一次压下相应的联锁杠杆。 某些型号的断路器，插入抽出手柄时，需按下面板上的“TRIP”按钮。 某些型号的断路器，在“连接”位有紧固螺丝固定。需先松开紧固 螺丝才能开始抽出操作；检修完毕要把紧固螺丝紧固到位。 装复断路器，若未安装到“连接”位，机械联锁机构将使主开

20、关不 能合闸。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 1、自动空气开关在使用前应将各电磁铁工作表面(如失压脱扣器电磁铁 吸合面)的防锈油漆或油脂擦净，以免影响开关的动作值。 2、操作机构在使用一段时间后(可考虑每季度或约1/4 机械寿命一次)， 在传动机构部分应加润滑油(小容量塑壳式断路器不需要)。 3、每隔一段时间(例如定期检修时)，应清除落于断路器上的灰尘，以 保证断路器绝缘良好。 4、灭弧室在因短路分断后或较长时期使用后，应清除灭弧室内壁和栅 片上的金属颗粒和黑烟灰。长期未使用的灭弧室(如配件)，在需使用前 应先烘一次，以保障良好的绝缘。 5、开关触头使用一定次数

21、后，如触头表面发现有毛刺、金属颗粒等， 应当予以清理以保证良好的接触。只有当触头被磨损至原来厚度的1/3时， 才考虑更换触头。 6、定期检查各脱扣器的电流整定值和延时时间，特别是半导体脱扣器， 应定期用试验按钮检查其动作情况。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 五、自动空气断路器的故障判断与排除五、自动空气断路器的故障判断与排除 面对故障，应先判断是断路器自身机械机构故障，还是断路器外部的控 制电路故障，然后再进一步分析。 断路器自身的机械机构故障，往往是断路器内部螺丝松动/脱落、元件变 形、断路器检修后装复不到位等所致，需要一边操作一边仔细观察。 断路器外部的控制

22、电路故障比较简单，一般只要分析电路图即可排除， 但也要考虑到断路器内部电路例如断路器的一些辅助触点等可能出现的 故障。 寻找故障点的过程中可能需要合闸、分闸试验，所以最好把断路器拉出 到“试验”位操作。 自动空气断路器的常见故障，主要有断路器不能储能、合不上闸、脱不 开闸、误跳闸等。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 发电机主开关为带电动操作装置的塑壳式开关。合闸失败：手动 失败，原因是失压脱扣器故障或无电、控制模式在自动位、弹簧 未储能（要手动储能）、锁扣装置上锁、内部机械故障；电动失 败，可能是合闸线路故障、失压脱扣器或线圈故障、控制模式在 手动位、弹簧储能装置

23、故障、锁扣装置上锁、内部机械故障等。 回答中应指出相关部件的具体位置。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 1）自动空气断路器不能储能 船舶发电机的自动空气断路器有手动和电动两种合闸方式。通常采用 电动合闸方式，但一般都还保留有手动合闸方式作为备用。 无论手动还是电动，都是利用储能弹簧释放的力量，在自由脱扣机构 再扣时使自动空气断路器合闸，所以自动空气断路器合闸前必须先使 储能弹簧储能。 故障排查与合闸方式有关： 电动机储能方式 电动机储能时，能明显听到电动机转动的声音，且断路器面板上有储 能弹簧是否储能到位的指示。 若合闸完成后听不到电动机转动的声音，或断路器面板上

24、储能指示不 显示，就是主开关不储能。 可进一步检查用手动储能手柄是否可以储能： 若是，则故障点在控制电路； 若否，则故障点在储能机构。 40 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 电磁铁储能方式 电磁铁合闸方式，无论合闸成功与否，均可听到弹簧力作用下储能、电 磁铁合闸的较大声响。 若电动合闸时断路器无反应，则是电磁铁不储能、合闸，可进一步用手 动合闸手柄操作，检查储能、合闸机械机构是否动作： 若是，则故障点在控制电路，可用万用表测量合闸信号是否到达断路 器的相应接线端子来确认。若合闸信号到达断路器的接线端子，则可能 是断路器内部控制电路故障。 若否，则故障点在机械机构，

25、电动合闸时有时会听到合闸电磁铁稍微 动作的声音。 41 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 2）自动空气断路器合不上闸的故障判断及原因分析 若配电板有电，但空气开关合不上闸，则主要机电原因有： 空气开关的自由脱扣机构的脱扣钮腐蚀严重，钩不住。 失压脱扣器无电压或线圈烧坏，空气开关辅助触头或中间继电器 触头接触不良。 储能弹簧变形，导致闭合力减小，或反作用弹簧力太小。 脱扣机构不能复位再扣。 控制线路熔丝烧断，不能发出合闸信号。 逆功率继电器的电压线圈和电流线圈通电后作用与要求相反，接 正常负载后产生逆功率等。 任务四任务四 自动断路器原理自动断路器原理 知识拓展知识拓展 断路器合闸操作时，可明显听到内部机构动作和触头闭合的声音。在断路 器的前面板和配电板上有主开关合闸的指示。 电动合闸，按下按钮后主开关毫无反应而手动方式合闸正常，则可认为 故障点在合闸控制电路。可一边按合闸按钮，一边用万用表测量合闸信号 是否到达断路器的相应接线端子来确认。若合闸信号到达断路器接线端子， 则是断路器内部控制电路故障。 电动和手动合闸，均能听到开关内部