大连海事大学《船舶电气设备及系统》试卷X3及答案

大连海事大学《船舶电气设备及系统》试卷X3及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）船舶电力系统的核心组成单元为A.电源、配电装置、电力网、用电负载B.主发电机、应急发电机、蓄电池、舵机C.主配电板、应急配电板、岸电箱、照明灯具D.主电源、应急电源、临时应急电源、推进电机依据SOLAS公约要求，国际航行货船应急电源的最短连续供电时长为A.3hB.18hC.36hD.48h同步发电机准同步并车操作中，若待并发电机频率高于电网运行频率，合闸成功后待并机将A.工作在电动机状态，触发逆功率保护B.承担更多有功功率负载C.不承担任何有功负载D.立即发生短路跳闸船用主发电机过载长延时保护的电流整定值范围通常为额定电流的（），延时15~30s动作A.1.0~1.1倍B.1.25~1.35倍C.2~3倍D.5~10倍船舶主操舵装置需满足的转舵速度要求为：船舶最大吃水、最大营运航速下，舵叶从一舷35°转至另一舷30°的时间不超过A.18sB.28sC.45sD.60s船用电缆型号CEF82/SA的含义是A.乙丙橡胶绝缘、氯丁橡胶护套、阻燃、镀锡铜丝编织屏蔽、铠装船用电力电缆B.聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、普通非阻燃船用控制电缆C.交联聚乙烯绝缘、聚烯烃护套、耐火船用通信电缆D.天然橡胶绝缘、铅护套、粗钢丝铠装海底电缆船舶三相绝缘低压电力系统中，用于实时监测电网对地绝缘状态的常规配置是A.交流电压表组B.直流电流表C.绝缘地气灯+配电板式兆欧表D.三相功率表同步发电机自动电压调整器（AVR）的核心功能是A.调整原动机转速，稳定电网频率B.维持发电机端电压稳定，并联运行时合理分配无功功率C.实现发电机与电网的自动同步D.并联运行时合理分配有功功率船用交流电动锚机的拖动性能要求为：额定负载工况下，电机应能承受（）倍额定转矩堵转1min无损坏A.1.2B.2C.3D.4配置自动起动装置的船用应急发电机，需在主电源失电后（）内完成起动、合闸并承载额定负载A.10sB.20sC.45sD.90s同步发电机逆功率保护的动作整定值通常为额定功率的（），延时1~3s动作跳闸A.5%~15%

B.25%~35%

C.50%~60%

D.80%~90%

12.船舶航行灯系统的供电要求为A.需由主配电板和应急配电板引出两路独立馈线供电，末端设置双电源切换B.仅能由应急配电板单独供电C.仅能由临时应急蓄电池组供电D.可由就近照明分电箱分支回路供电准同步并车时，若合闸瞬间待并机与电网电压相位差超过30°，最易引发的后果是A.发电机长期逆功运行B.产生数倍于额定电流的冲击电流，造成绕组电动力损伤、主开关保护跳闸C.电网频率持续升高D.电网电压持续降低，烧毁低压负载船舶轴带发电机系统的核心应用优势是A.可在主机停机时独立为全船供电B.利用主机富余功率发电，降低燃油消耗，提升营运经济性C.可完全替代应急发电机的功能D.输出频率稳定性优于独立柴油发电机组传统船用交流三速锚机的三档转速调节通常通过（）实现A.变极调速B.定子变压调速C.转子串电阻调速D.变频调速船用主开关短路短延时保护的电流整定值通常为额定电流的（），延时0.2~0.6s动作，实现电网选择性保护A.1.25~1.35倍B.2~3倍C.5~10倍D.10~15倍船用电气设备外壳防护等级IP56的含义是A.可阻挡直径大于1mm的固体进入，防滴水侵入B.防尘（无法完全阻止灰尘进入，但灰尘进入量不影响设备运行）、防猛烈海浪侵入C.完全防尘，可在指定压力下长时间潜水运行D.可阻挡手指接触危险部件，防溅水侵入船舶蓄电池舱（铅酸蓄电池）内安装的电气开关、灯具必须满足（）要求A.防爆B.防腐蚀C.防水D.防震船用可编程逻辑控制器（PLC）控制系统中，负责执行用户程序、运算处理逻辑、调度输入输出模块工作的核心单元是A.电源模块B.CPU模块C.数字量输入输出模块D.通信模块大型LNG船、超大型集装箱船采用的船舶高压电力系统，常规电压等级为A.220VB.400VC.3.3kV或6.6kVD.110kV二、多项选择题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）同步发电机准同步并车的必备条件包括A.待并机与电网电压有效值相等，偏差不超过额定值的10%

B.待并机与电网频率相等，偏差不超过0.5HzC.待并机与电网电压相位一致，合闸瞬间相位差不超过15°D.待并机与电网相序一致E.待并机额定功率与在网运行发电机额定功率完全相等船舶主配电板的常规组成屏柜包括A.发电机控制屏B.并车屏C.负载分配屏D.应急电源控制屏E.岸电控制屏依据SOLAS公约要求，船舶操舵系统需满足的技术要求包括A.主操舵装置应能在船舶最大吃水、最大营运航速下，将舵叶从一舷35°转至另一舷35°B.主操舵装置转舵时间（一舷35°至另一舷30°）不超过28sC.辅助操舵装置应能在船舶航速为最大营运航速一半且不低于7kn时，将舵从一舷15°转至另一舷15°，转舵时间不超过60sD.舵机供电回路仅允许设置短路保护，不得设置自动过载跳闸保护，仅可设置过载声光报警E.操舵控制系统需配置两套独立回路，分别在驾驶台、舵机舱设置操舵控制站点船舶应急电源的强制供电范围包括A.航行灯、信号灯、逃生通道、登乘站、关键工作舱室的应急照明B.应急舵机、应急消防泵、应急舱底泵、水密门动力电源C.GMDSS通信设备、雷达、电罗经等关键航行设备D.旅客舱室娱乐插座、船员生活空调E.火灾报警系统、通用应急报警系统船用同步发电机的标配保护环节包括A.三段式过电流保护（长延时、短延时、瞬动）B.过载保护（带报警）C.逆功率保护D.欠电压保护E.过频/欠频保护船舶照明系统按功能划分，通常包括A.工作及生活舱室正常照明B.应急照明、临时应急照明C.航行信号灯D.舱室装饰氛围照明E.甲板作业探照灯、货舱装卸照明船舶电气安全防护的常规技术措施包括A.电气设备金属外壳保护接地B.电力系统工作接地C.信号回路屏蔽接地D.带电部件绝缘防护E.高危险舱室采用安全电压供电船用电动锚机的工作特性与技术要求包括A.工作制为短时重复工作制，标准工作周期为30minB.起锚工况下可承受2倍额定转矩堵转1min无损坏C.配置堵转保护，防止电机长时间堵转过热烧毁D.具备重力抛锚功能，配置机械刹车手动释放机构E.抛锚工况下需电机高速驱动锚链快速下放船用电缆敷设需满足的工艺要求包括A.尽量远离高温、高湿、强腐蚀舱室，必须穿过时采取隔热、密封防护措施B.穿越水密舱壁、甲板时采用水密填料函密封，保证舱室结构水密完整性C.敷设时弯曲半径满足要求：非铠装电缆弯曲半径不小于电缆外径的6倍，铠装电缆不小于12倍D.采用专用电缆卡码、扎带固定，不得直接敷设在船体外板上无固定E.机舱、应急通道、消防控制站等关键区域采用阻燃或耐火型电缆自动准同步并车装置的核心功能包括A.实时检测待并机与电网的频差，输出调速信号调整待并机原动机转速，将频差控制在允许范围B.实时检测待并机与电网的电压差，输出调压信号调整待并机励磁电流，将压差控制在允许范围C.实时检测待并机与电网的相位差，在相位差过零前提前发出合闸指令，保证合闸瞬间相位差在允许范围D.并车完成后自动调整发电机调速、励磁特性，实现有功、无功功率的均匀分配E.并车完成后自动切除待并机的调压、调速控制回路三、判断题（每题1分，共10分，正确填√，错误填×）船舶三相绝缘低压电力系统发生单相接地故障时，系统线电压保持对称，可维持短时供电，但需立即发出报警并排查故障点。并联运行的同步发电机之间，有功功率的均匀分配通过调整发电机励磁电流实现，无功功率的均匀分配通过调整原动机调速器特性实现。船舶临时应急电源（小应急蓄电池组）的连续供电时长不小于30min，用于主电源、应急电源均失效时为关键报警、应急照明供电。船用电缆截面选择仅需满足负载额定电流的载流量要求，无需考虑环境温度、成束敷设的载流量修正以及短路热稳定要求。船舶主开关因故障跳闸后，必须立即强行合闸恢复供电，故障排查可在供电恢复后开展。SOLAS公约要求船舶航行灯控制箱必须配置每盏灯的断线监测报警功能，灯丝烧断或线路断线时立即发出声光报警。轴带发电机由船舶主机驱动，因主机转速会随航行工况变化，必须配置稳频装置才能输出额定频率的交流电。船舶电气设备发生火灾时，应立即使用泡沫灭火器喷射灭火，快速控制火势蔓延。准同步并车时若待并机电压低于电网电压15%，合闸后待并机将进入过激磁状态，输出大量滞后无功功率。船舶电力系统选择性保护是指：电网某点发生故障时，距离故障点最近的保护开关优先动作，仅切断故障回路，保证非故障区域持续供电。四、简答题（每题5分，共20分）简述船用同步发电机主空气断路器的核心保护功能及对应整定值要求。简述船舶应急电源的配置原则与供电范围。简述船用电动/电动液压舵机的安全控制要求。对比陆地电力系统，简述船舶电力系统的典型特点。五、综合应用题（共30分，每题10分）某76000载重吨散货船配置3台额定功率500kW、额定电压400V、额定频率50Hz、额定功率因数0.8的主柴油发电机组，靠港装卸作业时采用2台机组并联运行，实时运行参数为：1号机组输出有功功率250kW、无功功率180kvar；2号机组输出有功功率280kW、无功功率120kvar。请完成以下计算与分析：（1）计算当前电网总有功功率、总无功功率、总视在功率及系统功率因数；（2）分析当前两台机组的有功、无功功率分配是否合理，说明原因；（3）阐述功率均衡调整的正确操作方法。某散货船航行途中，驾驶台操舵时发现左舷转舵动作正常，但右舷转舵至15°后无法继续偏转，舵机间液压系统伴随异常噪音。请结合船舶舵机系统的工作原理，分析可能的故障原因，并写出规范的故障排查步骤。某轮机员在开展手动准同步并车操作时，在同步表指针快速旋转（约1s转一圈）时强行合闸，导致主开关合闸后立即跳闸，机组产生明显振动与冲击声响。请结合并车操作原理回答：（1）手动准同步并车的规范操作步骤；（2）本次并车失败的原因，以及冲击电流的主要危害；（3）手动并车操作的安全注意事项。参考答案一、单项选择题1.A2.B3.B4.B5.B6.A7.C8.B9.B10.C11.A12.A13.B14.B15.A16.B17.B18.A19.B20.C二、多项选择题1.ABCD2.ABCE3.ABCDE4.ABCE5.ABCDE6.ABCE7.ABCDE8.ABCD9.ABCDE10.ABC三、判断题1.√2.×3.√4.×5.×6.√7.√8.×9.×10.√四、简答题主空气断路器是发电机主回路的核心保护器件，核心保护功能及整定值如下：（1）短路保护：设置瞬动、短延时两段保护，瞬动保护整定值为额定电流的510倍，瞬时动作跳闸；短延时保护整定值为额定电流的23倍，延时0.20.6s动作，配合上下级开关实现选择性保护（2分）。（2）过载保护：长延时反时限特性，整定值为额定电流的1.251.35倍，延时1530s动作，动作前先发出过载报警（1分）。（3）欠电压保护：当发电机端电压降至额定电压的70%80%时，短延时动作跳闸，防止低电压下电机堵转、发电机电流过载，同时避免发电机在低电压下合闸产生冲击（1分）。（4）逆功率保护：整定值为额定功率的5%15%，延时13s动作跳闸，防止并联运行中故障机组变为电动机拖动原动机旋转，造成轴系损伤（1分）。应急电源是主电源失效时保障船舶安全的独立供电单元，配置原则：客船需配置独立应急发电机组+临时应急蓄电池组，货船可配置独立应急发电机组或满足容量要求的蓄电池组；应急电源舱室需设置在最高连续甲板以上，与主机舱、主电源舱室采用防火结构分隔，保证主舱室失火、进水时应急电源可正常工作；供电时长要求客船不少于36h，货船不少于18h，临时应急蓄电池不少于30min（2分）。供电范围包括：①航行灯、信号灯、逃生通道、驾驶台、机舱、救生艇登乘点的应急照明；②应急舵机、应急消防泵、应急舱底泵、电动水密门的动力电源；③GMDSS通信设备、雷达、电罗经、电子海图等航行设备电源；④火灾报警系统、通用应急报警系统、应急广播的电源；⑤救生艇筏起动电源、消防设备控制电源（3分）。舵机作为船舶关键航行安全设备，安全控制要求如下：（1）转舵性能要求：主操舵装置在最大吃水、最大航速下可实现35°左右舷满舵转舵，一舷35°至另一舷30°转舵时间不超过28s；辅助操舵装置在半速（不低于7kn）下可实现左右舷15°转舵，转舵时间不超过60s（2分）。（2）供电安全要求：舵机设置两路独立供电回路，分别从主配电板、应急配电板沿船舷两侧分开敷设，主电源失电时45s内完成应急电源切换；供电回路仅设置短路保护，禁止设置过载自动跳闸保护，仅配置过载声光报警（1分）。（3）控制冗余要求：设置两套独立的操舵控制回路，驾驶台、舵机舱均设置操舵站点，可无扰动切换；舵角指示器与舵叶直接连接，舵角指示误差不超过1°（1分）。（4）保护与限位要求：设置机械、电气双重舵角限位装置，当舵角转至35°±1°时自动切断转舵动力，防止舵叶机械过位损坏；设置低液压、低油位、电源失电报警（1分）。船舶电力系统作为独立移动供电系统，与陆地电力系统相比存在以下特点：（1）系统容量小：单船发电机总容量通常为几百kW至几十MW，单台发电机容量与侧推器、重载压缩机等大负载容量接近，大负载起动时易引发较大的电压、频率波动，对发电机调压、调速动态性能要求高（2分）。（2）输电距离短：船内电网电缆长度通常不超过200m，线路阻抗小，短路电流冲击大，对保护装置的分断能力、级差配合要求高（1分）。（3）环境适应性要求高：电气设备长期在盐雾、潮湿、霉菌、振动、倾斜冲击的海洋环境下工作，设备防护等级、环境适应性需满足船级社规范要求，需通过船用产品型式认可（1分）。（4）可靠性冗余要求高：船舶航行时无法获得外部电网支援，需配置主电源、应急电源、临时应急电源三级供电体系，关键设备采用双路冗余供电，满足海上航行的安全冗余要求（1分）。五、综合应用题（1）参数计算：总有功功率P=P1+P2=250k（1）可能故障原因（5分）：①液压系统故障：右舷转舵油路电磁阀卡滞、油路堵塞、油缸密封泄漏、溢流阀压力调整不当，导致右舷转舵时液压压力不足，无法推动舵叶满舵偏转，液压油混入空气时会产生异常噪音；②舵角限位故障：右舷舵角限位开关安装位置偏移，在15°位置提前触发，切断右舷转舵动力回路；③舵角反馈故障：右舷舵角反馈电位器机械连接松动、信号偏移，在15°位置错误发送“舵角到位”信号，切断控制回路；④控制回路故障：右舷转舵接触器、继电器触点烧蚀，转舵过程中因振动断开，导致动力回路断电；⑤机械卡滞：舵柱右舷方向存在异物缠绕、轴承卡滞，导致转舵阻力过大无法继续偏转。（2）故障排查步骤（5分）：①初步判断故障范围：切换至舵机舱手动操舵模式，尝试右舷转舵，若手动操舵可转至35°，说明液压主回路、机械结构无故障，故障位于电气控制回路；若手动操舵仍无法满舵，排查液压、机械部分；②液压系统排查：检查液压油位、油质，打开排气阀排出系统空气，测试右舷转舵时油缸工作压力，检查电磁阀动作状态、油路密封情况，调整溢流阀压力，排除泄漏、堵塞、卡滞问题；③电气部件排查：检查右舷舵角限位开关位置与通断状态，校准舵角反馈装置的信号输出，检查控制回路接触器、继电器触点接触情况，紧固接线端子；④机械结构排查：检查舵柱、舵叶是否有异物缠绕，轴承