廖正勇

(嘉兴市港航管理局，浙江 嘉兴314033)

0 引言

嘉兴市地处长江三角洲河网发达地区，是全国内河航运发达地区之一。其内河造船业也颇具规模，首屈一指当属内河公务船舶的建造。嘉兴地区每年建造的内河公务船舶近百艘，涉及海事、公安、消防、渔政、环卫等，并已成为建造内河公务用艇的重要基地。

由于特殊的内河航道环境，内河公务船舶不同于沿海的一般船舶，船体较小导致各个舱室空间狭小，用电负荷也较小。以前公务船舶在执法过程中仅作为一般交通船使用，其设施设备相对简单，全船动力设备不依靠电力供应，通信、照明、航行信号设备由蓄电池供电。随着经济的发展，内河船舶大型化的趋势越发明显，以及对在航行船舶执法要求的不断提高，因而对内河公务船舶的要求也越来越高，如执法现场化，监控全程化，办公舒适化，这些都离不开船舶电力的保证与供给。

目前内河公务船舶配备的设备有1至3台空调、视频监控设备、应急可移动消防水泵和一些办公用设备，其他都是按照内河法规要求对动力、照明、安全、信号的需求配备。根据这些需求，仅靠蓄电池供电给设备，其容量远远不能满足。因此现在公务船舶根据舱室空间和用电需求，一般均配备较小功率的单相或三相交流船用发电机组，这就涉及到电力系统供电线制的选择、施工和检验。本文主要叙述公务船舶电气检验过程中遇到的一些问题，以供探讨。

1 配电系统线制的选择

根据用电容量的大小以及用电设备的选择，公务船舶的电源可分为单相和三相交流供电制，其电源由船舶自带的(单相或三相)交流发电机组和岸电获取。当为单相发电机组时，船舶电力系统的线制基本采用交流单相双线绝缘系统。考虑到用电安全及可靠，一般不采用一线接地的双线系统和利用船体作为回路的单线系统;当采用三相发电机组时，船舶电力系统的供电制式大多采用交流三相三线绝缘系统或交流三相中性点接地的四线系统，同样的原因，一般也不采用以船体作为中性线回路的三线系统。

1．1 交流单相双线绝缘系统

交流单相双线绝缘系统的设置，主要针对船舶上的空调、通讯、航行信号灯等单相用电设备。没有三相用电设备，通常选择1台奥兰、凯马等单相发电机组。此类机组体积小、质量轻，符合内河公务船的要求，1组蓄电池作为应急电源。此系统在内河公务船上被广泛使用。

1．2 交流三相三线绝缘系统

交流三相三线绝缘系统与一般大型内河或沿海船舶的配电系统一致，主要用于船舶上的三相用电设备，如上述的应急可移动消防水泵等一些应急配套设备。相对其他配电系统优点较为明显，如当系统中发生单相接地故障仍然能继续工作，最大限度地保持供电的连续性，因此得到广泛应用。缺点是在内河公务船舶中，要取得AC220 V电压，必须经变压器获得。这与公务船舶机舱空间较小、控制重量等要求不符，因此在公务船舶中很少采用。

1．3 交流三相中性点接地的四线系统

交流三相中性点接地的四线系统是将系统的中性点人为接地的线制。其特点是船舶动力、照明系统均由同一电源直接提供给2种(380 V和220 V)不同的电压，不需要经过变压器变换电压，从而省去了变压器。这为内河公务船舶拥挤的机舱节省了空间，同时与要求设备体积小、质量轻来保证公务船舶航速的思路是一致的。这种系统过电压倍数小，且维护方便，不需要在交流配电板中设置检查电网的绝缘指示报警。但当单相接地时便形成短路，可立即切断故障，供电连续性难以得到保证。因此目前大多对供电连续性要求不高的内河公务船舶选择这种线制。

在中性点接地的四线系统中，其中性线回路具有较大的电流，可分为三相不平衡电流和三次谐波电流(这里不予讨论)，三相不平衡电流与三线负载的不对称度有关。因此应注意三相负载的平衡，以便在正常情况下使用各相负载尽可能平衡在各自额定负载的15%以内。在实际检验中发现，由于整个系统用电设备较少，且都是220 V用电设备，只有应急移动消防泵是380 V用电设备，这导致系统接线或实际使用中，使得某项电流过大，其余两项电流过小，甚至没有。在检验过程中要注意电缆的容量是否能满足最不平衡时的情况，防止电缆异常发热以保证供电安全。同时，由于中性点接地和中性线流过电流，中性点接地的方式和中性线敷设的连续性是该船检验的关键。

2 中性点接地和N线敷设的施工与检验

2．1 中线点接地的方式

中性点接地的方式，在《钢质内河船舶建造规范(2009)》、《内河小型船舶建造规范(2006)》和《内河船舶法定检验技术规则(2011)》中均没有明确描述这种系统的接地要求和细节，可能这种线制在船上运用的很少。在检验船舶中发现船上的中性点接地由船厂的电气工程师直接用电线从发电机的接线柱上直接引出，简单地用螺母压接在发电机的机座上或在船体的骨架上，有的甚至隐藏的根本找不到或者油污油水等浸渍的位置，这给以后系统的安全运行带来了很大的隐患。

该系统的中性点接地应具有安全可靠的接地方式，这关系到该船上设备的安全运行。船舶的工作环境恶劣，是一般电气设备难以承受的，振动、冲击、倾斜、摇摆、潮湿、油雾、霉菌等，都可以导致上述的接地连接方式断开或者接触不好形成虚接，从而使该线制变为三相四线绝缘系统。在这种情况下，由于某相线绝缘不好(大多船舶经常出现或存在)，使该相线与船体或相似位置相连接，导致其余两相线对地(船体)电压将由原来的相电压(220 V)升高为线电压(380 V)。由于没有返回电源的导体通路，故障电流仅为极小的线地之间的电容电流，保护断路器不动作，此电压将持续存在。人体在检修时接触到无故障的相线，接触电压高达380 V，电击致死的危险大大增加;挂接在无故障相线的额定电压为220 V用电设备如果打开，也将由于中性点的“飘移”对设备引起损坏，同时也对线路绝缘的安全是很不利的。

虽然在规范和法规上没有明确说明该线制的接地要求，但作者查阅了国际电工委员会(IEC)的相关规定，认为具有重要的参考价值，即用专用的接地装置与发电机引出在交流配电板中的N线相连接。这里的专用接地装置是一内设接地镀锡铜排的不锈钢盒子，该盒子应安装在一个便于检查、不易受到机械损伤和油水等浸渍的地方，如舱壁或船体的骨架上，但绝不允许固定在船壳板上。盒子应设有便于日常检查、测量接地电阻的开闭封板，封板外面应贴有明显的接地标志，同时告知非专业人员不得打开。接地排用电线与舱壁或骨架上接线柱可靠连接，铜接头的两侧应垫镀锡铜垫圈，并应设有弹簧垫圈或锁紧螺母，以防止松动。在接线柱紧固之后，应该随即在接地导体的四周涂上防锈漆进行封闭，以防止其导电接触面氧化生锈，确保用测低电阻的欧姆表检测的电阻要小于0．02 Ω，同时用蓝色线(严禁使用裸线)将接地排与交流配电板中的N线汇流排相连接，其长度应尽可能短。这里采用的接地线的横截面积应不小于相线的横截面积。不过，这里需要提醒的是，以后该船每年的营运检验，需要由专业电气工程师用测低电阻的欧姆表测量该接地盒的接地电阻，电阻不得大于0．02 Ω。超过此值，则需要检查接地排到船体的回路的连接可靠性。此过程需要在验船师的监督下进行，同时应在检验报告中注明。专用接地线与船体结构的连接如图1所示。

2．2 中性线敷设的连续性

中性点接地的四线系统的N线的敷设应与陆上N线的敷设的要求是一致的，应尽量避免“断零”现象的发生。公务船舶上大多使用单相220 V的用电设备，如果发生“断零”事故，虽然三相之间的相电压仍然是380 V，但相对地(船体)的电压将会随着当时使用的用电设备的随机性不平衡而产生较大变化，而且N线的对地(船体)电压也将升高，可能会发生对人的电击事故。“断零”烧设备的危险还在其隐蔽性，因为“断零”后虽然设备寿命缩短，但这段时间内灯泡依然亮，电动机仍工作，难以及时发现故障，待设备大量烧毁后才发现是“断零”引起的，因此要注意船舶上N线的敷设的连续性。

图1 专用接地线与船体结构的连接

在船舶上敷设电缆，由于配电电器的存在，N线在全程敷设上不中断是不可能的，因此选择电缆及配电电器是保证不发生“断零”现象的关键所在。根据上述中性点接地方式描述可以知道，从发电机到交流配电板这一段应选择四芯船用电缆。为保证N线上尽量少的线路端子连接，尽量减少串入开关和接头，同时严禁在N线上串接熔断器，将其N线直接接至交流配电板中的N排上，其余相线应通过保护开关、监测电器等设备。用电设备的馈线断路器进线N线和接地装置的接地线都应直接从N排上引出。这里要保证N线接头的连接质量，确保N线接头的导电良好。

3 结语

综上所述，由于中性点接地三相四线系统工作的特殊性，设计人员在选择该线制时应充分考虑各方面因素，充分比较，并将设计的思路和优劣在设计之初告知船东业主;同时在设计时应在图中将关键设备(接地盒)和接地点描画清楚，便于验船师的审图和检验;施工人员要按图施工，认真敷设电缆，测量接地电阻，确保整个电力系统的安全运行。

［1］ 宋谦．船舶电工制作［M］．哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社，2009．

［2］ 王厚余．低压电气装置的设计安装和检验［M］．北京:中国电力出版社，2007．