過負荷テスト

I. 船舶発電機の過負荷と短絡の概要

舶用電源システムでは、一般に、より小さな過電流を過負荷と呼び、深刻な過電流（短絡など）は過電流のみと呼ぶ。プッティング発電機の定格電流の1.1倍を小過負荷と呼ぶ。；発電機の定格電流の1.5倍は、より大きな過負荷として知られています。；短絡は深刻な過負荷として知られている。。

発電機を損傷する主な原因は、短絡電流によって発生する熱と起電力であり、長時間の過電流運転によって発生する熱は絶縁を劣化させます。発電機の許容運転電流範囲は、主に固定子電機子巻線を流れる電流によって決まります。

発電機の熱は、電流の大きさと時間に関係し、発電機の熱容量によって決まります。発電機の過電流特性は、発電機の定格電流の1.1倍で許容運転時間が2時間を超えないこと、発電機の定格電流の1.5倍で5分を超えないことです：発電機の定格電流の1.1倍では、許容運転時間は15分を超えないものとし、発電機の定格電流の1.5倍では、許容運転時間は2分を超えないものとする。

独立運転における発電機の保護は、主に過電流保護である。発電機は電流の過負荷に耐えることができ、発電機の定格電流の1.1倍の電流で2時間、1.25倍で30分、1.5倍で5分の運転時間を許容します。有効電力の過負荷は、主に原動機の種類によってディーゼルエンジンを決定し、耐1.1倍の定格電力で2時間、耐1.2倍で30分、耐1.35倍で5分の運転時間を許容します。そのため、発電機自体から、メインスイッチを直ちにトリップさせることなく、一定時間の過負荷を許容している。

II.船舶発電機の外部短絡の原因の判断と除去

(i) 船舶発電機の外部短絡保護の概要

発電機の外部短絡故障は、発電機や電気機器に大きな影響を与えるため、短絡故障の発生時には、保護装置を迅速に作動させる必要があります。しかし、保護の選択性を実現するために、一定の遅延も与えられます。発電機の外部短絡保護について、中国船級協会「鋼船船級仕様書」は次のように規定しています：船舶発電機の外部短絡保護は、一般的に短絡短絡遅延および短絡瞬時動作保護を備えるべきである。短絡電流が定格電流の2~2.5倍に達すると、保護装置は0.2~0.6秒遅延して発電機を自動的にトリップさせ、短絡電流が定格電流の5~10倍に達すると、保護装置は瞬時に作動して発電機を自動的にトリップさせる。

船舶送電網の短絡保護（送電網に短絡が発生したときに自動的に障害を除去する機能）の最も重要な問題は、保護装置の選択性である。つまり、障害が発生したときに、保護装置は障害部分のみを除去し、それ以前のレベルの保護装置を動作させない。これにより、障害が発生していない他の機器は正常に動作し続けることができます。

グリッド選択的保護を実現するために、通常は時間原理和現在の原則整流を行う：

• 時間の原則：すべてのレベルの保護装置の動作時間の設定値の差によって選択的保護を実現することを意味する。動作時間は、電力使用機器から電源に向かう方向に段階的に増加することが保証されなければならない。故障の持続時間をできるだけ短くするために、電力機器の最接近スイッチング時間はできるだけ短くする必要があります。故障の迅速な除去を実現するだけでなく、2つのレベルの保護装置の前面と背面が選択的に作用する目的を確実に達成するためには、2つのレベルの保護装置の作用時間差の前面と背面の正しい選択に鍵があります。船舶送電網の一般的な時間差は0.15～0.58秒です。
• 現在の原則：全レベルの保護装置の作用電流の設定値の差によって選択的保護を実現することを意味する。作用電流は、電力使用機器から電源に向かう方向に段階的に増加するようにする。電源に近いほど作用電流は大きくなる。電流に応じた選択的保護の原理を使用する利点は、短絡時の動作が迅速であることである。その動作時間は保護装置の固有の動作時間にのみ依存し、通常は約0.1秒である。その欠点は、スイッチ電流破壊能力の制限を受けることが多く、外的要因による干渉の影響を受けやすいこと、レベル間の調整もより困難であるため、船舶の電力系統の容量で使用されることが多い。

船舶の送電網の短絡保護は、時間原理と電流原理を含む包括的な原則に従っています。主配電盤と非常配電盤のフィーダスイッチでは、一般的に遅延短絡保護で設定されていませんが、デバイスタイプの自動スイッチの電流原理のより多くの使用は、最大0.02〜0.05秒、その電磁瞬時解放時間。端（電力機器のレベルに最も近い）のパワーグリッドでは、短絡保護のためのグリッドと発電機の端にヒューズを使用することができます。

(ii) 船舶発電機の外部短絡故障の原因分析

船舶用発電機における外部短絡の主な原因には、通常、以下のようなものがある：

1.ケーブル絶縁の損傷
経年劣化の長期使用：ケーブルの長期使用により、絶縁層が経年劣化し、相間短絡または相間短絡が発生する。
湿気または塩水噴霧による腐食：船舶の環境は湿度が高く、ケーブルの絶縁層が湿気を吸収したり、塩水噴霧によって腐食したりするため、漏電や短絡が発生する。
機械的損傷：ケーブルが押し出し、振動、引っ掻きなどの外力を受け、絶縁層が破壊され、短絡が形成される。

2.負荷装置の短絡
モータ巻線短絡：モータのステータ巻線またはロータ巻線の絶縁が損傷し、相間または巻線間の短絡が発生する。
暖房機器の故障：電気暖房機器（ボイラーヒーター、電気ヒーターなど）の絶縁損傷や経年劣化による短絡。
配電設備の短絡：配電ボックスまたは制御盤内の配線間違いまたは絶縁不良により短絡が発生。

3.電気部品の故障
サーキットブレーカ、コンタクタの焼損: 過電流または機器の経年劣化により、接点の焼損や短絡が発生する。
スイッチや接続端子の緩み：振動や長時間の操作により端子が緩み、相間または相接地間短絡を誘発する。
コンデンサや変圧器の故障：フィルタコンデンサや変圧器の巻線が短絡し、発電機がトリップする。

4.湿気または汚染
高湿度環境：船舶用電気機器が高湿度環境に長期間置かれると、絶縁性能が低下し、ショートしやすくなる。
油脂やほこりの蓄積：配電盤や接続箱の内部に導電性の汚れが蓄積し、短絡につながる。

(iii) 船舶発電機の外部短絡故障の判定

1.予備的判断
自動ステーション管理システムのある発電所では、発電機主開閉器のトリップが発生し、メイングリッドが電力を失い、アラーム以外にナセルからの応答がなく、アラームが短絡故障を示す場合、発電機の外部短絡故障が発生したことを意味する。
従来の発電所では、発電機の主スイッチがトリップし、このトリップは、いくつかの大きな負荷を起動するために同時に発生しない場合、荷役作業のための船の貨物リフターの使用ではなく、速度が低下し、主スイッチがトリップした最初の発生ではなく、電圧が低下し、トリップした最初の発生ではない（ランプの明るさから識別することができます）、それは一般的に短絡故障の外側の発電機で発生したと判断することができます。一般的に、それは発電機の外部短絡故障と判断することができますが、また、発電機の並列運転不適切な発電機の電流が短絡保護設定値に達するなど、関係者の操作ミスを排除しない、それはまた、メインスイッチ自体がトリップによって引き起こされる障害である可能性があります。

2.具体的な判断
船舶用発電機で外部短絡が発生すると、通常、電流が異常に増加し、遮断器がトリップする。故障の場所と原因を正確に特定するためには、次のような方法がある：
(1) 故障現象を観察する：発電機のトリップ、アラーム表示（PMSからの短絡アラーム）、ケーブルや機器の発煙/燃焼。
(2)サーキットブレーカーの段階的調査：発電機の無負荷運転で正常を確認した後、分岐スイッチを1つずつ閉じ、サーキットブレーカーを閉じた後にどれがトリップするかを観察する。
(3) 絶縁抵抗試験：絶縁抵抗計で相対接地抵抗と相間抵抗を測定し、1MΩ以下になるおそれがある。
(4) 設備のチェック：ケーブルの状態、負荷設備、サーキットブレーカーの焼損や接点を調べる。

(iv) 船舶発電機の外部短絡のトラブルシューティング

上記の方法で短絡箇所を特定したら、以下の方法で修理する：
1.ケーブルの修理：損傷したケーブルを交換し、湿ったケーブルは、電気加熱またはヘアドライヤーで乾燥させることができる。
2.機器のメンテナンス：故障した機器の修理または交換、汚染された配電箱の清掃。
3.緩んだ配線を締める：接続が確実に行われ、赤外線カメラで異常な温度上昇を検知できることを確認する。
4.損傷部品の交換：新しいサーキットブレーカまたはヒューズと交換し、保護パラメータを再調整する。

(v) 船舶発電機の外部短絡故障の防止

定期的に絶縁をチェックし、保護装置を合理的に使用し、装置を清潔に保ち、負荷の過負荷運転を避ける。

(vi) 船舶発電機の外部短絡故障に関する実践的な訓練作業

(1) タービンシミュレータを使用して故障点を設定し、図6-3に示すように、主海水ポンプの主回路が短絡し、短絡点が主海水ポンプ遮断器入口にあり、主海水ポンプ配電開閉器を切り離すことができない。

図 6-3 メインスイッチ保護装置パラメータ設定インターフェース

(2) 観測された現象：発電機のメインスイッチがトリップし、発電機の異常アラームが発生した。
(3)解析：誤操作、過負荷、不足電圧の要因を排除した結果、短絡が発生したと推定できる。
(4）短絡ポイントを見つける：すべての負荷を除去した後、負荷空気スイッチを一つずつ閉じ、主海水ポンプ回路を閉じたときに発電機がトリップし、外部短絡ポイントを決定する。同時に、主海水ポンプ分配スイッチ自体に故障があるか、または時間パラメータ設定エラーがあるかを判断する。
(5)トラブルシューティング：機器を取り外し、送電網の電源を復旧する。主海水ポンプ配電スイッチと短絡点を修理する。

III.船舶発電機の過負荷故障の原因の判断とその除去

(i) 船舶の発電機過負荷保護の概要

船舶の発電機過負荷保護の原理は、発電機を損傷から保護すること、そして電力供給が可能な限り中断しないようにすることである。そのため、発電機の過負荷保護は広く使用されています。自動段階的荷降ろし保護言い換えれば、発電機が過負荷になった後、自動グレーディング・アンロード装置は、まず二次負荷の一部をアンロードして発電機の過負荷現象を除去し、アラーム信号を発します。一定時間内に過負荷を除去できない場合、発電機を損傷から保護するため、過負荷保護装置は自動発電機過負荷トリップ信号を発し、発電機を母線から取り外す。

発電機の短時間過負荷（大型モーターの始動、複数のモーターの同時始動、送電網の遠隔端での短絡による過負荷）については、保護装置はこの短時間過負荷を回避する必要があり、すなわち過負荷保護は一定の時間遅延特性を持つ必要があります。発電機の過負荷保護について、「鋼船船級規格」は次のように規定している：自動等級降下装置のない発電機の場合、過負荷が125%~135%定格電流に達すると、保護装置は15~30秒動作を遅らせ、発電機が自動的にトリップするようにする；自動等級降下装置のある発電機の場合、過負荷が150%定格電流に達すると、保護装置は10~20秒動作を遅らせ、発電機が自動的にトリップするようにする；自動等級降下装置のある発電機の場合、過負荷が150%定格電流に達すると、保護装置は10~20秒動作を遅らせる。~自動等級分けの荷を下す装置が付いている発電機のために、積み過ぎが 150% 評価される流れに達するとき、発電機が自動的にトリップするように、保護装置は 10-20s のために遅れます。

船舶の発電機過負荷保護は、一般に自動空気遮断器の過電流ストリッパによって達成される。優先過電流継電器の動作電流設定は、長遅延設定電流の発電機過負荷保護に基づいている。例えば、船舶用発電機の定格電流が770Aで、その優先過電流継電器が長遅延過電流検出器設定電流の90%に設定されている場合、長遅延設定電流＝770×1.1＝847A、優先過電流剥離設定電流＝847×0.9＝762.3A、発電機の定格電流の優先過電流剥離設定電流は99%となります。優先過電流剥離遅延時間の設定には、過電流継電器の動作電流の設定と発電機の過負荷保護の長遅延電流の設定との調整が必要であるばかりでなく、遅延時間の設定をうまく調整する必要がある。実際の設計では、長遅延ト リッパの遅延時間は通常 15～30s に設定されるため、優先トリップ用過電流継電器の遅延時間は 15s 未満に設定する必要がある。

重要でない負荷を優先的に遮断し、通常は負荷の性質、電力の大きさに応じて調整する。例えば、コンテナ船の場合、2段階の遮断レベルに分けられる。第1レベルでは、整備用具、厨房機器、給水機などを遮断し、第2レベルでは、冷蔵コンテナの電源を遮断する。どれだけの負荷が優先的に遮断されるかは、並行して稼働している発電機の台数と負荷率による。

(ii) 船舶における発電機の過負荷故障の原因分析

船舶発電機の過負荷故障とは、発電機の出力電力が定格電力を超え、過電流、温度上昇、さらには保護装置のトリップを引き起こすことを指す。以下は、一般的な原因の分析です：

1.過負荷につながる負荷の増大
(1)負荷の総電力が発電機の定格電力を超えた：新しい大電力機器や複数の機器が同時に起動した。例えば、ばら積み貨物船の荷役作業で、急激な負荷により電圧降下トリップが発生した。
(2)負荷機器の異常動作：モーターの閉塞、電気機器の短絡、老朽化。例えば、化学船のバラストポンプのベアリングが破損し、電流が35%を超えた。
(3) 不十分な無効電力補償：低力率運転は総電流の増加を招く。

2.発電機出力容量の低下
励磁システムの故障、巻線の劣化や損傷、ベアリングや冷却システムの故障、AVRの故障（低電圧と電流の増加）。

3.運用環境要因
高い周囲温度、高湿度、塩水噴霧、機械的振動により配線が緩む。

4.制御システムの問題
(1) 不均一な負荷配分：複数のユニットが並列に接続されている場合、あるユニットが過大な負荷を受ける。例えば、石油タンカーがガバナー異常で別のユニットに過負荷がかかる。
(2) 保護装置の誤動作：設定値が低すぎる。
(3) 誤ったパラメータ設定: 例えば、PMS がスタンバイマシンの自動始動に失敗し、運転中のマシンが過負荷でトリップした。

(iii) 船舶発電機の過負荷故障の判定

主スイッチがトリップすることによって引き起こされる発電機の過負荷は、一般的に、高負荷の開始、大きな負荷、複数の大きな負荷が同時に開始または並列運転を実行している単一のマシンで発生するときに段階的なアンロード障害や他の機会。判定方法は以下の通りである：

• (1)直感的判断：異常な発熱、焦げ臭いにおい、制御盤の警報などを観察する。
• (2)機器測定：異常電圧降下や有効電力超過をチェックする。
• (3)負荷分析：新しい大電力設備や同時起動設備があるかどうか。
• (4) 試験方法：負荷を徐々に減らして電流の変化を観察するか、並列発電機試験に置き換える。
• (5) 診断ログ：PMSの履歴を表示します。

(iv) 船舶の発電機の過負荷のトラブルシューティング

負荷配分の調整、運転（系統連系）の最適化、熱環境のチェック、電力系統制御設定の較正。

(v) 船舶の発電機の過負荷に対する予防措置

パラメータの定期的な測定、負荷の合理化、PMSシステムの設置、機器の定期的なメンテナンス。

(vi) 船舶発電機過負荷保護実地訓練操作

過負荷保護（ロングディレイリリース）は通常、スイッチを「テスト」位置にしてメインスイッチ校正器を使用してシミュレートします。タービンシミュレータの使用手順は以下の通りです：
(1)障害点の設定：1台のマシンが高い電力で稼働しているときに、別の大きな負荷のスイッチを入れる。
(2) 観察された現象：メインスイッチがトリップし、異常アラームが発生した。
(3)分析：優先解除指示を特定し、過負荷と判断する。
(4)トラブルシューティング：重要な負荷を回復するためにゲートを直接閉じる。大きな負荷のスイッチを入れる前に、スタンバイにスイッチを入れ、負荷を分散させる。