船用充放电板的应用研究

王瑞云

(渤海船舶职业学院电气工程系，辽宁省葫芦岛125005)

0 引言

船舶配电装置，是接收和分配电能，并对电网实现保护的设备。其中主配电板、应急配电板和蓄电池充放电板等还具有对电源装置、用电设备进行测量、保护和控制功能。蓄电池充放电板为船上需要 24 V直流电源的设备提供直流电源，具有充电和放电功能。蓄电池充放电板工作是否可靠直接影响到船舶的航行安全。

船上充放电板的蓄电池组一般最少由2组构成，一组专门给机舱监测系统和主发电机、主机的安保系统等供电，称为总用蓄电池组；第二组则专门给通讯导航系统供电，称为无线电蓄电池组。正常情况下，充放电板内充电装置（充电单元）分别对两组蓄电池充电；放电时，当输出电压过高或者过低时，就会报警，分路开关自动跳闸，保护船上的精密设备不受电压冲击影响。

1 船用充放电板系统的组成

船用充放电板系统主要由充电器、负载电源、电池组、面板显示和报警部分组成。在电站正常工作时，充放电板选择浮充模式，充电电路对电池充电，同时本身输出为船上设备提供 DC24V电源。当电站因故停止工作时，蓄电池放电，继续向负载提供DC24 V电源，以保证应急设备正常工作，从而保证航行安全。当船电恢复供电时，本机又开始向电池充电并继续向负载供电。在由船电供电转至电池放电时，转换时间为 0，以使负载真正获得不间断电源。

1.1 充电器部分

本充电器是由开关电源组成充电器，具有定压充电功能。输入电压AC440/60 Hz，电源来自应急配电板。输出直流24 V±0.03 V，此电源既可以对蓄电池充电，又可以对小型直流负载供电。

1.2 负载电源部分

本负载电源是由开关电源组成，可以为以下负载提供应急直流电源：综合报警灯板继电器箱、电工实验板、CO2释放预报警控制箱、主机监测报警单元、主配电板发电机充磁、货油舱液位压力检测报警箱、机舱监视台、可燃气体浓度报警控制箱、冷库误关报警系统、医务室呼叫报警系统、左舷搜索灯、右舷搜索灯、驾控台低压助航分电箱、至 VDR系统、主机遥控系统不间断电源等设备。同时还有冗余接点，作为备用。

1.3 电池部分

本机电池采用铅酸免维护电池，使用寿命是3~5年。每组电池额定电压24 V、300 Ah，共计2组。蓄电池出厂前已充足电，允许直接使用。

1.4 显示和报警部分

本部分由A、V显示负载电流、电压；由H1指示交流电源有无；由 H2指示电池放电；由BZ1I实现声光报警，按下 SA1消音。另外本机提供故障输出信号触点。

图1 船用充放电板系统原理图

2 船用充放电板系统的原理

船用充放电板系统原理图如图1所示：

1) 合上低压断路器 Q1，指示灯 H1亮，转换SW3的位置，可由电压表V指示UPN、 UP1N1或UP2N2的电压值的大小。

2) 合上负载输出开关，直流电加载，此时输出电流表A会有相应指示，相应的取用直流电源的负载获电工作。

合上低压断路器Q2可以对电池组1充电，或当交流电源故障失电时，可及时放电继续向负载供直流电；若合上低压断路器Q3，同时合上转换开关SW1，可以对电池组2充电，或当交流电源故障失电时，同样也可及时放电继续向负载供直流电；使两组蓄电池轮流处于充放电状态。

转换SW2的位置，由测流装置A指示IA1A2、IA3A4或IA5A6的电流值。即由测流装置A来监测电流的大小。

3) 在电池充满电状态下，若外部交流电供电断电，由电池放电还继续输出可达1.5h以上。电池在放电后，要及时充电，否则会使蓄电池容量不足，以致损坏。

4) 需要关机时，应先切断负载，最后关断Q1输入开关。

5) 充放电板工作期间，设有以下报警电路和消音电路：

（1）绝缘低报警——当充放电板绝缘降低时，AL闭合，使继电器P1得电，P1的常开触点闭合，一路使绝缘低报警指示灯 H5亮，另一路使报警铃BZ1响，发出绝缘低声光报警。同时将绝缘低报警信号送至机舱监测报警系统。

（2）电源故障报警——当电源出现故障时，使继电器 6KA得电，6KA的常开触点闭合，一路使电源故障报警指示灯 H4亮，另一路使报警铃BZ1响，发出电源故障声光报警。

（3）充电器故障报警——当充电器出现故障时，CU闭合，使继电器1KA得电，1KA的常开触点闭合，一路使充电器故障报警指示灯H6亮，另一路使报警铃BZ1响，发出充电器故障声光报警。

（4）消音电路——按下 SA1，继电器 7KA得电，7KA的常闭触点闭合实现自锁，7KA的常闭触点断开，切断报警铃电路，警铃停止。

3 船用充放电板系统的故障排除

为了保护用户的使用安全，严格禁止用户解剖电池。蓄电池在使用过程中发生故障，就几点常用故障可按以下方法进行分析及排除。

1) 当开始放电时电压下跌过多，甚至在开始数秒钟已跌破最低电压限数，可能的原因：

（1）电缆线径小，引起过大的电压降，应加并联电缆；

（2）电池定额容量太小，可增加要求的并联串列；

（3）有短路单元，单元变热，会发展至热失控，内部火花会导致爆炸，应及时换掉短路故障单元并评价整个串列。

2) 端子上有腐蚀：可能因为制造时残留电解液或电池端子密封漏出的电解液侵蚀了单元间的连接，这样会增加接触电阻使高速放电时接头发热增加及电压降加大。应拆下连接，清洁连接面、端子区并密封涂上抗氧化油再妥善安装。如果端子区渗漏明显，则必须换掉电池。

3) 25℃时系统浮充电压平均值大于2.3 V/单格：可能原因是充电器输出设定不正确，过度充电导致产生气过多，电解液干涸至发生热失控。要再调整充电机输出至推荐值。

4) 25℃时系统浮充电压平均值小于 2.25 V/单格： 可能原因是充电器输出设定不正确，充电不足造成充电循环时工作时间减少和容量逐渐丧失。若任其发展，极板上便会生成不可逆转的硫酸铅，造成容量永远丧失。应重新调整充电输出电压到推荐值。将电池系统均衡充电48至72 h，进行容量试验。如果容量丧失是永久性的，即须调换整个电池系统。

5) 系统均衡电压大于平均2.4 V/C ：可能原因是充电机均衡充电电压调整不正确 ，过度充电导致产气多，电解液干涸以至发生热失控。应重新调整充电机输出电压到推荐值 。

6) 个别电池浮充电压小于平均2.2 V/C：可能个别电池短路，负载下操作时间缩短。浮充电流增加，放电时单元发热，潜在热失控危险，应换掉个别电池。

7) 个别电池浮充电压大于平均2.42 V/C：可能个别电池存在开路单元。这可凭检查（零）浮充电电流或检查电池的电阻（很高）来证实，无法支持负载、能造成引燃室内气体的内部电弧，应换掉个别电池。

4 结论

船用充放电板主要用作应急照明、报警系统、应急通讯装置、柴油机起动等的电源，是船上极为重要的电气设备。由于蓄电池本身在使用过程中会产生大量易燃有害气体，如使用不当会造成大量溶液溢出，导致整个系统的绝缘电组下降，影响蓄电池的容量，对船舶安全及人体健康带来很大危害。应研究船用充放电板的原理，掌握蓄电池的故障排查方法，以免造成严重后果。

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[2]陆顺希, 蔡宗霖. 船舶电工工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2006.

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