船上至少要有一台备用主发电机吗？

——咬文嚼字做船电（之一）

曾见过某船企自编的一份名为《船舶电站电力负荷计算方法》的“标准”类文件。其中，作为“发电机组的功率和台数的确定”原则之一，规定，“船舶主电站必须装有备用发电机组，其容量应在其最大容量的一台发电机组损坏时，仍能充分满足正常航行和应急情况下的需要。”

发发觉得上述原则值得商榷。

首先是“船舶主电站必须装有备用发电机组”这一条，发发有质疑。船舶主电站由若干台发电机组成。在某些工况下，这些发电机可能不需要全部运行，其中某台（或某些）可以作为“备用”发电机，在需要时随时“等待起动运行”。但“船舶主电站必须装有备用发电机组”这一描述似乎要求船舶电站不论在何种工况下，都“必须”有一台发电机是备着的。“必须”者，就一般而言，当指规范规定的意思。规范果然如此规定的吗？咱们来看看DNV规范，有关主电源的配置，是如何规定的（其他船级社当大同小异）。

首先，The main power supply system shall have the capacity to supply power to all services necessary for maintaining the ship in normal operation without recourse to the emergency source of power.（ 主电源系统应确保为保持船舶处于正常操作状态所必需的所有电力辅助设备供电，而不需求助于应急电源。）（发发按：本文中对DNV规范的中文译文，系发发意译。读者如要引用，当以原文为准。）

然后，是“设备冗余（Component Redundancy）”的要求：There shall be component redundancy for main sources of power, …… so that with any source …… out of operation, the power supply system shall be capable of supplying power to the following services: （主电源应具有设备冗余，使得在任一发电机组停止工作时，仍能继续对下列电力设备供电。）

—— those services necessary to provide normal operational conditions for propulsion and safety（ 对正常推进运行、船舶安全所必需的设备 ）

—— starting the largest essential or important electric motor on board, except auxiliary thrusters, without the transient voltage and frequency variations exceeding the limits specified in A200（ 起动船上除辅助推进器外的最大重要电动机时，不会导致系统的瞬间电压及频率变化超过A200节所述的限值）

—— ensuring minimum comfortable conditions of habitability which shall include at least adequete services for cooking, heating, domestic refrigeration （except refrigerators for air conditioning）, mechanical ventilation, sanitary and fresh water（ 确保最低舒适居住条件，至少应包括适当的炊事、取暖、食品冷冻、机械通风、卫生和淡水等设备的供电。）

—— for a duplicated essential or important auxiliary, one being supplied non-electrically and the other electrically （e.g. lubricating oil pump No. 1 driven by the main engine, No. 2 by electric motor）, it is not expected that the electrically driven auxiliary is used when one generator is out of service（对于一套非电驱动一套电驱动的双套设备，当一台发电机停止工作时，并不要求使用电驱动的那套）

—— For dead ship recovery, see 204.（关于瘫船后恢复，见204节。）

DNV还特别给出了下述“指导性说明（Guidance note）”：Those services necessary to provide normal operational conditions of propulsion and safety do not normally include services suchas:（对正常推进运行和船舶安全所必需的设备 ，通常不包括以下设备：）

—— thrusters not forming part of the main propulsion or steering—— mooring—— cargo handling gear—— refrigerators for air conditioning.（—— 不构成主推进或操舵的一部分的推进装置—— 锚绞机—— 货物处理设备—— 空调制冷机）

从上述DNV的规范条文，我们可以得出船上至少需要配置2台主发电机这样的设备冗余要求，但无法得出任何情况下都要有备用发电机的推论。我们倒是可以推论，即便本来是所有发电机组全部在运行，然后其中任意一台（比方说因故障）停止工作，只要剩余发电机仍能满足（我们这里简单地说成）“航行”、“安全”和“基本生活设施”这三要素，规范仍然是允许的。按照发发的认识，这是一种接近于“系统冗余（System Redundancy）”概念的“设备冗余”。

把“船上至少要有一台备用发电机”扩大化，看来是一种误解，至少，是过于粗糙的叙述。

至于 “……备用发电机组，其容量应在其最大容量的一台发电机组损坏时，仍能充分满足正常航行和应急情况下的需要”，显然是不可能的。不然，让“备用发电机”（而不是“剩余发电机”）充分满足正常航行，已属太过奢侈，再加上“应急情况”，更有悖常理了。估计是原文的笔误，在此不予赘述。

发发曾为某杂志社技术校对一篇论文。文中提到“电站配置的方法”时，也称，“应设置备用机组，其容量应等于电站中最大一台机组的容量，当任意一台机组故障时，备用机组都能立即投入电网运行以保证供电之可靠性。”可见这种误解（或过于粗糙的叙述）恐怕并非个别。

当然，主电源并非只须满足“三要素”，船舶正常操作需要各种电力。对于一般货船，货物负荷也是应当考虑的因素，否则就失去了货船的意义。实际设计时，通常首先会从航行工况入手来初定发电机的容量及台数，即，综合全部负荷（包括货物负荷），计算发电机至少需要的容量和台数，然后再加上一台相当于其中最大容量的发电机作为备用，使得即使运行发电机中任意一台因故停机，包括备用发电机在内的剩余发电机，依然可以承担全部的负荷（包括货物负荷）。显然，这种情况下，规范的“三要素”要求，也是一定满足的。确定了航行工况，然后再平衡其他工况时，通常是无须考虑有没有备用发电机了，除非船东有特殊的要求。不过，这些已经超出本篇微文的讨论范围了。

与主发电机一样，关于主变压器（构成照明系统和主电源供电系统的必要部分的变压器）的台数，也有”相似”的规定。这里把CCS的要求摘列如下。

如变压器构成照明系统和本节2.1.1.1要求的主电源供电系统的必要部分时，则其台数、容量和布置应满足下列要求：（1） 应能在任何一台变压器停止工作时，其余变压器应足以保证正常推进和船舶安全所必需设备安全运转，同时最低舒适居住条件也应得到保证，至少应包括适当的炊事、取暖、食品冷冻、机械通风、卫生和淡水等设备的供电；（2） 每一变压器均应具有外壳或等效的分隔，以能形成一独立单元，且其初级和次级侧均应设有独立的电路；（3） 每一初级电路的每一相上均应设有开关和保护；（4） 每一次级电路均应设有多极隔离开关。

（3）、（4）两条与台数规定无关，从略。

（1）条同样是以“航行”、“安全”和“基本生活设施”作为“必须满足”的三要素。我们可以方便地得到两个推论：① 主变压器至少要有2台。② 每台主变压器至少要有满足上述“三要素”的容量。实际上，几乎所有船舶，都配置了2台容量相等的主变压器。或者一用一备（常规），或者并联运行（少见）。每台变压器的容量，都满足船舶正常操作所需的电力，当然也必然满足“三要素”。

我们这里讨论的是交流三相变压器。上述”2台”变压器，自然都是三相的。

我们知道，Δ－Δ连接的三相变压器若有一相断开，变压器可以“两相”（也即V型方式）运行，不过，其容量降至1/√3。

那么，作为主变压器，我们是否可以不设备用变压器，而把变压器的容量扩大√3倍，来满足上述规范“三要素”的要求呢？

这个问题不能一概而论。不妨先让我们澄清一下“一相绕组”和“一台变压器”的区别。三相变压器可以有两种“装配”方式。一种是三相绕组装在一个壳体内；一种是每相绕组各装在一个独立的壳体内（即单相变压器）。根据CCS上述对主变压器的规定（2）条（实际也是IACS的统一规定），前者称为1台变压器，后者才可以称为3台变压器。

这样，如果我们采用3台单相变压器的方式，又把容量设计成剩下2台依然满足“三要素”，应当是符合规范要求的。

但是，如果我们采用1台三相变压器的方式，那么，其容量无论多大，都是无济于事的。

我们的结论是，要么设置2台三相变压器，要么设置3台单相变压器。这是规范的基本要求。

发发曾见过某船企自编的一份名为《船用变压器容量计算方法》的“标准”类文件。其中，作为“变压器额定容量的选定”原则，规定：a） 有备用变压器时：……另备一台容量相同的备用变压器。b） 无备用变压器时：……额定容量选择应至少为总需用视在功率的√3倍。

发发认为，其中b）条，对于主变压器，是非常值得商榷的。

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