子模块一 船舶照明系统的安全用电
一、船舶照明的基本概念
（一）光与视觉
人的眼睛接受来自光源的或物体反射的光产生视觉，光对人眼的视觉有三个重要的功能，即识别物体的形态、颜色和亮度。人眼能否清楚地识别物体与如下条件有关：
① 物体的明亮程度与其背景亮度的对比；
② 物体的颜色、色对比及光的颜色；
③ 物体的大小和视距远近；
④ 观察的时间长短等。
当照明条件发生剧烈变化时，视觉需要有一个适应过程，从黑暗进入明亮环境约2min才能重新恢复视力；从亮处进入暗处，则需要30～40min才能完全恢复视力。如果频繁地适应会增加眼睛的疲劳，并使视力下降。特别是船舶上，一些舱室和内走道几乎没有自然采光，因此这些地方需要有足够亮度的照明，以减少眼睛的适应时间。
光是一种电磁辐射能（电磁波），在空间以电磁波的形式传播。不同波长的光有不同1 货油舱横壁清扫，其余三人清运垃圾，当三人把垃圾清运结束后，王忠飞发现刘淑芳不在，就让李银景去找刘淑芳马上赶到4货油舱。随即王忠飞与林琳两人一起来到4舱，到达后王忠飞发现4货油舱横壁内没有照明，无法进行清扫作业。当他发现在右壁上通道与4货油舱横壁入口处挂有一个没有灯泡的灯头时，就摸索着调整那个灯头。不幸的是，王忠飞的左手不慎触到电网灯灯头（220V）的裸露部位，导致触电，经抢救无效死亡。的特性。波长为780～380mm之间的为可见光（七色）；红橙黄绿青蓝紫七色按一定比例混合在一起为白光。人眼对不同的可见光有不同的视觉灵敏度，对波长为555mm的黄绿光灵敏度最高，对红紫光灵敏度最低。
想一想 简述船舶照明的重要意义。
（二）常用照明技术物理量和参数
1. 光通量
光源在单位时间内，向空间辐射出的使人产生光感觉的能量称为光通量，以字母Φ表示，单位为流明（lm）。光通量是表征光源特性的光度量，例如200W的白炽灯（光通量约为3 000lm）感觉比100W（约为1 200lm）的亮得多。
2. 光强度
光强度简称光强，是指单位立体角内的光通量，以符号I a表示，是表征光源发光能力大小的物理量。
式中：ω——给定方向的立体角元；
Φ——在立体角元内传播的光通量，lm；
I a——某一特定方向角度上的发光强度，cd（坎德拉）。
光强度的单位为坎德拉，单位代号为cd，它是国际单位制中的基本单位。
3. 照度
被照表面单位面积上接收到的光通量称为照度，用E表示，单位为勒克斯（lx），是表征表面照明条件特征的光度量。
E=Φ/S （3.1.2）
式中：S——被照表面面积，m2；
Φ——被照面入射的光通量，lm。
1勒克斯相当于每平方米面积上，均匀分布1lm的光通量的表面照度，所以可以用lm/m2为单位，代表被照面的光通密度。
1lx照度量是比较小的，在这样的照度下，人们仅能勉强地辨识周围的物体，要区分细小的物体是困难的。
为对照度有一些感性认识，现举例如下：
① 晴天的阳光直射下为10 000lx，晴天室内为100～500lx，多云白天的室外为1 000～10 000lx；
② 满月晴空的月光下约0.2lx；
③ 在40W白炽灯下1m远处的照度为30lx，加搪瓷罩后增加为73lx；
④ 照度为1lx，仅能辨识物体的轮廓；
⑤ 照度为5～10lx，看一般书籍比较困难，阅览室和办公室的照度一般要求不低于50lx。
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船舶照明处所的最低照度要求
表3.1中给出了船舶照明处所的最低照度要求。
表3.1 船舶照明处所的最低照度要求
（三）照明质量指标
1. 光源的色温与显色性
光源的发光颜色与温度有关，当温度不同时，光源发出光的颜色是不同的。因此光源的发光颜色常用色温这一概念来表示，所谓色温是指光源发射光的颜色与黑体（能吸收全部光辐射而不反射、不透光的理想物体）在某一温度下发射的光的颜色相同时的温度，用绝对温标K表示。
光源的显色性是指光源呈现被照物体颜色的性能。评价光源显色性的方法，用显色指数表示。光源的显色指数越高，其显色性越好。一般取80～100为优，50～79为一般，小于50为较差。
光源的色温与显色性都取决于辐射的光谱组成。不同的光源可能具有相同的色温，但其显色性却有很大差异；同样，色温有明显区别的两个光源，但其显色性可能大体相同。因此，不能从某一光源的色温作出有关显色性的任何判断。
光源的颜色宜与室内表面的配色互相协调，比如，在天然光和人工光同时使用时，选用色温在4 000～4 500K之间的荧光灯和气体光源比较合适。
2. 眩光
视力随亮度而显著地变化，但过高的亮度或强烈的亮度对比，则会引起眼睛的不舒适感，并使视力下降，这种现象称为眩光。眩光对视力的损害极大，会使人产生晕眩感，甚至造成事故。眩光可分成直接眩光和反射眩光两种。直接眩光是指在观察方向上或附近存在亮的发光体所引起的眩光。反射眩光是指在观察方向上或附近由亮的发光体的镜面反射所引起的眩光。在建筑照明设计中，应注意限制各种眩光，通常采取下列措施：
① 限制光源的亮度，降低灯具的表面亮度，如采用磨砂玻璃、漫射玻璃或格栅；
② 局部照明的灯具应采用不透明的反射罩，且灯具的保护角（或遮光角）≥30°；若灯具的安装高度低于工作者的水平视线时，保护角应限制在10°～30°之间；
③ 选择合适的灯具悬挂高度；
④ 采用各种玻璃水晶灯，可以大大减小眩光，而且使整个环境显得富丽堂皇；
⑤ 1 000W金属卤化物灯有紫外线防护措施时，悬挂高度可适当降低。灯具安装应选用合理的距高比。
3. 合理的照度和照度的均匀性
照度是决定物体明亮程度的直接指标。在一定的范围内，照度增加可使视觉能力得以提高。合适的照度有利于保护人的视力，提高劳动生产率。
照度标准是关于照明数量和质量的规定，在照明标准中主要是规定工作面上的照度。国家根据有关规定和实际情况制订了各种工作场所的最低照度值或平均照度值，称为该工作场所的照度标准。这些标准是进行照度设计的依据，《建筑照明设计标准》GB 50034.2004规定的常见民用建筑的照度标准（lx）见表3.2。
表3.2 常见民用建筑的照度标准（lx）
除了合理的照度外，为了减轻因频繁适应照度变化较大的环境而使人眼所产生的视觉疲劳，室内照度的分布应该具有一定的均匀度，照度均匀度是指工作面上的最低照度与平均照度之比值。《建筑照明设计标准》GB 50034.2004规定：室内一般照明照度均匀度不应小于0.7，而作业面邻近区域的照度均匀度不应小于0.5。房间或场所内的通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于作业区域一般照明照度值的1/3。
4. 照度的稳定性
为提高照明的稳定性，从照明供电方面考虑，可采取以下措施：
① 照明供电线路与负荷经常变化大的电力线路分开，必要时可采用稳压措施；
② 灯具安装应注意避开工业气流或自然气流引起的摆动。吊挂长度超过1.5m的灯具宜采用管吊式；
③ 被照物体处于转动状态的场合，需避免频闪效应。
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闪 烁 效 应
随着电压电流周期性的变化，会使各种气体放电灯的光通量发生周期性的变化，使人眼有闪烁感。尤其当被照物体处于转动状态时，会使人眼疲劳并产生错觉。当被照物体转动的频率与灯光闪烁的频率成整数倍时，就看不出物体是在转动。
想一想 闪烁效应对人和工作有什么影响？
二、船舶照明系统的分类及特点
船舶照明是船舶航行、作业及船舶管理工作人员生活的必要条件。船舶照明通常包括确保航行安全和人员安全照明（如航行灯、信号灯、登放艇区域照明）、船舶工作场所照明（如驾驶台、机舱和甲板装卸照明），以及生活区域照明等。
（一）船舶照明系统的分类
船舶照明系统与陆地照明系统不同，有以下几种常见分类。
1. 按其功能分类
① 室内照明：舱室主体照明，局部辅助照明，娱乐美化气氛照明；
② 室外照明：室外通道照明，室外工作照明（甲板照明）；
③ 探照灯和投光灯；
④ 航行信号灯。
2. 按供电方式分类
① 正常照明（主照明系统；船舶主电源供电）；
② 应急照明（俗称大应急照明；有应急发电机供电）；
③ 临时应急照明（俗称小应急照明；蓄电池组供电半小时）；
④ 航行灯与信号灯（正常和应急两路供电）。
照明系统的设计应依据船舶入级规范有关照明及航行信号的要求及《国际海上人命安全公约》和《国际海上避碰规则》等有关条款进行，对不同国籍和航区还必须加上相应的地区规范、规则的要求。
想一想 你知道船舶照明系统按重要性等级形成哪三种基本系统吗？它们既区别又联系，形成有机整体，按重要性的程度各自怎样与不同的配电板连接？
（二）船舶照明系统的特点
1. 正常照明系统（主照明系统）
船舶正常照明系统又称为主照明系统，分布在船舶内外各个生活和工作场所，提供各舱室和工作场所足够的照度。正常照明系统是船舶正常航行或作业及船上人员正常生活和工作所使用的全船舱室内外的照明，为生产和生活提供良好的视觉条件及舒适的生活环境。
正常照明由船舶主发电机供电，凡船舶生活和工作所涉及之处均应照亮。正常照明包括：
① 舱室主照明，如顶灯的大部分；
② 局部或辅助照明，如床灯、壁灯、盥洗灯等；
③ 装卸货强光照明；
④ 室内外走道半数以上的照明；
⑤ 各舱室必须备有的插座等。
电风扇、冰箱和舱室电取暖器等定额等于或小于0.25kW的非重要设备也可包括在正常照明系统内。
从照明分配电板至照明器或插座的线路称为照明配电线路。船舶的照明电网一般为三相绝缘线制，三相照明变压器的副边绕组应接成△形。
为了便于维护和缩小故障面，正常照明系统每一个独立分路的负电荷电流不超过10～15A，每一支路的灯点数有一定的限制。如额定电压50V以下的不超过10灯点；110V的不超过14灯点；220V的不超过24灯点等。大功率照明器或一个灯点电流超过16A的，一般设专用分电箱或专用供电支路。
居住舱室的每一分路的灯点，一般分布在相邻的几个居住舱室中，而每一居住舱室的照明器一般是由两个分路分别供电，如棚顶灯一路，台灯、床头灯等局部照明为另一路。
人行通道、机炉舱、轴隧、舵机舱、客船上的大型厨房、公共场所、超过16人的客舱等处的主照明，至少应由两分路供电。
机炉舱内不同相各路灯点交错布置，有利于消除日光灯的闪烁效应。
每一防火区的照明至少要有两路独立照明馈电线路，其中一路可为应急照明线路。
对于有易燃易爆危险或防火要求高的舱室，如油漆间、蓄电池室等处所，应在这些处所外面装设开关对室内照明进行控制，其线路切断开关能被锁在分段位置。
练一练
1. 观察船上三相变压器，其副边绕组为什么接成△形？
2. 一些舱室和处所的主照明要求至少要由来自分电箱的两个独立分路供电，为什么？
2. 应急照明系统（大应急照明）
应急照明是当主电源失去供电能力时由应急电源通过应急电网供电的照明系统。有应急发电机的船舶，应急照明系统是正常照明的一部分。正常情况下，由主电源通过应急配电板供电；当主电源不能供电时，由应急发电机供电，应急照明由应急配电板经应急照明分电箱供电，电压可与正常照明相同，也可用低压电。
应急照明的特点：安装的灯点数较少，对照明度要求不高，但必须保证主要机器设备附近及通向救生甲板的扶梯、通道和船员旅客的公共场所等处的必要照明。灯具与正常照明的相同。
规范有明确规定，对于客船，应急电源的供电时间应大于36h；对于货船，应急电源供电时间一般应大于18h。客船和500t以上的货船，在下列处所必须设置适当数量的应急照明：
① 重要工作舱室，如驾驶舱（包括海图室和无线电作业区域）、消防站、各种控制室等；
② 各种机器处所，如机舱、舵机舱、应急发电机室等；
③ 通道、逃生口、梯道及乘人电梯内；
④ 放艇、筏处及舷外空间，以及通往艇、筏处的灯光指路标；
⑤ 众多船员、旅客可能聚集处所和超过16个人的居住舱室，尤其是出口；
⑥ 主配电板、应急配电板前后；
⑦ 锅炉水位指示灯；
⑧ 消防员装备储放处所；
⑨ 为增强旅客在应急状态下对脱险通道的识别，国际海事组织A.752（18）决议规定：对客船的梯道和出口在内的脱险通道全线（包括转弯和岔路口处）距甲板不超过0.3m处要设置低处照明系统，该系统可以用电力照明（白炽灯、发光二极管等），或是光致发光指示器。
对载有滚装货的客船，除了上述要求外，还必须在所有的旅客公共处所和走廊设有附加应急照明。此照明要求在所有其他电源发生故障和在各种横倾条件下，至少维持3h；所提供的照明应能照亮逃生设施的周围。
规范还规定应急照明不可兼作正常照明，并规定除驾驶台及救生艇、筏存放处的舷外照明外，应急照明电路中不得设就地开关。应急照明灯上应有明显的标志，或在结构选型上与一般照明灯具不同。
想一想 1.应急照明系统与主照明系统的关系是什么?
2.应急照明系统的特点是什么？
3.临时应急照明系统（小应急照明）
在主照明和应急照明系统发生故障时，临时应急照明系统应能发挥作用。主要分布在驾驶台、船舶重要通道、扶梯口和机舱重要处所。临时应急照明由蓄电池组供电，与主照明系统、应急照明系统之间有电气连锁；馈线上不设开关；它应能连续供电30min以上。
对有应急照明系统的船舶，一般不设置临时应急照明，但对客船和应急发电机自动起动不能满足规范要求的货船，还必须设置临时应急照明系统，用以弥补主电源与应急电源转换时带来的短时断电，保证船舶与旅客的安全。
临时应急照明的设置地点与应急照明基本相同，但临时应急照明只有在主照明和应急照明都失电时才会照亮。
临时应急照明必须采用蓄电池组供电，并应保证当主电网及应急电网失电或者电压降40%额定值时能自动接通，主电网及应急电网电压恢复时能自动切断。
临时应急照明特点：灯点少，无照度要求，灯具通常涂以红漆标志，或在结构上与一般照明器不同，即采用专门的低压灯具。每一分路灯点数不超过5～6盏，每盏灯均为功率10～15W的白炽灯。不允许采用气体放电灯（例如荧光灯）为光源，更不能设置就地开关。
想一想 你知道临时应急照明系统有什么特点吗？
4. 航行灯与信号灯系统
（1） 航行灯
航行灯是船舶照明系统中的一个独立部分，是保证船舶夜间安全航行的重要灯光信号。在任何情况下，都必须保证它的明亮，以表明本船的位置、状态、类型、有无拖船等，从而防止周围或过往船舶误会，造成海损事故的发生。
航行灯由前桅灯、主桅灯、尾灯、左右舷灯组成，用于船舶夜航和指示船舶的状态、相应位置。驾驶台设置专用的航行灯控制箱或控制板，由主配电板和应急配电板两路供电。航行灯灯泡一般为60W的双丝白炽灯。每盏灯具都为双套，其中一个做备用，可在控制箱上进行切换。
（2） 信号灯
信号灯是船舶在各种特殊情况下的灯光标志。特别是夜间航行，信号灯更是不可缺少的通信联络的工具之一。信号灯的控制一般是集中在驾驶台，要求两路供电。信号灯的种类很多，为了适应某些国家的港口和狭小水通道的特殊要求，远洋船舶的信号灯设置比较复杂。这些信号灯通常安装在驾驶台顶上专设的信号桅或雷达桅上，按照规定数盏（8～12盏）红、绿、白等颜色的环照灯分成两行或三行安装，失控灯采用红色环照灯。其布置和配置都应满足相关规定。
想一想 航行灯与信号灯系统有什么特点？
三、船舶常用灯具与电光源
（一）船舶常用灯具
1. 船舶常用灯具的基本类型
由于船上的环境条件比陆地上苛刻，因而对船舶灯具的结构和形式有更高的要求。除了遵照规范及有关标准的要求外，船用灯具的材料必须坚固、轻巧、美观，并能满足使用环境的要求；结构要牢固，零部件不易落下，防震性好；防潮、防水性好，尤其是露天安装的灯具，防护等级要达到IP5x；对有危险粉尘等场所，防护等级可高达IP6x；具有良好的接地保护措施。
船舶常用灯具应具有一定的机械防护性能，确保工作可靠。根据使用场合的不同，船舶灯具的结构可分为下列四种类型。
① 防护型：用于干燥舱室，如船员和旅客的居住舱、休息室、餐厅、驾驶台、报务室等，防护等级为IP2x。
② 防潮型：用于有较大潮气的场合，如走道、厨房、洗衣间等，防护等级为IP3x～IP4x。
③ 防水型：用于有水滴、溅水和凝水的场所，如机炉舱、干货舱、轴隧、管隧、露天甲板等，防护等级为IP5x～IP6x。
④ 防爆型：用于可能积聚易燃、易爆气体的危险区域，其密封性能最好。用于装有易燃性物体和存在爆炸性气体的舱室，如蓄电池室、油漆储藏室、分油机室、舱底花铁板之下和油舱的第二类区域。
练一练
去船舶上参观，请注意观察船舶露天甲板上的照明器应使用什么类型防护的照明器？
2. 船舶照明属具
（1） 开关
一般舱室灯开关应安装在门开启边，有的舱室有二扇门，可采用双联开关。
储藏室、蓄电池室、油漆间、灯间、消防设备控制站等舱室开关不应设在室内；厕所、浴室等处开关通常设在门外；冷库、粮库、行李舱、邮件舱等处开关应设在门外且开关上应带接通指示灯。
（2） 插座
在以下场所应装设插座：居住舱室的台灯、冰箱、电取暖器旁；餐厅、厨房、配餐间；机器处所及各种工作舱室；主配电板、应急配电板及大型控制设备近旁；计程仪、测深仪舱、轴隧、起货机桅房等；内外走道适当处所。对不同电压等级的插头、插座，应选用不同的结构形式。
3. 油船及特殊船舶的附加要求
① 在油船危险区域或处所内固定安装的照明灯具，应采用防爆型、增安型、正压型、空气驱动型灯具。这些照明灯具的开关应能分断所有绝缘极，并应设置在安全区域或处所内。
② 油船危险区域或处所内可携式照明，应采用带有独立蓄电池的本质安全型、增安型、防爆型、空气驱动型灯具。危险区内不应使用由电缆供电的可携式照明。
③ 货泵舱、毗临于货油舱的隔离空舱、直接位于货油舱上面的封闭和半封闭处所及储放输油管的舱室，可以通过固定装在舱壁上或甲板上的玻璃窗进行照明。照明灯具及其配线同样应安置在非危险处所。
④ 安装在露天甲板或扩大危险区域或处所的插座，应选用带连锁的形式，使开关在接通位置时，插头不能插入或拔出，并且开关应能分断所有绝缘极。
⑤ 油船上严禁挂彩灯。
（二）船舶照明电光源
船舶照明光源可分为两大类。一类为热辐射光源，如白炽灯和卤钨灯；另一类为气体放电光源，如荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯、汞灯和汞氙灯等。
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点光源发展史
第一代点光源：白炽灯（卤钨灯）；
第二代点光源：荧光灯（日光灯、节能灯）；
第三代点光源：高强度气体放电灯；
第四代点光源：固体发光光源（发光二极管）。
1. 热辐射光源
（1） 白炽灯
白炽灯是最普通的照明电光源，它依靠电流通过螺旋状的钨丝产生大量热，使灯丝温度升高到白炽程度而发光。白炽灯具有以下优点：结构简单，能瞬时点燃，无频闪，可调光，价格低廉，因而在照明系统中得到了广泛应用。60W以下功率的灯泡保持真空，以减少热量损耗；功率在60W以上的灯泡内充氩氮气，以减少钨丝蒸发，延长其使用寿命。
船用白炽灯灯丝稍粗，具有较高的机械强度及耐潮性。除普通照明光源外，船舶航行灯、信号灯和应急照明灯都采用白炽灯，因为它不会因电压低落而熄灭。便携灯和大部分控制系统指示灯也采用白炽灯。航行灯多用插口灯头，大功率白炽灯采用螺口灯头，以增大导电接触面积。
普通白炽灯寿命和光通量受电压波动的影响较大，当电压升高5%时，灯泡寿命缩短25%：当电压降低5%时，其光通量减少18%。
练一练
1. 请仔细观察现代船舶，看看都有哪些地方用到白炽灯？
2. 可以用作船舶航行信号灯和临时应急照明灯的电光源分别是什么？
（2）卤钨灯
为克服普通白炽灯的缺点而出现了卤钨白炽灯，简称卤钨灯。双端型卤钨灯的结构如图3.1所示。
图3.1 双端型卤钨灯的结构
在耐高温的石英玻璃灯管内加入微量的卤族元素碘或溴，并充以较高压力的惰性气体。在高温下卤素与蒸发的钨原子化合成卤化钨，然后再回到灯丝附近时被那里的高温分解成为钨和卤原子，形成循环，从而抑制了钨原子向管壁的沉积，抑制了管壁的黑化。另外，由于灯管内惰性气体压力很高，大大抑制了钨丝的蒸发，延缓了灯丝的变细速度，延长了使用寿命。
卤钨灯尺寸较小，机械强度高，耐压增加。由于它的工作温度高，宜用耐高温导线，如硅橡胶导线。它的发光效率约是普通白炽灯的2倍，额定寿命可达2 000h，卤钨灯适用于要求高照度、空间开阔的场所，例如机舱上部、辅机平台和甲板等处所的集中照明。有些卤钨灯的灯管要求水平安装，倾斜不得超过规定的角度。
2. 气体放电光源
（1） 荧光灯
荧光灯也称日光灯，其灯管在抽真空后充入了少量的氩气和汞，灯管内壁涂有荧光物质，管内两端灯丝上涂有发射电子的阴极物质，是一种预热式低压汞蒸气放电灯。荧光灯的电极用螺旋状钨丝做成，具有良好的热电子发射能力，管内的工作介质为汞蒸气。它的发光效率约为白炽灯的6倍，平均寿命可达5 000h。
荧光灯的启动电压较高，一般采用灯丝预热，高压击穿启动，启动后需用镇流器限流。荧光灯光效高，寿命长，表面温度低，光通分布均匀，被广泛应用于精细工作或长时间从事紧张视力工作的场所，目前几乎所有船舶舱室内的主照明采用它。但是，如果开关次数频繁，电压过高、过低，均会使荧光灯寿命降低。电压的大幅度跌落，会导致荧光灯熄灭。连续点燃的荧光灯寿命比额定寿命长2.5倍，所以机舱内的荧光灯使用寿命很长。
荧光灯具有各种规格和外观形式，具有暖色、冷色、三基色等多种光式。荧光灯要求供电电压波动范围为±10%，供电电压过高和过低都会影响其寿命。
荧光灯具有负电压-电流特性，为了限制气体放电灯的工作电流，保证工作稳定，需要串联一个镇流器；又为提高瞬间启动电压，有时还需并联一个启辉器。目前船上使用的荧光灯启动方式，通常采用启辉器启动和手动启动两种，前者主要用于棚顶灯、壁灯和舱顶灯等。后者一般用按钮，所以也叫按钮式，主要用于台灯和床头灯。
图3.2所示是荧光灯的基本工作原理图。实际上，荧光灯还有快速启动、冷阴极瞬时启动等多种起动方式，以及防止电磁干扰的实用工作线路。
图3.2 荧光灯工作原理图
练一练
1. 测量下，当日光灯两端电压低于多少时，就不发光。
2. 日光灯中串联的镇流器作用是什么？
（2） 高压汞灯
如图3.3所示，高压汞灯的主要构成部分是放电管，它由耐高温的石英玻璃制成，两端装有主、辅电极，电极用钨丝浸渍碳酸钡、碳酸锶等热电子发射材料制成，有良好的热电子发射能力；辅助电极用于热起动，放电管内充以氩气作为启动气体，而工作气体为汞蒸气，汞蒸气的压力较高（约2～6个大气压），故称为高压汞灯。
高压汞灯属于气体放电灯，须串接镇流器限流。图3.4是它的工作线路图。
接通电源后，辅助电极与其较近的主电极之间首先发生辉光放电，加热放电管，使管内汞蒸气压力升高。随着管内温度、压力的升高，激发电位较低的汞蒸气成为放电的主要因素。主电极之间的汞蒸气击穿产生电弧，发出更为明亮的蓝绿色光。如果放电管压力较低，产生紫外线较多，一般在灯泡壁内涂以荧光粉，可由这部分紫外线激发荧光物质发出红色的补充光色，如果放电管内压力较高，紫外线比例减少，灯泡壁内则不涂荧光粉，目前两种产品都有。
图3.3 高压汞灯构造
图3.4 高压汞灯工作线路
高压汞灯的发光效率约为白炽灯的6倍，寿命为5 000h。还有一种利用钨丝代替镇流器的自镇流高压汞灯，钨丝装在灯泡内，作为限流电阻串接在电路中，也发出一定可见光。此种汞灯发光效率较低，额定寿命仅为3 000h。
高压汞灯在工作中因瞬间断电或欠压而熄灭后不能立刻燃亮，须降温后重新启动，一般须间隔5～10min，所以不适用于频繁开关的场所。
高压汞灯适用于大面积高大厂房或露天场地等，船上被广泛用作辅机平台、主甲板和货舱口等处的照明，但因光色较差，近年来有被金属卤化物灯代替的趋势。
想一想 高压汞灯是不是意味着接入高压电路中工作？
图3.5 金属卤化物灯工作原理
（3） 金属卤化物灯
如图3.5所示，金属卤化物灯是继高压汞灯之后诞生的一种新型电光源，为当前船舶普遍采用的一种光源。用途同汞灯，功率有400W、3 500W等多种规格。
它的外形结构、工作原理、热启动工作线路与汞灯基本相同，所不同的是，放电管中除充有汞和氩气外，还加入了金属卤化物气体。此时，汞蒸气只起辅助作用，金属卤化物气体为工作气体。因为金属卤化物更易激发，所以发光效率更高，加入不同比例不同品种的卤化物可得到不同的光色。有一种冷启动的金属卤化物灯，需要10 000V左右的高压实现冷启动。
（4） 高压钠灯
高压钠灯的结构形式上与冷启动的金属卤化物灯相似，如图3.6所示。管内氩气为启动气体，汞蒸气起缓冲气体和增加放电电抗的作用。钠化汞更易激发放电，是主要工作气体。在船上用作雾灯。
钠灯需要很高的启动电压（2 000～2 500V），其工作原理如图3.7所示。钠灯点燃后，灯管两端电压很低，触发电路停止工作，镇流器起限流、降压作用。这种由电子触发电路控制的冷启动工作线路启动时间需8min左右，突然熄灭后，要冷却1min才能重新启动。
图3.6 高压钠灯结构
图3.7 高压钠灯工作原理
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低 压 钠 灯
国际海事组织第84届海上安全委员会会议通过了《国际海运危险货物规则》第34.08版修正案（以下简称“新版《国际危规》”），并于2010年1月1日强制生效。新版《国际危规》不仅新增了危险货物条目，而且对危险货物标志、标记和标牌的粘贴和使用也做出相应的调整。
（5） 氙灯及汞氙灯
氙灯是惰性气体弧光放电灯。氙灯依靠氙气放电发出强光，比金属蒸汽放电灯的启动快。它俗称“小太阳”，适用于港口、广场、车站、机场等大面积照明场所。
氙灯分长弧和短弧两种：长弧氙灯是圆柱形石英放电管；短弧氙灯为椭圆形石英灯泡，两头有圆柱形伸长部分。长弧氙灯结构如图3.8所示。
图3.8 长弧氙灯结构
在氙灯管内充入适量的汞就成为汞氙灯。汞氙灯保留了氙灯启动快、稳定时间短、再启动容易和透光性好等优点，又具有高压汞灯的某些优点，改善了发光效率和使用寿命。管形长弧汞氙灯广泛用于海船甲板和货舱上照明，短弧汞氙灯一般作为探照灯使用。
想一想 在气体放电灯中，哪些灯启动需要镇流器？
总的来说，不同光源有不同的特性，现代船舶各种舱室的主体照明，通常选用荧光灯。局部照明（如台灯）和装饰性照明（如壁灯）用白炽灯，甲板面强光照明选用高压气体放电灯。对于冷库等低温潮湿场所，由于环境温度低10℃日光灯启动难，光通量下降较多，一般都用白炽灯。
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船舶照明器的应用
1. 舱室
① 最高顶部多为大功率直照式白炽灯或荧光高压汞灯；
② 各层顶棚多为防水型白炽灯和荧光灯；
③ 荧光灯配有机玻璃罩，内有2～4只灯，配24V/15W应急灯座；
④ 冷藏舱一般为白炽灯，不许用荧光灯（启动困难）。
2. 内走道、楼梯、穿堂厅间
照明器多为吸顶式，内设应急灯座。居室照明发展的趋势是集中控制。
3. 厨房
① 光源显色性好；
② 照明器为防水式；
③ 不能用有机玻璃罩（油污不易清洗，受热变形）。
4. 露天甲板
① 广口型外壳，投光角可调；
② 货舱口至少两盏400W的高压汞灯的照度。
5. 探照灯
射出较集中的平行光束，苏伊士运河灯可见1 500m航标反射带。
四、船舶照明系统控制电路
（一）船舶照明系统的供电要求
通常，照明电源都是由配电板经照明分电箱分路供给的，整条船的灯经过多少分电箱供电、分电箱设在何处、照明分路怎样组合等，都要遵循以下基本规则。
1. 照明分路
① 每一照明分路必须有过载和短路保护；照明分电箱每一容量大于16A的最后分路的供电灯点应不超过1个；每一容量小于或等于16A的最后分路的供电灯点数根据供电电压的不同应分别为50V及50V以下电路不超过10点，51～120V电路不超过14点，121～250V电路不超过24点；对直接用灯泡或灯管组成的嵌入式反光照明，只要电流不超过10A，则灯点可不受限制。
② 照明最后分路不得给电力、电热设备供电，但小型厨房设备，如咖啡壶、面包片烧烤器、冰箱等除外。如果有小型厨房设备，则必须由独立分路供电，不能与照明灯点混为一路。对于数量不多于10只且总的电流定额不超过16A的小型电热器，可共同接至一个独立的电热最后分路上。
③ 电风扇一般为独立分路，不与照明灯电路混为一路。
④ 个别情况除外，插座一般应由独立分路供电。
⑤ 重要舱室、处所，如走道、出入口、梯道、机炉舱、公共场所及旅客超过16人的客舱等处照明，至少应由两个最后分路供电，其中一路不能供电时，另一路仍能保持上述处所必要的照明，两个分路的灯点以交错布置为好。
⑥ 机舱及内外走道等照明，应为各自独立的馈电线路，不要与其他舱室混在一起。室外灯可在各舱室分电箱内设独立分路加继电器控制（当然也可以是独立分电箱），以便于驾驶台集中控制。
⑦ 为了方便接线，往往一个居住舱内全部照明灯点集中通过一个分线盒供电，其中一个灯点坏了，并不影响其他灯点工作，但为提高供电质量，防止线路故障引起断电，有时也可将这类舱室中的某一个照明灯点拉出来独立照明馈电，其中一路可为应急照明。
⑧ 每一防火区至少需有两路独立照明馈电，其中一路可为应急照明。
⑨ 在考虑灯点的连接时，每一照明分路的灯点应相对集中，线路不要拉得太长，同一分路尽量不穿过二层甲板。
⑩ 对封闭式梯道等场所，照明电源应为独立分路。
为保证照明网络的安全接地，许多灯具和开关本身已带接地极，因此在考虑连接电缆时，应包括接地线芯。
想一想 为什么要对每一分支线路的电流容量和灯点数加以限制？
2. 分电箱
实际在考虑照明分路连接的同时，早已有分电箱划分的初步概念。因为照明分路是通过分电箱组合的（小船、小艇直接由主配电板控制者除外）。
① 每一照明分电箱最多不超过12路，线路设计时，要适当留有1路至2路作备用。
② 交流分电箱为考虑三相平衡，电源通常为三相进线，分路单相出线，因此在考虑分路组合时，应力求做到三相平衡。
③ 上层建筑舱室照明分电箱通常按甲板划分，根据船舶大小、舱室分路多少决定分电箱个数。舱室照明分电箱一般放在电缆通道间，若无电缆通道间，可另选合适场所，甚至选用嵌入式分电箱嵌装在内走道的适当位置。
④ 机舱应设独立分电箱，机舱照明分电箱一般设在机舱集控室内，机舱应急照明分电箱必须设在机舱外的适当处所。
⑤ 货舱照明应设独立分电箱，布置在起货桅房或货舱之外的适当处所。其每一分路应在分电箱门上设有电源接通指示灯，但每一分路开关手柄不得外露，分电箱箱门应带锁。
⑥ 客船上如果风扇很多，可设独立分电箱。
照明是全船性设备，照明网络几乎遍布全船每一个角落。为使各照明灯具能正常发光，必须保证供电电源的电压，保证照明线路的电压降不得超过规定范围，照明线路（除电源馈线外）的电压为110V、220V时选用电缆截面1mm2；照明线路（除电源馈线外）的电压为24V时选用电缆截面2.5mm2。显然，线路负载过大、电缆过长可能使其电压降越过限度，从而影响照明质量。
（二）船舶常用照明控制线路
1. 单联控制
单联控制采用单个开关来控制照明灯具的接通与断开，常见的有单极开关控制和双极开关控制两种。一般安装场所可用单极开关控制，潮湿及有爆炸危险的场所应采用双极开关控制。图3.9所示是单联开关控制的线路图。
图3.9 单联开关控制系统线路图
2. 双联控制
需要在两个地方均能控制同一盏灯的电路，称为双联控制。双联控制有两种接线方式：一种是电源线进开关的双联开关控制，如图3.10所示；另一种是电源线进灯具的双
图3.10 电源线进开关的双联开关控制电路
（a）正常照明电路；（b）应急照明电路;（c）接线原理图
联开关控制，如图3.11所示。两个双联开关装设在两处，每一处的开关均可独立地控制灯的开关。系统图中的2×1、3×1表示一根二芯电缆和三芯电缆。
图3.11 电源线进灯具的双联开关控制电路
练一练
1. 当照明灯能在两地控制时，则两个地点的控制开关是什么开关？
2. 某白炽灯的照明电路如图3.12所示，S1及S2为双联开关。为完成对灯L的两地控制，还需怎么接线？
图3.12 练习图
3. 荧光灯控制线路
日常生活中的荧光灯线路采用单线圈镇流器方式，船用的荧光灯采用双线圈镇流器以改善启动性能，延长灯管寿命。其控制线路图如图3.13所示。
图中主线圈标号1、2，它的线圈匝数较多，电阻较大；副线圈标号3、4，线圈匝数较少，电阻较小。主线圈串接于主回路，副线圈与启辉器串联后接于两灯脚之间，副线圈只起启动作用。启动时，启动电流在主、副线圈中产生磁通相互抵消，从而使铁芯磁通减少，阻抗降低，启动电流增大，灯丝加热快；启辉器断开时，主线圈产生的感应电势较大，使荧光灯的点燃速度加快。接线时主、副线圈不能接错，否则易烧坏灯管和镇流器。
由于交流电路中电压电流的周期性变化，在交流电路中工作的日光灯存在着周期性的灯光明暗现象，荧光粉虽有一定的余辉时间，但不能完全消除闪烁现象，特别在照射旋转物体时，容易使人产生错觉。当旋转体的旋转频率是荧光灯明暗率的整数倍时，转动的物体看上去像不转一样，极易造成事故。为了消除荧光灯的闪烁现象，在某些工作场所，可装以两管或三管日光灯，采用三相供电，并分别接到不同的相线上。这样，由于三相电压的相位不同，灯管的亮暗时间先后不同，基本上可以消除闪烁的感觉。接在单相交流电源中的日光灯可在其中一支日光灯电路中串接电容器，利用电容器的移相作用，把两支灯的电流相位错开，也可收到消除闪烁的效果，其接线圈如图3.14所示。
图3.13 双线圈镇流器日光灯接线
图3.14 双管制日光灯接线
4. 探照灯、投光灯
探照灯和投光灯同是强光照明灯具，探照灯具有近乎平行的光束，射程远、光照集中；而投光灯的光束是在有限的立体角内向外扩散，投射面较宽，相对射程较短。两者具有不同的照明效果，其用途也不相同。
探照灯主要用于船舶夜航，尤其是通过狭窄航道、内河河道等比较复杂的水域时，照射航道及两岸。还可用于水面搜索及营救工作、远距离发送灯光信号通信。
投光灯主要用于舱面照明，救生艇、筏处收放时的就地水面照明，上下舷梯、烟囱标志、船名牌照明、机舱内补充照明等。
探照灯和投光灯一般都由正常照明供电，救生艇旁的投光灯应由应急配电板供电。功率在300W以上的探照灯或投光灯应由分电箱设独立分路供电。所有装于室外的探照灯和投光灯均可在驾驶台遥控切断。
五、船舶照明系统的维护与保养
对于普通照明及可携式灯具，应测量线路的绝缘电阻（正常情况下大于0.5MΩ），检查灯头接线是否老化和开断；对于室外灯具，应检查其水密性与锈蚀，凡有损坏的应及时更换。通常每半年检查一次。对应急照明，则每月进行一次效能试验，每半年测量一次绝缘电阻。
每次开航前，应检查航行灯和信号灯的供电电源、灯具及故障报警装置。探照灯、运河灯在使用前应检查其电源、开关、连接电缆和灯具的水密性能及绝缘电阻情况。
船舶照明系统维护与保养需要注意以下事项：
第一，尽量避免带电更换灯泡，更换的灯泡应与电源电压一致，功率不能超过灯具允许的容量。
第二，在检修某些特殊部位，例如辅锅炉内部、柴油机曲拐箱、压载舱、储水柜等地方时，需用临时照明时，必须使用带有安全网罩的36V以下低压行灯。装卸易燃危险货物时，不可使用携带式货舱灯。
第三，应急照明灯具应涂以红漆标记，以示区别，经常检查灯泡是否良好，发现有损坏的应及时更换。
第四，甲板、船桥等露天处所的投光灯具，开灯前应先脱去帆布，用完要及时将帆布罩罩妥。
第五，室外水密插座，通电前先检查插头螺母是否旋紧，取出插头前检查电源是否切断，用毕后应旋紧防水盖。
第六，需要张挂彩灯时，要考虑到供电线路和开关的载流量，各相电流分配是否平衡，并要配备好保护装置。油船严禁张挂彩灯。
第七，每一个长航或每一季度都要测量各路航行灯的绝缘电阻，若低于规定值（1MΩ），应及时找出原因，加以排除。
第八，每半年或更短些时间要检查航行灯的水密情况，特别是前、后桅灯。检查控制箱内部情况，检查各元件（特别是半导体元件），进行清洁吹灰，试验报警装置。
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表3.3给出了船舶电气设备维护管理的技术要求。
表3.3 船舶电气设备维护管理的技术要求
注：
① 周期可根据具体设备所处环境及原始状态的差异缩短或延长。但经过拆装检修的设备，经过一个月左右运行应复查一次。
② 根据具体设备确定。
③ 甲板机械每月测量一次或用前测量，其他设备油轮三个月测量一次，客、货轮半年测量一次。配电板上无绝缘监测设备的船舶，每月测量一次。
练一练
用什么工具测量绝缘电阻？如何测量对普通照明及可携式灯具应测量线路的绝缘电阻。
六、船舶照明系统的常见故障检查
船舶照明系统的常见故障一般分为三类：短路故障、接地故障和断路故障。
（一）短路故障
船舶照明系统的短路故障往往是线路受潮或绝缘层受损造成的。这种故障的常见现象是：一通电，空气开关就跳开或熔断丝烧断。检查时，应先切断电源，将万用表置R×1档，把两测量表棒置在线路两端（这时，因线路有短路，万用表指针指零）；然后，将各并联支路开关逐个断开予以排除。当断开某一路开关，万用表电阻指示值明显增大时，说明该支路存在短路故障。
也可采用“挑担灯法”检查，如图3.15所示。当线路有短路，保险丝FU烧断时，可以用较大功率的灯泡HL并联在烧断的保险丝两端（挑起接通电路的担子，故俗称挑担灯）。然后将各支路开关顺序依次断开，当断开某条支路时，挑担灯的亮度突然变暗时，说明短路故障就在该支路上（断开该短路支路，短路电流消失，线路总电流减小，挑担灯亮度变暗）。确定某条支路存在短路故障后，即可顺着线路对照明灯具和接线桩头进行逐个检查，找寻出短路点。
图3.15 “挑担灯法”检查短路故障
练一练
设置短路故障，请用第一种方法进行操作。
（二）接地故障
船舶照明系统接地故障引起的原因一般是由于电缆线老化破损碰地或灯头接线处线路碰壳引起。特别是甲板照明线路，经常受海水和盐雾的侵袭，更易发生接地故障。
船舶照明系统的接地故障，一般可用500V兆欧表进行检查（小应急照明系统的接地故障，可使用100V兆欧表检查）。
照明线路的绝缘电阻值应大于0.5MΩ。当兆欧表测得的绝缘电阻值小于0.5MΩ或零，则说明线路受潮或绝缘层老化导致对地绝缘电阻降低或对地短路。
接线故障点的检查可采用“对分法” 检查。将故障线路故障分为前后两段，测量各自的绝缘电阻，找出有接地故障的那一段，再进行“对分检查”，把故障点的查找范围逐渐缩小。
练一练
设置接地故障，请用所学方法进行故障排除操作。
（三）断路故障
船舶照明系统的断路故障表现在线路不通，灯泡不亮。其原因大多是线路被机械损伤，由于振动而造成的接线桩头处松脱，灯具开关接触不好或损坏。故障点的查找可采用“通电法”或“断电法”。
“通电法”检查时，可将万用表置于量程高于被测值的电压档。应一头固定在供电端，另一头逐步向灯具端移动，正常时有电压，移到某处发现电压消失，即是断路发生之处。
“断路法”检查时，分断电源开关，把万用表置R×1K或R x10K档，如被测电路或灯具两端电阻值为无穷大，则可判断该段线路或灯具处有断路故障。
练一练
设置断路故障，请用断路法进行操作。
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触电死亡案例
案例一：
某施工队承包了A企业“乙A”轮冷作电焊工程。2008年某日，该施工队班组长甲A指派工人甲B（无焊工证书）在 “乙A”轮第六舱左后角底板下方对一根加热用的排管进行焊接作业。临近下班，当另一从业人员去甲B作业点整理工具准备出舱时，发现甲B两手抱着焊钳放在胸前，仰面躺在舱内排管上，于是立即用力将搭在甲B胸口的焊枪的电焊线拽开，随后马上跑到舱外叫人。附近作业人员听到叫喊，随即关闭电闸，把甲B抬出舱外实施心脏按压和人工呼吸，终因抢救无效死亡。
案例二：
2004年某日，芦某、张某2人为40吨汽车吊卸钢板的摘钩作业。40吨汽车吊司机在吊索具没有收起的情况下移动车位（倒车），芦、张2人手拉索具末端的卡具，以防止索具摆动碰到车辆。当汽车吊司机倒车时，因吊索具上小钩头距380kV高压线过近，导致高压放电，致使手扶吊索具的芦、张遭电击。芦某奋力摆脱吊索具，只是左手拇指被击穿；而张某却未能摆脱，被电击致死。
案例三：
2008年某日，在舱室里干活的朱某顺着畅通的舱室爬到位于西北角的压载舱道门下面，爬出道口，将原本放置一边的外壳未接地的排风机拖到道口边，盖在道口上，然后一手托着排风机，一手将排风机的开关打开，当场被电击倒。大约两分钟后余某发现西北角的压载舱道口上的排风机停止转动，就跑去检查，看到道口下的朱某一只手被压在风机下，马上关掉排风机并呼叫其他人一起救助。
事故发生后，船务公司立即派人将朱某送往医院抢救，后因抢救无效死亡。事后，船务公司派专业电工人员对事故发生的排风机进行检测：该排风机接入电压为380V，功率为3kW，风机内电动机线圈烧坏，经万用表测试，电动机线圈绝缘为零。
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