115 專技高考高等考試 驗船師 船用電學（包括1船用電路2船用電機設備3船用電機檢驗4船用無線電通信設備檢驗） 考古題詳解

核心觀念

本題考查主配電板絕緣監測儀（Earth Indicator）顯示單相接地時，驗船師對船方所應給予的安全處置與故障排查指導。

船舶低壓主配電系統多採不接地系統（insulated neutral system）。在正常狀態下，各相對船體的絕緣電阻均應維持在規定值以上。若其中一相接地，表示該相與船體間的絕緣已劣化，形成第一接地故障。

單一接地故障通常不會立即造成大故障電流，船舶部分重要設備仍能維持供電；但若另一相再發生接地，兩個接地點將形成相間短路，造成過電流、設備損壞，甚至引發火災。因此，單相接地不得視為可長期容許的正常狀態，必須儘速查明並排除。

以命題當年（民國 115 年）法規為準，處理時應依《船舶設備規則》、船舶檢驗相關規定及適用之船級社電氣規範，確認配電系統之絕緣、接地故障警報及保護裝置符合要求。

解題方法

本題應採「確認故障、分路尋找、隔離修復、測試復原」的程序回答。

一、確認絕緣監測儀及故障現象

驗船師應先指導船方：

1. 通知船長、輪機長及值班電機人員。
2. 確認 Earth Indicator 的指示確實為單相接地，而非儀表本身故障。
3. 觀察三相接地指示燈或電壓指示，判斷接地相別。
4. 查閱配電板警報、歷史紀錄及最近操作情形，掌握故障出現時間與可能涉及的設備。

若為三燈式接地指示器，接地相通常呈現亮度降低或熄滅，未接地兩相的對地電壓及燈光狀態則會改變。其目的在於判斷系統對船體的絕緣不平衡。

二、維持必要供電，但立即展開故障搜尋

單相接地發生後，不宜立即任意切斷全船電源，以免影響舵機、導航、消防、照明、通訊及其他重要設備。

在確認船舶操作安全的前提下，船方可暫時維持必要負載運轉，同時立即進行分路搜尋。搜尋時應：

1. 依主配電板饋線、分配電盤及重要負載的順序，逐一切離非必要負載。
2. 每切離一個分路，即觀察 Earth Indicator 是否恢復正常。
3. 找到使接地指示消失的分路後，將該分路隔離並掛牌，防止誤送電。
4. 對該分路下游的電纜、接線盒、馬達、加熱器、照明設備、電池充電器及其他用電設備逐段檢查。

常見故障來源包括：

• 電纜受潮、破皮或絕緣老化；
• 馬達繞組受潮或對地絕緣下降；
• 電熱器、熱水器及廚房設備漏電；
• 船艙、甲板及機艙潮濕處的接線盒進水；
• 照明器具或插座與船體金屬結構接觸；
• 發電機、變壓器及配電盤內部絕緣受損。

三、進行絕緣電阻測試

故障分路隔離後，應在停電、驗電及採取防止誤送電措施後，使用絕緣電阻計測量：

• 各相對船體的絕緣電阻；
• 相與相之間的絕緣電阻；
• 電纜及各用電設備的絕緣狀態。

絕緣電阻的基本關係為：

$$R_{\mathrm{ins}}=\frac{V_{\mathrm{test}}}{I_{\mathrm{leakage}}}$$

其中 $R_{\mathrm{ins}}$ 為絕緣電阻，$V_{\mathrm{test}}$ 為測試電壓，$I_{\mathrm{leakage}}$ 為漏電流。

核心觀念

失電試驗（Blackout Test）是以主電源失效為情境，確認船舶電力系統能否依設計及法規要求，完成下列連續動作：

$$主發電機失電 \rightarrow 母線失壓 \rightarrow 緊急電源自動投入 \rightarrow 重要負載獲得供電 \rightarrow 備用主發電機自動啟動 \rightarrow 主要設備恢復運轉$$

驗船師檢查的重點，不只是確認照明是否恢復，而是確認「失電偵測、緊急供電、負載管理、發電機再啟動、推進及操舵恢復」整套系統均能正常作用。

本題以命題當年（民國115年）法規為準，主要依據《1974年海上人命安全國際公約》（SOLAS）第二章第一節有關主電源、緊急電源、操舵裝置及船舶電氣裝置之規定，以及船級社船舶入級規範辦理。現行法規及船級社規範如有後續修正，解題仍以民國115年命題時適用規定為準。

解題方法

本題可依「試驗前確認、失電模擬、緊急電源、主電源恢復、重要負載、保護及紀錄」六個面向作答。作答時應掌握失電後的實際動作順序，並逐項說明驗船師要觀察的結果。

一、試驗前準備與文件確認

1. 確認試驗條件

試驗前應確認：

• 船舶處於安全狀態，主機、鍋爐、貨物作業及航行狀況不會因試驗造成危險。
• 船長、輪機長及相關值班人員已知悉試驗程序。
• 已完成風險評估及應變分工。
• 試驗時不影響船舶航行、操舵、消防及通信安全。
• 試驗設備、電氣盤、發電機及蓄電池均可正常操作。

失電試驗不可在未具備安全措施的情形下直接切斷全船電源，應依核准之試驗程序，以安全方式模擬主電源失效。

2. 核對設計資料

驗船師應查核：

• 電力單線圖（Single Line Diagram）。
• 主配電盤及緊急配電盤圖。
• 發電機容量、數量及負載分配資料。
• 緊急電源、蓄電池及充電器資料。
• 自動啟動、負載卸載及順序啟動設定。
• 船舶電力管理系統（PMS）及警報系統資料。
• 重要設備清單及緊急負載表。
• 前次檢查紀錄及缺失改善情形。

驗船師應確認現場配置、控制邏輯與核准圖說相符。

二、主電源失效及失電偵測

試驗時應確認主發電機或主配電盤失電後：

• 主母線電壓及頻率確實下降至失電判定範圍。
• 失電警報、發電機跳脫警報及母線失壓警報正常發出。
• 故障訊號可正確傳送至駕駛台、集控室及相關警報面板。
• 失電保護裝置不會誤動作，也不會因訊號延遲而阻礙後續供電。
• 未運轉之備用發電機能依設定邏輯接受啟動命令。
• 發電機停止、跳脫及重新併聯控制順序符合核准設計。

若船舶具有多組主發電機，應確認單一發電機故障時，其他發電機能否依負載需求自動啟動、分段供電或重新分配負載。

三、緊急電源系統

1. 緊急發電機自動啟動

驗船師應確認緊急發電機在主電源失效後：

• 能自動啟動。
• 啟動時間符合SOLAS及船級社規範要求；一般船舶之緊急發電機應在主電源失效後於規定時間內自動供電，常見法規基準為45秒。
• 啟動失敗時具有重試功能及故障警報。
• 潤滑油壓力、冷卻水溫度、燃油供應及啟動空氣或啟動蓄電池均正常。
• 緊急發電機運轉後，緊急配電盤電壓及頻率穩定。

2. 緊急配電盤及自動切換

應確認：

• 緊急發電機可自動接至緊急配電盤。
• 主配電盤與緊急配電盤之間的聯鎖正常。
• 不會因主電源恢復而造成非同步併聯或反送電。
• 緊急配電盤各出線斷路器可正常投入。
• 緊急發電機過電流、欠電壓、過速及低油壓保護功能正常。
• 緊急電源供電期間，各緊急負載均獲得正確電壓及頻率。

3. 緊急負載

應確認緊急電源能供應法規規定之重要設備，包括：

• 緊急照明。
• 航行燈及必要的航行設備。
• 通信及GMDSS相關設備。
• 火警偵測及警報系統。
• 通用警報及廣播系統。
• 操舵裝置之必要電源。
• 消防泵、噴淋泵或其他法規指定之消防設備。
• 水密門、電梯、通風及其他核准之緊急負載。
• 船舶自動化、警報及監視設備。

緊急負載須依核准負載表逐項核對，不得只以緊急照明亮起作為試驗合格判定。

四、備用主發電機及主電源恢復

1. 備用發電機自動啟動

失電後應確認備用發電機：

• 能依失電訊號自動啟動。
• 啟動後電壓、頻率及相序正常。
• 發電機斷路器可依設定自動投入。
• 併聯時同步條件正確。
• 不會發生逆功率、過電流或不當負載分配。
• 多部發電機可依序啟動及分擔負載。

第三題　參考書等級詳解

（一）GMDSS 無線電備用蓄電池供電時間

核心觀念

本題考查《海上人命安全國際公約》（SOLAS）第四章「無線電通信」對全球海上遇險及安全系統（GMDSS）備用電源的要求。

船舶無線電設備在主電源失效時，必須由獨立的備用蓄電池供電。供電時間取決於船舶是否具有符合 SOLAS 要求的應急發電機。

解題方法

依 SOLAS 規定：

• 船舶未配備符合要求的應急發電機時，備用蓄電池須供電至少 6 小時。
• 船舶已配備符合要求的應急發電機時，因可由應急發電機接續供電，備用蓄電池供電時間可縮短為至少 1 小時。

解題技巧

記憶口訣為：

沒有應急發電機：6 小時；有應急發電機：1 小時。

題目問的是「蓄電池本身須供應多久」，不是船舶整體應急電源可維持多久。

【答案】

未配備應急發電機時，無線電備用蓄電池須供應 GMDSS 設備運作至少 6 小時；配備符合 SOLAS 要求的應急發電機時，縮短為至少 1 小時。

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（二）EPIRB 的 HRU 效期及到期處理

核心觀念

EPIRB（Emergency Position-Indicating Radio Beacon，應急無線電示位標）通常設置於船舶外部或專用支架內，當船舶沉沒時，須藉由 HRU（Hydrostatic Release Unit，液壓靜水壓釋放裝置）自動釋放，使 EPIRB 浮出水面並啟動求救功能。

HRU 內部具有受水壓作用的釋放機構，長期暴露於海水、日曬及鹽霧環境後，可靠度會下降，因此必須定期更換。

解題方法

一般船舶檢驗及製造商規範要求：

• HRU 效期通常為 2 年。
• 應依 HRU 上標示的有效期限辦理更換。
• 到期後不得繼續使用，也不得將已使用或已到期的 HRU 重新裝回。
• 更換時應使用同型式或經認可的新品，並確認安裝方向、固定方式及有效期限。

到期的 HRU 應依製造商及船舶安全管理程序辦理報廢或回收，不得只更換外觀零件而繼續使用原釋放機構。

解題技巧

本小題的得分重點有兩個：

1. 效期為 2 年。
2. 到期必須 更換新品，不得繼續使用或重複使用。

【答案】

EPIRB 的 HRU 效期通常為 2 年。到期後應立即依製造商規定及船舶檢驗程序更換經認可的新品，原 HRU 應報廢或回收，不得繼續使用。

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（三）商船採用中性點不接地系統的原因

核心觀念

中性點不接地系統又稱 Insulated Neutral System。其發電機或變壓器中性點不直接接船體及大地，船體則作為保護導體系統的一部分。

船舶電力系統與陸地電力系統不同，船舶航行中無法像陸上變電站一樣迅速停電檢修，因此供電連續性是重要設計要求。

解題方法

若某一相導線第一次碰觸船體：

• 由於系統中性點未接地，故障電流主要只經由對地分布電容及漏電阻抗流動。
• 故障電流通常很小，不會立即形成大短路電流。
• 保護裝置不必立即跳脫，重要負載仍可維持供電。
• 絕緣監視裝置會發出警報，提醒值班人員排除第一個接地故障。

若第一個接地故障未排除，又發生第二個不同相接地故障，則兩個故障點可能形成相間短路，此時必須由斷路器或保護電驛切除故障部分。

採用原因

1. 提高供電連續性：單一接地故障發生時，不會立即造成全船停電。
2. 降低第一次接地故障電流：可減少電弧、設備損壞及火災風險。
3. 適合船舶重要負載：舵機、導航、通信、泵浦及控制系統不宜因單一故障立即失電。
4. 便於絕緣監視：藉由絕緣監視器持續偵測各相對船體的絕緣狀態。

解題技巧與限制

中性點不接地並不代表「接地故障不必處理」。正確觀念是：

第一故障警報但維持供電；第二故障則可能形成短路並跳脫。

因此船舶必須配置絕緣監視、接地故障警報及適當的故障排除程序。

【答案】

大多數商船採用中性點不接地系統，主要是為了提高供電連續性。當單一相發生接地故障時，故障電流較小，系統通常不會立即跳脫，重要設備仍能運轉；同時由絕緣監視裝置發出警報，以便及時排除故障。若再發生第二處異相接地，則可能形成短路，保護裝置即應切除故障。

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（四）發電機並聯運轉時的原動機故障保護

核心觀念

兩台發電機並聯供電時，正常情況下各發電機均向母線輸出有功功率。若其中一台原動機故障，例如柴油機停機或燃油供應中斷，該發電機的輸出轉矩消失。

此時並聯母線上的其他發電機會經由同步發電機的電氣連接，將有功功率送回故障機，使故障機變成「電動機」運轉，從母線吸收功率。此現象稱為逆功率。

解題方法

核心觀念

本題整合船舶 VHF 無線電、DSC、天線系統、GMDSS 遇險定位設備與 EPIRB 維護規定。作答時應掌握：

• VHF 海事頻段與重要頻道
• DSC 遇險警報頻道及測試週期
• VSWR 與天線、同軸電纜、接頭狀態的關係
• SART 與 EPIRB 的功能區別
• EPIRB 電池的有效期限與更換要求

涉及法規與設備要求時，以命題當年（民國 115 年）之 SOLAS 第四章、GMDSS 相關規範、ITU《無線電規則》及 IMO 相關維護指引為準。

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(一) VHF 頻率範圍、重要頻道及發射功率

核心觀念

海事 VHF 通訊使用的頻率大致位於：

$$156\text{ MHz} \sim 174\text{ MHz}$$

其中最重要的頻道如下：

頻道	頻率	用途
Channel 16	156.800 MHz	遇險、安全與語音呼叫
Channel 70	156.525 MHz	DSC 數位選擇呼叫，專供遇險、緊急、安全及一般呼叫

固定式 VHF 發射機通常具有高功率與低功率兩種設定：

• 高功率：通常為 $25\text{ W}$
• 低功率：通常為 $1\text{ W}$

解題方法

題目同時問「頻率範圍」、「頻道」及「輸出功率」，應分別回答，不能只寫 Channel 16。

Channel 16 是語音無線電話的遇險、安全與呼叫頻道；Channel 70 則是 DSC 數位信號專用頻道，不能作為一般語音通話使用。

解題技巧

最容易混淆的是 Channel 16 與 Channel 70：

• 「語音」遇險通信：Channel 16
• 「DSC 數位」遇險警報：Channel 70

固定式 VHF 的標準數字記憶為「$25\text{ W}/1\text{ W}$」，手提式 VHF 的輸出功率則不宜與固定式設備混淆。

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(二) DSC 遇險警報頻道及測試週期

核心觀念

DSC 遇險警報使用：

$$\boxed{\text{VHF Channel 70，頻率 }156.525\text{ MHz}}$$

船舶在海上航行時，VHF-DSC 設備應至少每日測試一次，通常利用設備內建的自我測試功能，避免無必要地發射實際遇險信號。

依 GMDSS 的操作要求，DSC 設備也應定期以實際測試呼叫確認通信功能；但本題問的是一般航行中的基本測試週期，標準答案為每日一次。

解題方法

先辨認「DSC」的專用頻道，再判斷「海上航行時多久測試」：

1. DSC 不使用 Channel 16 發送數位警報。
2. VHF DSC 專用頻道為 Channel 70。
3. 航行期間須每日確認 DSC 設備正常。

常見陷阱

• 將 Channel 16 答成 DSC 遇險警報頻道：錯誤。
• 將測試週期答成每週一次：一般基本操作要求為每日測試。
• 直接按下遇險按鈕作為測試：錯誤，應使用內建測試功能或規定的測試程序，以免產生虛假遇險警報。

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(三) VSWR 檢查標準

核心觀念

VSWR 是電壓駐波比，用來表示傳輸線與天線之間的阻抗匹配程度：

$$\mathrm{VSWR}=\frac{V_{\max}}{V_{\min}}$$

理想匹配時：

$$\mathrm{VSWR}=1:1$$

VSWR 越高，表示反射功率越大，可能造成：

• 發射功率無法有效送至天線
• 通信距離縮短
• 發射機末級功率晶體受損
• 天線、同軸電纜或接頭存在異常

海事 VHF 天線系統通常以 $1.5:1$ 作為重要判斷基準。當讀數高於：

$$\boxed{1.5:1}$$

即應檢查接頭、同軸電纜、天線底座及天線本體。

解題方法

本小題不是要求計算反射功率，而是判斷設備檢驗門檻。看到「VSWR 讀數高於何值」即回答 $1.5:1$。

解題技巧

記憶方式如下：

• $1:1$：理想狀態
• 不高於 $1.5:1$：通常可接受
• 高於 $1.5:1$：應檢查
• 數值越高：阻抗不匹配越嚴重