Курсач САЭЭС

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФГБОУ ВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА
Кафедра ЭСЭО и СА
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине «Судовые автоматизированные электроэнергетические системы»
Выполнил:
Специальность:
26.05.07
Курс:
5
Проверила:
Русаков С.М.
Калининград
2023
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Тема курсового проекта: Разработка электроэнергетической системы
рыбопромыслового судна.
В приложении 1 [МУ] представлена таблица 1.1 с вариантами исходных
данных для выполнения расчетной части курсового проекта. Вариант
выбирается в соответствии с шифром – двумя последними цифрами номера
зачетной книжки.
По первой цифре шифра (предпоследней цифре номера зачетной книжки)
в соответствии с таблицей 4 [МУ] выбирается первая цифра номера варианта.
Вторая цифра номера варианта равна второй цифре номера шифра (последней
цифре номера зачетной книжки).
Исходные данные в таблице 1.1 приложения 1 [МУ] представлены с
сокращенным количеством потребителей электроэнергии. Необходимо
дополнить исходную таблицу недостающими потребителями от 1 до 59 из
таблицы 1.2 приложения 1 [МУ] и представить ее с наименованием потребителей
электроэнергии, как в таблице 1.2 [МУ].
Выбор системы управления (системы возбуждения и автоматического
регулирования напряжения) генераторного агрегата судовой электростанции
производится в соответствии с ранее выбранным номером варианта из таблицы
1.3 приложения 1 [МУ].
Все потребители и исходные данные приведены в таблице 1 Раздела 1.
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ
ГЕНЕРАТОРОВ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
4. ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЭЭС ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
5. РАСЧЕТ ШИНОПРОВОДА
6. РАСЧЕТ ПРАВАЛА НАПРЯЖЕНИЯ
7.РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГЛАВНОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ЩИТА (ГРЩ) СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.
8. КОНСТРУКЦИЯ ГРЩ
9. ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
4
6
18
20
24
31
31
33
36
38
39
3
ВВЕДЕНИЕ
Электроэнергетическая система состоит из источников электроэнергии,
распределительных устройств, преобразователей, электрических сетей и
потребителей электроэнергии.
Наиболее ответственной частью электроэнергетической системы является
электростанция, где производятся выработка электроэнергии, ее преобразование
и первичное распределение по судну. В соответствии с этим на электростанции
сосредоточены источники электроэнергии, преобразователи тока и напряжения,
распределительные устройства.
Источниками электроэнергии на судах являются генераторы постоянного
или переменного тока и аккумуляторные батареи. На современных речных судах
аккумуляторы применяются лишь в качестве аварийных источников
электроэнергии, для стартерного пуска двигателей внутреннего сгорания,
питания различных средств связи и сигнализации.
В качестве основных источников электроэнергии используются
генераторы, приводимые во вращение от первичных двигателей-дизелей,
паровых или газовых турбин, паровых машин и т. д.
В большинстве случаев тип первичного двигателя предопределяется типом
главных двигателей. Если в качестве главного двигателя на судах установлен
дизель, то и первичными двигателями генераторов судовой электростанции
являются дизели.
Дизель-генераторные электростанции:
-имеют достаточно высокий к. п. д., отличаются автономностью работы и
компактностью, так как не связаны ни с какими вспомогательными установками
в виде котлов, паропроводов и т. д.;
-постоянно готовы к действию, причем пуск их возможен как вручную, так
и автоматически.
К недостаткам дизель-генераторных электростанций относится несколько
ограниченный моторесурс дизелей.
Судовые электростанции обычно располагаются в машинном отделении
судна, т. е. в одном помещении с главными двигателями и подразделяются по
следующим признакам:
1)по роду тока (постоянного и переменного тока);
2)по типу первичного двигателя (паровые, первичные двигателя которыми
являются паровая турбина или паровая машина; тепловые, первичным
4
двигателем которых служит двигатель внутреннего сгорания или газовая
турбина);
3)по назначению (основные, аварийные, специального назначения).
Основные электростанции обеспечивают электроэнергией приводы
палубных механизмов, насосов, вентиляторов, снабжают питанием средства
судовождения, освещения, а также оборудование камбуза.
Аварийные электростанции обеспечивают питание жизненно важных
потребителей на судне в случае выхода из строя основной электростанции
Специальные (для питания технологического оборудования земснарядов,
станции гребных электрических установок).
Большинство судов оборудовано электростанциями переменного тока.
Применение переменного тока на крупных судах предпочтительнее из-за
экономии средств на строительство и эксплуатацию электрооборудования
мелкие суда, имеющие незначительное число электроприводов, учитывая
использование аккумуляторов, целесообразнее оборудовать электростанцией
постоянного тока.
Номинальное значение частоты переменного тока принимается равным 50
Гц.
Согласно существующим стандартам номинальные напряжения на
выводах потребителей принимаются равными: для переменного тока, 380, 220,
127, 36, 12 В; для постоянного тока - 220, 110, 36; 24 В.
На каждом самоходном судне предусматривается не менее двух основных
источников электрической энергии. Ими могут быть дизель- генераторы,
турбогенераторы, аккумуляторные батареи и валогенераторы. Если основными
источниками являются генераторы, то хотя бы один из них должен иметь
собственный независимый привод.
Количество и мощность источников основной электростанции
выбираются с учетом следующих режимов работы судна: ходового, стоя
ночного, снятия с якоря, шлюзования, аварийного. Мощность основных
источников должна быть такой, чтобы при выходе из строя любого из них
оставшиеся могли обеспечить ходовой и аварийный режимы судна. При этом
наличие аварийных источников электроэнергии не влияет на снижение
требований к основным.
Аварийную электростанцию устанавливают в отдельном отапливаемом
помещении,
где,
кроме
дизель-генератора,
находятся
аварийный
распределительный щит (АРЩ), аккумуляторы для запуска дизеля и цистерна
аварийного запаса топлива. К аварийным источникам подключают
электрический и электрогидравлический приводы руля, приборы управления
судном, сигнальные и отличительные огни, освещение коридоров, трапов,
5
ходовой рубки, аварийную и пожарную сигнализации и другие ответственные
потребители.
1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
1. В графу 1 вписывают все потребители электроэнергии в соответствии с
таблицей приложения 19 [МУ], начиная с палубных механизмов, затем вносят
механизмы, обслуживающие силовую установку (главные и вспомогательные
дизели, котлы и т.п.), далее идут механизмы общесудовых систем (балластные,
осушительные, фановые, санитарные и т.д.), бытовых приборов,
радиотехнические потребители и освещение;
2. Имея данные судовых потребителей (количество одноименных
потребите- лей, потребляемую мощность механизма, номинальную мощность
электродвигателя, его КПД и cosφ) заполняют графы 2,3,4,5,6 и 7;
3. В графу 8 вносят единичную мощность потребителя, которую
определяют по формуле:
𝑃э
𝑃ед = 𝑘𝑢 ∗
𝜂
где ku = Pм / Рэ - коэффициент использования, который показывает
загрузку электродвигателя в номинальном режиме работы. Этот коэффициент
возникает из-за того, что не всегда удается подобрать мощность
электродвигателя по потребной мощности механизма. В этом случая
устанавливают двигатель завышенной мощности.
Рe - номинальная мощность электродвигателя или другого потребителя,
кВт. Pм – мощность, необходимая для привода механизма.
η - номинальный КПД потребителя.
Мощность таких потребителей как светильники, нагревательные
элементы,
зарядные устройства и т.п. вносят в графу 8 из графы 5 без пересчета.
Мощность радиотехнических приборов также переносится в графу 8 из
графы 5.
Суммарную мощность определяют по формуле:
𝑃сум = 𝑃ед ∗ 𝑛
где n - количество потребителей данного наименования.
Таблица нагрузок электростанции переменного тока в соответствии с
заданным вариантом представлена ниже.
6
Таблица 1
Потребляемая
мощность, кВт
Потребляемая
суммарная мощность,
кВт
2
Номинальный
коэффициент
мощности cos
1
Номинальный КПД

Приемники электрической энергии
Номинальная
мощность
Р ном кВт
№
п/п
Количество
Данные потребителей
3
4
5
6
7
8
I
1
2
3
4
5
СРЕДСТВА СУДОВОЖДЕНИЯ И СВЯЗИ
Гирокомпас, лаг, эхолот
1
4
1
0,8
Радиосвязь
1
9,6
1
0,8
Радиотрансляция и ГГС
1
1,8
1
0,8
Приборы радиолокации
1
20
1
0,84
Авторулевой
1
3,5
1
0,85
4,0
9,6
1,8
20,0
3,5
4,0
9,6
1,8
20,0
3,5
II
6
7
8
ПАЛУБНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Электропривод брашпиля
2
85
0,86
Электропривод швартового брашпиля
1
27
0,83
Электропривод шлюпочной лебедки
6
7,2
0,8
0,88
0,87
0,8
98,8
32,5
9,0
197,7
32,5
54,0
9
Электропривод грузовой лебедки
0,9
75,3
752,9
III
10
11
12
IV
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
10
64
0,85
ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СУДОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Электрогидравлический привод руля
2
37
0,86
0,87
43,0
86,0
Активный руль
1
270
0,82
0,84
329,3 329,3
Подруливающее устройство
2
370
0,86
0,92
430,2 860,5
ЭЛЕКТРОПРИВОДЦ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ СИЛОВОЙ
УСТАНОВКИ
Электропривод охлаждающего насоса
2
55
0,87
0,9
63,2
126,4
главного двигателя
Электропривод масляного сепаратора
1
7,5
0,83
0,81
9,0
9,0
Электропривод топливного насоса
2
7,5
0,83
0,81
9,0
18,1
Электропривод масляного насоса
2
50
0,85
0,88
58,8
117,6
главного двигателя
Электропривод перекачивающего
2
9
0,8
0,78
11,3
22,5
насоса дизельного топлива
Электропривод компрессора
2
54
0,84
0,85
64,3
128,6
пускового воздуха
Электропривод питательного насоса
2
8,5
0,85
0,9
10,0
20,0
котла
Электровентилятор котла
1
3,7
0,81
0,82
4,6
4,6
Электровентилятор машинного
4
37
0,83
0,85
44,6
178,3
отделения
Электропривод валоповоротного
1
12
0,8
0,83
15,0
15,0
устройства
7
V
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
VI
34
35
36
VII
37
38
39
40
41
42
43
44
45
VIII
46
47
48
49
50
51
IX
52
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЗМЫ ОБЩЕСУДОВЫХ СИСТЕМ
Электродвигатель насоса питьевой
2
3,2
0,79
0,84
воды
Электродвигатель насоса мытьевой
2
3,2
0,75
0,79
воды
Электродвигатель насоса санитарного
2
2,8
0,88
0,83
насоса забортной воды
Электродвигатель пожарного насоса
5
62
0,85
0,9
Электродвигатель осушительного
4
45
0,86
0,9
насоса
Электродвигатель балластного насоса
1
28
0,86
0,87
Электродвигатель холодильной
2
9
0,83
0,83
установки (провизионных камер)
Охлаждающий насос
2
2,8
0,83
0,83
кондиционирования
Электродвигатели вентиляторов
7
28
0,83
0,85
системы кондиционирования воздуха
Электродвигатели вентиляторов
4
8,5
0,84
0,86
жилых помещений
Электродвигатели вентиляторов
8
30
0,84
0,86
трюмов
МЕХАНИЗМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ МАСТЕРСКОЙ
Токарный станок
1
1,7
0,8
0,85
Сверлильный станок
1
1,7
0,82
0,84
Электросварочный аппарат
1
45
0,87
0,82
4,1
8,1
4,3
8,5
3,2
6,4
72,9
364,7
52,3
209,3
32,6
32,6
10,8
21,7
3,4
6,7
33,7
236,1
10,1
40,5
35,7
285,7
2,1
2,1
51,7
2,1
2,1
51,7
БЫТОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ И УСТРОЙСТВА
Камбузная плита
2
37
1
1
37,0
Хлебопекарная печь
2
17
1
1
17,0
Котел
1
17
1
1
17,0
Кипятильник
2
21
1
1
21,0
Электрический бак
1
5,7
1
1
5,7
Стиральная машина
2
8
0,85
0,87
9,4
Тестомешалка
1
1,7
0,68
0,7
2,5
Автоклав
1
8
1
1
8,0
Бытовые холодильники
7
0,7
0,88
0,87
0,8
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СУДОВЫХ ПРОМЫСЛОВЫХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ
Комплект промысловых лебедок для
5
130
0,85
1
152,9
тралового лова
Дрифтерный шпиль
1
19
0,8
0,8
23,8
Электропривод сетевыборочных
2
5,6
0,83
0,85
6,7
машин
Электродвигатель рола
1
5
0,83
0,85
6,0
Электродвигатель сететрясных
1
6
0,87
0,85
6,9
машин
Электрооборудование
10
15
0,85
0,87
17,6
рыбообрабатывающих машин
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Электроприводы компрессоров
6
28
0,84
0,85
33,3
74,0
34,0
17,0
42,0
5,7
18,8
2,5
8,0
5,6
764,7
23,8
13,5
6,0
6,9
176,5
200,0
8
54
Электроприводы вспомогательных
насосов
Электроприводы транспортеров
X
55
56
57
58
59
ПРОЧИЕ ПОТРЕБИТЕЛИ
Освещение
1
64
Сигнальный прожектор
4
1,5
Сигнально-отличительные огни
1
2,8
Тифон
1
0,5
Сирена
1
0,5
53
6
25
0,84
0,84
29,8
178,6
10
8
0,86
0,83
9,3
93,0
1
1
1
1
1
64,0
1,5
2,8
0,5
0,5
64,0
6,0
2,8
0,5
0,5
1
1
1
1
1
Далее определяют характерные режимы работы электростанции. В
соответствии с требованиями Российского Морского Регистра судоходства
России в расчете должны быть предусмотрены следующие режимы работы
электростанции:
- ходовой;
- стояночный;
- снятие с якоря (шлюзование), обычно его называют маневренный или
«маневры»;
- специальный, который связан с грузовыми работами, каким-то
техническим процессом (промыслом, гидрографией, путевыми работами и т.п.)
- аварийный (при пожаре или получении судном пробоины).
Обычно в зависимости от типа судна предусматривают следующие
режимы работы электростанции:
• для промысловых судов: переход на промысел, промысловый режим,
переход с промысла с охлаждением трюма и кондиционированием, стояночный
без охлаждения трюма, стояночный с охлаждением трюма и
кондиционированием, стояночный с грузовыми операциями и без грузовых
операций, маневренный и аварийный;
• для буксиров: ходовой режим с буксируемым караваном, иногда ходовой
порожнем, стояночный, маневренный и аварийный;
• для ледоколов: ходовой в чистой воде, ходовой при форсировании льда,
стояночный, маневренный и аварийный режим;
• для сухогрузов, танкеров и рефрижераторов: ходовой, стояночный баз
грузовых операций, стояночный с грузовыми операциями, если на судне есть
погрузочная техника (кран, грузовая стрела, грузовые насосы и т.п.),
маневренный и аварийный;
• для пассажирских судов: стоянка без пассажиров, стоянка с пассажирами,
ходовой, маневренный и аварийный режим;
У специальных судов могут добавляться другие режимы. Например, у
заправщиков, бункеровщиков и т.п. нужно предусматривать технологический
9
режим. У земснарядов, кранов и т.п. необходим режим работы электростанции
при работе плавсредства по основному назначению.
В графы каждого режима вносят те потребители, работа которых
необходима в этом режиме. При этом следует иметь в виду, что нагрузка
электростанции по своему характеру бывает неодинаковая, поэтому ее
разбивают на три категории: постоянно, периодически и эпизодически
работающая.
Грань между этими категориями провести довольно трудно. Так,
например, пожарный насос в аварийном режиме будет отнесен к постоянно
работающей категории, в других режимах, когда он используется для бытовых
целей (обмыва якорной цепи во время подъема якоря или мытья палубы,
надстроек и т.п.) его следует относить к эпизодически работающим
потребителям.
Каждые из режимов разбивают на пять граф-колонок: коэффициент
одновременной работы одноименных потребителей, коэффициент загрузки,
коэффициент мощности в данном режиме, активная мощность и реактивная
мощность.
Коэффициент одновременной работы потребителей К о показывает
одновременную работу одноименных потребителей в данном режиме.
Например, на судне установлено два компрессора, но в ходовом режиме
достаточно работы одного, то в этом режиме в строке компрессор коэффициент
одновременности будет равен 0.5, т.е. Ко = 0,5. На маневрах большой расход
воздуха, поэтому включают оба компрессора (Ко = 1).
Коэффициент загрузки потребителя Кз отражает процент загрузки
работающего в данном режиме потребителя электроэнергии. Этот коэффициент
у одного и того же потребителя в разных режимах может быть разным.
Например, центробежные насосы, вентиляторы, воздуходувки и т.п. даже в
номинальном режиме имеют коэффициент загрузки равный 0.9, компрессоры
тоже близко к 0,9. Пожарный насос при работе по прямому назначению, т.е. в
аварийном режиме определяют коэффициентом Кз = 0.9, но этот насос часто
используют для бытовых целей, когда его производительность и давление
умышленно снижают, поэтому в этом случае Кз = 0,5...0,6. Коэффициент
загрузки освещения обычно принимают равным (0,5...0,8) в зависимости от
времени суток, но в настоящее время разбивку ре- жима работы на день и ночь
делают в редких случаях, так как это не вносит существенных погрешностей в
расчет. Например, на туристических судах с большим коэффициентом
комфортабельности иногда эту разбивку делать рационально, но даже в этом
10
случае часто потребление энергии освещением ночью, компенсируется
потреблением энергии камбузным оборудованием и вентиляцией днем.
Коэффициент мощности каждого потребителя в любом режиме зависит от
коэффициента загрузки Кз - чем меньше Кз, тем меньше и cosφ данного
потребителя. cosφ данного режима, т.е. снижение cosφ от номинального
значения можно определить по кривой cosφ = f(Кз). Необходимо отметить, что η
тоже зависит от Кз, но в меньшей степени, поэтому его отдельно не учитывают
при относительно высоких значениях Кз.
Режимы работы каждого устройства судовой сети представлены в табл. 2.
Кривые зависимости cosφ = f(Кз) приведены в приложении 2 [МУ].
Следует учитывать, что при люминесцентном освещении cosφ = 0,7.
Активную мощность определяют по формуле:
𝑃 = 𝑃сум ∗ 𝐾0 ∗ 𝐾з
Реактивную мощность вычисляют по формуле:
𝑄 = 𝑃 ∗ 𝑡𝑔𝜑
где tgφ определяют по cosφ потребителя в данном режиме, т.е. с учетом Кз
по графам 12,17,22,27 и 32 соответственно.
Затем приступают к суммированию потребителей мощности, т.е.
суммируют значения по графам 13 и 14, 18 и 19, 23 и 24, 28 и 29, 33 и 34 (см.
таблицу нагрузок, таблица 1).
После этого определяют суммарные активную и реактивную мощность без
учета эпизодической нагрузки (Р1 и Q1).
Для удобства подведения итогов эпизодическую нагрузку в таблице
заключают в скобки.
Расчетную нагрузку получают умножением суммарной нагрузки Р1 и Q1 на
общий коэффициент одновременности k ó , который учитывает одновременную
работу всех потребителей данного режима и берется в пределах (0,6...1,0) в
зависимости от режима и состава потребителей. Если в данном режиме
11
большинство потребителей относятся к категории постоянно работающих, то
коэффициент k ó берется более высоким. Если же большинство потребителей
относится к потребителям периодически работающим, то его нужно брать
меньше. Обычно в ходовом и аварийном режимах этот коэффициент принимают
(0,9...1,0), а в остальных режимах (0,7...0,8), а иногда и меньше:
′
𝑃расч
= 𝑘0′ ∗ 𝑃1
′
𝑄расч
= 𝑘0′ ∗ 𝑄1
Полученные результаты умножают на коэффициент kс учитывающий
потери электроэнергии в сети, который считают равным (1,03...1,05). Эти потери
зависят от относительной протяженности сетей и величины напряжения.
Окончательно расчетные мощности будут равны:
′
𝑃расч = 𝑘с ∗ 𝑃расч
= 5677,6 кВт
′
𝑄расч = 𝑘с ∗ 𝑄расч
= 4305,3 кВт
2 + 𝑄2
𝑆расч = √𝑃расч
расч = 7125,4 кВт
Средневзвешенный коэффициент мощности cosφср.взв. определяется как
отношение активной расчетной мощности к полной мощности:
𝑃расч
cos 𝜑ср.взв. =
= 0,80
𝑆расч
Если cosφср.взв. получится равным или больше cosφн, генераторы выбирают
по активной мощности Ррасч, если меньше cosφн - по полной Sрасч.
Обычно cosφср.взв. получается выше cosφн генератора.
где cosφн - номинальный коэффициент мощности выбираемого генератора.
Вышеописанные расчеты сведены в таблицу 3.
12
Таблица 2
Работа приемников электрической энергии в разных режимах работы судна
№
п/п
Переход на промысел и в порт с
работой рефустановки
Приемники
электрической энергии
К0
К3
Промысловый режим с работой
технологического оборудования
P
Q
К0
К3
P
Q
Стоянка у плавбазы с работой
грузовых лебедок и холодильной
установки
К0
К3
P
Q
1
Гирокомпас, лаг, эхолот
1
1
0,8
4,0
3,2
1
1
0,8
4,0
3,2
2
Радиосвязь
1
1
0,8
9,6
7,7
1
1
0,8
9,6
7,7
0,5
3
Радиотрансляция и ГГС
1
1
0,8
1,8
1,4
1
1
0,8
1,8
1,4
1
4
Приборы радиолокации
1
1
0,84
20,0
16,8
1
1
0,84
20,0
16,8
0,84
5
Авторулевой
1
1
0,85
3,5
3,0
1
1
0,85
3,5
3,0
0,85
6
Электропривод брашпиля
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Электропривод
швартового брашпиля
Электропривод
шлюпочной лебедки
Электропривод грузовой
лебедки
Электрогидравлический
привод руля
0,6
Активный руль
Подруливающее
устройство
Электропривод
охлаждающего насоса
главного двигателя
Электропривод
масляного сепаратора
Электропривод
топливного насоса
Электропривод
масляного насоса
главного двигателя
Электропривод
перекачивающего насоса
дизельного топлива
Электропривод
компрессора пускового
воздуха
К0
К3
Q
0,0
0,0
1
1
0,8
4,0
3,2
0,7
0,8
3,4
2,7
1
1
0,8
9,6
7,7
1
0,8
1,8
1,4
1
1
0,8
1,8
1,4
0,8
0,8
0,84
12,8
10,8
(54,0)
(43,2)
0,85
0,88
1
1
0,88
(197,7)
(174,0)
0,88
0,87
0,87
1
1
0,87
(32,5)
(28,3)
0,87
0,8
0,8
0,8
(248,5)
(223,6)
0,5
0,6
0,87
25,8
22,5
0,87
0,5
0,7
0,87
30,1
26,2
0,84
1
0,8
0,84
263,4
221,3
0,84
1
0,8
0,84
(263,4)
(221,3)
0,92
1
0,7
0,92
(602,3)
(554,1)
1
0,8
0,92
338,8
(688,4)
304,9
0,8
0,9
22,5
0,9
1
1
25,8
0,9
1
0,33
0,87
0,5
P
0,8
0,88
0,9
0,5
Аварийный режим
0,9
(633,3)
0,92
1
1
0,9
126,4
113,8
1
0,8
0,9
101,1
91,0
0,9
0,5
0,8
0,9
50,6
45,5
1
1
0,81
9,0
7,3
1
0,8
0,81
7,2
5,9
0,81
0,5
0,8
0,81
3,6
2,9
1
0,9
0,81
16,3
13,2
1
0,8
0,81
14,5
11,7
1
0,8
0,81
(14,5)
(11,7)
1
0,8
0,81
(14,5)
(11,7)
1
1
0,88
117,6
103,5
1
0,8
0,88
94,1
82,8
0,5
0,8
0,88
(47,1)
(41,4)
0,5
0,9
0,88
52,9
46,6
1
1
0,78
22,5
17,6
1
0,8
0,78
18,0
14,0
0,5
0,8
0,78
(9,0)
(7,0)
0,78
1
1
0,85
(128,6)
(109,3)
1
1
0,85
(128,6)
(109,3)
0,5
0,9
0,85
(57,9)
(49,2)
0,85
13
19
Электропривод
питательного насоса
котла
1
1
0,9
20,0
18,0
1
1
0,9
20,0
18,0
0,5
1
0,9
10,0
9,0
20
Электровентилятор котла
1
1
0,82
4,6
3,7
1
1
0,82
4,6
3,7
1
1
0,82
4,6
3,7
1
1
0,82
(4,6)
(3,7)
1
1
0,85
178,3
151,6
0,5
1
0,85
89,2
75,8
0,25
1
0,85
(44,6)
(37,9)
0,5
1
0,85
89,2
75,8
1
1
0,83
15,0
12,5
4,1
3,4
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
Электровентилятор
машинного отделения
Электропривод
валоповоротного
устройства
Электродвигатель насоса
питьевой воды
Электродвигатель насоса
мытьевой воды
Электродвигатель насоса
санитарного насоса
забортной воды
Электродвигатель
пожарного насоса
Электродвигатель
осушительного насоса
Электродвигатель
балластного насоса
Электродвигатель
холодильной установки
(провизионных камер)
Охлаждающий насос
кондиционирования
Электродвигатели
вентиляторов системы
кондиционирования
воздуха
Электродвигатели
вентиляторов жилых
помещений
Электродвигатели
вентиляторов трюмов
0,83
0,83
0,9
0,83
1
1
0,84
8,1
6,8
1
1
0,84
8,1
6,8
0,5
1
0,84
4,1
3,4
1
1
0,79
8,5
6,7
1
1
0,79
8,5
6,7
1
1
0,79
8,5
6,7
1
1
0,83
6,4
5,3
1
1
0,83
6,4
5,3
1
1
0,83
6,4
5,3
0,5
1
0,83
3,2
2,6
0,5
1
0,9
182,4
164,1
0,5
1
0,9
182,4
164,1
0,5
1
0,9
182,4
164,1
1
1
0,9
364,7
328,2
0,5
1
0,9
104,7
94,2
1
1
0,9
209,3
188,4
0,9
0,87
0,87
0,9
0,5
1
0,84
0,79
1
0,8
0,87
26,0
22,7
1
0,9
0,87
29,3
25,5
0,5
1
0,83
(10,8)
(9,0)
(10,1)
(8,7)
(36,2)
(29,7)
1
1
0,83
(21,7)
(18,0)
1
1
0,83
(21,7)
(18,0)
1
0,9
0,83
(19,5)
(16,2)
1
1
0,83
6,7
5,6
1
1
0,83
6,7
5,6
1
0,9
0,83
6,1
5,0
0,83
1
1
0,85
236,1
200,7
1
1
0,85
236,1
200,7
0,5
1
0,85
118,1
100,4
0,85
1
1
0,86
40,5
34,8
1
1
0,86
40,5
34,8
0,5
1
0,86
20,2
17,4
1
1
0,86
285,7
245,7
1
1
0,86
285,7
245,7
0,5
1
0,86
142,9
122,9
0,86
0,25
1
0,86
34
Токарный станок
1
1
0,85
(2,1)
(1,8)
1
1
0,85
(2,1)
(1,8)
1
1
0,85
(2,1)
(1,8)
0,85
35
Сверлильный станок
1
1
0,84
(2,1)
(1,7)
1
1
0,84
(2,1)
(1,7)
1
1
0,84
(2,1)
(1,7)
0,84
36
Электросварочный
аппарат
1
1
0,82
(51,7)
(42,4)
37
Камбузная плита
1
1
1
(74,0)
0,82
1
1
1
0,82
74,0
1
1
1
(74,0)
1
0,7
0,82
1
14
38
Хлебопекарная печь
39
Котел
40
Кипятильник
41
0,5
1
1
17,0
0,5
1
1
(17,0)
0,5
1
1
(17,0)
1
1
1
1
17,0
1
1
1
(17,0)
1
1
1
(17,0)
1
0,5
1
1
21,0
0,5
1
1
(21,0)
0,5
1
1
(21,0)
1
Электрический бак
1
1
1
5,7
1
1
1
(5,7)
1
1
1
(5,7)
1
42
Стиральная машина
1
1
0,87
(18,8)
(16,4)
1
0,87
0,87
(16,4)
(14,2)
0,5
1
0,87
(9,4)
(8,2)
0,87
43
Тестомешалка
1
1
0,7
(2,5)
(1,8)
1
1
0,7
(2,5)
(1,8)
1
1
0,7
(2,5)
(1,8)
0,7
44
Автоклав
1
1
1
(8,0)
1
0,8
1
(6,4)
1
0,5
1
(4,0)
45
Бытовые холодильники
1
1
0,87
5,6
1
1
0,87
5,6
1
1
0,87
5,6
46
Комплект промысловых
лебедок для тралового
лова
1
1
1
1
(764,7)
47
Дрифтерный шпиль
0,8
1
1
0,8
(23,8)
48
Электропривод
сетевыборочных машин
0,85
1
1
0,85
49
Электродвигатель рола
0,85
1
1
0,85
1
0,87
50
51
52
53
54
Электродвигатель
сететрясных машин
Электрооборудование
рыбообрабатывающих
машин
Электроприводы
компрессоров
Электроприводы
вспомогательных насосов
Электроприводы
транспортеров
4,8
4,8
1
4,8
1
1
0,87
1
1
(19,0)
0,8
0,8
(13,5)
(11,5)
0,85
0,85
0,85
(6,0)
(5,1)
0,85
0,85
1
0,85
(6,9)
(5,9)
0,85
0,85
1
1
0,87
(176,5)
(153,5)
1
1
0,87
176,5
153,5
5,6
4,8
0,87
1
1
0,85
200,0
170,0
1
1
0,85
200,0
170,0
1
0,5
0,85
100,0
85,0
1
1
0,85
200,0
170,0
1
1
0,84
178,6
150,0
1
1
0,84
178,6
150,0
1
0,5
0,84
89,3
75,0
1
1
0,84
178,6
150,0
1
1
0,83
93,0
77,2
1
0,5
0,83
46,5
38,6
0,83
0,83
55
Освещение
1
1
1
64,0
1
1
1
64,0
1
0,5
1
32,0
1
1
1
64,0
56
Сигнальный прожектор
1
0,5
1
(3,0)
1
0,5
1
(3,0)
1
0,5
1
(3,0)
1
1
1
(6,0)
57
Сигнальноотличительные огни
1
1
1
(2,8)
1
1
1
(2,8)
1
0,5
1
(1,4)
1
1
1
(2,8)
58
Тифон
1
1
1
(0,5)
1
1
1
(0,5)
1
1
1
1
(0,5)
59
Сирена
1
1
1
(0,5)
1
1
1
(0,5)
1
1
1
1
(0,5)
15
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА И МОЩНОСТИ
ГЕНЕРАТОРОВ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Выбор количества и мощности генераторов судовой электростанции
осуществляют по итоговым значениям нагрузки в различных режимах работы.
При выборе намечают несколько вариантов по составу генераторов и производят
анализ этих вариантов. Вариант с минимальным количеством типоразмеров и
наибольшей загрузкой в различных режимах является наилучшим, желательно
иметь на судне все генераторы одного типоразмера, но это не всегда удается.
Поэтому при выборе нужно учитывать как типоразмер, так и загрузку
генераторов в различных режимах работы электростанции. Загрузка генераторов
должна быть в пределах (70...80) %. В длительных режимах работы (ходовой)
нужно стремиться к тому, чтобы загрузка была (80...90) %, в таких режимах, как
стоянка можно этот коэффициент уменьшить до (60...70) %, если это
целесообразно, исходя из уменьшения типоразмеров различных мощностей
генераторов. Хорошей загрузки генераторов, как правило, удается получить,
применяя параллельную их работу.
Иногда целесообразна установка стояночного генератора, когда стоянка
судна длительна, а необходимая мощность генератора значительно отличается
от мощности генераторов, работающих в других режимах.
Иногда стояночные генераторы устанавливают из-за соображения
экономии моторесурса основных генераторов, особенно приводных дизелей, так
как эти генераторы могут быть менее автоматизированы и стоимость их в
отдельных случаях значительно ниже, к тому же, если стоянки судов длительны.
На
некоторых
современных
судах
устанавливают
мощные
подруливающие устройства, поэтому в этом случае при маневрах потребляется
значительно больше энергии, чем в других режимах. Эту потребность лучше
всего закрыть применением параллельной работы, но иногда приходиться
устанавливать дополнительный генератор.
В составе электростанций должен быть предусмотрен резервный
генератор, мощность которого должна быть достаточна, чтобы обеспечить
ходовой и аварийный режимы работы в случае выхода из строя одного из
основных генераторов.
На судах, имеющих высокий коэффициент ходового времени
(транспортные рефрижераторы, буксиры, нефтеналивные суда и т.п.)
целесообразна установка валогенератора, если отбор мощности составляет не
более (10...15) % от мощности главного двигателя. На некоторых промысловых
16
судах
валогенераторы
продолжают
использоваться
для
питания
электроприводов траловых лебедок. Валогенераторы позволяют экономить
топливо, моторесурс вспомогательных дизелей, улучшают условия обитаемости
(снижается шум, вибрация и т.п.), но при этом усложняется схема генерирования
(схема резервирования) и надежность электроснабжения ответственных
потребителей (особенно рулевого привода, сигнально-отличительных огней,
электрорадионавигационных приборов) снижается, поэтому установку
валогенератора нужно определять исходя из вышеизложенных соображений.
Мощность электроэнергетических систем должна учитывать рост
мощности потребляемой энергии. Опыт показывает, что в течение
эксплуатационного периода судна устанавливают дополнительные потребители
электроэнергии или мощность отдельных из них увеличивается. Поэтому
судовые электростанции должны иметь резерв мощности, который на (20...30) %
перекрывал бы расчетные потребности.
После выбора генераторов необходимо выписать все их параметры,
необходимые для расчета токов короткого замыкания и провалов напряжения.
На основании расчетов нагрузки судовой сети и с учетом резерва
мощности на дальнейшую модернизацию (25%) вычислим необходимую
мощность генераторов по формуле:
𝑃ген.расч = 1,25 ∗ 𝑃расч = 7097 кВт
Из Приложения 3 [МУ] выбираю генераторы МСК1875-1500 мощностью
Pген = 1500 кВт, КПД 93,5% и напряжением 400 В каждый. Отсюда, необходимое
количество генераторов вычислим по формуле:
Кол =
𝑃ген.расч
𝑃ген
= 5 шт
В качестве аварийного генератора выберем генератор МСК1000-1000
мощностью 800 кВт, КПД 92,0% и напряжением 400 В
Параметры выбранных генераторов представлены в таблице 4 и 5.
Таблица 4
Параметры генератора МСК1875-1500 напряжением 400 В
-
0,0006
-
0,159
Нулевой последовательности фаз x0
При
150С
Отрицательной последовательности фаз x2
При
200С
Сверхпереходное в
продольной оси xd”
При
150С
Переходное в
продольной оси xd’
При
200С
Постоянные времени, с
По поперечной оси xq
Фазы ротора
Индуктивное сопротивление, о.е.
По продольной оси xd
Фазы статора
Индуктивное
сопротивление,
о.е.
Рассеивания обмотки
статора, x
Активное сопротивление, Ом
T'd0
0,056
1,92
0,89
0,176
0,11
0,117
0,032
4,2
T'd
Ta
T”d
0,37
0,05
0,015
17
Таблица 5
Параметры генератора МСК1000-1000 напряжением 400 В
-
0,016
-
0,185
Нулевой последовательности фаз x0
При
150С
Отрицательной последовательности фаз x2
При
200С
Сверхпереходное в
продольной оси xd”
При
150С
Переходное в
продольной оси xd’
При
200С
Постоянные времени, с
По поперечной оси xq
Фазы ротора
Индуктивное сопротивление, о.е.
По продольной оси xd
Фазы статора
Индуктивное
сопротивление,
о.е.
Рассеивания обмотки
статора, x
Активное сопротивление, Ом
T'd0
0,088
1,75
0,95
0,24
0,152
0,17
0,03
2,8
T'd
Ta
T”d
0,37
0,048
0,012
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Расчет электрических
последовательности.
сетей
необходимо
вести
в
следующей
3.1. Определяют расчетный ток потребителя:
а) для кабеля, питающего двигатель постоянного тока
𝑃ном ∗ 𝐾3 ∗ 103
𝐼расч =
𝜂 ∗ 𝑈ном
б) для кабеля, питающего двигатель переменного трехфазного тока
𝑃ном ∗ 𝐾3 ∗ 103
𝐼расч =
√3 ∗ 𝑈ном ∗ 𝜂 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑
в) для нагревательных трехфазных приборов
𝑃ном ∗ 𝐾3 ∗ 103
𝐼расч =
√3 ∗ 𝑈ном
г) для освещения, нагревательных приборов, приборов радионавигации и
другого радиооборудования, как переменного тока, так и постоянного
𝑃ном ∗ 103
𝐼расч =
𝑈ном
где Рном - номинальная мощность в кВт, берется из таблицы нагрузок
судовой электростанции.
К3 - коэффициент загрузки берется также из таблицы нагрузки, только из
той графы, в которой он имеет наибольшее значение.
Uном - номинальное напряжение, В.
η - к.п.д.
18
cosφ - коэффициент мощности, определяется по таблице нагрузок.
3.2. Зная расчетный ток, режим работы потребителя и способ прокладки
кабеля определяют сечение токопроводящей жилы кабеля по соответствующей
таблице (смотри приложение 4 [МУ]), учитывая марку и число жил кабеля
(смотри приложение 5 [МУ]).
В основном большинство потребителей работают в длительном режиме,
кратковременный режим характерен для брашпиля, шпиля, буксирной и
шлюпочной лебедки, швартовой лебедки, тельферов МО и других. Повторнократковременный режим обычно у кранов и грузовых стрел и некоторых
специальных механизмов.
Необходимо учитывать некоторые способы прокладки кабелей, которые
ухудшают теплоотвод от токопроводящей жилы (прокладка в пучке, трубе,
желобах). Также следует учитывать температуру окружающей среды, число жил
кабеля и конечно марку кабеля.
В настоящее время рекомендуется кабели с поливинилхлоридной и
полиэтиленовой изоляцией токопроводящей жилы, которые допускают
повышенную температуру (смотри приложение 4, таблицы 1 – 4 [МУ]).
3.3. Выбранный кабель необходимо проверить на потерю напряжения по
следующим формулам:
а) для постоянного тока
2 ∗ 𝐼расч ∗ 𝑙 ∗ 𝑅
∆𝑈% =
∗ 100
𝑈
б) для однофазного переменного тока
2 ∗ 𝐼расч ∗ 𝑙
∆𝑈% =
∗ (𝑅 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑥 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑) ∗ 100
𝑈л
в) для трехфазного переменного тока
√3 ∗ 𝐼расч ∗ 𝑙
∆𝑈% =
∗ (𝑅 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑥 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑) ∗ 100
𝑈л
где Iрасч - расчетный ток нагрузки кабеля, А.
l - длина кабеля, м.
U - номинальное напряжение сети, В.
Uл - линейное напряжение сети, В.
19
R - активное сопротивление одной токопроводящей жилы кабеля при
допустимой температуре кабеля с учетом влияния частоты тока, Ом/м. Активное
и индуктивное сопротивления берутся из таблицы (см. приложение 7 [МУ]).
Активное сопротивление должно быть приведено к температуре, которая
допустима для выбранной марки кабеля по формуле:
Rt = R20 ·[1 + α·(θ – 20)].
где Rt - сопротивление при температуре кабеля, Ом/м.
R20 - сопротивление при температуре 20°С, взятое из таблицы (см.
приложение 6 [МУ]).
α = 0,004 -температурный коэффициент для меди.
В инженерных расчетах часто не учитывают индуктивное сопротивление,
особенно при кабелях относительно малого сечения, когда ошибка составляет
небольшую величину, поэтому можно применять следующие формулы:
а) для постоянного тока
2 ∗ 𝑃 ∗ 𝑙 ∗ 105
∆𝑈% =
𝑈2 ∗ 𝛾 ∗ 𝑠
б) для однофазного переменного тока
2 ∗ 𝐼расч ∗ 𝑙 ∗ 105
∆𝑈% =
𝑈2 ∗ 𝛾 ∗ 𝑠
в) для трехфазного переменного тока
𝑃 ∗ 𝑙 ∗ 105
∆𝑈% = 2
𝑈 ∗𝛾∗𝑠
Однако, начиная с сечения 70 мм2 при частоте 50 Гц пренебрегать X не
L
следует.
где γ = 48 м⁄
- удельная проводимость меди.
Ом ∗ мм2
S - сечение токопроводящей жилы, мм2.
3.4. Расчет сведем в таблицу 6.
20
Таблица 6
Расчет электрических сетей
Кабель
потеря U
Защитный аппарат
ток уставок, А
№
п.п.
Р, кВт
Iрасч,
А
Маркир
овка
Режим
работы
Iдоп,
А
Сечен
ие, S
Длина
L
Uрасч
%
Uдоп
%
Тип
КЗ
перегруз
1
4
18
КСВВ
S1
20
2,5
120
1,30
5
АС-25
3200
20
2
9,6
44
КСВВ
S1
47
10
20
0,35
1
А3510
4000
50
3
1,8
8
КСВВ
S1
11
1
23
0,86
1
АС-25
3200
10
4
20
91
КСВВ
S1
100
25
15
1,01
5
А3110Р
15000
100
5
3,5
16
КСВВ
S1
18
1,5
126
0,75
1
АС-25
3200
20
6
85
247
КСВВ
S1
265
120
25
3,83
5
А3520
35000
250
7
27
54
КСВВ
S1
84
25
50
0,51
1
А3510
4000
60
8
7,2
16
КСВВ
S1
20
2,5
179
0,17
1
АС-25
3200
20
9
64
121
КСВВ
S1
125
50
20
0,38
1
А3510
20000
160
10
37
71
КСВВ
S1
84
25
24
0,16
1
А3510
7000
80
11
270
566
КСВВ
S1
245
240
10
1,94
5
АМ-8
110000
625
12
370
675
КСВВ
S1
245
240
10
2,66
5
АМ-8
110000
800
13
55
101
КСВВ
S1
125
50
40
1,32
5
А3510
17000
120
14
7,5
16
КСВВ
S1
20
2,5
189
0,20
1
АС-25
3200
20
15
7,5
16
КСВВ
S1
20
2,5
183
0,19
1
АС-25
3200
20
16
50
96
КСВВ
S1
100
35
42
0,93
1
А3110Р
15000
100
17
9
21
КСВВ
S1
33
4
162
0,28
1
АС-25
3200
25
18
54
109
КСВВ
S1
125
50
26
0,55
1
А3510
17000
120
19
8,5
16
КСВВ
S1
20
2,5
174
0,19
1
АС-25
3200
20
20
3,7
8
КСВВ
S1
11
1
163
0,03
1
АС-25
3200
10
21
37
76
КСВВ
S1
84
25
69
1,32
5
А3510
7000
80
22
12
26
КСВВ
S1
33
4
91
0,12
1
АК-50
9000
30
23
3,2
7
КСВВ
S1
11
1
187
0,03
1
АС-25
3200
10
24
3,2
8
КСВВ
S1
11
1
137
0,02
1
АС-25
3200
10
25
2,8
6
КСВВ
S1
11
1
158
0,02
1
АС-25
3200
10
26
62
117
КСВВ
S1
125
50
26
0,63
1
А3510
17000
120
27
45
84
КСВВ
S1
100
35
63
1,88
5
А3110Р
15000
100
28
28
54
КСВВ
S1
63
16
64
0,55
1
А3510
4000
60
29
9
19
КСВВ
S1
20
2,5
158
0,17
1
АС-25
3200
25
30
2,8
6
КСВВ
S1
11
1
186
0,03
1
АС-25
3200
10
31
28
57
КСВВ
S1
63
16
78
0,82
1
А3510
4000
60
32
8,5
17
КСВВ
S1
20
2,5
80
0,04
1
АС-25
3200
25
33
30
60
КСВВ
S1
63
16
53
0,40
1
А3510
7000
80
34
1,7
4
КСВВ
S1
11
1
176
0,02
1
АС-25
3200
6,3
35
1,7
4
КСВВ
S1
11
1
183
0,02
1
АС-25
3200
6,3
21
36
45
91
КСВВ
S1
100
35
53
1,33
5
А3110Р
15000
100
37
37
53
КСВВ
S1
63
16
63
0,70
1
А3510
7000
80
38
17
25
КСВВ
S1
33
4
116
0,27
1
АК-50
9000
30
39
17
77
КСВВ
S1
100
25
30
3,45
5
А3510
7000
80
40
21
95
КСВВ
S1
100
25
20
1,89
5
А3110Р
15000
100
41
5,7
26
КСВВ
S1
33
4
84
1,45
5
АК-50
9000
30
42
8
36
КСВВ
S1
43
6
26
0,29
1
АК-50
9000
40
43
1,7
8
КСВВ
S1
11
1
167
0,43
1
АС-25
3200
10
44
8
12
КСВВ
S1
18
1,5
174
0,12
1
АС-25
3200
16
45
0,7
3
КСВВ
S1
11
1
148
0,14
1
АС-25
3200
4,5
46
130
232
КСВВ
S1
265
120
25
3,24
5
А3520
35000
250
47
19
45
КСВВ
S1
47
10
64
0,26
1
АК-50
9000
50
48
5,6
12
КСВВ
S1
15
1,5
140
0,05
1
АС-25
3200
16
49
5
11
КСВВ
S1
11
1
150
0,04
1
АС-25
3200
16
50
6
12
КСВВ
S1
18
1,5
183
0,10
1
АС-25
3200
16
51
15
31
КСВВ
S1
43
6
162
0,79
1
АК-50
9000
40
52
28
60
КСВВ
S1
63
16
67
0,67
1
А3510
7000
80
53
25
54
КСВВ
S1
63
16
42
0,23
1
А3510
4000
60
54
8
17
КСВВ
S1
20
2,5
108
0,08
1
АС-25
3200
20
55
64
291
КСВВ
S1
320
150
5
2,16
5
А3530
40000
300
56
1,5
7
КСВВ
S1
11
1
127
0,22
1
АС-25
3200
10
57
2,8
13
КСВВ
S1
18
1,5
116
0,51
1
АС-25
3200
16
58
0,5
2
КСВВ
S1
11
1
142
0,09
1
АС-25
3200
3,2
59
0,5
2
КСВВ
S1
11
1
146
0,10
1
АС-25
3200
3,2
60
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
61
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
62
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
63
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
64
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
65
1500
3750
КСВВ
S1
4000
375
20
4,22
5
АМ-55
120000
120000
4.ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЭЭС ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
Правильный расчет токов короткого замыкания (Т.К.З.) при
проектировании обеспечивают надежность работы СЭЭС в целом. Ошибки в
оценки Т.К.З. могут привести к тяжелым авариям: пожару, разрушению
отдельного оборудования, ложным срабатываниям защиты, сильному снижению
напряжения, нарушению устойчивой работы генераторов и т.п.
По результатам расчетов Т.К.З. производят выбор системы распределения
электроэнергии, проверку и выбор аппаратов по коммутационной способности,
22
расчет электродинамических сил, действующих в токоведущих частях, проверку
на термическую устойчивость шинопроводов и кабелей и т.д.
Исследование К.З. применением точных аналитических методов не всегда
целесообразно, поэтому в инженерных расчетах дают хорошие оптимальные
результаты, приближенные методы: упрощенный аналитический метод и метод
расчетных кривых.
Начинать расчет Т.К.З. необходимо с выбора режима работы СЭЭС,
определение, точек К.З., и установление величин, необходимых для расчета.
Режим работы СЭЭС выбирается в самых тяжелых условиях, когда работает
наибольшее количество генераторов в параллели, также асинхронных и
синхронных двигателей и машинных преобразователей. Допускается не
учитывать кратковременную параллельную работу генераторов для перевода
нагрузки, кроме судов поднадзорных Регистру.
За расчетную точку К.З. необходимо выбирать точку так, чтобы через
проверяемый участок проходил наибольший ток. В проекте необходимо
наметить следующие точки К.З.:
- на шинах ГРЩ для проверки генераторных автоматов;
- после автомата самого мощного потребителя, для проверки его защиты;
- и у маломощного наиболее удаленного потребителя для проверки
чувствительности защитного аппарата этого фидера.
Расчетным видом К.З. в СЭЭС является трехфазное металлическое К.З.
Сопротивление в месте К.З. не учитывается. Расчет будет выполняться в
относительных единицах (данный метод рекомендован ОСТ).
4.1. При выполнении расчета в о.е. все расчетные величины выражаются в
о.е., приведенных к базисным условием:
𝐸∗ =
𝐸
𝐸б
; 𝑈∗ =
𝑈
𝑈б
; 𝐼∗ =
𝐼
𝐼б
Расчет токов К.З. ведут в следующей последовательности:
1.Составляют исходную расчетную схему, содержащую номинальные
параметры всех элементов. Наносят точки К.З.
2. Составляют схему замещения, на которой все сопротивления
(индуктивное и активное) отдельных элементов схемы (генераторов, кабелей, а
иногда и шин щитов, трансформаторов тока, переходных сопротивлений
контактных соединений и т.п.). Сопротивления выражают в о.е., приведенных к
базисным условиям. В проекте можно ограничиться сопротивлением
генераторов и кабелей.
3. Преобразовывают схему замещения для каждой точки К.З. и находят
результирующее сопротивление Zрез.
23
4. По отношению xрез/rрез по кривой (см. приложение 9 [МУ]) находят
ударный коэффициент Куд.
5. По расчетным кривым (приложения 10, 11 или 12 [МУ]) в зависимости
от Zрасч определяют действующие значения токов К.З. в относительных единицах
для моментов времени от t = 0 до t = 1 с.
6. Находят ток подпитки двигателей и других вращающихся потребителей.
7. Определяют ударный ток К.З. в о.е. и амперах.
8. Определяют действующие значения токов в определенный момент
времени в амперах в зависимости от времени срабатывания защитной
аппаратуры.
Обычно задаются базисной мощностью, за которую принимают
суммарную мощность всех работающих в самом тяжелом режиме генераторов:
Sб = S1+ S2 + S3 +...+ Sn, кВА
Sб = 1700 + 1700 + 1700 + 1700 + 1700 = 8500 кВА
За базисное напряжение принимают номинальное напряжение генератора:
Uб = Uном = 400 В
Затем определяют базисный ток:
𝐼б =
𝑆б ∗103
√3∗𝑈б
=
8500∗103
√3∗400
= 12269 А
Далее определяют базисные сопротивления:
1.Если сопротивление дано в Омах, то его определяют: 𝑍б = √𝑟б + 𝑥б , или
𝑍б = 𝑍 ∗
𝑆б
𝑈б2
, если Z задано в Омах.
2. Если сопротивление задано в о.е., приведенных к номинальным
параметрам (мощности и напряжению), то их пересчитывают, приводя к новым
базисным условиям по формулам:
𝑆б
𝑟б = 𝑟ном ∗
𝑆ном
𝑆б
𝑥б = 𝑥ном ∗
𝑆ном
Если активное сопротивление фазы статора генератора или синхронного
двигателя дано при температуре, отличной от 348 К (750С), оно должно быть
приведено к указанной температуре по формуле:
r348 = rт·[1 + 0,004·(348 – T)] = 0,0006*[1+0,04*(348-288,15)] = 0,002,
где Т – температура обмотки в Кельвинах (150С = 288,15 К).
Активные и индуктивные сопротивления кабелей определяются по
формулам:
24
𝑟каб =
𝑥каб =
𝑟1м ∗𝑙каб
𝑛
𝑥1м ∗𝑙каб
𝑛
, м*Ом
, м*Ом
где r1м и x1м – активное и индуктивное сопротивления 1 метра кабельной
линии, проведенной к одной фазе, мОм;
lкаб – длина кабельного участка, м;
n – число параллельных ветвей (часто, особенно в фидере генератора, для
его подключения используют два и более параллельных кабелей).
Расчет rкаб и xкаб представлен в таблице 7.
Таблица 7
Расчет активного и индуктивного сопротивления кабелей
№ п/п rкаб
xкаб № п/п rкаб
xкаб № п/п rкаб
xкаб
1
1038
13
21
59
6
41
454
8
2
43
2
22
491
9
42
94
2
3
497
3
23
4039 22
43
3607
20
4
1
1
24
2959 16
44
2506
19
5
1814
14
25
3413 19
45
3197
17
6
5
2
26
11
2
46
5
2
7
43
4
27
39
5
47
138
6
8
1548
19
28
86
6
48
2016
15
9
9
2
29
1367 17
49
3240
18
10
20
2
30
4018 22
50
2635
20
11
1
1
31
105
7
51
583
15
12
1
1
32
692
9
52
90
6
13
17
3
33
72
5
53
57
4
14
1635
20
34
3802 21
54
934
12
15
1583
20
35
3953 22
55
1
0
16
26
3
36
33
4
56
2743
15
17
875
16
37
85
5
57
1670
13
18
11
2
38
626
12
58
3067
17
19
1505
19
39
26
3
59
3154
17
20
3521
19
40
2
2
Температура жил кабелей принимается для главных цепей (фидеры
генераторов, главного тока ГЭУ и т.п.) равной температуре данной марки кабеля
при дополнительной нагрузке, для кабелей распределительных сетей – равной
293 К.
25
Активные и индуктивные сопротивления шин, автоматических
выключателей, переходных сопротивлений контактных соединений и других
элементов цепи можно взять из справочных приложений.
Сопротивления трансформаторов схемы замещения необходимо привести
к одной ступени напряжения, принятой за базовую.
Для упрощения схемы замещения можно поступить следующим образом:
- если схема полностью симметрична относительно оси К.З. (одинаковые
сопротивления генераторов, одинаковые сопротивления линий и т.д.), то ее
можно сложить по оси симметрии, мощности и токи источников складываются
алгебраически, а сопротивления – параллельно:
Sэг =Sг1+Sг2 +...+Sгn = 8500 кВА,
Pэг =Рг1+Рг2 +...+Ргn = 7500 кВт,
Iэг =Iг1+Iг2 +...+Iгn = 18750 А,
rэ = 1/qэ = 0,002,
где 𝑞э =
1
𝑟1
+
1
𝑟2
+⋯+
1
𝑟𝑛
=
1
0,01
+
1
0,01
+
1
0,01
+
1
0,01
+
1
0,01
= 500
xэ = 1/bэ = 0,056,
где 𝑏э =
1
𝑥1
+
1
𝑥2
+⋯+
1
𝑥𝑛
=
1
0,28
+
1
0,28
+
1
0,28
+
1
0,28
+
1
0,28
= 17,9
индекс «э» означает эквивалентный.
Необходимые для расчета аналитическим методом постоянные времени
эквивалентного генератора Т '' и Т ', а также величины установившегося тока
dэ
dэ
К.З. на зажимах генератора I ∞ э, определяются как средневзвешенные значения:
𝑎1 ∗ 𝑆г1 + 𝑎2 ∗ 𝑆г2 + ⋯ + 𝑎𝑛 ∗ 𝑆г𝑛
𝑎э =
= 0,015
𝑆г1 + 𝑆г2 + ⋯ + 𝑆г𝑛
где под «а» понимается величина Тdэ”, Тdэ’ или I ∞э и т.д.
для расчета аналитическим методом надо определить сверхпереходную E ''
0
и переходную E0’ Э.Д.С. генераторов:
𝐸0" = √(𝑈0 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑0 + 𝐼0 ∗ 𝑟)2 + (𝑈0 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑0 + 𝐼0 ∗ 𝑥𝑑" )
2
𝐸0′ = √(𝑈0 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑0 + 𝐼0 ∗ 𝑟)2 + (𝑈0 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑0 + 𝐼0 ∗ 𝑥𝑑′ )2
или приближенно:
𝐸0" = 𝑈0 + 𝐼0 ∗ 𝑥𝑑" ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑0 = 400 + 3750 ∗ 0,11 ∗ 0,44 = 581,5
𝐸0′ = 𝑈0 + 𝐼0 ∗ 𝑥𝑑′ ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜑0 = 400 + 3750 ∗ 0,176 ∗ 0,44 = 690,4
4.2 Расчет токов короткого замыкания:
26
Параметры генераторов(МСК1875-1500):
Р=1500 кВт
S=1875 кВА
xтабл=0,073
rтабл=0,092
Рис. 2. Функциональная схема
Определим базисную мощность:
𝑆б = 𝑆1 + 𝑆2 + ⋯ 𝑆𝑛 = 1875 ∙ 3 = 5625 кВА
Определим базисное напряжение:
𝑈б = 𝑈ном = 400 В
Определяем базисный ток:
𝑆б ∙ 103
𝐼б =
= 6495 А
√3 ∙ 𝑈б
Рис. 3. Схема замещения
Определим сопротивления участков, выразив в о.е., приведенных к базисным условиям:
𝑆б ∙ 103
5625 ∙ 103
𝑟1 = 𝑟а1 ∙
= 0,0092 ∙
= 0,336
4002
𝑈б2
где ra1– активное сопротивлене генераторов в Ом.
𝑆б
5625
′′
𝑥1 = 𝑥𝑑1
∙
= 0,11
= 0,335
𝑆ном
1850
𝑍1 = √𝑟12 + 𝑥12 = 0,47
Определяем ток подпитки эквивалентного двигателя. Мощность
эквивалентного двигателя определяется из таблицы нагрузок СЭС как сумма
27
всех вращающихся потребителей (асинхронных двигателей, синхронных
двигателей, вращающихся потребителей), работающих в данном режиме.
За сопротивление эквивалентного двигателя принимают пусковое сопротивление:
𝑆б
5625
𝑍ДВ =
=
= 0,25
𝐾 ∙ 𝑆ДВ 5 ∙ 4500
где К = 5 – кратность пускового тока.
Ток подпитки двигателя:
𝐸 − ∆𝑈ост
𝐼ДВ =
𝑍ДВ
где Е = 0,9 (точнее 0,87…0,93) – ЕДС двигателя,
∆𝑈ост = 𝐼б ∙ 𝑍каб
𝑍каб = √𝑟𝑘2 + 𝑥𝑘2 = √0,00732 + 0, 01182 = 0,138
Так как в нашем примере точка К лежит на шинах щита, то ΔUост=0, по этому:
𝐸
0,9
𝐼ДВ =
=
= 3,6 о. е.
𝑍ДВ 0,25
Ударный ток К.З. в точке К:
𝑖уд = √2 ∙ 𝐼б ∙ [𝐼0,01 + 𝐼0 (𝐾уд − 1) + 𝐼ДВ ] == √2 ∙ 6495 ∙ [6,5 + 8(1,13 − 1) + 3,6] = 72 354 А
где kуд=1,13; I0,01=6,5 I0=8
Действующее значение ударного тока К.З.:
2
2
𝐼уд = 𝐼б ∙ [√𝐼0.01
+ [2𝐼0 (𝐾уд − 1)] + 𝐼ДВ ] = 67 708 А
При К.З. в точке К1 схема замещения будет выглядеть следующим
Рис. 4. Схема замещения для точки К1
𝑟рез = 𝑟1 + 𝑟𝑘 = 0,54 + 0,118 = 0,658
𝑥рез = 𝑥1 + 𝑥𝑘 = 0,56 + 0,073 = 0,633
Ток подпитки двигателя:
𝐸 − ∆𝑈ост 0,9 − 0,1652
=
= 2,9
𝑍ДВ
0,25
где Е = 0,9 (точнее 0,87…0,93) – ЕДС двигателя,
∆𝑈ост = 𝐼0 ∙ 𝑟к = 0,1652
Так как в нашем примере точка К лежит на шинах щита, то ΔUост=0, по этому:
Ударный ток К.З. в точке К1:
𝑖уд = √2 ∙ 𝐼б ∙ [𝐼0.1 + 𝐼0 (𝐾уд − 1) + 𝐼ДВ ] = 79 361 А
где kуд=1,016; I0,1=4,7; I0=8
Действующее значение ударного тока К.З.:
𝐼ДВ =
2
2
𝐼уд = 𝐼б ∙ [√𝐼0.1
+ [2𝐼0 (𝐾уд − 1)] + 𝐼ДВ ] = 52 218 А
28
5. РАСЧЕТ ШИНОПРОВОДА
Расчет ведут в следующей последовательности:
5.1. Определяют длительно протекающий ток по данному шинопроводу,
который равен току всех потребителей наиболее нагруженного режима работы
судовой электростанции с учетом коэффициента одновременности (смотри
таблицу нагрузок судовой электростанции) или току половины всех генераторов.
5.2. Производят выбор сечения шин (см. приложение 13 [МУ]).
Расчетный ток генератора 3750 А, выбираем исходя из Приложения 13
[МУ] поперечное сечение шины равное 100/10 мм с допустимым током 4050 А
при температуре окружающей среды 400С. Таблицы сечения шин и их нагрузки
составлены с учетом температуры окружающей среды равной 45°С и
допустимого перегрева тоже 450С. Так как шины располагаются внутри щита,
оболочка которого может иметь защищенное, капле-, брызго- и водозащищенное
исполнение, то нагрузка на шины должна быть снижена:
𝐼 = 𝐼45 ∗
𝑄𝑚𝑎𝑥 −𝑄окр
𝑄𝑚𝑎𝑥 −45
= 4050 ∗
90−40
90−45
= 4500 А
где I – допустимый ток при температуре окружающей среды;
I45 – допустимый ток при температуре 450С;
Qmax – 900С – максимально допустимая длительная температура нагрева
шин;
Qокр – температура окружающей среды шин принимается равной
температуре судового помещения (примем равной 400С).
5.3. Шины щита должны быть проверены на динамическую устойчивость,
для чего выполняют следующий расчет:
Определяют силу, действующую на шину при протекании по ней
максимального тока при коротком замыкании:
𝐹=
2
𝐾∗𝐾ф ∗𝑖𝑚𝑎𝑥
∗𝑙
𝑎∗10−7
=
1,76∗0,87∗37502 ∗200
10∗10−7
= 4,31 Н
где К- коэффициент, учитывающий род тока;
К = 1,76 - при трехфазном токе;
К = 2,04 - при постоянном токе;
Кф - коэффициент формы сечения шин, определяется в зависимости от
отношения (Приложение 14 [МУ]):
𝑎−𝑏
100 − 10
=
= 0,81
ℎ+𝑏
100 + 10
29
𝑏
10
=
= 0,1
ℎ 100
Kф = 0,87
2
imax - максимальный ток, проходящий по шинам, берется из расчетов токов
К.З., А.
l - длина шинопровода, см (примем 2 м = 200 см).
а- расстояние между шинами, см (примем 10 см).
Определяют момент изгибающий:
- при одном и двух пролетах
𝑀=
𝐹∗𝑙 2 ∗10
8
=
4,31∗22 ∗10
8
= 21,55 Н/м
- при большем числе пролетов
𝑀 = 𝑓 ∗ 𝑙 2 = 4,31 ∗ 22 = 17,24 Н/м
Определяют расчетное напряжение:
𝜎расч =
𝑀
𝑊
=
21,55
1,67
= 12,9 Н/см2
где W- момент сопротивления, см3
𝑏 2 ∗ ℎ 12 ∗ 10
𝑊=
=
= 1,67
6
6
где b-ширина (толщина) шины, см,
h- высота шины, см.
Делают проверку по допустимому напряжению:
𝜎расч ≤ 𝜎доп
𝜎доп.м ≤ 14000 – для меди
На судах шины делают исключительно из меди.
5.4 Шины щита, а также кабели проверяются на термическую стойкость по
условию:
𝜃КЗ ≤ 𝜃𝑚𝑎𝑥
где θк.з. - температура шин при токе К.З.;
θmax - допустимая кратковременная температура;
θmax = 300° С - для медных шин;
Действительное значение температуры нагревания определяют
зависимости от Аθк.з. по кривым (см. приложение 15 рис.1 [МУ]);
А𝜃КЗ
в
2
𝐼∞
37502
= А𝜃ном + 2 𝑡ф = 1,25 +
∗ 1 = 15,31
𝑆
10002
30
где Аθном - величина, определяемая по кривым в соответствии с
номинальной температурой нагрева проводника до короткого замыкания; т.е.
при 90° С (см. приложение 15 рис. 2 [МУ]).
I∞- установившейся ток К.З.
S- площадь поперечного сечения проводника (шины) (b*h = 10*100 = 1000
2
мм );
tф - фиктивное время, которое отражает длительность К.З (примем 1 с).
6. РАСЧЕТ ПРОВАЛА НАПРЯЖЕНИЯ
Провал
(снижение)
напряжения
определяется
при
прямом
(непосредственном) пуске самого мощного асинхронного двигателя от самого
маломощного источника электроэнергии в данном режиме.
Так, например, на судне установлен пожарный насос мощностью 15 кВт.
Который работает (запускается) когда электростанция работает в Аварийном
режиме.
Отсюда вытекает, что расчет провала напряжения необходимо определять
при пуске пожарного насоса от одного генератора.
Расчет выполняют в такой последовательности.
6.1
Определяем эквивалентное индуктивное сопротивление двигателя
U
Рг
x дв 
( дв ) 2 ,
К  Р дв U г
𝑥дв =
7500000
380 2
( ) = 0,164 Ом
5.5∗7500000 400
где Рг - мощность генератора или генераторов, кВт;
Рдв - мощность двигателя, кВт;
К- кратность пускового тока ( при отсутствии данных можно принять 5,5);
Uдв - напряжение двигателя (220 или 380В);
Uг - напряжение генератора (230 или 400В);
6.2 Определяем начальное значение напряжения генератора
x дв
U нач  Е 'd
 Е 'd  К1 ,
'
x дв  x d
𝑈нач =
0,164
0,164+0,176
= 0,482 В
31
где К1 =
x дв
x дв 
x 'd
,
где Е 'd - переходная Э.Д.С., которую с достаточной, для практики
точностью независимо от предварительной нагрузки генератора, можно принять
равной 1, т.е. Е 'd = 1;
x'd - предельная переходная реактивность генератора по продольной оси;
6.3 Определяем начальное значение Э.Д.С. холостого хода:
Р
Е d  1  x d  sin нач нач ,
Р ном
1000
𝐸𝑑 = 1 + 1,91 ∗ 0.5
= 1,637
1500
где xd - продольная синхронная реактивность генератора по продольной
оси;
sinφнач - определяется по cosφнач, который определяется как
средневзвешенный данного режима без двигателя, пуск которого вводится в
расчет. Например, проверяют провал напряжения, который создается при пуске
грузового насоса, то cosφнач определяют по таблице нагрузки «стоянка с
грузовыми операциями», но без учета мощности грузового насоса.
Рнач - мощность предварительной нагрузки генератора (генераторов), т.е.
суммарная мощность режима, без мощности двигателя, который вводиться в
расчет провала напряжения.
6.4 Определяем установившееся напряжение генератора:
x дв
U уст  Е d
 Еd  Кг ,
x дв  x d
𝑈уст = 1,637 ∗
где 𝐾г =
𝑥дв
𝑥дв +𝑥𝑑
=
0,164
0,164+1,92
0,164
0,164+1,92
= 0,129 В
= 0,0787
6.5 Определяем постоянную времени обмотки возбуждения при замкнутой
обмотки статора на сопротивлении:
Т 'd
 Td' 0
x дв  x 'd
,
x дв  x d
0,164 + 0,176
Т′𝑑 = 4,2 ∗
= 0,685
0,164 + 1,92
32
где Td' 0 - постоянная обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке
статора.
6.6 Определяем время достижения минимального значения напряжения
генератора:
- для генераторов с самовозбуждением:
U нач  U уст
t мин  Т 'd 2,31g(
 1)
К г  RTd'
𝑡мин = 0,685 ∗ 2.3 ∗ 1g (
0,482−0,129
0,0787∗20∗0,685
+ 1) = 0,194 мин
е =2,72 основание натурального логарифма;
R - скорость нарастания напряжения возбуждения генератора;
R = 20 - для генераторов с самовозбуждением;
t1 - время срабатывания АРН (для РУН t1 = 0,05c.)
6.7 Минимальная величина возбуждения
- для генераторов самовозбуждением:
 t мин
U мин  U уст  ( U нач  U уст )  е
Td'
t мин
 K г R[ t мин  Td' (1  e
Td'
)] ,
−0,194
𝑈мин = 0,129 + (0,482 − 0,129) ∗ 2.72 0,685 + 0,0787 ∗ 20 ∗ (0,194 −
0,685 (1 − 2.72
0,194
0,685
) = 1,053 В
6.8 Максимальный провал напряжения:
ΔUmax = (1- Uмин)·100.
∆𝑈𝑚𝑎𝑥 = (1 − 1,053) ∗ 100 = 5,3 %
7.РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГЛАВНОГО
РАСПРЕДЕ-ЛИТЕЛЬНОГО ЩИТА (ГРЩ) СУДОВОЙ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.
При разработке принципиальной схемы ГРЩ необходимо обратить
внимание на следующие основные положения:
7.1.Схему необходимо выполнить разнесенным способом изображения
всех входящих в нее элементов.
7.2.В качестве защитных автоматов генераторных фидеров могут
применяться автоматы серий ABM, AC, AM, A3700 и другие, с
электромагнитными, электро-двигательными или ручными приводами.
Неподвижные контакты автоматов с электромагнитными или
33
электродвигательными приводами соединяют с шинами щита, а при
применении автоматов с ручным приводом между шинами и контактами
автомата устанавливают контакторы. Желательно, чтобы автоматы имели
селективную пристройку с регулируемой выдержкой времени. Автоматы
должны обеспечивать защиту, как от коротких замыканий, так и от перегрузок.
Управление электроприводами автоматов должно быть автоматическое,
дистанционное и ручное. Дистанционное должно предусматриваться как из
рулевой рубки, так и из центрального поста управления.
7.3.При раздельной работе генераторов необходимо предусмотреть
блокировку, исключающую включение генератора, когда на шинах есть
напряжение от других генераторов и от станций питания с берега.
7.4.На каждой генераторной панели должны устанавливаться, как
минимум следующие аппараты и приборы: а) При параллельной работе
генераторов. - блок управления генератором; - выключатель гашения поля; кнопки или переключатель с самовозвратом для управления серводвигателем
дизеля; -при мощности генераторов свыше 100 кВт желательно устанавливать
устройство автоматической синхронизации, устройство вывода генератора в
резерв при снижении нагрузки и ввода в работу при увеличении нагрузки; реле обратной мощности, сигнал от которого подается на отключающий
расцепитель автомата; - вольтметр со шкалой (0... 120)% от Uном;
- амперметр со шкалой (-15...0...130)% от Iном; - ваттметр (киловаттметр) со
шкалой (-15...0...130)% от Рном; - частотомер со шкалой (45...55) Гц;
- сигнальные лампы включенного генератора и возбужденного генератора, но
не включенного на шины. Вольтметр и частотомер могут иметь один
переключатель, с помощью которого эти приборы можно включить между
любыми двумя фазами. Переключатель амперметра должен иметь схему
замыкания, позволяющую замерять ток в любой из 3-х фаз. б) При раздельной
работе генераторов: - блок управления; - выключатель гашения поля; вольтметр со шкалой (0... 120)% от Uном; - частотомер со шкалой (45...55) Гц; амперметр со шкалой (0... 130) % Iном; - сигнальные лампы включенного
генератора и возбужденного, но не включенного. Переключатель амперметра
должен иметь такую схему, чтобы при переключении амперметра из одной
фазы в другую сперва замыкались оба трансформатора тока накоротко, затем
переключался амперметр, а после того замыкались клеммы подключаемого
трансформатора.
7.5.От шин распределительных панелей должны получать питание
ответственные потребители судна: - рулевой привод; - брашпиль; - шпиль; пожарные насосы; - компрессоры; - сигнальные огни. - и т.д. В каждом фидере
потребителей должен устанавливаться защитный автомат из серии A3100,
АЗЗОО, АК-50, АК-63 и т.п. ( автоматы АП-50 могут устанавливаться только на
судах класса О, Р, Л по Речному Регистру, так как не имеют одобрения
Морского Регистра). В фидерах, питающих относительно мощные потребители,
обычно устанавливают трансформаторы тока в одной фазе, к которым с
помощью переключателя подключается один общий амперметр для
34
периодического контроля тока нагрузки. Так ми потребителями являются
пожарные насосы, грузоподъемные приводы, грузовые насосы танкеров,
брашпиль, рулевой привод и т.п. Если на судне таких потребителей много, то
устанавливают несколько амперметров, обычно один амперметр подключается
к (4...5) трансформаторам тока.
7.6. Обычно, на распределительной панели устанавливают прибор
непрерывного контроля сопротивления изоляции.
7.7. В щите, как правило, устанавливают несколько ламп освещения
внутреннего пространства, а также лицевых панелей, которые подключаются
непосредственно к щитам через предохранитель, но без выключателей.
7.8. На ГРЩ должен быть обязательно фидер питания с берега с
защитным автоматом и сигнальной лампой наличия напряжения или
вольтметром.
Рис. 5. Принципиальная схема СЭЭС
35
Рис. 5. Структурная схема СЭЭС
8. КОНСТРУКЦИЯ ГРЩ
На большинстве судоремонтных предприятиях до сего времени ГРЩ
изготавливают каркасного типа сварной конструкции. Каркас делают из угловой
стали, затем с сверху, с лицевой и боковых сторон его обшивают листовой
сталью. На лицевой стороне делаются вырезы для установки измерительных
приборов, сигнальных ламп и другой мелкой аппаратуры, а также вырезы для
вывода рукояток управления защитными автоматами. Внутри щита
устанавливают перемычки для крепления аппаратов, изоляционные панели для
размещения открытых токопроводящих устройств, изоляторы для крепления
шин и другие изделия. Для изоляционных панелей применяют гетинакс,
текстолит, стеклотекстолит и другие изоляционные, теплостойкие и
механически прочные материалы. В верхней части щита, как правило,
36
устанавливают токораспределительные шины, которые изготавливают из меди
марки МТ. В местах присоединения к шинам перемычек, токоотводов и кабелей,
их лудят. Шины окрашивают в определенные цвета в соответствии с правилами
Регистра:
- фаза А - зеленый.
- фаза В - желтый.
- фаза С - фиолетовый.
- нейтральный провод - серый.
- заземляющий - черный или желто зеленый.
- плюсовой полюс - красный.
- минусовой полюс - синий.
В качестве монтажного провода для межприборного монтажа щитов
применяют одножильный с медными многопроволочными жилами марок ПВ,
МГША сечением не менее 0,5 мм2.
ГРЩ должен иметь, как минимум, каплезащищенное исполнение, высота
рекомендуется не более 2,2 м, токоведущие, голые части должны располагаться
от настила на высоте не менее 0,2 м., приборы должны устанавливаться на
высоте не более 1,8 м., рукоятки приборов и аппаратов - не выше 1,8м. и не менее
0,3м. от настила. Лицевые панели должны открываться наружу, а на которых
устанавливают электрооборудование, заземляются. Все секции щита должны
быть заземлены на корпус судна. Все крепежные изделия должны иметь
антикоррозийное покрытие. С лицевой стороны и задней у ГРЩ должны быть
поручни, выполняемые из твердых пород дерева или металла с изоляционным
покрытием.
На судостроительных предприятиях и передовых судоремонтных, щиты
особенно вторичные, изготавливают блочной конструкции, бескаркасные, в виде
ящиков. Каждый ящик представляет собой штампованную конструкцию с
установленными в нем различными аппаратами. Из таких ящиков можно легко
собрать щит любого типа, насыщения и мощности.
37
9. ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
В процессе эксплуатации электрических систем возможно нарушение
нормальных условий и возникновение аварийных режимов работы.
К наиболее характерным нарушениям условий работы относятся режимы
короткого замыкания и перегрузок. Для предупреждения недопустимой работы
эл. установок применяются различные средства защиты – универсальные и
установочные автоматические воздушные выключатели и предохранители. К
электрической защите предъявляются требования быстродействия и
чувствительности.
Защита от перегрузок в основном необходима на участке генератор – ГРЩ.
Она обычно осуществляется одновременно с защитой от к. з. универсальным
автоматом избирательного действия.
При выборе аппаратов защиты, устанавливаемых в распределительных
устройствах, должны соблюдаться такие условия:
где:
- рабочее напряжение сети
- номинальное напряжение аппарата
- рабочий ток, который протекает по аппарату
- номинальный ток, на который рассчитан аппарат
38
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
С.М.Русаков УМП по выполнению курсового проекта по
дисциплине «Судовые автоматизированные электроэнергетические системы»
для курсантов специальности 26.05.07, 80-с., Калининград, Издательство
БГАРФ, 2021г.
2.
В.И.Сангучев, Е.В.Шахматов «Автоматика и управление
энергетическими установками с газотурбинным приводом», 260-с., Самара,
Самарский национальный исследовательский университет, 2017г.
3.
Роджеро И. И. Справочник судового электромеханика и электрика.
«Транспорт» 1986г.
4.
Семенов Ю.А. электрооборудование и автоматизация земснарядов.
«Транспорт» 1984г.
5.
Чаплыгин И. В. Электрооборудование и электродвижение речных
судов. «Транспорт»
39