Загрузка...Проектирование электропитания на судне
Проектирование
электропитания на судне
Содержание
1. Определение мощности СЭС табличным
методом
2. Выбор источников питания и
трансформаторов
3. Составление схемы распределения
электроэнергии
3.1 Схема коммутации ГРЩ
3.2 Схема распределения
электроэнергии
4. рекомендации по выбору аппаратуры
защиты, приборов и средств сигнализации
5. Выбор измерительной аппаратуры
6. Выбор реле обратной мощности
7. Выбору силовых кабелей и шин
распределительных устройств
8. Проектирование схемы распределения
электроэнергии
8.1 Схема коммутации ГРЩ
8.2 Схема распределения
электроэнергии
8.3 Выбор силовых кабелей и шин
распределительных устройств
8.4 заполнение таблицы приложения
Excel, рабочий лист«РЩ»
9. Выбор аппаратуры защиты
9.1 Выбор уставок выключателей на ток
срабатывания в зоне К.З.
10. Проверка электрооборудования по
режиму короткого замыкания
10.1 Расчет токов к.з
10.2 Проверка автоматических
выключателей по предельным токам к.з
10.3 Проверка шин на
электродинамическую устойчивость
11. Расчет провалов напряжения
список литературы
1. Определение
мощности СЭС табличным методом
Для определения мощности и числа
генераторов судовой электростанции необходимо рассчитать суммарные мощности,
потребляемые потребителями электростанции в следующих режимах работы:
— ходовом;
— стоянке без грузовых операций,
производимых судовыми средствами;
— стоянка с выполнением грузовых
операций;
— маневренном;
— аварийном.
Режимы необходимы для выбора
количества и мощности генераторов судовой электростанции только с точки зрения
безопасности мореплавания.
Исходными данными для
табличного метода является перечень потребителей энергии судовой
электростанции, подразделяемых на следующие основные группы:
*
палубные
механизмы;
*
механизмы
машинно-котельного отделения;
*
механизмы систем
и устройств;
*
радиооборудование
и навигационные приборы;
*
судовое
освещение;
*
бытовые
механизмы;
*
механизмы
холодильной установки;
*
прочие
потребители.
При выборе (1) например, для рулевого Если для того или иного Для механизмов, Для привода машинного преобразователя В графу «Активная мощность» заносится (2) (для По известной активной мощности и Q = P(13)*tgj = P(13) tg(arccosj(8))(3) Q = 35,68*tg(arccos(0.92)) = 15,20 Далее выполняются расчеты Кз = Кзм Кисп(4) Кз = 0,6 0,92 = 0,55 (для рулевого устройства) При недогрузке двигателя Ко = mраб/m Ко = 1/2 = 0,5 Таким образом, активная потребляемая (6) (для Реактивная потребляемая Qпот = Рпот tgj(7) Qпот = 10,37 tg(arcos(0.89)) = 6.15 кВт (для рулевого устройства) После заполнения таблицы В связи с различным В таблице нагрузок эти Принимаем следующие — для аварийного режима Кор — для ходового режима Кор — для маневренного режима Для кратковременно Редл = Кор еРпот, кВт(8) Qедл = Кор еQпот, кВар(9) Аналогично рассчитывается еР = Редл + Рекр,(10) еQ = Qедл + Qекр (11) С учетом 5% потерь в Р = 1,05 еР, (12) Q = 1,05 еQ (13) Полную мощность находят (14) Средневзвешенный cosjсрв = Р/S (15) 2. Выбор источников На основании полученных — Генераторы должны быть однотипными; — Коэффициент Загрузки генераторов для — Увеличение количества генераторов за счет Исходя из Для обеспечения электроэнергией 3. Составление схемы распределения 3.1 Схема коммутации Однолинейная схема — параллельную и — питание через — питание с берега; — связь ГРЩ с аварийным Схема включает в себя — генераторные кабели со — секционные АВВ либо — перемычки с — трансформаторы 380/220; — фидер берегового — фидер, связывающий ГРЩ — аварийный — контакторы, отключающие 3.2 Схема следующим этапом проекта является 4. рекомендации по Аппараты СЭС выбираем по — селективность, — быстродействие, — надежность, — чувствительность. Выбор аппаратуры заключается в (16) При этом номинальный ток (17) где К1- Для генераторных В качестве генераторных и Уставки генераторных ,(19) где Iн — Уставку на ток (20) где Kнад — Kдоп — Kпуск — кратность Kа- d — минусовый допуск на ток срабатывания выключателя в зоне КЗ Iдв.ном — Iном.расц.- Уставку на ток срабатывания (21) где Iвкл1- Iвкл1 = Kпуск Iном.дв.(22) Kзагр.i – Типы, типоисполнения и значения выбранная аппаратура проверяется на термическая устойчивость – 5. Выбор измерительной Выбор трансформаторов тока производим Класс точности трансформатора учитывая то, что к При выборе трансформаторов напряжения Класс точности трансформатора После выбора трансформатора Трансформатор Sтрном і S2 (23) где (24) S2 – суммарная К трансформатору * * * * Выбор электроизмерительных приборов — тип прибора и класс — пределы измерения; — способ включения; — тип трансформатора — габариты. Класс точности выбираем Для измерения сопротивления изоляции Всем катушкам напряжений приборов Исходя из мощностей выбранной Таблица 4 – характеристики Трансформатор Наименование I/Uном Iобм Ном частота Uном I/Uном II обм Мощность кол-во тока Многовитковый 10-400А 50 0,5кВ 5А 40ВА 2 Напряжения ТН 380В 50 2кВ 127В 40ВА 2 6. Выбор реле обратной По требованию Регистра необходимо В проектируемой судовой Uном = 230В, Iном = 5А, Потребляемая мощность: по по напряжению 10ВА. Исходя из мощности * Для обеспечения защиты генераторов от Uном = 230В, Iном = 5А, Потребляемая мощность: по току 5 ВА по напряжению 10 ВА. Исходя из мощности * * Проверим измерительные Трансформатор тока: Трансформатор напряжения Все характеристики Таблица 5 – характеристики Амперметр Вольтметр Ваттметр Частотомер Синхроноскоп Мегометр Тип прибора Д1500 Д1500 Д1503 Д1506 Э1505 Электрон Система Эл.динамич Эл.динамич Эл.динамич Эл.динамич Электромагнитн Класс точности 1,5 1,5 2,5 2,5 0,03 5 Пределы измерения 0-300 А 0-450 В 0-250КВт 50(10%)Нz 0-1МОм способ включения к ТТ к ТН к ТН к ТН к ТН Потребл. мощность, Вт 3,5 4,5 7,5 9,6 8,1 Габариты, гор. мм 100 100 100 100 100 175 верт. мм 100 100 100 100 100 90 глуб. мм 170 170 170 170 170 125 7. Выбору силовых кабелей и шин Передача электроэнергии от Исходя из рекомендаций, Исходя из составленной однолинейной По примеру для рулевой 8. Проектирование схемы распределения 8.1 Схема коммутации Однолинейная схема — параллельную и раздельную работу — питание через трансформаторы секции — питание секции второстепенных — питание с берега; — связь ГРЩ с аварийным Схема включает в себя следующие — сборные шины ГРЩ, разделенные на — генераторные кабели со своими — секционные АВВ либо разъединители; — перемычки с переключателями; — трансформаторы 380/220; — фидер берегового питания; — фидер, связывающий ГРЩ с аварийным — аварийный распределительный щит с — контакторы, отключающие секции 8.2 Схема следующим этапом проекта является 8.3 Выбор силовых При выборе типа кабеля учитываем Расчет кабельной сети — определение рабочих токов в кабелях; — выбор сечения кабелей с учетом — определение потери напряжения в Сечение жил кабеля определяется с (25) где Iраб – действительный ток, протекающий по К1 – К1 = 0,8 – для К2 – (26) где t3 – (для Выбор кабеля по (27) Потери напряжения в трехфазной сети (28) где – I н cosj — номинальная активная составляющая l – длина кабеля в метрах; g – удельная проводимость меди; S – сечение жилы кабеля в U – линейное напряжение (для генератора) Правилами регламентируются потери — от генератора до ГРЩ – не более 1%; — от ГРЩ до потребителей; — освещения – не более 5% при Uн — силовых потребителей – не более 7% — щита радиостанции и кабеля для Длину генераторного кабеля принимают Выбор шин распределительного (29) где Кн.з. = n – число установленных Величина расчетного тока (30) где Qсреды – температура окружающей среды; 900 – По расчетному току Расчетные значения токов 8.4 заполнение таблицы В таблице «РЩ» выполняем — Указываем название рассчитываемого — В столбец «Наименование — В столбце «Номер фидера» указываем — В столбце «Номер автомата» указываем — В столбце «Номинальная мощность» — В столбце «Напряжение — В столбец «Номинальный КПД» вводим — В столбец «Номинальный коэффициент — Для потребителей, в соответствующих — В столбец «Коэффициент уменьшения — В столбец «Коэффициент, учитывающий — В столбце «Режим работы кабеля» — Указываем тип и сечение кабеля в — Для потребителей указываем соответствующем — В столбец «Минусовой допуск на ток — Во все оставшиеся незаполненными — Потери напряжения на кабеле 9. Выбор аппаратуры Электрические сети во всех защита от К.З. осуществляется Автоматические выключатели или Выбор аппаратуры заключается в Если аппарат предназначается для (31) Выбор автоматических IН.Р. ³ IРаб(32) Для генераторных Для секционных Приближенно эта величина Iраб = 1,15 Iном (33) Типы, типоисполнения и значения 9.1 Выбор уставок Уставку на ток срабатывания в зоне (34) где К ср.н. – К над. = 1,05 К доп. = 1,15 К пуск. – Ка – d i – минусовой допуск на ток срабатывания выключателя в I н.дв. – номинальный ток двигателя; I н.р.– (для Принимаем стандартную для А3700 Уставку на ток срабатывания в зоне Для отстройки секционных Если требуется защитить фидер от тока 10 10.1 Расчет токов К.З. Расчет токов К.З в Расчет выполняется для 1.Составление 2.Выбор расчетных точек 3.Составление 4.Преобразование 5.Нахождение Расчет токов к.з. начинается с составления фрагмента Составляем схему Базисный ток: (35) где SБ – мощность всех работающих Величины активных и индуктивных ; . Производим преобразование (36) С помощью расчетных (37) где ЕДВ = 0,9 Z = 0,266 – Сопротивление двигателя и DU = I0 ZКАБ – изменение напряжения от ГРЩ до эквивалентного АД. ZКАБ – полное сопротивление кабеля, ударный ток К.З., посылаемый (38) Действующее значение тока (39) Результаты расчетов 10.2 Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з По предельным токам к.з. автоматические выключатели проверяются на Селективные автоматы проверяются по условиям: — на — на где i уд. расч. – расчетный ударный ток к.з. для точки, iуд.доп. – допустимое значение ударного тока к.з. автомата Iрасч. – расчетное действующее значение тока в момент Iдоп.– допустимое действующее – на термическую стойкость по условию I2Ґ tф где IҐ – установившийся ток к.з.; t ф – фиктивное время к.з.; I2Ґ tф (I2 t)доп. Сетевые 10.3 В распределительных щитах САЭЭС применяются медные шины, поскольку Проверка шин на электродинамическую устойчивость сводится к определению Максимальное расчетное напряжение в шине определяется: sрасч = М/W, где W – момент сопротивления шин относительно М – максимальный изгибающий момент. (40) где К = 1,76 – для трехфазного К.З. переменного тока; КФ = 0,85 – коэффициент, учитывающий форму сечения шин, l – длина пролета; a – расстояние между осями; b, h – размеры шин. Расчетное напряжение шин не должно превышать допустимое: sрасч £ sдоп. Допустимое напряжение для медных шин равно 14000 Н/см2. Для выбранных в проекте шин sрасч = 3904 Н/см2 £ sдоп = 14000 Н/см2. Условия электродинамической устойчивости выполняются. 11. Расчет провалов напряжения К генераторам переменного тока предъявляются требования по обеспечению Максимальные провалы напряжения ожидаются при прямом пуске самого мощного Данным методом рассчитывается провал напряжения для каждого последующего Записываются следующие данные генератора и двигателя: — полная — номинальное — мощность — пусковой — коэффициент — коэффициент — длина кабеля от Порядок расчета: 1. Определяется Sдв=Pдв/cosjном, 2. Находится Z*дв=1/Кпуск, Пусковой коэффициент выбирается по каталожным данным двигателя (пределах 3. Находится активное и индуктивное сопротивление АД в относительных r1*дв=Z*дв*cosjпуск, х1*дв=Z*дв*sinjпуск. далее эти сопротивления выражаются в относительных единицах системы r*дв=r1*дв*Sг/Sдв, х*дв=х1*дв*Sг/Sдв. 4. Полное расчетное сопротивление включает в себя сопротивления от Z*пол.расч.=[(r*+r*у+r*дв)2+(х*+х*у+х*дв)2]1/2 5. С помощью расчетных кривых токов к.з. для генератора находится 6. Определяется полное сопротивление участка от шин ГРЩ до АД, включая Z*дв.рас=[(r*у+r*дв)2+(х*у+х*дв)2]1/2 7. Напряжение на шинах в относительных единицах определяется как Вычисленные значения сводятся в таблицу «Токи К.З.» На основе рассчитанных значений U*ш строится кривая Список литературы 1. Никифоровский Н.Н., Норневский Б.И. 2. Яковлев Г.С. Судовые 3. Лейкин Л.С., , Михайлов В.С. 4. Правила классификации и постройки 5. Константинов В.Н. системы и 6. Справочник судового электрика, под 7. Ленинград: судостроение,1975.-том1. 8. МУ к курсовому проектированию по
электродвигателя [6] его тип заносится в графу «Тип ЭД». Для привода того или
иного механизма не всегда удается подобрать такой двигатель, номинальная
мощность на валу которого Рдв была бы равной мощности механизма Рмех.
В этом случае выбирают двигатель несколько большей мощности с коэффициентом
использования.
устройства требуется мощность 50 кВт, но т.к. не удаётся подобрать двигатель,
номинальная мощность которого была бы равна мощности механизма, то берём
двигатель с несколько завышенной мощностью. АО 2-82-4М с мощностью 55 кВт. Коэффициент
загрузки выбирают с учетом рекомендаций табл. 2.3 (Методические указания к
выполнению курсового проекта). Его максимальное значение не должно превышать
отношения:
механизма в таблице не приведены значения Коэффициента загрузки то считаем по
формуле, указанной выше. Например:
работающих на открытой палубе, следует выбирать электродвигатели
водозащищенного исполнения (типа МЗРК, МАФ, МАП). Для механизмов, работающих
внутри судовых помещений, применяются электродвигатели брызгозащищенного
исполнения (типа 4А, АМ, АО2-М) или водозащищенные по линии вала (типа АОМ,
АМО). Тип электродвигателя, значения номинальной мощности на его валу,
номинальный cosj и КПД заносятся соответственно в одноименные графы.
следует выбирать асинхронный двигатель с учетом КПД преобразователя. Для
приводов насосов вентиляторов следует применять высокоскоростные двигатели.
суммарная установленная активная мощность потребителей, определяемая по
выражению:
рулевого устройства)
номинальному коэффициенту мощности определяют
кВт (для рулевого устройства)
по определению потребляемых мощностей отдельных потребителей, представленных в
таблице1, в различных режимах судна. Установленные на судне потребители
электроэнергии во многих случаях не полностью используются по мощности, поэтому
при расчете действительной потребляемой мощности необходимо учитывать
коэффициент загрузки механизма. Фактическую загрузку электродвигателя
характеризует коэффициент загрузки Кз (заносится в графу
«коэффициент Загрузки»), равный
коэффициент мощности(cosj) и КПД (h) его снижаются. Поэтому для определения фактически
потребляемой мощности необходимо пользоваться значениями, которые заносятся в
соответствующие графы таблицы. Имея в виду, что не все одноименные потребители
работают одновременно, вводят коэффициент одновременности Ко (графа
«коэффициент одновременности), равный отношению числа работающих потребителей к
общему числу установленных:
(5)
(для рулевого устройства)
мощность (графа «Активная мощность») одноименных потребителей равна:
рулевого устройства)
мощность (графа «Реактивная мощность»):
для всех групп потребителей подсчитываем потребляемые мощности в каждом из
режимов (еРпот и еQпот), причем суммарные потребляемые мощности
кратковременно работающих потребителей подсчитывают отдельно.
характером нагрузки разных групп потребителей было бы неправильно считать, что
нагрузка на генераторы равна суммарной потребляемой (еРпот). Фактическая нагрузка на генераторы меньше и
будет тем меньше, чем вероятнее неодновременная работа различных групп
потребителей и несовпадение максимумов нагрузок у приемников в каждой из групп.
факторы учитываются энергетическим коэффициентом одновременности Кор
для каждого из режимов работы судна. Для постоянно работающих потребителей он
находится в пределах 0,75 — 0,95. Верхний предел характерен для ходового и
аварийного режимов, когда удельное значения Кор соответствует режиму
стоянки.
значения Кор:
= 0,95;
= 0,85;
Кор = 0,8.
работающих потребителей энергетический коэффициент одновременности принимается
в пределах 0,3-0,6. Для аварийного и ходового режимов берется максимальное
значение коэффициента. Таким образом, суммарные потребляемые мощности для длительно
работающих потребителей по режимам работы судна определяются как:
суммарная мощность для кратковременно работающих потребителей. Суммарная
потребляемая мощность всех работающих аппаратов равна:
судовой сети получим:
по формуле:
коэффициент мощности для каждого режима работы находится из выражения:
питания и трансформаторов
расчетных величин суммарной потребляемой мощности во всех заданных режимах
работы судна с учетом коэффициента одновременности (Кор) и потерь в
сети производится выбор единичной и суммарной мощности генераторных агрегатов
электростанции [6]. При выборе числа и мощности генераторных агрегатов
необходимо учитывать следующие рекомендации Регистра:
самого загруженного режима не должен превышать значения 0,85;
улучшенного их использования по мощности не желательно. Оптимальное количество
три. Общее количество генераторных агрегатов установленных на судне должно быть
равно n=nмах+1 (один резервный). Если средневзвешенный коэффициент
мощности cosjЈ0.8 выбор генераторов производить исходя из полной мощности.
вышеперечисленных требований выбираю генераторные агрегаты по активной
установленной мощности (cosjmin = 0,85)
с учетом 15% потерь в судовой сети Pакт=372,85кВт (для ходового
режима) удовлетворяющие им: три однотипных генератора обеспечивают коэффициент
загрузки не больше 0,85;
приемников, рассчитанных на напряжение 220В, необходимо определить полную
мощность, потребляемую ими, и выбрать трансформаторы с учетом коэффициент
одновременной работы каждого из потребителей и конкретно режима работы. Расчеты
и технические характеристики выбранных трансформаторов приведены в таблице3 —
Суммарная мощность трансформаторов. Для любого режима работы судна
трансформатор ТСЗ63 обеспечивает коэффициент загрузки от 0,5 до 0,8 что
соответствует требованиям Регистра.
электроэнергии
ГРЩ
коммутации ГРЩ должна обеспечивать:
раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;
трансформаторы секции потребителей при выключении любого из генераторов;
распределительным щитом.
следующие элементы:
своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);
разъединители;
переключателями;
питания;
с аварийным распределительным щитом;
распределительный щит с секциями 380 и 220 В и потребителями, получающими
питание от него согласно Правилам Регистра;
секции малоответственных потребителей.
распределения электроэнергии
разбивка потребителей, указанных в таблице нагрузок, по фидерам. Данные
сводятся в таблицу «РЩ». При этом необходимо руководствоваться Правилами
Регистра. В этом же разделе содержатся указания по разбивке фидеров
ответственных потребителей по секциям сборных шин, ГРЩ. Разбивку производим с
учетом равномерности нагрузки каждой секции. Питание неответственных потребителей
от отдельной секции сборных шин. компоновка потребителей по распределительным
щитам (РЩ) должна производиться с учетом их назначения, а также расположения
потребителей на судне. Однолинейная схема распределения электроэнергии включает
в себя схемы коммутации ГРЩ с отходящими от него фидерами (без аварийного
распределительного щита), дополненные изображением фидеров питания РЩ со своими
АВВ.
выбору аппаратуры защиты, приборов и средств сигнализации
условиям длительной работы в номинальном эксплуатационном режиме и проверяем по
токам короткого замыкания. Ненормальный режим работы характеризуется
отклонением входных параметров от нормируемых (ток, частота, напряжение).
короткое замыкание характеризуется устойчивым механическим замыканием и
возникновением тока КЗ равным 250-290% от Iн и посадкой напряжения.
К любой защите предъявляются следующие требования:
сравнении напряжения и наибольшего длительного рабочего тока той цепи, где
предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и
номинальным током. Выбор автоматических выключателей производят исходя из
величины номинального напряжения и номинального тока защищаемой цепи;
максимального расцепителя Iнр выключателя должен быть равен или
больше Iрасч;
коэффициент учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с
ухудшением теплоотдачи. Для курсового проекта принимаем К1=0,8 [4]
как для двухрядной кабельной трассы. Расчетные значения токов заносим в
таблицу5.
автоматов величина Iрасч равна номинальному току генератора. Для
секционных автоматических выключателей величина Iрасч рассчитывается
по значению мощности, передаваемой через этот выключатель в наиболее тяжелом
эксплуатационном режиме. Приближенно эта величина определяется как Iрасч =
1,15 Iн (18)
секционных автоматов выбираем автоматы новой серии ВА71, в качестве сетевых АВВ
на ГРЩ А37, в качестве сетевых защищающих электрические установки АК50-3.
автоматов принимаем, согласно [7], равными:
номинальный ток фидера.
срабатывания сетевых АВВ фидеров электродвигателей выбираем из условия
отстройки от ложных срабатываний при пусках электродвигателей:
коэффициент надежности, равный -1,05;
коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока
электродвигателя, равный-1,15;
пускового тока электродвигателя по ТУ
коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока,
равный -1,3;
для автоматов типа АК-50, d = 0.1, для автоматов типа А-3700 d = 0.15;
номинальный ток двигателя;
номинальный ток расцепителя выключателя.
выключателей, защищающих силовой распределительный щит, выбираем следующим
образом:
пусковой ток наиболее мощного потребителя;
коэффициенты загрузки отдельных потребителей для наиболее загруженного режима,
взятые из таблицы нагрузок.
номинальных токов максимальных расцепителей выбранных АВВ, уставки на время
срабатывания вносим в соответствующие графы таблицы5.
термическую и электродинамическую устойчивость.
способность аппарата, не перегреваясь противостоять току КЗ проходящему через
аппарат. Для проведения расчета необходимо сопоставить количество тепла
выделившегося при прохождении тока КЗ с допустимым для данного аппарата.
Проверка выполняется только для аппаратов с селективной защитой.
аппаратуры
по номинальному напряжению и номинальному току цепи, по конструктивному
исполнению с учетом рода установки, по классу точности с учетом фактической
вторичной нагрузки трансформатора.
определяется его назначением. Мощность нагрузки трансформатора тока при
номинальном вторичном токе определяется суммарной мощностью включенных во
вторичную цепь трансформатора тока обмоток приборов. Суммарная мощность
нагрузки не должно превышать величины максимальной, трансформатора тока, при
этом учитывается сопротивление соединительных проводов.
трансформатору тока подключается амперметр Д1500 с потребляемой мощностью Рп
= 3,5 ВА, то можно выбрать стандартный трансформатор тока ТС0,5 класса
точности 1 с номинальной мощностью Рнтт = 40 ВА.
исходят из величины вторичного напряжения, назначения, места установки и схемы
соединения приборов.
определяется назначением приборов, подключенных к вторичной обмотке.
напряжения по справочнику [6], по рекомендации Регистра, проверим класс
точности трансформатора напряжения путем сравнения значений максимальной
мощности трансформатора с суммарной мощностью измерительных приборов.
соответствует принятому классу точности, если
мощность нагрузки трансформатора.
напряжения подключаются следующие приборы:
вольтметр,
ваттметр,
частотомер,
синхроноскоп.
СЭС, их расположение на ГРЩ регламентировано Правилами Регистра. При выборе
контрольно-измерительных приборов ГРЩ необходимо указать:
точности;
тока, напряжения, добавочного устройства;
не более 2,5.
применяем приборы «Электрон». При выборе приборов для генераторов и
сетей с постоянной нагрузкой обеспечиваем запас по шкале 25 %, а для сетей с
переменной нагрузкой или напряжением – 50 %.
обеспечиваем защиту предохранителями или автоматами.
измерительной аппаратуры, выбираем трансформаторы тока и напряжения и их
характеристики заносим в таблицу 4.
измерительных трансформаторов
мощности
обеспечить генераторам направленную защиту и защиту от перегрузок. Направленная
защита – защита, которая в установках переменного тока реагирует на величину
тока (мощности) в защищаемом участке системы по отношению к напряжению на
шинах. защита реагирует на изменение фазного угла между током и напряжением. В
качестве фазочувствительного органа используют индукционное реле мощности.
электростанции применяем направленную защиту генераторов, исполненную на реле
мощности ИМ-149. Цепи тока и напряжения реле получают питание от
трансформаторов тока и напряжения, питающих измерительные приборы. Технические
характеристики реле ИМ-149:
току 25 ВА.
генераторов, определим уставки:
по мощности и
обратной мощности срабатывания = 12,8%
перегрузок устанавливаем реле перегрузки ИМ-145, питающееся от измерительных
трансформаторов. Технические характеристики реле ИМ-145:
генераторов, определим уставки:
по мощности и
обратной мощности срабатывания = 115%
по времени
срабатывания при токе срабатывания (cosj=1 и 1,2 Iном) = 2.
трансформаторы на перегрузку.
измерительные приборы потребляют 3,5 ВА от ТТ1, реле обратной мощности ИМ149
потребляет 25 ВА от ТТ2, отсюда перегрузки трансформаторов тока нет.
измерительные приборы потребляют 29,7 ВА от ТН1, реле обратной мощности ИМ149
потребляет 10 ВА от ТН2, отсюда перегрузки трансформаторов напряжения нет.
выбранных измерительных приборов заносим в таблицу 5:
измерительных приборов
распределительных устройств
генераторов до главного распределительного щита и от главного
распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями. При выборе
типа кабеля требуется учитывать условия, в которых будет работать кабель. Из
условий монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими
правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля,
допустимые к прокладке.
выбираем максимальное сечение трехжильных кабелей не выше 3×240 мм2.
минимально допустимое сечение жил кабелей и проводов соответственно равно 1 мм2.
Сечение жил кабеля определяем с помощью таблиц норм нагрузки на электрические
кабели и провода [2,приложение 10] и [6, таблица 5.4] по величине расчетного
тока кабеля Iрасч.
схемы распределения электроэнергии, определяем необходимое количество
автоматических выключателей для каждого щита, которое не должно превышать 12.
По справочнику [6, таблица5.2.3] определяем тип распределительного щита.
машины выбираем кабель КНРП, как для ответственного потребителя. По Iрасч =
31,70 А, выбираем кабель 3хфазный сечением 4мм2(3х4) и
генераторный автомат А3714СР с комбинированным расцепителем на номинальным
током максимального расцепителя 32А.
электроэнергии
ГРЩ
коммутации ГРЩ обеспечивает:
генераторов на свои секции сборных шин;
потребителей 220 В;
потребителей при выключении любого из генераторов;
распределительным щитом;
элементы:
секции (генераторные, потребителей);
автоматическими воздушными выключателями (АВВ);
распределительным щитом;
секциями 380В и 220В и потребителями, получающими питание от него согласно
правилам Регистра РФ;
малоответственных потребителей.
распределения электроэнергии
разбивка потребителей, указанных в таблице нагрузок, по фидерам. Данные
сводятся в таблицу «РЩ». При этом руководствуемся Правилами Регистра РФ, в
котором содержатся указания по разбивке фидеров ответственных потребителей по
секциям сборных шин, ГРЩ. Разбивку производим с учетом равномерности нагрузки
каждой секции. Компоновка потребителей по распределительным щитам (РЩ)
производится с учетом их назначения (например, щит вентиляции трюмов и т.д.), а
также расположения потребителей на судне (например, щит, обеспечивающий питание
сепараторов и насосов МКО, щит освещения МКО и т.д.). Все фидеры на схеме
пронумерованы согласно нумерации в таблице «РЩ».
кабелей и шин распределительных устройств
условия, в которых будет работать кабель. Из условия монтажа на судах и с
учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются
максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке.
включает в себя следующие этапы:
условий прокладки;
кабельной сети.
помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода (приложение10
[2]) по величине расчетного тока кабеля по формуле:
кабелю;
коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с
ухудшением теплоотдачи:
двухрядных пучков;
коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля, определяемый по формуле:
суммарное время работы кабеля под нагрузкой.
генератора)
напряжению сводится к сопоставлению номинального напряжения, под которым
находится кабель, Uк с номинальным напряжением кабеля Uк.н.
При этом должно выполняться условие:
переменного тока без учета индуктивного сопротивления кабеля можно определить
по формуле:
тока приемника
мм2;
сети, В.
напряжения от ГРЩ до каждого потребителя. В настоящее время действуют следующие
нормы потерь напряжения на кабелях:
> 30 В и не более 10% при Uн £ 30 В;
при длительном режиме работы и не более 10% при кратковременном и
повторно-кратковременном режиме работы;
зарядки аккумуляторных батарей – не более 5%.
равной 10 метрам.
устройства производят исходя из наибольшего длительного тока нагрузки на шины,
определяемого по формуле:
1,15 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки шин по длине;
генераторов.
определяется с учетом температуры окружающей среды (внутри ГРЩ). При
водозащищенном исполнении щита температура воздуха внутри щита составляет 52- 560С. Расчетный ток находится по формуле:
максимально допустимая длительная температура нагрева шин.
выбираем сечение шин по таблицам допустимых норм нагрузки на медные шины [2].
кабелей, их марки и сечения заносим в таблицу «РЩ».
«РЩ»
следующее:
щита (РЩ);
потребителя/фидера» вводим наименование потребителей, получающих питание от
данного щита (рулевая машина);
номера фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на однолинейной
схеме коммутации ГРЩ (17);
номера автоматов фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на
однолинейной схеме коммутации ГРЩ (QF11);
указываем соответствующие номинальные мощности потребителей (13кВт);
сети/генератора» указываем напряжение питающей сети (380В);
соответствующие значения для потребителей (87,5);
мощности» вводим соответствующие значения для потребителей (0,89);
столбцах, указываем коэффициент загрузки самого напряженного режима работы
(0,92) и номинальный ток (22,19 А);
допустимой нагрузки кабеля» вводим соответствующие значения коэффициента для
потребителей (0,8);
число часов работы кабеля» вводим соответствующее значение (1,0);
указано условное обозначение режима работы кабеля, П – продолжительный, К –
кратковременный, ПВ – повторно-кратковременный;
соответствующем столбце (КНРП 3´4);
столбце (1,3);
срабатывания в зоне КЗ» вводим соответствующие значения для потребителей (для
рулевой машины: 0,1);
ячейки заполняем символом «-».
рассчитываются автоматически.
защиты
ответвлениях имеют защиту от К.З. и перегрузки. Защита от перегрузки не
требуется для фидеров питания приемников, имеющих защиту от перегрузки, для
фидеров питания некоторых ответственных приемников (рулевое устройство,
электроприводы палубных механизмов и др.), а также для фидеров питания
распредустройств и перемычек, если питаемые по этим фидерам приемники имеют
индивидуальные устройства защиты от перегрузки.
максимальными расцепителями тока, встроенными в автоматические выключатели, или
предохранителями.
аппараты СЭС выбираются по условиям длительной работы в номинальном
эксплуатационном режиме и проверяются по токам короткого замыкания.
сравнении напряжения и наибольшего длительного рабочего тока той цепи, где
предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и
током.
работы при температуре, превосходящей расчетную, то величина длительного
рабочего тока аппарата должна быть уменьшена до значения, рекомендуемого
приближенной формулой
выключателей производят исходя из величины номинального напряжения и номинального
тока защищаемой цепи Iраб. При этом номинальный ток максимального
расцепителя Iн.р. выключателя должен удовлетворять неравенству:
автоматов величина Iраб. равна номинальному току генератора Iн.г.
автоматических выключателей величина Iраб. рассчитывается по
значению мощности, передаваемой через этот выключатель в наиболее тяжелом
эксплуатационном режиме.
определяется по формуле:
номинальных токов максимальных расцепителей выбранных АВВ вносим в
соответствующие графы таблицы рабочего листа «РЩ».
выключателей на ток срабатывания в зоне К.З.
К.З. выключателей питания электродвигателей выбираем из условия отстройки от
ложных срабатываний при пуске электродвигателей по формуле:
уставка на ток срабатывания в зоне К.З. выключателя по ТУ;
– коэффициент надежности;
– коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока
электродвигателя;
кратность пускового тока электродвигателя по ТУ;
коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока (К
а=1,3 для систем переменного тока);
зоне К.З. Для автоматов типа АК – 50 di
= 0,1. Для автоматов типа А – 3000 di = 0,15;
номинальный ток расцепителя выключателя.
рулевой машины)
уставку (КСР) = 9
К.З. генераторных и секционных выключателей, а также выключателей перемычек
следует выбирать из условия отстройки указанных выключателей от ложных
срабатываний при пусках электродвигателей, синхронизации, переключении нагрузки
с одного источника на другой.
и генераторных АВВ, уставку на срабатывание следует принимать в пределах .
перегрузки, выбираем выключатель с комбинированным расцепителем.
Проверка электрооборудования по режиму короткого замыкания
судовой электроэнергетической системе выполняется для проверки сборных шин,
автоматических выключателей и кабелей некоторых особо ответственных
потребителей на устойчивость к действию токов к.з.
наиболее вероятных в судовых САЭЭС и наиболее тяжелых для электрических
аппаратов режимов к.з. – глухого
трехфазного. Расчет ведется в следующей последовательности:
исходной однолинейной схемы фрагмента электроэнергетической системы;
к.з. на этой схеме;
расчетной схемы для определения токов к.з.
расчетной схемы к простейшему виду относительно каждой принятой для расчета
точки к.з.
результирующего (эквивалентного) сопротивления для определения тока к.з.
исходной однолинейной схемы электроэнергетической системы, содержащей
номинальные параметры всех входящих в нее элементов, а так же предполагаемые
для расчета точки К.З. Фрагмент включает в себя все работающие генераторы
(исключая резервный), сборные шины и отходящие фидеры.
замещения, содержащую сопротивления всех элементов, входящих в расчетную схему.
При этом сопротивления выражаем в относительных единицах по отношению к
принятым в расчете базисным условиям.
генераторов кроме резервного.
сопротивлений приводятся к базисным величинам:
схемы замещения с определением полных (rр и хр) и результирующего сопротивления.
кривых, приведенных на рис.10.3[2] для ранее рассчитанного эквивалентного
сопротивления определяется действующее Затем находится ударный
коэффициент КУД по кривой рис.10.4 [2], и затем ударный ток К.З.,
посылаемый генераторами, и после определения остаточного напряжения на шинах
ГРЩ определяется значения тока подпитки двигателей.
– ЭДС эквивалентного электродвигателя в момент К.З.
кабеля, соединяющего двигатель с ГРЩ.
отходящего от ГРЩ.
генераторами с учетом тока подпитки двигателей:
К.З. определяется:
эквивалентных сопротивлений сводятся в таблицу «Токи КЗ».
коммутационную способность и термическую стойкость.
динамическую стойкость iуд.расч. < iуд.доп.;
разрывную способность Iрасч. < Iдоп,
выбранной с целью проверки селективного автомата;
размыкания дугогасительных контактов автомата;
< (I2 t)доп.,
– расчетное значение величины, характеризующей термическое действие тока
К.З. за время, равное уставке на срабатывание при к.з. для селективного
автомата.
– термическая устойчивость по техническим условиям.
(установочные) автоматические выключатели и предохранители проверяются только
на динамическую стойкость по ударному току к.з.
Проверка шин на электродинамическую устойчивость
алюминиевые имеют низкую механическую прочность и высокую пожароопасность из-за
чрезмерного нагрева контактных соединений.
их прочности, способной противостоять механическим усилиям, возникающим при
токах К.З. для выполнения этого условия необходимо, чтобы механические
напряжения в шине не превышали допустимых значений.
оси, перпендикулярной к действию силы;
определяется по рис.8.3[2].
поддержания напряжения при сбросе и набросе нагрузки и, особенно, при пуске
мощных короткозамкнутых асинхронных двигателей.
АД, когда в работе находится один генератор. Для определения величины провала
напряжения применяется метод расчетных кривых токов К.З.
момента времени с момента пуска АД. Точность расчета соблюдается в пределах с
момента пуска t = 0 до t = 0,5 с. Для последующих моментов времени пуска
существенно изменится величина скольжения АД и соответственно его полное
сопротивление.
мощность генератора Sг,
напряжение генератора Uг
двигателя на валу Pдв,
коэффициент Кпуск,
мощности двигателя при пуске cosjпуск,
мощности двигателя номинальный cosjном,
шин ГРЩ до двигателя и его сечение Lкаб и Sкаб.
полная номинальная мощность двигателя:
полное сопротивление двигателя в относительных единицах к моменту запуска:
5¸7).
единицах:
генератора до шин ГРЩ (r*, x*), сопротивления участка от
шин ГРЩ до АД (r*y, x*y),
сопротивления самого АД в момент пуска (r*дв, х*дв):
действующее значения Z*пол.расч в разные моменты
времени от t = 0 до t = 0,5 с.
сопротивление АД:
произведение U*ш = I*пер*Z*дв.рас
для выбранных ранее моментов времени.
переходного процесса провала напряжения U*ш = f(t) и
определяется его максимальное значение.
Судовые электрические станции. Москва: Транспорт,1974.-432с.
электроэнергетические системы. Ленинград: Судостроение,1987.-372с.
автоматизированные электроэнергетические системы. Москва:
Агропромиздат,1987.-327с.
морских судов Ленинград: 1985.-928с.(Морской Регистр).
устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Ленинград:
судостроение,1988.-312с.
редакцией Китаенко Г.И.
курсу «СЭС» для специальности 1809. Под редакцией Ремезовского В.М. Мурманск:
1989.-59с.
Учебная работа. Проектирование электропитания на судне