Двигатель мощностью до 75 кВТ

Федеральное агенство по рыболовству

Калининградский морской рыбопромышленный колледж

ОКОПО 00471805

ОКУД

Методические указания

по выполнению курсового проекта

по дисциплине «Судовые электроэнергетические системы»

Одобрена Составлена в соответствии

с государственными требованиями

Предметной (цикловой) к минимуму содержания и уровню

комиссией электротехнических подготовки выпускника

дисциплин по специальности

Председатель ____________А.В.Дробот Заместитель начальника колледжа

по учебной работе

_____________В.Ф.Русаков

Автор: Блинов М.Н. – преподаватель специальных дисциплин

Калининградского морского колледжа

Рецензенты: Дробот А.В..- – преподаватель специальных дисциплин

Калининградского морского колледжа

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие организационно-методические указания по выполнению курсового проекта…..4

2. Перечень рекомендуемой литературы……………………………………………………….5

3. Содержание курсового проекта………………………………………………………………6

4. Исходные данные к курсовому проектированию…………………………………………..6

5. Методические указания по выполнению разделов курсового проекта……………………7

5.1. Расчет нагрузки по режимам……………………………………………………………....7

5.2. Выбор типа, числа и мощности генераторных агрегатов СЭС………………………….9

5.3. Разработка схемы генерирования и распределение электроэнергии…………………..19

5.4. Расчет и выбор сечения кабелей судовой сети и шин распределительных устройств..20

5.5. Определение потери напряжения в электрических сетях ………………………………21

5.6. Расчет токов короткого замыкания в СЭЭС ……………………………………………..22

5.7. Выбор коммутационной аппаратуры………………………………………………...…...23

5.8. Проверка коммутационной защитной аппаратуры и шин распределительных

устройств по режиму короткого замыкания…………………………………………………..23

5.9. Определение величины снижения напряжения (провала) на шинах ГРЩ

при пуске наиболее мощного короткозамкнутого асинхронного двигателя……………….26

5.10. Автоматизация судовой электростанции……………………..………………………….27

5.11. Разработка принципиальных схем электрических секций ГРЩ и отдельных устройств автоматизации ЭС……………………………………………………………………………….28

6. Приложение 1 …………………………………………………………………………………29

7. Приложение 2………………………………………………………………………………….32

I.Общие организационно-методические указания по

выполнению курсового проекта

Дисциплина "Судовые электроэнергетические системы" включает изучение и конспектирование теоретического материала на уроках и в процессе подготовки к занятиям, выполнение цикла лабораторно-практических работ, самостоятельную работу над учебным материалом и выполнение курсового проекта.

По заочной форме обучения предусмотрено выполнение домашних и классных контрольных работ.

Задачами курсового проектирования являются:

- закрепление и расширение теоретических знаний путем выполнения
расчетов, решение практических задач, самостоятельное изучение от-
дельных вопросов;

- комплексное применение знаний и умения, приобретенных при изучении общеобразовательных, общетехнических и специальных дисциплин к
решению задач производственного характера;

- привитие навыков проектно-конструкторской работы путем приобретения опыта технически грамотного оформления результатов технических
расчетов и графического материала в соответствии с требованиями
ГОСТов и ЕСКД;

- привитие навыков работы с технической литературой и нормативной
документацией.

Для выполнения курсового проекта следует изучить основную и дополнительную литературу, приведенную в настоящих методических указаниях.

Задание на курсовое проектирование сформулировано в последующих разделах данной разработки. В приложении приводятся справочные материалы, необходимые для расчетов.

Объем и содержание курсового проекта могут быть изменены в зависимости от индивидуальных способностей курсанта и производственной необходимости рек инструкционных изменений в оборудовании лабораторий колледжа. Изменение задания на курсовое проектирование проводятся по согласованию с цикловой комиссией электротехнических дисциплин.

Выдача задания на курсовое проектирование производится преподавателем в соответствии с графиком учебного процесса.

Работа над курсовым проектом должна проводиться поэтапно, в соответствие с планом-графиком, утвержденным цикловой комиссией. В установленные графиком сроки курсанты обязаны представлять преподавателю (руководителю) выполненные разделы курсового проекта на проверку.

К защите курсового проекта допускаются курсанты, выполнившие все разделы задания в соответствии с требованиями настоящих методических указаний, завершенный курсовой проект представляется на рецензию руководителю не позднее чем за две недели до начала экзаменационной сессии. В процессе зашиты курсового проекта курсант обязан продемонстрировать полное понимание существа задач, решаемых в проекте, дать четкие ответы на вопросы, касающиеся теоретических и практических сторон проекта.

Настоящие методические указания составлены с использованием ранее отработанных на электромеханическом отделении колледжа методических пособий, а так же разработок Калининградского государственного технического университета для специальности 1613 - "Эксплуатация судового электрооборудования" с необходимой корректировкой и изменениями под программу колледжа.

2. Перечень рекомендуемой литературы

Основная

1. ( Л1 ) Сухарев Е.М. «Судовые электрические станции, сети и их эксплуатация.» М. :Судостроение, 1986.

2. ( Л2 ) Сергиенко

2. ( Л2 ) Никифоровский Н.Н. «Судовые электрические станции.» Транспорт, 1974.

3. ( Л3 ) Яковлев Г.С. «Судовые электроэнергетические системы.» Судостроение, 1980.

4. ( Л4 ) Лейкин B.C., Михайлов В.А. «Автоматизированные электроэнергетические системы промысловых судов.» Агропромиздат, 1987.

5. ( Л5 ) Регистр СССР. Правила классификации и постройки судов. Транспорт, 1990

6. ( Л6 ) Справочник судового электротехника. Под ред. Г.И.Китаенко. Судостроение, I986.

7. ( Л7 ) Лейкин В.С. «Судовые эл. станции и сети.» М. Транспорт 1982.

Дополнительная

1. ( Л 8 ) Михайлов В.А. «Автоматизированные электроэнергетические системы

судов.» Судостроение, 1977.

2. ( Л9 ) OCT-5.6I8I CЭЭC. Методы расчета переходных процессов.

3. ( Л10 ) ОСТ-5.6168 СЭЭС. Методы расчета электрических нагрузок и определение состава генераторных электростанций.

4. ( Л11 ) Правила эксплуатации судового электрооборудования., Мурманск, Гипрорыбфлот, 1987.

3. Содержание курсового проекта.

Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки объемом 40-50 листов и графических материалов.

Пояснительная записка включает:

- титульный лист;

- задание на курсовое проектирование;

- содержание;

- краткие данные о судне, его энергетической установки и требования к электроэнергетической системе;

- материалы курсового проекта;

- список использованной литературы.

Материал курсового проекта включает:

- выбор рода тока, напряжения и частоты, обоснование выбора;

- определение нагрузки генераторов СЭС, выбор источников и преобразователей электрической энергии СЭЭС;

- выбор и построение принципиальной однолинейной схемы генерирования электроэнергии;

- выбор системы автоматического регулирования напряжения и частоты
генераторов;

- выбор и построение функциональной схемы электростанции СЭЭС;

- выбор и проверочный расчет кабелей, отходящих от ГРЩ

- расчет токов короткого замыкания в СЭЭС с учетом токов подпитки от работающих электродвигателей;

- выбор коммутационной и защитной аппаратуры, устанавливаемой на главном распределительном щите (ГРЩ),

- определение изменений напряжения (провалов) и частоты СЭЭС при
пуске мощных асинхронных двигателей;

- оценка основных технико-эксплуатационных показателей и надежности СЭЭС;

- разработка инструкции по технической эксплуатации элемента СЭЭС;

- индивидуальное задание (например, проведение наладки, ремонта или установки нового оборудования лабораторий электромеханической специальности и т. п.).

Графический материал состоит из трех листов формата А1, А4 и включает:

- принципиальную однолинейную схему генерирования электроэнергии;

- схему автоматического регулирования напряжения синхронного генератора;

- принципиальную электрическую схему секций ГРЩ или устройства автоматизации СЭС.

Графический материал должен выполняться в соответствии с действующими ГОСТами ЕСКД.

4. Исходные данные к курсовому проектированию.

Для выполнения курсового проекта каждому курсанту выдается индивидуальное задание. Исходными данными на разработку проекта являются:

- тип судна;

- перечень электрифицированных механизмов;

- процессы и операции управления и контроля режимами работы, подлежащие автоматизации;

- задание на разработку принципиальных схем устройств автоматики СЭС и секций

Исходные данные, необходимые для выполнения проекта, приводятся в прилагаемых таблицах 4.1-4.4. Варианты задания определяются преподавателем - руководителем проекта.

Типы судов по вариантам задания на КП.

Таблица 4.1.

Номер варианта задания

Тип судна

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Большой морозильный рыболовный траулер Транспортный рефрижератор Рыболовный траулер морозильный Универсальный сухогруз Траулер- сейнер морозильный Супер- сейнер морозильный Средний рыболовный траулер морозильный Плавбаза Большой автономный траулер морозильный Производственный рефрижератор

ПРИМЕЧАНИЕ: Конкретный тип судна уточняется руководителем курсового проекта.

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕКТРОФИЦИРОВАННЫХ МЕХАНИЗМОВ Таблица 4.2

Наименование приёмников электроэнергии		Варианты задания
Наименование приёмников электроэнергии		1		2			3		4					5				6		7		8			9		10
		n	квт	n	квт		n	квт	n	квт				n			квт	n	квт	n	квт	n	квт		n	квт	n	квт
1	Рулевое устройство	2	8	2	55		2	17	2	22				2			20	2	27	2	3,2	2	17		1	3,2	2	7,5
2	Якорно-швартовные устройства
	а.) брашпиль	1	22	-	-		1	22	-	-				-			-	-	-	1	18	1	55		1	7	1	20
	б.) шпиль якорно-швартовый	2	12	2	60		2	21,5	2	45				2			38	2	55	-	-	-	-		1	12	2	10
	в.) шпиль кормовой - швартовый	-	-	4	22		-	-	-	-				1			33	2	22	-	-	2	24		-	-	-	-
	г.) шпиль бортовой - кормовой	2	14	4	38		-	-	-	-				2			12	2	22	-	-	-	-		-	-	2	12
3	Лебедки:
	а.) грузовые	2	32	6	82		4	22	2	25				4			30	4	20	-	-	12	33		4	30	4	27
	б.) траловые (кошельковые)	2	190	-	-		2	155	-	-				2			120	2	90	1	100	-	-		2	250	-	-

4	Краны грузовые	-	-	4	60		-	-	6	70				-			-	-	-	-	-	2	40		-	-	1	55
5	Лифты:
	а.) грузовые	-	-	-	-		-	-	-	-				-			-	-	-	-	-	4	20		-	-	2	40
	б.) камбузные	1	2,8	2	2,4		1	1,6	2	3				1			2,5	1	2,1	1	3	4	4,2		1	3,5	2	3,2
6	Механизмы, обеспечивающие Работу главного двигателя
	а.) насосы забортной воды	2	14	2	55		2	6,5	2	17,5				2			22	2	27	2	4,5	2	31,2		2	5	2	25
	б.) насос пресной воды охлаждения цилиндров	1	14	2	25		2	6,5	2	17,5				2			36	2	25	1	4,5	2	40,5		-	-	1	10
	в.) насос пресной воды охлаждения поршней	-	-	-	-		-	-	-	-				2			16	2	13	-	-	2	20		-	-	-	-
	г.) насос для охлаждения форсунок	-	-	2	2,2		1	4,5	2	1,5				2			5	2	2	-	-	3	3,5		-	-	-	-
	д.) насос масляный	2	25	2	75		2	8,5	2	40				2			2,8	2	40	2	7	2	10,6		2	6	2	22
	е.) насос топливный	2	2,5	2	2,2		2	4,8	2	5,5				2			1,2	2	8	2	4	2	19		1	2,2	2	22
	ж.) компрессоры пуска воздуха	2	19	2	65		2	19	2	50				2			28	2	48	2	10	2	50		2	11	2	17
	з.) сепараторы топлива	2	8	2	7		2	6,5	2	8				2			5	2	6,5	2	3,2	2	5,5		2	3,2	2	6
	и.) сепараторы масла	1	8	2	4,5		1	6,5	2	4				1			5	1	8	1	3	2	5,5		1	3,2	2	6

		1		2			3		4					5				6		7		8			9		10
7	Механизмы вспомогательных котлов
	а.) насос питательной воды	2	6	3	10		2	8	2			11		2		9		2	10	2	1,5	2	29,5		2	5,5	3	5
	б.) насос топливный	1	2,2	3	25		2	4	2			2		2		3		2	6	1	2,2	3	5,5		2	6	3	4,5
	в.) насосы циркуляционные	-	-	2	6		2	1,6	2			2,9		2		5		2	2,7	2	10	2	4,2		1	1,8	2	3,8
	г.) вентилятор котла	1	6	2	8,4		1	3	1			3,2		1		3		1	3,6	2	1,5	2	12		1	6,8	2	5
8	Испарительная установка
	а.) насосы конденсатные	1	1,5	2	2,5		2	1,5	2			3,4		2		1,4		1	2	1	1,5	2	12,6		2	4,5	1	7,8
	б.) насосы инжекторные	-	-	2	3,6		-	-	1			2,8		-		-		-	-	-	-	2	3,8		-	-	1	4,2
	в.) насосы вакуумные	2	8	2	3,2		2	2,3	2			3,8		2		2,5		2	3	1	2	2	6		2	2,6	2	5,7
9	Насосы пожарные
	а.) основные	2	25	2	73		2	19	2			35		2		38		1	19	1	18	2	30		1	23	2	21
	б.) малый (аварийный)	1	8	1	35		1	15	1			20		1		12		1	9,3	1	7,6	2	17		1	16	2	6
10	Насосы бытовых систем
	а.) насос (гидрофоры) санитарной пресной воды	2	3,2	3	3,2		2	3,6	2			3,2		2		1,7		2	2,3	1	3,2	3	7,4		2	1,5	3	2,8
	б.) насос санитарной забортной воды	1	3,2	1	4		2	3,6	1			3,2		2		1,6		1	3,5	1	3,2	2	6,4		1	4,5	1	4,8
	в.) насос горячей воды	1	0,8	1	2,2		1	0,7	2			0,5		1		1,3		1	1,4	1	0,5	2	2,6		1	0,65	2	1,2
11	Насос баластно - осушительный	2	11	2	19		2	11	2			14		1		12		1	17	2	4,1	3	14		1	6	2	10,5
12	Насосы топливоперекачивающие	1	6	2	6		1	5,5	2			5,5		2		3		1	5	1	6	2	9		1	6	2	5,2
13	Вентиляторы:
	а.) машинно-котельного отделения	-	31	-	117		-	30	-			36		-		14		-	79,8	-	15	-	132		-	16	-	72
	б.) общесудовые	-	25	-	30		-	20	-			22		-		6		-	32	-	10	-	50		-	30	-	30
14	Рефрижераторы провизионных камер
	а.) насос охлаждения провизионной установки	1	2,2	1	3,2		2	2,4	1			11		1		1,7		1	2,1	1	2	2	4		2	3,5	2	3,4
	б.) компрессор провизионной установки	1	6	3	6		2	30	1			3,6		2		2,8		2	3,5	1	3,2	3	10		2	3,2	1	6,8

		1		2			3		4					5				6		7		8			9		10
15	Рефрижераторы трюмов
	а.) компрессоры	5	76	6		132	5	128	-		-			4	22,8			4	35	4	47,5	6		90	6	98	5	85
	б.) насосы	3	8,4	5		6	4	32,5	-		-			3	2,8			2	2	2	8	4		18	2	8	3	12,3
	в.) вентиляторы	4	4,3	10		32	7	3,2	8		5,3			4	2,5			4	3,0	2	1,5	16		46	8	1	6	3,9
16	Системы кондиционирования воздуха
	а.) компрессоры	1	55	3		32	3	25	2				82	2		45		1	52	1	14	3		90	3	25	2	65
	б.) насосы рассольные	1	3	1		3	1	8,5	1				5	1		3,7		1	5	1	2	2		18	1	8	2	2,3
	в.) насосы охлаждения	1	6	2		6	1	5,5	1				5	1		28		1	4,9	1	2,7	3		12	1	9	1	5,3
	г.) вентиляторы	2	3,2	3		11	3	2,5	2				25	7		1,5		2	2,5	1	3,0	4		22	3	3,25	3	2,9
17	Нагревательные устройства	-	6	-		9	-	8,5	-				24	-		8		-	10	-	4	-		12	-	10	-	11,8
18	Камбуз (плиты, моторы)	-	40	-		30	-	38	-				28	-		28		-	34	-	24	-		48	-	32	-	40
19	освещение	-	75	-		90	-	75	-				80	-		82		-	90	-	32	-		120	-	90	-	100
20	Прожекторы	4	2	4		4	2	2	4				2	2		2		2	1	2	1	6		2	2	2	3	2
21	Радиооборудование	-	14	-		12	-	18	-				20	-		12		-	16	-	10	-		28	-	18	-	12
22	Навигационное оборудование	-	8	-		10	-	7,9	-				9	-		6		-	6	-	5,6	-		12	-	9,4	-	8
23	Валоповоротное устройство	1	3,2	1		6	1	4,5	1				4	1		3,0		1	4	1	3,0	1		14	2	4,5	1	10
24	Мастерская (Электроприборы механической мастерской)	-	65	-		70	-	54	-				60	-		54		-	35	-	26	-		84	-	68	-	78
25	Технологическое оборудование:
	а.) механизмы РМУ	-	37	-		-	-	38	-				-	-		34		-	28	-	-	-		123	-	54	-	78
	б.) механизмы морозильной установки	-	45	-		-	-	42	-				38	-		34		-	24	-	26	-		98	-	52	-	72
	в.) механизмы рыбного цеха	-	80	-		-	-	72	-				-	-		65		-	56	-	46	-		246	-	98	-	127
26	Подруливающее устройство	-	-	1		85	-	-	1				98	1		71		-	-	-	-	1		89	-	-	1	78
27	Прочая нагрузка	-	200	-		200	-	230	-				150	-		130		-	140	-	95	-		580	-	165	-	340

Варианты индивидуального задания на разработку принципиальных схем устройства автоматики эл. Станций и секций ГРЩ.

Таблица 4.3

Описание устройств

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Устройство автоматического контроля изоляции Устройство автоматического регулирования частоты и распределения активной нагрузки между параллельно работающими генераторами Устройство распределения реактивных нагрузок Устройство автоматической синхронизации генераторов Устройство автоматической защиты ГА (АГП, УТЗ, РОМ и др.) Устройство автоматического включения и отключения резервных генераторных агрегатов Система стабилизации напряжения генераторов Устройство автоматической защиты от обрыва фазы и понижения напряжения Генераторная секция Секция управления ГРЩ

5. Методические указания по выполнению разделов проекта.

5.1. Расчет нагрузки электростанции по режимам

Для расчета загрузки судовой СЭЭС рекомендуется применить метод постоянных нагрузок (табличный метод). Методика расчета загрузки судовой электростанции указанным методом подробно изложена в Л1; Л2; Л3. Этот метод основан на составлении таблицы» отражающей изменение нагрузок отдельных приемников электроэнергии (ПЭ) в различных режимах эксплуатации судна.

При заполнении таблицы, необходимо ясно представлять в каких, режимах работают различные судовые ПЭ. В общем случае нужно учитывать следующее:

В ходовом режиме работает подавляющее количество ПЭ, за исключением аварийных, резервных, швартовых, погрузочных, спасательных и других специализированных механизмов и средств. При этом должен создаваться полный комфорт для экипажа. Работают механизмы, обеспечивающие движение судна, действуют средства судовождения и связи. Конечно, не все механизмы работают одновременно и одинаково длительно.

Промысловый режим характерен для рыбодобывающих судов (БМРТ,CPTМ, РПТ-С и т.д.) и является наиболее энергоемким. В промысловом режиме работают те же приемники, что и в ходовом режиме. Однако теперь добавляется большая группа механизмов, обеспечивающих добычу рыбы, ее переработку и хранение (поисковое оборудование, траловая лебедка, механизмы рыб цеха, механизмы рефустановки и т.д.).

В режиме стоянки с грузовыми операциями на судне находится большая часть экипажа, которую необходимо обеспечить нормальными условиями обитаемости, грузовые операции производятся на рейде или в районе промысла, то работают все погрузочные средства (краны, грузовые лебедки и т.д.). В порту грузовые операции, как правило, осуществляются средствами порта.

В режиме стоянки без грузовых операций работает незначительное количество ПЭ- средства отопления и освещения, стояночное оборудование, сеть камбузного оборудования, средства связи и общесудовых систем. На борту находится небольшая часть экипажа, которая может заниматься профилактическим ремонтом и осмотром. Механизмы силовой установки в этом режиме не работают и нагрузка электростанции, как правило, является наименьшей. Для обеспечения ПЭ в режиме стоянки без грузовых операций иногда прибегают к установке специального стояночного генератора или получают питание с берега, чтобы исключить не рациональную работу более мощных судовых генераторов.

В режиме съемки с якоря судно полностью подготовлено к ходовому режиму:

-Работает судовая установка, на судне находится весь экипаж. Работают якоре подъемные и швартовные устройства.

В аварийном режиме можно отказаться от работы малоответственных приемников электроэнергии, но обязательно должны работать ПЭ, обеспечивающие ход судна, внутреннюю связь, навигационное оборудование, радиостанции, а также пожарные, осушительные и другие спасательные средства.

Расчет СЭЭС табличным способом начинается с расчета таблицы нагрузок. Расчет таблицы нагрузок начинается с определения исходных данных ( графа1 – 10 ).

Графа 1-3 заполняется из задания варианта.

Графа 4 – 7 заполняется из справочных материалов. ( Литература Л6. )

Графа 8 - Ки-коэффициент использования определяется отношением мощности электродвигателя Рм к заданной мощности механизма Рэд.

Ки = Рм\Рэд

Графа 9 – активная мощность установленного электрооборудования Ру определяется как суммарная мощность отдельных потребителей данной группы

Ру = n* Рэд/η.

где – Рэд – активная мощность электродвигателя

η - коэффициент полезного действия эд.

n - количество установленного оборудования

Графа 10 – реактивная мощность установленного электрооборудования Qу определяется исходя из значения Ру

Q = Ру*tgφ

где – Ру - активная мощность установленного электрооборудования (графа 9)

tgφ – определяется по табдице Брадиса

или

Реактивную мощность Qу можно также определить исходя из треугольника мощности S, P, Q.

или

Q= sinφ*S

Графа 11 – режим работы приемников

В каждом эксплуатационном режиме приемники электроэнергии необходимо подразделять на непрерывно, периодически и кратковременно работающие.

Непрерывно работающими (НР) являются однократно подключенные приемники, время работы которых соответствует продолжительности рассматриваемого эксплуатационного режима.

Периодически работающими (ПР) являются многократно подключаемые приемники, суммарное время работы которых более 10, но менее 100% от продолжительности режима (в суточном режиме более 2,5 часа, но менее 24).

Эпизодически работающими (ЭР) являются однократно или многократно подключаемые приемники, суммарное время которых менее 10% от продолжительности режима (в суточном режиме до 2,5 часов).

Графа 12 – коэффициент загрузки механизма Кзм

Коэффициенты загрузки механизма Кзм зависит от режима работы судна, района плавания, времени года и суток, а также его назначения. Длительно работающие механизмы судна - охлаждающие водяные и масляные насосы, насосы, обслуживающие машинно-котельное отделение (циркуляционные, конденсатные, питательные), вентиляторы всех типов, нагревательные устройства, кондиционеры воздуха и т.д. имеют коэффициент загрузки - Кзм = 0,9-1,0.

Особо следует отметить механизмы, работающие в длительном режиме (HP): сепараторы масла и топлива, балластные и топливоперекачивающие насосы, механизмы камбуза, судовое освещение и т.д. Учет мощности, потребляемой этими механизмами, вызывает определенные трудности. Мощность, потребляемая этими механизмами обычно принимается с коэффициентом загрузки 0,3-0,5 в зависимости от режима работы судна.

Работа кратковременно работающих (ПР) механизмов значительной мощности (брашпиль, шпиль, компрессор пускового воздуха, подруливающее устройство и т.п.) выделяется в отдельный режим - маневренный, что позволяет более точно учесть при расчете ЭС их мощность. Рассматриваемые механизмы могут работать и в других режимах. Коэффициенты загрузки этих механизмов рекомендуется принимать 0,6-0,7.

Коэффициент загрузки механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме (краны, грузовые лебедки, насосы бытовых систем, лифты грузовые, рефрижераторы провизионных камер и др.) определить значительно сложнее, так как потребляемая мощность в конце и начале режима может различаться на 20-40% от номинальной нагрузки. Коэффициент загрузки их может быть принят 0,4-0,7. Для механизмов рулевого устройства коэффициент загрузки может быть принят следующим: для маневренного и аварийного режимов - 0,5-0,7, для ходового режима - 0,3-0,4.

Значения коэффициентов загрузки механизмов Кз приведены в таблице 1 приложения.

Графа 13 – коэффициент загрузки электродвигателя Кзэд

Коэффициент загрузки электродвигателей можно представить в виде произведения двух составляющих – коэффициента использования электродвигателя – Ки и коэффициента загрузки механизма Кзм:

Кзэд = Ки*Кзм

Графа 14 – коэффициент полезного действия приемника электроэнергии η

Графа 15 – коэффициент мощности приемника электроэнергии cosφ

Для определения КПД и коэффициента мощности в режиме рекомендуется пользоваться прилагаемым графиком (рис.5.1.) приложения.

Для этого на оси Х откладываем значение коэффициента загрузки электродвигателя Кзэд, проводим линию вверх до пересечения с графиком соответствующего мощности электродвигателя и от точки пересечения проводим горизонтальную линию к оси Y.

Точка пересечения с осью определит величину соответственно η и cosφ.

Графа 16 – Ко - коэффициент одновременности работы приемника

Это отношение количества работающих в данном режиме одноименных потребителей к количеству установленных

Ко = nраб/nуст

Графа 17 – расчетная потребляемая активная мощность Рр в режиме

Рр = Ру*Ко*Кзэд

Графа 18 - расчетная потребляемая реактивная мощность Qр в режиме

Рассчитывается по методике аналогичной графе10

Дальнейший расчет таблицы нагрузок по режимам производится аналогично.

После заполнения всех граф и строк таблицы производятся ее итоги.

Вначале путем арифметического сложения определяется суммарная потребляемая мощность по режимам Р∑; Q∑ без учета эпизодически работающих потребителей.

Затем производится выбор коэффициента совместной работы Квср характеризующего вероятность совместной работы ( совпадения максимумов ) приемников электроэнергии в каждом режиме.

Значение коэффициента Квср принимается в следующих пределах:

Для режима стоянки без грузовых операций 0,7 – 0,75

Стоянки с грузовыми операциями 0,75 – 0,8

Маневровый режим 0,75 – 0,8

Ходовой режим 0,8 – 0,9

Аварийный режим 0,9 – 1,0

Наибольшее значение коэффициента соответствует режимам, которые характеризуются большей стабильностью и меньшим количеством работающих потребителей.

Далее определяются фактические ( расчетные ) потребляемые мощности Ррасч, Qрасч, Sрасч, а также средневзвешенное значение коэффициента мощности Квср в каждом режиме.

Ррасч = ( 1,03 – 1,05 ) Р∑ * Квср

Qрасч = ( 1,03 – 1,05 ) Q∑ * Квср

Где коэффициент 1,03 – 1,05 учитывает потерю мощности в линиях электропередачи СЭЭС.

Таблица нагрузок судовой электростанции

Таблица 5.1

Наименование приёмников электроэнергии	Исходные данные										Эксплуатационные режимы судна (напр. ходовой)
	Количество приёмников шт.	Номинальная мощность кВт		Тип ЭД	Коэфф. мощности	КПД	Коэфф. Использования Ки	Суммарная мощность		Режим работы приёмника		Коэфф. загрузки механизма К₂	Коэфф. загрузки ЭД К₃	КПД приёмника в режиме	Коэфф. мощности приёмника в режиме	Коэфф. одновременности работы приёмника	Расчётная потребл. мощность
	Количество приёмников шт.	На валу механизма Рн	На валу э/д Рэ	Тип ЭД	Коэфф. мощности	КПД	Коэфф. Использования Ки	Активная кВт	Реактивная кВАр	Режим работы приёмника		Коэфф. загрузки механизма К₂	Коэфф. загрузки ЭД К₃	КПД приёмника в режиме	Коэфф. мощности приёмника в режиме	Коэфф. одновременности работы приёмника	Активная Р кВт	Реактивная кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11		12	13	14	15	16	17	18
Механизмы машинной группы - насос забортной воды охлаждения главного двигателя - сепаратор масла	2 2	17.5 4	17.5 4.5	АД 81-4 АД 81-4	0.88 0.82	0.87 0.78	1.0 0.89	40.2 11.5	19.1 8.0	Нр Пр		0.4 0.9	0.4 0.8	0.84 0.82	0.75 0.75	0.5 0,5	8.04 4.6	7.08 4.03

5.2 ВыБор количества и номинальной мощности генераторов.

На основании значений расчетной нагрузки Ррасч, Qрасч, Sрасч полученных в результате

составления таблицы нагрузок выбирают количество и мощность основных и резервных генераторов СЭЭС.

Суммарная ( общая ) мощность основных генераторов СЭЭС выбирается по режиму с наибольшей расчетной нагрузкой. В большинстве случаев таким режимом является ходовой, промысловый или другой рабочий режим эксплуатации судна.

В зависимости от нагрузки в других режимах производится разделение общей мощности на части по отдельным генераторам, т.е. намечается количество и номинальная мощность

основных генераторов.

Согласно требованиям Регистра РФ на случай выхода из строя любого из основных генераторов предусматривается резервный генератор. При этом общая мощность СЭЭС

должна быть достаточной для обеспечения приемников электроэнергии во всех режимах работы судна.

При компоновке основных электростанций СЭЭС только из дизель – генераторов наиболее целесообразным является вариант их равной мощности ( как основных, так и резервных ).

Количество и номинальные мощности генераторов должны быть такими, чтобы их загрузка при работе в наиболее длительных режимах эксплуатации ( стоянке, ходовом ) была не менее 70 – 80% номинальной. В кратковременных режимах при сьемке с якоря или в аврийном режиме загрузка может быть уменьшена для дизель – генераторов до 50 – 60%, турбогенераторов до 40 – 50%, валогенераторов до любого значения.

Загрузка генераторов будет будет лучшей в том случае, когда принимается решение о компоновке эл.станции из большого количества генераторов относительно небольшой мощности с применением параллельной работы.

Количество генераторов, устанавливаемых на судах, ограниченно возможностью их размещения и принимается в большинстве случаев в пределах от 2 до 4ед.

При этом 2 или 3 генератора эксплуатируются в режиме параллельной работы, один находится в резерве.

Следует также произвести оценку ожидаемых значений токов короткого замыкания в СЭЭС при наибольшем количестве параллельно работающих генераторов электростанции, наметить типы автоматических выключателей, которые устанавливаются на главном распределительном щите, и ориентировочно определить его габариты и массу.

Окончательный выбор состава генераторов СЭЭС производится на основании технико -экономических сравнений нескольких вариантов, которые намечаются, исходя из вышеизложенных требований и условий.

В качестве источников электрической энергии аварийной электростанции могут использоваться дизель – генераторы или аккумуляторные батареи. Мощность аварийного дизель – генератора определяется суммарной мощностью, которую потребляют приемники электроэнергии, подключенные к аварийной электростанции согласно требованиям Регистра РФ.

5.3. Разработка схемы генерирования и распределения электроэнергии.

Для разработки системы генерирования и распределения электроэнергии необходимо знать число и мощность ГА, число и мощность приёмников электроэнергии, количество распределительных щитов, а также место расположения перечисленного электрооборудования на судне.

Разработку СГ и РЭ следует начинать с изучения основных требований, предъявляемых к этим системам, а именно: бесперебойное снабжение ответственных приёмников электроэнергией в необходимом количестве и нужного качества во всех эксплуатационных режимах работы судна;

- манёвренное управление электроснабжением приёмников в нормальных и аварийных режимах функционирования ЭС (минимальное число переключений при переходе с одного режима на другой);

- равномерное распределение нагрузки между ГА;

- защита элементов и участков судовой сети от коротких замыканий;

- перегрузок и недопустимого снижения напряжения;

- применение унифицированных и типизированных схемных узлов;

- возможность производства текущего ремонта и отключения отдельных секций ГРЩ за счёт секционирования шин.

При разработке СГ и РЭ следует обратить внимание на требование к надёжности приёмников электроэнергии в зависимости от степени их ответственности. Все приёмники по степени ответственности следует разделить на три категории.

К первой категории следует отнести приёмники электроэнергии, от которых зависит безопасность мореплавания: - рулевое устройство, радиостанция, навигационные приборы, сигнально-отличительные огни, аварийная и другие виды сигнализации, аварийный пожарный и осушительный насосы и др. Ввиду большой ответственности приёмников первой категории, питание их должно обеспечиваться от двух независимых источников – основной и аварийной электростанций. При этом перерыв в питании для этой категории приёмников электроэнергии разрешается лишь на время запуска аварийного источника электроэнергии и не должно быть более 30 секунд.

К приёмникам второй категории относятся механизмы, от которых зависит движение судна, управление им, сохранность груза и работа главной энергетической установки: - масляные, топливные и охлаждающие насосы, сепараторы топлива и масла, компрессоры пускового воздуха

Основные пожарные и водоотливные насосы и др. Все перечисленные механизмы должны иметь 50 или 100% -ный резерв.

К третьей категории относят группу малоответственных приёмников электроэнергии: - механизма камбуза, систему кондиционирования воздуха, бытовую и трюмную вентиляцию, мастерскую, нагревательные устройства и др. Для этой группы приёмников электроэнергии возможен перерыв питания на время перегрузки генераторов ЭС, ликвидации аварий, ремонта линий и т.п.

В схемах СГ и РЭ рекомендуется часть или все приёмники электроэнергии третьей категории выносить на отдельные секции сборных шин, которые через контакторы подключаются к шинам ГРЩ. При недопустимых перегрузках ГА эти приёмники могут быть отключены, чем достигается снижение загрузки ГА.

Для электроснабжения приёмников электроэнергией судна с берега необходимо предусмотреть кабельную линию, связывающую ГРЩ со специальным щитом питания с берега (ЩПБ).

При выборе системы распределения электроэнергии требуется дать сравнение различных систем для проектируемого судна и обосновать целесообразность выбранной системы.

Перед разбивкой приёмников электроэнергии по фидерам следует ознакомиться с Морским регистром ч.Х.. Типовые схемы генерирования электроэнергии приведены в Л4 осн. и Л1 доп.

5.4 Расчёт и выбор сечения кабелей судовой сети и шин распределительных устройств.

Методика расчёта и выбора сечения кабеля судовой сети трёхфазного переменного тока подробно изложена в Л2; Л3; Л7 . Согласно этой методике расчёт кабеля производиться исходя из допустимой плотности тока на 1 мм² сечения медного провода, температуры окружающей среды и условий прокладки кабеля.

Расчёт и выбор сечений кабеля рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

Составляется расчетная схема генерирования и распределения электроэнергии из

нескольких потребителей.

На схеме генерирования и распределения энергии выбирается участок кабельной сети, в состав которого должны входить:

- кабель от генератора до ГРЩ;

- кабель от ГРЩ до одного из РЩ;

- кабели от РЩ до отдельных приёмников, подключенных к его шинам.

- кабель от ГРЩ до отдельных приемников

По заданным значениям мощности приёмников электроэнергии (таблица нагрузок СЭЭС) определяются расчётные токи кабеля судовой сети участков, перечисленных выше.

Длина кабеля выбирается приблизительно в зависимости от местоположения потребителя электроэнергии на судне. Длинной участков кабельных линий следует задаваться ориентировочно, при этом следует учитывать тип судна и место расположения элементов электрооборудования на судне.

Все ( исходные и расчетные ) данные заносятся в таблицу.

Таблица 5.4.1

Наименование кабеля приемника электроэнергии	Ном. Мощность Рэд(кВт).	Cosφ ЭД в режиме	КПД ЭД в режиме	Кз ЭД в режиме	Длина кабеля (М)	Эквивалентный ток Іэкв.,(А)	Сечение кабеля мм2	потеря напряжения в кабеле
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Генератор – ГРЩ ГРЩ – М3 РЩ – М1 (н-с забортной воды) РЩ – М2 ( сепаратор масла ) ГРЩ - РЩ	P P 17.5 4.5	cosφ 0.75 0.75	η 0.84 0.82	K 0.4 0.8	L L 60 70 L	IГ I3 42.25 11.13 IРЩ	3S 3S 310 31 3*S	∆Uг ∆U3 ∆U1 ∆U2 ∆Uрщ

При определении расчётного тока в кабеле на участке ГРЩ – РЩ, он определяется как геометрическая сумма активных Ia и реактивных Ip токов всех приёмников электроэнергии этого РЩ с учётом коэффициента одновременности их работы и необходимого запаса по току, ток запасных ответвлений от РЩ рекомендуется выбирать равным току, потребляемым наиболее мощным приёмником, подключенным к рассматриваемому.

Где Ко – коэффициент одновременности

Iзап – ток запаса 20%Iрщ

По полученным значениям расчётных токов каждого фидера выбирается сечение кабеля по таблице 2 приложения допустимых нагрузок в Морском Регистре, с учётом способов прокладки кабеля, его жильности вида изоляции жил, температуры окружающей среды и характера нагрузки.

В таблице 2 , приложения приводятся нормы электрических нагрузок на судовые кабели и провода с резиновой изоляцией, установленных для следующих условий:

- температура токовой жилы равна длительно допустимой для кабеля с резиновой изоляцией – 65° С;

- температура окружающей среды - 45° С;

- род тока – переменный 50 Гц;

- режим нагрузки – длительный;

- способ прокладки – одиночный.

Условия работы выбираются курсантом ориентировочно на основании анализа возможностей температуры окружающей среды, места прокладки кабеля, режима его работы, способа прокладки и др. Выбранные данные заносятся в таблицу.

Сечения кабеля из – за сложности монтажных работ не рекомендуется брать более 240 кв.мм. Если требуется большее сечение, то лучше иметь несколько кабелей, приложенных параллельно. В этом случае необходимо учитывать способ прокладки в пучке.

5.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

На основании выбранных сечений кабелей и известных длин участков сети определяются потери напряжения от генераторов до ГРЩ и от ГРЩ до отдельных приёмников электроэнергии.

Согласно установленным нормам Морского Регистра (Л5) потеря напряжения в сетях переменного тока от ГРЩ до приёмников электроэнергии при номинальной их нагрузке не должны превышать: для силовой сети 7% от номинального напряжения

- 7% U_H – для силовой сети;

- 5% U_H – для осветительной сети;

- 10% U_H – для механизмов, работающих в КВ и ПКВ режимах, независимо от номинального напряжения ;

- I% U_H – потеря напряжения на кабелях, соединяющих генераторы с ГРЩ.

Результаты рекомендуется свести в таблицу 5.4.1

Где γ – удельная проводимость меди - γ = 48м/Ом*мм²

l – длинна кабеля ( м )

S – сечение кабеля (мм² )

Суммарные потери напряжения на участке от ГРЩ до приемников

∆U = ∆U1 + ∆UРЩ

где ∆U1 – потери напряжения от потребителя до РЩ

∆UРЩ - потери напряжения от ГРЩ до РЩ

Если вычисленные потери напряжения получились более 7% на участке от ГРЩ до приёмника электроэнергии, то рекомендуется увеличить сечение кабеля на участке с наименьшим сечением

5.6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ СЭЭС ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Простым и удобным для практики методом определения токов К.З. в электроэнергетических системах переменного тока является метод расчетных кривых. Расчетные кривые представляют собой в относительных единицах (рис.10.3) зависимость

действующего значения периодической составляющей тока короткого замыкания IПКЗ от величины результирующего сопративления ZРЕЗ до расчетной точки короткого замыкания (Л 3 , гл. 10).

Расчёт коротких замыканий СЭЭС сводится, главным образом, к определению максимальных значений тока при коротких замыканиях в различных точках сети.

Это позволяет произвести правильный выбор аппаратов, проверить динамическую стойкость шин, правильно построить защиту СЭЭС и т.п.

При расчёте токов КЗ учитывают активные и реактивные сопротивления генераторов и кабелей, активные сопротивления шин, контактов и т.п.

Расчёт ТКЗ начинают с составления исходной схемы электроэнергетической системы с указанием длины и сечения кабелей и шин, трансформаторы тока и напряжения, автоматы и другие элементы, сопротивления которых предполагается учитывать. Затем на схему наносятся предполагаемые точки КЗ в количестве, позволяющим проверить основные коммутационные и защитные аппараты.

На основании исходной схемы составляются схемы замещения с указанием сверхпереходных индуктивных сопротивлений и активных сопротивлений статорных обмоток генераторов, а также все другие активные и реактивные сопротивления элементов исходной схемы, предварительно приведённых к принятым в расчете базисным условиям.

За базисную мощность принимается суммарная мощность всех генераторов, включенных в исходную схему, а за базисное напряжение – номинальное напряжение на шинах электростанции.

При расчёте токов КЗ любым методом следует обратить внимание на правильный выбор расчётного режима. Проверка электрооборудования должна производиться по наиболее тяжелому (максимальному) в отношении токов КЗ режиму работы СЭЭС, который характеризуется следующими условиями:

- наиболее суммарной мощностью генераторов, работающих параллельно;

- наибольшей суммарной мощностью асинхронных двигателей (АД), работающих в момент КЗ.

Составляется расчетная схема содержащая номинальные параметры всех входящих в нее элементов с указанием всех предполагаемых точек короткого замыкания.

Мск-113-4 Mck-103-4	Мощ-ть S кВА	r a Ом	x″ d	U B	r Ом	X Ом
Генератор 1 Генератор 2 Кабель СГ1-ГРЩ Кабель СГ2-ГРЩ Кабель ГРЩ-К 1 Контакты, шины и др.	375 250	0.0185 0.0254	0.122 0.176	400 400	0.0018/3 0.0018/2 0.003 0.001	0.00073/3 0.00073/2 0.00076 0.0001

Вычисляем базисную мощность:

Sб = S1 + S2

Базисный ток

Определяем сопротивления участков схемы рис. а приведенные к базисным условиям.

Активное сопротивление обмотки статора генераторов СГ1 и СГ2:

Реактивное сопротивление генераторов СГ1 и СГ2:

Сопротивление участков от генераторов СГ1 и СГ2 до шин ГРЩ:

Активное

Реактивные

Сопротивление участка кабеля от ГРЩ до точки К1:

активное

Реактивное

Полное

Общее сопротивление генераторных цепей рис. б

Активные

Реактивные

Для определения эквивалентного сопротивления 2-х параллельных генераторных цепей

рис. в воспользуемся символическим методом (комплексной формой) их выражения:

Освободимся от комплексного числа в знаменателе (умножением на сопряженный комплекс):

= 0.048+j0.14 =

Полученное сопротивление является результирующим при коротком замыкании в точке К ( на шинах ГРЩ ).

Отношение x7/r7 = 0.14/0.048=2.9 определяет ударный коэффициент Куд согласно

рис.10.4 приложение !

Куд = 1.4

Полное сопротивление

= = 0.15

Соответственно этому по расчетным кривым рис.10.3 находим I0; I0.01; I0.25; I∞

I0 = 6.4; I0.01= 5.7 I0.25 = 4.2 I∞ = 3.8

При КЗ на шинах ГРЩ ∆U = 0, поэтому ток подпитки двигателей равен

где ЕДВ – в относительных единицах ЕДВ = 0.9

Ударный ток КЗ при коротком замыкании в точке К равен

iУД = √2*IБ[I0,01+I0( KУД – 1) + IДВ]

Действующее значение ударного тока КЗ равно

При коротком замыкании в точке К1 результирующее сопротивление рис. г

По сечению кабеля выбираем сопротивление кабеля от ГРЩ до точки к.з. К1

Таблица ! приложение ! rK xK – ед. измерения - Ом/км

Отношение xрез/rрез

Ударный коэффициент Куд выбираем из рис.10.4 Куд =

Полное сопротивление

По данному значению ZРЕЗ из рис. 10.3 выбираемI0; I0.01; I0.25; I∞

Соответственно значения будут I0 = 6.2; I0.01= 5.6 I0.25 = 3.8 I∞ = 3.6

Остаточное напряжение на шинах ГРЩ

∆U = I0 * ZКАБ

Ток подпитки эл.двигателей

IДВ = 3

Ударный ток к.з. при коротком замыкании в точке К1

iУД = √2*IБ[I0,01+I0( KУД – 1) + IДВ]

Действующее значение ударного тока к.з. равно

5.7 Выбор коммутационной аппаратуры.

Методические указания.

При разработке проекта необходимо выбрать выключатели генераторные, секционные и фидерные на участке судовой сети, для которой выполнялся расчёт на выбор сечения кабеля.

Выбор выключателей автоматических выключателей (АВ) производиться по техническим условиям на их постановку, каталогам или справочникам. Прежде всего необходимо, чтобы АВ удовлетворяли требованиям Регистра по температуре, ударо- и вибро прочности, влажности и т.п. Затем производится выбор АВ по основным номинальным параметрам: - роду тока, напряжению, току нагрузки и частоте. Далее выполняется расчёт установок и защитных характеристик, в процессе которых может быть откорректирован выбор АВ по номинальным параметрам. Подробные рекомендации по выбору АВ приведены в Л4; Л5.

При определении выдержек времени (установок на время срабатывания) АВ в зоне КЗ следует исходить из условия по быстродействию и избирательности с учётом схем СГ и РЭ и возможностей аппаратов защиты. Не рекомендуется использовать выдержки времени свыше 0.3 : 0.50 во избежание значительного разрушения АВ электрической дугой.

В общем случае уставки АВ по времени их срабатывания должны возрастать в такой последовательности : - индивидуальная защита приёмников э/энергии – групповая защита – фидерный АВ на ГРЩ – АВ на перемычке – АВ секционный – АВ генераторный.

Основные параметры АВ серий АВ 71, АВ 74, АС-25, АК 50 приведены в табл. приложения.

В пояснительной записке необходимо привести сводную таблицу, в которой должны быть указаны типы выбранных автоматов и их основные параметры и характеристики.

Литература (Л4; Л6 Т.2).

5.8. Проверка коммутационно – защитной аппаратуры и шин распределительных устройств по режиму короткого замыкания.

Расчёт токов короткого замыкания (ТКЗ) в СЭС с целью проверки коммутационно – защитной аппаратуры и шин распределительных устройств рекомендуется выполнять одним из следующих методов :

- аналитическим ;

- методом расчётных кривых ;

- методом расчёта на ЭВМ.

Сравнительная характеристика этих методов и область их применения приведены в Л (6 т 2). Методы расчёта задаются преподавателем.

Автоматические выключатели избирательного действия должны проверяться :

а) на включающую способность и электродинамическую устойчивость по условию

I_y ≤ I_y _{доп ,}

где I_y – расчётное значение ударного ТКЗ (амплитудное значение)

I_y _доп– допустимое значение ударного ТКЗ (амплитудное значение) по техническим условиям – кА.

б) на отключающую способность по условию:

I_t ≤ I_t _доп

где I_t – расчётное действующее значение полного ТКЗ в момент расхождения дугогасительных контактов автоматического выключателя – кА ;

I_t _доп – допустимое действующее значение полного ТКЗ в момент расхождения дугогасительных контактов АВ – кА.

Для автоматических выключателей с мгновенным срабатыванием в зоне КЗ и селективных автоматических выключателей, имеющих устройство, отличающее селективную приставку в момент включения, значения I_t определяется для времени, равного минимальному времени срабатывания выключателей. Для селективных АВ без устройства, отключающего селективную приставку, значение I_t определяется для времени, равного установке на срабатывание селективного выключателя.

в) на термическую устойчивость по условию :

I² t_ф ≤ I²t _доп

где I_р – расчётное значение установившихся ТКЗ – кА

I²t _доп – допустимое значение термической устойчивости по техническим условиям – кА²

t_ф – фиктивное время к з с

Установочные автоматы для сетей 50 Гц должны проверяться на включающую и отключающую способность по первому условию (а).

Значение I доп принимаются по техническим условиям.

Выключатели автоматические, установленные для защиты наиболее удалённого от ГРЩ асинхронного двигателя, необходимо также проверить на чувствительность к минимальным токам КЗ и установку включателя на ток срабатывания в зоне КЗ, по условию:

I _уст ≥ 1.5 I _кз, где:

I уст. – ток установки автомата в зоне КЗ ;

Iкз – действующее значение периодической составляющей ТКЗ

Если это условие не выполняется, необходимо увеличить сечения питающих кабелей в сети или применить АВ с меньшим током трогания.

Рекомендуемая методика расчёта токов КЗ подробно изложена в литературе Л (6).

Точки короткого замыкания для проверки выключателей автоматических следует выбирать на выходных клеймах АВ, т.к. в этом случае протекающей через АВ ток КЗ достигают максимального значения.

Справочные данные, необходимо для расчётов ТКЗ, приведены в приложении

Литература: Л (4, 5, 6).

5.9. Определение величины снижения (провала) напряжения на шинах ГРЩ при пуске наиболее мощного короткозамкнутогявляется методо асинхронного двигателя.

Методические указания.

Отличительной особенностью СЭЭС является наличие в них короткозамкнутых АД, мощность которых соизмерима с мощностью генераторов.

Действующее значение пускового тока АД в среднем составляют (5-7) I _н.дв. , что приводит к значительному снижению напряжения синхронного генератора (провалу напряжения). По нормам Регистра провал напряжения не должен превышать 30% Uн кратковременно.

Расчёт снижения напряжения СГ при пуске АД подробно описан в литературе

(Л-3 , гл II; Л-5, §§ 2.9.2 – 2.9.3). Расчёт этот следует производить для наиболее тяжёлых условий, к каким относятся пуск АД с наибольшим пусковым током при наименьшей мощности работающих генераторов.

В соответствии с Регистром максимальное изменение напряжения при включении 100%-ной и отключении 50%-ной нагрузки не должно превышать 20%, а время установления напряжения с точностью ±2.5% после включения номинальной нагрузки с коэффициентом мощности – соsφ = 0.4 не должно превышать 1.5 секунды.

В тех случаях, когда снижение напряжения на зажимах двигателя при пуске превосходит величину допустимого значения, следует изменить условия (способ) пуска АД.

Если генератор не нагружен другой нагрузкой, кроме включаемого АД, то величину напряжения следует определять из условия, чтобы вращающий момент, развиваемый АД при пуске, был больше момента сопротивления механизма за все время пуска, исходя из режима работы электропривода. Кроме того, снижение напряжения в сети не должно превосходить напряжение отпадения нулевой защиты пусковых устройств.

Если генератор работает с нагрузкой, то в этом случае допустимое снижение напряжения при пуске АД будет определяться не только из условий возможности пуска двигателя, но также исходя из допустимого снижения напряжения для других приёмников электроэнергии, подключенных к генератору.

При необходимости ограничения пускового тока короткозамкнутых АД с целью уменьшения снижения напряжения при пуске от судовой сети до допустимых значений рекомендуется:

а) применение АД с понижением кратностью пускового тока;

б) переключение обмоток статора со «звезды» на «треугольник»

в) включение активного сопротивления в обмотку статора ;

г) пуск через реактор ;

д) пуск с помощью разгонного двигателя ;

е) включение параллельно с АД статических конденсаторов.

5.10. Автоматизация судовой электростанции.

Методические указания.

В этом разделе проекта необходимо в соответствии с заданием разработать функциональную схему автоматизации, выбрать унифицированные устройства автоматизации СЭС, систему дистанционного и автоматического управления дизель-электрическими агрегатами (ДАУ,ДГ), контрольно - измерительные приборы, а также привести описание функциональной схемы автоматизации ЭС.

Разработку функциональной схемы автоматизации рекомендуется начинать с изучения отдельных процессов в судовой ЭС, которые необходимо автоматизировать в соответствии с заданием на проектирование, а также унифицированных устройств, позволяющих автоматизировать эти процессы. Примеры функциональных схем автоматизированных ЭС приведены в (Л-4).

Системы ДАУ ДГ должны обеспечивать вторую степень автоматизации.

Объём операций автоматического и дистанционного управления ДГ, для различных степеней автоматизации приведены в ГОСТ 14228-50. Основные данные отечественных ДГ и унифицированных систем ДАУ ДГ приведены в табл. 17, 21 приложения 2.

Параметры аварийной и предупредительной сигнализации, а также параметры защиты для различных типов отечественных ДАУ ДГ приведены в табл. 19,20 приложение 2.

В проекте необходимо привести : - основные технические данные выбранной ДАУ ДГ; указать параметры защиты и контроля состояния ДГ; разработать функциональную схему ДАУ ДГ; построить алгоритмы пуска, остановки и защиты ДГ.

Выбор контрольно - измерительных приборов СЭС должен производиться в соответствии с требованиями и рекомендациями, изложенными в (Л-5 и Л-6).

Щитовые электроизмерительные приборы должны иметь класс не ниже 2.5, а контрольные – не ниже 1,0. Классы точности шунтов и измерительных трансформаторов (ТА) и напряжении (ТУ) должны соответствовать классу точности самих приборов, подключенных к ним. Чаще всего катушки напряжения измерительных приборов подключаются на 127 В , а токовые катушки – через ТА, вторичный номинальный ток которых равен 5А.

Для сокращения количества ТА и ТУ рекомендуется во вторичную цепь измерительного трансформатора подсоединить несколько приборов: последовательно с трансформатором тока и параллельно с трансформатором напряжения . Обычно судовые измерительные ТА типа ТС-0.5 имеют мощность 40ВА при вторичном 5А. Внутреннее сопротивление обычных судовых амперметров – 0.2 Ом. Исходя из этого, несложно определить допустимое количество приборов, которое можно подключить на один ТА, не нарушая его класс точности, а также определить минимальное сечение проводов для подключения приборов, учитывая только активные сопротивления.

Измерительные ТУ выбираются по напряжению, классу точности и вторичной нагрузке.

Все электроизмерительные приборы для контроля за работой СЭС следует свести в таблицу 5.3

Литература (Л-3, 5, 6)

5.11. Разработка принципиальных электрических схем секций ГРЩ и отдельных устройств автоматизации ЭС.

Методические указания.

В этом разделе проекта необходимо разработать принципиальную электрическую схему одной из генераторных секций ГРЩ или привести принципиальную электрическую схему унифицированного устройства автоматизации ЭС в соответствии с заданием.

Для указания устройств автоматизации СЭС в пояснительной записке следует привести структурную схему, схему внешних соединений и алгоритмы их функционирования в соответствии с (Л-1, доп.).

Принципиальные электрические схемы унифицированных устройств автоматизации ЭС должны содержать все элементы, входящие в состав этих устройств и их спецификацию.

Литература (Л-1 доп.,4,5,6).

Приложение

Коэффициенты Загрузки Кзм

Таблица 1

н\пп	Механизмы	Режимы
н\пп	Механизмы	Ходовой	МаневреннПромыслов	Аварийный	Стоянка без погрузки	Стоянка с погрузкой
1	Рулевая машина	0,3-0,4	0,4-0,6	0,3-0,7
2	Шпиль, брашпиль		0,6-0,8
3	Насосы:
	Охлаждения гл.двигателя	0,8-0,9	0,7-0,8	0,7-0,8
	Масляные гл. двигателя	0,8-0,9	0,7-0,9	0,7-0,8
4	Насосы котельной установки:
	Конденсатные	0,7-0,9	0,7-0,9	0,7-0,9	0,7-0,9	0,7-0,9
	Циркуляционный	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9
	Питательного котла	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-0,8	0,5-0,8
5	Насосы пожарные			0,8-0,9	0,2-0,4
6	Баластно-осушительные.			0,8-0,9
7	Насосы бытовых систем	0,6-0,8	0,6-0,8	0,6-0,8	0,6-0,8	0,6-0,8
8	Сепараторы топлива, масла	0,6-0,8			0,4-0,6	0,4-0,6
9	Компрессоры воздушные		0,6-0,9
10	вентиляторы	0,8-1,0	0,8-1,0	0,8-1,0	0,8-1,0	0,8-1,0
11	рефрижераторы	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9	0,8-0,9
12	Грузовые лебедки, краны					0,5-0,7
13	освещение	0,6-0,7	0,6-0,7	0,7-0,8	0,3-0,5	0,4-0,5
14	мастерские	0,3-0,4	0,2-0,3	0,4-0,5	0,3-0,4	0,3-0,4
15	Навигационное оборудование	0,4-0,6	0,5-0,7	0,5-0,7

Рис 5.1 1 - двигатель мощностью до 10 кВт.

двигатель мощностью до 75 кВТ

кзэ

Рис. 10.4.

Зависимость ударного коэффициента К_ул от отношения

Хрез/Г рез

Рис. 10.3. Расчетные кривые для определения периодической составляющей тока к. з. СЭЭС в зависимости от результирующего сопротивления и времени.

Таблица

Нормы электрических нагрузок одиночно проложенных кабелей марок

КНРП, КНРЭ и КНР, соответствующие нагреву токопроводящей жилы до 65° С

Число жил и сечение.	Длите-льной I (A )	кратковременной			повторно-кратковременной с длительностью цикла 10 мин
мм³	Длите-льной I (A )
		15 мин	30 мин	60 мин	ПВ-25%	ПВ-40%
1X 1,0	18	24	21	19	36	28
1X1,5	24	33	28	26	48	38
1X2,5	32	44	39	35	64	51

1X4	42	58	51	47	84	66
1X6	52	77	66	60	108	85
1X10	75	ПО	94	79	150	118
1X16	100	151	128	114	200	158
1X25	135	221	180	158	270	213
1X35	165	275	223	195	330	260
1X50	194	328	266	223	388	307
1X70	250	447	352	303	500	395
1X95	304	563	447	375	608	480
1X120	348	670	528	447	696	550
IX 150	405	825	633	526	810	640
1X185	454	980	720	698	908	716
1X240	541	1200	918	742	1082	855
2Х 1	16	23	20	18	32	25
2Х 1,5	20	29	25	23	40	25
2X2,5	27	41	35	31	54	33
2X4	36	56	47	42	72	57
2X6	45	75	61	53	90	71
2X10	60	107	86	75	120	95
2X16	79	146	116	99	158	125
2X25	100	200	156	130	200	158
2X35	123	250	199	162	246	194
2X50	152	346	258	208	304	240
2X70	183	425	321	258	366	289
2X95	219	548	406	322	438	346
2X120	249	673	480	378	498	394
2Х 150	283	785	578	450	566	447
2X185	323	920	688	521	646	510
2X240	375	1135	852	626	750	592

3X1,5	18	27	23	20	36	28
3X2,5	24	37	31	25	48	38
3X4	32	53	43	39	64	51
3X6	40	67	55	48	80	63
ЗХ 10	55	102	81	69	110	87
ЗХ 16	70	132	104	89	140	111
3X25	95	198	151	125	190	15
3X35	118	262	194	157	236	186
3X50	143	332	256	204	292	231
3X70	178	415	318	258	356	282
3X95	214	685	412	330	428	338
3X120	245	645	446	377	490	387
ЗХ 150	281	800	586	454	562	444
ЗХ 185	316	960	687	527	632	500
3X240	372	1120	865	651	744	588

ЗХ 1

Индуктивное (х) и активное (r) сопротивление кабелей при температуре 65⁰ С Ом/км

Сечение жилы мм²	Частота тока 50 Гц		Частота тока 400Гц
Сечение жилы мм²	x	r	x	r
0.75		28.8		28.8
1	0.118	21.6	0.94	21.6
1.5	0.110	14.4	0.89	14.4
2.5	0.108	8.65	0.86	8.65
4	0.101	5.4	0.81	5.4
6	0.095	3.6	0.76	3.6
10	0.092	2.16	0.74	2.16
16	0.087	1.35	0.70	1.35
25	0.085	0.085	0.68	0.874
35	0.082	0.617	0.65	0.629
50	0.078	0.432	0.62	0.449
70	0.076	0.309	0.60	0.337
95	0.075	0.227	0.60	0.263
120	0.073	0.18	0ю59	0.225
150	0.073	0.144	0.59	0.193
185	0.073	0.118	0.59	0.169
240	0.073	0.092	0.58	0.146

Примечание : пересчет активных сопротивлений на другие температуры нагрева производить по формуле r_t = r₆₅[1+0.004(t-65)]

Основные параметры установочных автоматов серии АЗ100 переменного тока (50Гц)

Тип	Номинальный ток автомата,А	Номинальный ток расцепления. А	Допустимый ударный ток к/з, А
Тип	Номинальный ток автомата,А	Номинальный ток расцепления. А	230 В	400В
АЗ100Р	100	15	4 000	3 200
		20	5 000	4 000
		25	6 500	5 000
		30	9 000	7 000
		40	10 000	8 500
		50	12 000	10 000
		60	13 000	11 000
		80	14 000	11 500
		100	15 000	12 000
АЗ120Р	100	15	7 000	5 500
		20	7 500	6 000
		25	11 000	9 000
		30	12 000	10 000
		40	15 000	13 000
		50	22 000	19 000
		60	23 000	20 000
		80	26 000	22 000
		100	30 000	23 000
АЗ130Р	200	120	20 000	19 000
		150	30 000	23 000
		200	35 000	30 000
АЗ140Р	600	250	35 000	32 000
		300	40000	35 000
		400	40 000	35 000
		500	50 000	50 000
		600	50 000	50 000

Примечание. Автоматы снабжаются электромагнитным или комбинированным расцеплением с установкой тока трогания в зоне к.з 10/_ном в зоне перегрузок 2/_ном

Технические данные автоматических выпрямителей серий ВА 71 и ВА 74

Таблица 14

Тип	ток расцепителя,А	Номинальный сопротивление		Предельная коммутационная способность, кА		Минимальное собственное время срабатывания, с	Техническая стойкость,кА²с
Тип	ток расцепителя,А	Активное, мОм	Индуктивное,мОм	Амплитудное значение тока выключателя	Действующее значения	Минимальное собственное время срабатывания, с	Техническая стойкость,кА²с
ВА 71 - 40	375 500 625 800	0.12 0.088 0.065 0.045	0.22 0.15 0.12 0.106	63 70 115 115	45 45 45 45	0.03	340 680 1300 1300
ВА 71-43	1250 1600	0.03 0.02	0.06 0.05	130 130	50 50	0.03	3000 3000
ВА71-45 ВАВ 71-49	2000-200 4000-6300	0.012 0.006	0.04 0.025	150 150	60 60	0.04	3000 3000
ВА 74-40	130 190 260 375 500 625 600	0.58 0.38 0.24 0.12 0.063 0.065 0.045	1.01 0.67 0.41 0.022 0.15 0.12 0.106	30 50 55 63 70 110 110	20 45 45 45 45 45 45	0.04	51 100 170 340 580 1300 300
ВА 74-43	1250 1600	0.03 0.02	0.08 0.05	110 110	45 45	0.05	3000 3000
ВА 74-45	2000-3000	0.012	0.04	120	50		3000
ВА 74-45	4000 5500	0.006 0.006	0.032 0.025	120 120	50 50		3000 300

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!