Качество электроэнергии в СЭЭС
Основные параметры СЭЭС
К основным параметрам СЭЭС относят род тока, частоту и напряжение.
Род тока оказывает значительное влияние на особенности и свойства СЭЭС. На современных судах применяют 3-фазный переменный ток и только в отдельных случаях для питания специальных приемников используют постоянный ток. Это объясняется тем, что электрооборудование переменного тока лучше обеспечивает выполнение основных требований, предъявляемых к судовым электроустановкам.
Основными приемниками электроэнергии на судах являются электродвигатели, потребляющие до 80 %вырабатываемой электроэнергии. Асинхронные трехфазные электродвигатели по сравнению с двигателями постоянного тока имеют меньшие массу (на 30—40 %), габаритные размеры (на 20-30 %) и стоимость (в 2-4 раза), более надежны, требуют меньших эксплуатационных расходов. Двигатели постоянного тока имеют хорошие регулировочные свойства, однако на большинстве судов 70- 80 % механизмов не требуют плавного регулирования частоты вращения. В ЭП, где необходимо регулирование частоты вращения (грузовые лебедки, краны, якорно-швартовные устройства), применяют двух- и трехскоростные АД с короткозамкнутым, реже - с фазным роторами. Внедрение на судах тиристорных преобразователей частоты позволило обеспечить плавное и экономичное регулирование частоты вращения ЭП переменного тока.
Распределительные устройства постоянного и переменного тока по массе, размерам и стоимости примерно одинаковы. Линии электропередачи переменного тока несколько больше по суммарной массе, объему и стоимости, чем постоянного тока, так как на переменном они выполняются в основном 3-жильными кабелями, а на постоянном - двухжильными. Внедряемая на судах аппаратура автоматического управления электроприводами с бестоковой и бесконтактной коммутацией на базе полупроводниковых приборов проще, надежней по сравнению с аппаратурой на постоянном токе и требует минимальных затрат на уход и обслуживание.
|
|
|
Частота переменного тока на большинстве судов составляет 50 Гц, а на некоторых судах иностранной постройки - 60 Гц. Переход на повышенную частоту позволяет снизить массу и размеры СЭО. Так, при частоте 400 Гц суммарная масса и размеры всех элементов СЭЭС вместе с приемниками электроэнергии в 2-3 раза меньше, чем при частоте 50 Гц. Поэтому СЭЭС повышенной частоты (400 Гц) используют на судах, где массогабаритные показатели являются решающими, - это суда на подводных крыльях и воздушной подушке.
Повышение частоты СЭЭС транспортных судов проблематично по ряду причин. Электрические машины, трансформаторы и электромагнитные аппараты при частоте 400 Гц по сравнению с частотой 50 Гц создают более высокий уровень шума и радиопомех, имеют большую стоимость и меньшую надежность.
|
|
|
Напряжение СЭЭС большинства транспортных судов составляет 380 В. Увеличение напряжения существенно уменьшает массу кабелей и кабельных трасс вследствие уменьшения площади поперечного сечения, так как с ростом напряжения уменьшается ток, передаваемый по кабелю. Вместе с тем с увеличением напряжения увеличиваются токи КЗ, растут масса и размеры РУ, повышается опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током
В настоящее время разрабатывается коммутационно-защитная аппаратура с повышенной коммутационной способностью и устойчивостью к токам КЗ. Это в сочетании с токоограничивающими фидерными и секционными реакторами позволит увеличить напряжение до 6,3 кВ и мощность СЭЭС до 36 МВт.
Правила Регистра СССР устанавливают следующие значения напряжений переменного и постоянного тока:
для источников электроэнергии - 400 и 230 В при частоте 50 Гц, 460 и 270 В при частоте 60 Гц, 230 В на постоянном токе;
для приемников электроэнергии - 380, 220, 42, 24 и 12 В при частоте 50 Гц, 250 В при частоте 60 Гц, 220, 24 и 12 В на постоянном токе.
|
|
|
Уровень применяемого напряжения зависит от назначения приемника электроэнергии. Для силовых приемников, цепей управления, нагревательных и отопительных приборов служебных помещений используют напряжение 380 В. Напряжение 220 В переменного и постоянного тока применяют для отопительных приборов в каютах, освещения, сигнализации, розеток в сухих помещениях. Переносные инструменты и ручные пульты управления выполняют на напряжение 42 В переменного и 24 В постоянного тока. В помещениях с повышенной влажностью применяют переносные светильники напряжением 24 В, а в особо сырых - напряжением 12 В переменного и постоянного тока. В специальных электрических установках (гребные и др.) Правила Регистра допускают применение напряжения до 11 кВ переменного и до 1,2 кВ постоянного тока.
Качество электроэнергии в СЭЭС
Качество электроэнергии – это совокупность свойств электроэнергии, обусловливающих ее пригодность для нормальной работы судовых приемников. Качество электроэнергии оказывает существенное влияние на режимы работы приемников, источников и линий электропередачи.
Показатели качества электроэнергии определяют в период швартовных и ходовых испытаний отдельно для установившихся и переходных режимов.
|
|
|
В установившемся режиме к этим показателям качества относят:
1) длительное отклонение (%) напряжения – относительная разность между фактическим и номинальным значениями напряжения
;
2) длительное отклонение (%) частоты СЭЭС – относительная разность между фактическим и номинальным значениями частоты
;
3) коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (%) – отношение квадратного корня из суммы квадратов действующих значений высших гармонических составляющих напряжения данной периодической кривой к действующему значению основной гармонической составляющей
;
4) коэффициент несимметрии (%) напряжения в трехфазной системе – относительная разность между максимальным и минимальным значениями линейного напряжения
;
В переходных режимах показатели качества электроэнергии следующие:
1) кратковременное отклонение напряжения (%) – относительная разность между минимальным (или максимальным) и номинальным значением напряжения
;
;
2) кратковременное отклонение частоты (%) – относительная разность между минимальным (или максимальным) и номинальным значениями частоты
;
;
Основные причины отклонения напряжения и частоты заключаются в ограниченной мощности СЭЭС и несовершенстве АРН и АРЧ.
Снижение напряжения на зажимах электродвигателей постоянного и переменного тока вызывает уменьшение вращающего момента, частоты вращения и мощности, а также увеличение потребляемого им тока. При этом возможна перегрузка и остановка двигателей. При снижении напряжения существенно уменьшается светоотдача ламп накаливания, а при увеличении снижает срок их службы.
Снижение частоты в СЭЭС ведет к уменьшению частоты вращения асинхронных двигателей и производительности механизмов, с которыми они связаны.
Несимметрия напряжения на зажимах двигателей и генераторов переменного трехфазного тока вызывает дополнительные потери мощности и нагрев машин.
Несинусоидальность формы кривой напряжения обусловлена наличием в СЭЭС и потребителях электроэнергии с частотой более 50 Гц, под действием которой увеличивается потеря мощности на нагрев генераторов, трансформаторов, двигателей, кабелей, шин и аппаратов.
В соответствии с Требованиями Регистра генераторы переменного тока должны иметь САРН, обеспечивающие поддержание напряжения в пределах ±2,5% (аварийные генераторы – ±3,5%) от номинального при изменении нагрузки от нуля до номинального значения (в установившемся режиме). При внезапном изменении нагрузки кратковременное изменение напряжения не должно превышать -15%; +20% номинального.
Значение D f в установившемся режиме не должно превышать ±1% при изменении нагрузки от 25 до 100% номинального значения. При внезапном изменении нагрузки кратковременное изменение частоты не должно превышать ±10% номинального значения.
Несимметрия напряжения, зависящая от неравномерности распределения нагрузки по отдельным фазам трехфазной системы, должно быть не более ±15%. Несинусоидальность формы кривой напряжения не должна превышать 5%.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 43; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!