Проверку на динамическую и термическую стойкость производим после расчета токов КЗ.
По требованию Регистра для каждого генератора переменного тока должны устанавливаться на ГРЩ и АРЩ следующие приборы:
а) амперметр с переключателем для измерения тока в каждой фазе Iном+30%;
б) вольтметр с переключателем для измерения фазных или линейных напряжений Uном+20%;
в) частотомер (допускается применение сдвоенного частотомера для параллельно работающих генераторов fном±10%);
г) ваттметр Рном+30% -15%
В цепях ответственных потребителей с током от 20 А и более - рулевое устройство, брашпиль, шпиль, пожарный насос, трансформатор - ставят отдельные амперметры. Эти амперметры допускается устанавливать на ГРЩ или у постов управления.
Для синхронизации генераторов на панели управления ГРЩ размещают синхроноскоп вместе с вольтметром, частотомером с переключателями. Выбор электроизмерительных приборов [2, стр 34-36] оформим в виде таблицы 2.3
Для панели управления
Прибор
Класс точности
Предел измерения
Род тока
Рпотр, Вт
Тип
Амперметр
1,5
1,5 кА
Перем.
3,5
Д 1500
Вольтметр
500 В
4,5
Частотомер
45-50 Гц
9
Д 1506
Синхроноскоп
-
8,1
Э 1505
Мегометр
0-5 МоМ
1,1
М 1503
Для генераторной панели
Ваттметр
2,5
600 кВт
7
Д 1503
Для панели питания с берега
1 кА
450 В
Фазоуказатель
2
Д-145
Для панели потребителей
Приемник
Iраб, А
Тип амперметра
Предел измер.
Пож. Насос
22,77
Д1500
75
РЩ камбузного обор.
32,93
Насос охл. Воды
82,73
150
Насос циркуляц.
50
100
Насос маслянный
19,4
Схемы включения приборов.
Трансформаторы тока выбираем по номинальному току и напряжению с последующей проверкой соответствия его нагрузки заданному классу точности. Условия выбора ИТТ: ; ; , где
-рабочий ток в цепи; - рабочее напряжение в цепи; - мощность нагрузки вторичной цепи.
Нагрузка трансформатора тока:
,
Где - сопротивление контактов;
- сопротивление проводов, где - удельное сопротивление меди; Т - температура окружающей среды, Т=45 оС;
- длина проводов в один конец, =5м; k=2 - коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз; S=2,5мм2 - сечение провода; ; - мощность потребляемая токовой обмоткой прибора. Выбор трансформаторов тока [2, табл.3.22] сводим в таблицу 2.4
Выбор трансформаторов тока Таблица 2.4
Наименование
f, Гц
Iн, А
Sн2, ВА
Uн, В
кол-во
Амперметр генератора
ТШС-0,66 ОМ3
1000
1
40
660
5
4
Амперметр ПБ
Амперметр брашпиля
ТКС-0,66 ОМ3
Амперметр рулев. устр.
Амперметр РЩ топл. насосов
20
Амперметр РЩ рефрижерат.
10
Выбор измерительных трансформаторов напряжения (ИТН)
ИТН выбираем для вольтметров: генераторных панелей, панели ПБ, сети 220В, мегомметра.
На судах применяются ИТН типа ОСС - 0,16, понижающие напряжение с 380 до 127 В, номинальная мощность 160 ВА. Класс точности 1. С первичной и вторичной стороны ИТН защищают предохранителями. ИТН проверяют по условию работы в заданном классе точности.
Выбираем 8 измерительных ТН ОСС-0,16 для 4-и генераторов.
Выбор ИТН Таблица 2.5
приемники
U1, В
U2, В
S1, ВА
S2, ВА
генератор
ОСС-0,16
380
127
0,16
Расчетным видом КЗ при проверке оборудования является трехфазное металлическое короткое замыкание.
В качестве расчетного режима принимаем режим работы СЭС при котором работает наибольшее количество источников и приемников электроэнергии и возможны наибольшие токи КЗ.
Используя схему СЭС составляем однолинейную расчетную схему.
На основании расчетной схемы составляется схема замещения для каждой точки КЗ, получаемая путем замены элементов расчетной схемы их активными и индуктивными сопротивлениями.
Дальнейшие расчеты ведем в относительных единицах, поэтому введем базисные величины:
Базисное напряжение: ;
Базисная мощность: ;
Базисный ток: ;
Базисное сопротивление элемента: .
Далее определяем сопротивление элементов схемы, используя справочные материалы, приведенные в таблицах. Пренебрегаем сопротивлением трансформаторов, шин и автоматических выключателей.
Асинхронную нагрузку СЭС показываем на схеме замещения в виде эквивалентного АД, подключенного к шинам ГРЩ. Мощность эквивалентного двигателя:
Расчет сопротивлений цепи генератора.
Сопротивление кабеля генератора:
Сопротивление кабельных наконечников.
Токовая обмотка трансформатора фазового компаудирования:
Электродвижущая сила ЭД
При 2-х параллельно работающих генераторах с одинаковым отношением XG/RG
Условные сопротивления:
Действующие значения сверхпереходных токов:
Ударный ток КЗ:
При К.З. на шинах =0
При 3-х параллельно работающих генераторов с одинаковым отношением XG/RG
Необходимо учесть сопротивление дуги: RД= Ом [2, табл.3.7]. Контактным сопротивлением перехода шина - кабельный наконечник пренебрегаем.
Выключатели, выбранные по номинальным данным, проверяем на включающую способность по условию: , где - наибольшее мгновенное значение тока КЗ выключателя, выбираемое из справочника.
АВ генератора: iу доп=110 кА
iу=14,25 кА
Секционные выключатели: iу доп. =110 кА
iу=31,65 кА
АВ РЩ6 компрессор ГСУ: iу доп=75 кА
iу=1,29 кА
Все выбранные аппараты удовлетворяют условию проверки.
Проверяем шины ГРЩ на динамическую стойкость по условию:
, где
- допустимое напряжение в материале медных шин;
- расчетное напряжение в материале шин;
- максимальный изгибающий момент;
- момент сопротивления сечения шины относительной оси;
h=80 мм - высота шины;
b=8 мм -ширина шины;
а=0,04 м;
=1 м - расстояние между опорами;
Коэффициент формы определяется из [3,рис.10.23]
; Тогда ;
;
; ; ;
Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого: .
ИТТ проверяем на динамическую стойкость при прохождении тока КЗ по условию: , где для трансформаторов типа ТШС
Проведём проверку ИТТ амперметра генератора ;
; - условие выполнено.
Изменение напряжения в сети, возникающее при пуске мощного асинхронного двигателя, не должно приводить к уменьшению напряжения на клеммах приемников электроэнергии более, чем на 35%. Это требование выполняется если изменение U на шинах ГРЩ не превышает 20%. Для расчета первоначального провала напряжения будем применять графический метод расчета. Рассчитывая величину изменения напряжения, выбираем электропривод компрессора главной силовой установки, пуск которого вызовет наибольшее изменение напряжения.
КПД и номинальный коэффициент мощности АД: ; ;
Сопротивление двигателя при пуске в о. е.:
; ;
где - кратность пускового тока, ;
- коэффициент мощности АД при пуске;
- полная мощность генератора;
- мощность электродвигателя;
L=105 м - длина кабеля.
Ом; Ом;
Определяем сопротивление кабеля от ГРЩ до двигателя:
Определяем результирующие сопротивление и проводимость цепи в о. е.:
Полная проводимость цепи двигателя, о. е.
находим по графику 14 [2, стр.59] =9,5% Величина не превышает допустимую величину (20%).
Средства автоматизации СЭС современных судов обеспечивают регулирование напряжения и частоты, синхронизацию, распределение активных и реактивных нагрузок между генераторами, разгрузку генераторов при перегрузке, защиту от обрыва фазы и понижения напряжения, защиту от токов КЗ и работы в двигательном режиме.
В соответствии с Правилами Регистра (Правила классификации и постройки морских судов Т.2 ч. ХI-505 стр):
1. Технические свойства судовой электростанции должны обеспечивать непрерывность питания электроэнергией согласно требованиям:
на судах, на которых нормальное снабжение электрической энергией обеспечивается двумя и более генераторами, работающими параллельно, следует применять средства, не допускающие при аварии перегрузки одного из генераторов, оставшихся для сохранения хода, управляемости и безопасности судна.
2. При восстановлении напряжения судовой сети после обесточивания включение ответственных механизмов, необходимых для управления судном, должно осуществляться автоматически по заданной программе, причем не должна возникать перегрузка сети.
3. В тех случаях, когда при снижении нагрузки электростанции предусматривается автоматическое отключение агрегатов, необходимо, чтобы оно не происходило также и при кратковременных колебаниях нагрузки.
4. Приводные механизмы генераторов с автоматическим пуском должны быть подготовлены к немедленному пуску.
5. Если предусматривается автоматический пуск находящихся в резерве ГА при перегрузке работающих, должно обеспечиваться следующее:
автоматическая синхронизация и подключение.
автоматическое распределение нагрузки.
предварительный выбор очередности пуска агрегатов и их подключение к сборным шинам ГРЩ.
6. Автоматизированные СЭС должны обеспечивать автоматическое или дистанционное включение электрических агрегатов с автоматической синхронизацией, принятием нагрузки и автоматическим распределением нагрузки.
Согласно 1 пункту произведем группировку менее ответственных потребителей по двум ступеням, подлежащим отключению при перегрузке генератора в случае их параллельной работы и отказе одного ГА. В ходовом режиме Рпотр. сетью=1324 кВт, Рген. =400 кВт;
Рс-Рген. = 492,08-400=92,08 кВт
1 ступень - 10% Рген=40 кВт,
2 ступень - 52,8 кВт.
1 ступень.
Плиты камбуза
26,8
Моторы камбуза
3,94
Мастерская
4,05
Насос опреснит. установки
3,98
Суммарная Р
38,8
2 ступень.
Система кондицион. Воздуха
55,22
Вентиляторы машинного отделения
25,71
Вентиляторы котельного отделения
8,42
Вентиляторы общесудовые
17,88
107,23
При конструктивной разработке ГРЩ исходными данными являются выбранная схема коммутации и оборудования ГРЩ с учётом распределения фидеров по секциям сборных шин ГРЩ.
1. Справочник судового электромеханика / Под ред. Г.И. Китаенко: В 3 т. - Л.: Судостроение, 1980. - Т.1. - 923 с.
2. Методические указания к курсовому проектированию для курсантов 4-го курса и студентов заочного обучения ЭМФ / Л.А. Лёмин, А.А. Пруссаков - Санкт-Петербург, 2004 - 72 с.
3. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1988. - 328 с.
Страницы: 1, 2, 3
