СУСА. Часть 2

III. Третий этап реализуется самим генераторным автоматом (в том числе без внешнего сигнала управления), генератор отключается перегрузочным расцепителем генераторного автомата:

ЗП – зона защиты от перегрузок, ЗКЗ – зона защиты от к.з.

Обычно IУ = (1,2÷1,35)IНГ, I0 = (4÷6)IНГ.

Генератор отключается, если I ≥ IУ.

Защита от коротких замыканий

От внешних к.з. генератор защищается при помощи генераторного автомата (через максимальный расцепитель (есть выдержка времени, I0 = (4÷6)IНГ) или независимый расцепитель (нет выдержки времени)).

При возникновении к.з. в зоне до генераторного автомата единственный вариант защиты – снять возбуждение. Защита осуществляется с помощью специального автомата гашения поля возбуждения (см. рисунок). ОС – обмотка статора СГ; ТТ – трансформаторы тока;

АГП – автомат гашения поля; ОВГ – обмотка возбуждения генератора; LB, RB – параметры ОВГ.

31

При к.з. вне зоны ТТ1 – ТТ2 (точка К1) напряжение на выходе (на АГП) равно нулю.

При к.з. в зоне ТТ1 – ТТ2 (точка К2) на выходе появляется напряжение и АГП срабатывает. В нормальном режиме контакт 1 замкнут, контакт 2 разомкнут. При к.з. замыкается контакт 2 и размыкается контакт 1. ОВГ замыкается на разрядное сопротивление R, т.к. из-за существенной индуктивности LB при отключении ОВГ возможны значительные перенапряжения и пробой изоляции ОВГ.

LB dI B R RB I B 0 , dt

t

I B I B0 e ,

L

R BRB .

С точки зрения быстроты гашения поля и минимизации последствий аварии R должно быть как можно больше (↑R → τ↓). Однако UB0 = IB0R, поэтому, чем больше R, тем больше перенапряжения (↑R → UB0↑). Компромиссным решением является

R = (3÷6)RВ.

32

Защита от перехода в двигательный режим при параллельной работе

Защита необходима при авариях в цепях АРН, АРЧ, первичных двигателях. В то же время необходимо обеспечить такие эксплуатационные режимы, как синхронизация, в которых возможен кратковременный переход генератора в двигательный режим.

Осуществляется при помощи реле обратной мощности (реле обратного тока), которое отключает СГ через независимый расцепитель генераторного автомата.

РОМ имеет зависимую характеристику с выдержкой времени: PCP 0,08 0,15 - для дизель-генераторов,

PCP 0,02 0,06 - для турбогенераторов,

tУСТ до 10 сек.

РОМ могут быть полупроводниковыми или индукционными (например, ИМ-149, РОМ-409 (для сетей 400 Гц), и др.). Рассмотрим работу индукционного реле типа ИМ-149.

33

1 – магнитопровод;

2 – токовая обмотка;

3 – обмотка напряжения; 4 – основной диск, в котором создается вращающий момент;

5 – ось реле, на которой, кроме основного диска 4, находится вспомогательный диск 6; 7 – стопор, удерживающий диск 6 от вращения в генераторном режиме работы СГ; 8 – подвижный контакт;

9 – неподвижные контакты.

Вгенераторном режиме работы СГ

МВР kФI ФU sin k1 I PU P cos .

Вдвигательном режиме работы СГ

В генераторном режиме работы СГ подвижный контакт 8 не замыкает неподвижные контакты 9. При переходе СГ в двигательный режим фаза тока IP меняется на 180° (ток I’P), фаза потока ФI также меняется. Следовательно, меняется на противоположный знак вращающего момента. Диск 4, вал 5 и диск 6 поворачиваются в противоположном направлении, подвижный контакт 8 замыкает неподвижные контакты 9, подавая питание на отключающий расцепитель ОР генераторного автомата, СГ отключается.

34

ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы на судах защищают от коротких замыканий и перегрузок с контролем сопротивления изоляции. Защита осуществляется АВВ или предохранителями.

Используют два варианта защиты от к.з.:

А: защита предохранителями. П1 выбирают по условию:

I B kH I HT ,

где IB – ток плавкой вставки, IHT – номинальный ток трансформатора, kH –

действующее значение сверхпереходного тока к.з. на выводах трансформатора со стороны потребителей, kT – коэффициент трансформации трансформатора, kН – коэффициент надежности, =(1,2÷1,5), учитывает апериодическую составляющую тока к.з. При этом токе независимый расцепитель отключает трансформатор без выдержки времени.

Ток уставки в зоне перегрузки выбирается по номинальному току трансформатора:

ICP=(1,35÷1,4)IHT.

Номинальный ток расцепителя равен номинальному току трансформатора.

35

ЗАЩИТА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Потребителей в СЭЭС защищают от к.з., перегрузок и неполнофазных режимов, т.е. обрыва фазы питающей сети (для трехфазных асинхронных двигателей).

Защита от к.з. осуществляется установочными АВВ (серий АС, АК, А3100, А3300 и др.). Для АВВ, защищающих электродвигатели с прямым пуском, ток отсечки максимального расцепителя выбирают по условию:

I0 kH I П ,

где kН = 1,5÷2,5 – коэффициент надежности; IП – максимальное действующее значение пускового тока.

Если мощность двигателя Р≤0,5 кВт, то возможна защита предохранителями, и ток вставки выбирают по условию:

I

I B kП ,

H

где kН = 1,6÷2,5 в зависимости от условий пуска.

Защита от перегрузок осуществляется АВВ, имеющими тепловой или иной расцепитель с зависимой характеристикой. Также возможна защита предохранителями и отдельными тепловыми реле, встроенными в пускатель.

Для ответственных потребителей, отключение которых прямо влияет на безопасность мореплавания (например, рулевой электропривод), защита от перегрузки осуществляется отдельными реле, которые включают сигнализацию, но не отключают потребитель от сети.

Для АД защита от перегрузки, кроме расцепителей в АВВ, может формироваться по температурно-токовому или температурному методу с помощью встраиваемых в АД терморезисторов или температурно-токовых реле. Наиболее широко используются тепловые реле, встраиваемые в пускатель.

36

Защита АД от обрыва фазы

Неполнофазный режим (двухфазное питание) может возникнуть при питании с берега. При работе на двух фазах АД быстро перегреваются и выходят из строя.

ВСЭЭС такую защиту выполняют не у каждого отдельного потребителя,

ав целом для всей сети. Схемные решения устройств ЗОФН могут быть различны; рассмотрим схему с использованием соединения трансформаторов тока в открытый треугольник (зигзаг).

В полнофазном режиме реле Р находится под напряжением, контакт Р разомкнут, а независимый отключающий расцепитель ОР автомата питания с берега АПБ не имеет питания, АПБ включен. В данном режиме магнитная система ТТ насыщена, ЭДС вторичных обмоток несинусоидальна, первые гармоники компенсируются, а кратные трем – остаются; под их действием реле Р имеет питание.

При обрыве одной из фаз токи в оставшихся равны и сдвинуты по фазе на 180°, а ЭДС на выходе ТТ равна нулю, поэтому реле Р теряет питание, а контакт Р замыкается и включает под напряжение катушку ОР, АПБ отключается, судовая сеть СС отключается от береговой сети БС.

37

Устройство звуковой и световой сигнализации (УЗС-1)

Предназначено для использования в системах управления и защиты для контроля состояния цепей и устройств и сигнализации при возникновении неисправностей на контролируемых объектах.

Функциональный блок ФБ выдает питающие напряжения U1=24 B,

U2=16 B.

КБ – контролирующий блок, формирует запускающий импульс и включает световую сигнализацию при срабатывании любого из блокконтактов контролируемых объектов или цепей (для УЗС-1 – 10 блокконтактов).

Исполнительный блок ИБ служит для включения звукового сигнала при подаче запускающего импульса от КБ.

ЗИ – запускающий импульс; КС – кнопка «стоп»;

UЗВ. – напряжение, приложенное к звонку; Тр – триггер; СЛ – сигнальная лампа.

38

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНЫМИ АГРЕГАТАМИ В СЭЭС

Для управления ГА по определённым алгоритмам используются системы дистанционного автоматического управления (ДАУ) ГА.

ДАУ первичных двигателей ГА выполняет следующие функции:

1.Подготовка к пуску ПД;

2.Пуск ПД;

3.Измерение частоты вращения ПД;

4.Контроль параметров, защита;

5.Остановка ПД.

Использование ДАУ повышает стабильность управления ГА и позволяет исключить постоянное несение вахты в машинном отделении.

К – команда РУ – ручное управление

ДАУ делятся по назначению ГА (ДАУ основных ГА, ДАУ аварийных ГА), и по типу ПД (ДАУ дизель-генератора, ДАУ турбогенератора).

ДАУ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ (ДАУ ДГ)

ДАУ основных ДГ

Функции:

1.Поддержание ДГ в прогретом состоянии;

2.Дистанционный пуск ДГ из холодного или прогретого состояния и вывод на номинальную частоту с выдачей сигнала о готовности к приёму нагрузки;

39

3.Защита ДГ при аварийном отклонении параметров (давление масла, давление воды, их температура, частота вращения) с выдачей сигнала расшифровки причин неисправности;

4.Выдача предупредительных сигналов о состоянии параметров ДГ;

5.Дистанционная остановка по специальной программе;

6.Аварийная (экстренная) остановка ДГ.

Внастоящее время получают распространение интегрированные системы ДАУ ДГ, которые выполняют, кроме простейших функций, синхронизацию генераторов, включение на параллельную работу с последующим распределением нагрузки.

Такие системы ДАУ ДГ, как правило, встраиваются в генераторную секцию ГРЩ и строятся на основе специализированных программных контроллеров.

Предпочтительным является вариант унификации программноаппаратных средств системы ДАУ ДГ и общесудовой АСУ ТП. В этом случае СУ СЭЭС и ДАУ ДГ являются подсистемами распределённой АСУ ТП судна с унификацией аппаратных и программных средств всех подсистем управления судовыми объектами.

Структура ДАУ ДГ:

40