Ээс буровых установок
Суммарные мощности потребления электроэнергии на БУ составляют около 10 МВт, а на современных ледостойких платформах могут достигать 100 МВт. При этом, с одной стороны большие мощности электродвигателей, обеспечивающих работу буровых механизмов, приводят к необходимости использования высоких напряжений 6,3 кВ и 10,5 кВ, а с другой - устройства жизнеобеспечения экипажа, механизмы для обслуживания буровых механизмов, связь, автоматика и т.д. рассчитаны на питание от сети с напряжением 400 В. Поэтому в ЭЭС БУ предусмотрены две системы электропитания: высокого и низкого напряжения. Типовая ЭЭС буровой платформы представлена на рис. 4.27
Рис. 4.27. Упрощенная структурная схема ЭЭС буровой платформы
На рис. 4.28 и 4.29 представлены примеры структур буровой платформы и бурового судна.
Рис. 4.28. Структурная схема ЭЭС буровой платформы
Рис. 4.29.Структурная схема ЭЭС бурового судна
Лекция №5
5. Виды систем распределения электроэнергии, способы и средства их реализации
Электрическая сеть является составной частью или иначе подсистемой СЭЭС. Она предназначена для передачи электрической энергии от основных, резервных или аварийных источников до ее потребителей, т.е. выполняет функцию распределения электроэнергии, а также для передачи электрических сигналов малой мощности в информационно-измерительных, управляющих, вычислительных, штурманских, навигационных и других судовых электротехнических и электронных системах и комплексах. В зависимости от назначения сети делятся на судовые силовые электрические сети и сети слабого тока для передачи электрических сигналов малой мощности. Подача электроэнергии устройствам, механизмам и другим потребителям одного функционального назначения осуществляется отдельными сетями. Номенклатура отдельных сетей, состав входящего в каждую сеть оборудования зависит от типа, назначения, уровня автоматизации, степени электрификации судна.
Примерами сетей могут служить следующие сети: сети питания средств судовождения; радиосвязи и навигации; питания механизмов энергетической установки; питания механизмов и устройств судовых систем; питания камбузного оборудования; бытовых потребителей; медицинского оборудования; освещения (наружного и внутреннего); аварийного освещения. Потребителями сетей слабого тока являются: телеграфы, сигнализация, телефоны, радиотрансляция.
5.1. Системы распределения электроэнергии
Силовая электрическая сеть, обеспечивающая распределение электроэнергии от источников до ее приемников по судну, называется системой распределения электроэнергии. Системы распределения электроэнергии можно классифицировать по двум признакам:
- виду системы распределения;
- способу ее исполнения.
По первому признаку системы распределения электроэнергии разделяются на радиальные (фидерные, фидерно-групповые), магистральные и смешанные (комбинированные, магистрально-фидерные). Иногда выделяют также кольцевые системы.
Радиальная схема (рис.5.1) характеризуется тем, что ответственные потребители получают питание непосредственно от главного распределительного щита (ГРЩ) по отдельным фидерам, а остальные потребители – через вторичные распределительные щиты (ВРЩ), каждый из которых также питается от ГРЩ по отдельному фидеру. С ростом мощности судовой электростанции основное количество потребителей получают питание от ВРЩ, поэтому силовую сеть данного вида часто называют радиально-групповой или фидерно-групповой.
При магистральной схеме распределения (рис. 5.2) потребители получают питание от ГРЩ через магистральные коробки (МК) и распределительные щиты (РЩ) по магистральным кабелям. Магистралью называется кабельная линия передачи электроэнергии, к которой на всем ее протяжении подключаются РЩ или МК, а приемники электроэнергии получают электроэнергию от этих РЩ и МК.
Смешанная схема питания характеризуется наличием элементов как радиальной, так и магистральной схем (рис. 5.3).
Основным достоинством радиальной схемы является большая по сравнению с другими схемами надежность питания. Кроме того, радиальная схема облегчает централизацию включения и отключения потребителей от ГРЩ. С точки зрения расхода кабеля и массы распределительных устройств и радиальная и магистральная схемы приблизительно равноценны. На малых судах магистральная схема может оказаться несколько экономичнее. Схемы питания освещения строятся обычно как магистральные. Это же относится и к некоторым группам второстепенных потребителей.
По второму признаку различают следующие варианты схем распределения электроэнергии:
Переменный ток
Напряжением до 1000 В:
трехфазная, трехпроводная изолированная; .
трехфазная трехпроводная с нулевой точкой, заземленной через высокоомный резистор или реактор (компенсированно-резистированная нейтраль).
Дополнительно для напряжений до 500 В включительно:
трехфазная, четырехнроводная изолированная;
трехфазная, четырехнроводная с нулевой точкой, заземленной через высокоомный резистор или реактор;
однофазная, двухпроводная изолированная;
однофазная, двухпроводная с нулевой точкой, заземленной через высокоомный резистор или реактор;
однофазная, однопроводная с использованием корпуса судна в качестве обратного провода (на судах валовой вместимостью менее 1600) для напряжения до 50 В, при условии, что любой возможный ток не будет проходить непосредственно через любое из взрывоопасных помещений
Постоянный ток:
двухпроводная изолированная;
однопроводная с использованием корпуса судна в качестве обратного провода (на судах валовой вместимостью менее 1600) для напряжения до 50 В, при условии, что любой возможный ток не будет проходить непосредственно через любое из взрывоопасных помещений.
При использовании корпуса судна в качестве обратного провода все конечные цепи должны быть двухпроводными, а изолированный обратный провод должен быть заземлен на заземляющей шине распределительного щита, от которого цепь получает питание, в доступном для осмотра месте. При этом должны быть предусмотрены устройства для отключения от корпуса судна заземляющих шин для проверки состояния изоляции.
Классификационные общества некоторых зарубежных стран разрешают применение однопроводной системы без существенных ограничений. На танкерах использовать однопроводную систему запрещено.
Наибольшее распространение для распределения электрической энергии трехфазного тока на судах получила схема с изолированной нейтралью (рис. 5.4, а).
Рис. 5.4. Режимы нейтрали СЭЭС, Yи – проводимость изоляции
Трехпроводные схемы с компенсированной нейтралью имеют повышенные свойства безопасности. Один из возможных вариантов таких схем представлен на рис. 5.4, б. В этой схеме компенсация осуществляется с помощью дросселя. Согласно правилам ряда иностранных классификационных обществ на судах разрешается применение трехпроводных схем с глухим заземлением (рис. 5.4, в).
Четырехпроводные схемы с изолированной нейтралью (рис. 5.4, г) не получили широкого распространения, хотя и позволяют подключить к сети потребители разных напряжений: 380 В, 220 В. Это объясняется, в основном, следующим:
- возникновением несимметричных нагрузок, хотя по требованиям Регистра нагрузки отдельных фаз не должны различаться более чем на 15 %;
- необходимостью использования четырехжильного кабеля, имеющего несимметричную нагрузку жил;
- нецелесообразностью, по эксплуатационным соображениям, объединения в единую электрическую сеть силовых потребителей с бытовыми и осветительными, к изоляции которых в этом случае надо предъявлять такие же требования, как к силовым системам более высокого линейного напряжения.
При любых видах схем распределения электроэнергии и способах их исполнения потребители ответственного назначения получают питание следующим образом:
по отдельным фидерам от ГРЩ – якорное устройство, пожарные и осушительные насосы, гирокомпас, холодильные установки грузовых трюмов, щиты основного освещения, аварийный распределительный щит в нормальных условиях;
по двум фидерам от ГРЩ и АРЩ – компрессоры и насосы забортной воды спринклерной системы, щит радиостанции, пульты систем автоматизации ответственных устройств;
по двум отдельно проложенным фидерам от ГРЩ – рулевое устройство, щит навигационных устройств;
по двум фидерам от ГРЩ и ближайшего группового щита – пульты систем автоматизации главных механизмов;
от фидера, питающего вспомогательный механизм – пульт системы автоматизации этого механизма;
по трем отдельным фидерам – от ГРЩ или АРЩ (питаемый через ГРЩ), от ближайшего группового щита и от аккумуляторной батареи – аварийная электростанция и другие особо ответственные потребители.