Лекция №2

2.2. Уровни напряжения

Правила Морского Регистра РФ и МЭК допускают применение ряда номинальных значений напряжений питания судовых потребителей (табл. 2.1).

Напряжение в СЭЭС определяет массогабаритные показатели ЭО, его надежность и опасность поражения электрическим током персонала. Развитие судовой электротехники показывает, что по мере увеличения мощности и протяженности кабельных линий наблюдался рост напряжений: до 20-х годов прошлого века применяли 100 В, позднее 220 В постоянного тока и 220 В, а затем 380 В – переменного.

Вес и габариты электрооборудования зависят от уровня напряжения в разной степени. Наиболее существенное влияние на массогабаритные показатели уровень напряжения оказывает на распределительные сети. Передача электроэнергии на судах в основном осуществляется с помощью кабелей. На участках небольшой длины и при больших токах используются шинопроводы. Сечение, а, следовательно, масса и габариты кабелей и кабельных трасс определяются главным образом значением тока.

Передаваемая мощность в трехфазных цепях переменного тока определяется:

• полная S = 3 U_ф I_ф = (ВА);

• активная P = 3 U_ф I_ф cos = (Вт);

• реактивная Q = 3 U_ф I_ф sin = (вар);

где U_ф, I_ф – действующие значения фазных напряжений и токов; U_л, I_л – линейных токов и напряжений; cos - коэффициент мощности.

Поэтому при заданном уровне напряжения с ростом мощности существенно увеличиваются масса и габариты кабельных трасс. Основным средством их уменьшения является повышение напряжения.

Убедимся в правильности сделанного вывода на простом примере. Пусть имеется два потребителя с мощностями Р₁=10 кВт и Р₂=100 кВт, рассмотрим какое сечение проводов необходимо взять, чтобы передать им электроэнергию:

1) при напряжении U_л= 380 В:

токи будут I₁=19 А, I₂=190 А, а сечения жилы - S₁=2,5 мм², S₂=120 мм²;

2) при напряжении U_л= 1000 В:

токи будут I₁=7,2 А, I₂=72 А, а сечения жилы - S₁=1,5 мм², S₂=25 мм².

Полагая, что масса кабеля при одинаковой длине пропорциональна его сечению, получим:

- для первого потребителя ;

- для второго потребителя

Данный пример показывает, что степень снижения массогабаритных показателей зависит не только от степени повышения напряжения, но и от мощности потребителя – чем больше мощность, тем выше эффект снижения.

Влияние уровня напряжения на массогабаритные показатели электрических машин зависит как от значения напряжения, так и от мощности агрегата. Для напряжений до 380 В массогабаритные показатели мало зависят от его значения. Повышение напряжения до 1000 В может привести к увеличению массы и габаритов синхронных генераторов из-за необходимости усиления электрической прочности изоляции. Однако чем мощнее машина, тем фактор увеличения тока начинает превалировать и высоковольтные машины получают преимущества в весах и габаритах по сравнению с низковольтными. К преимуществам высоковольтных машин также можно отнести то, что они легче управляются.

Массогабаритные показатели коммутационно-защитной аппаратуры на напряжения до 380 В одинаковы. Увеличение напряжения до 1000 В приводит к уменьшению их массы на  25%.

Наиболее часто применяемым номинальным напряжением в СЭЭС является 380 В.

Переход на более высокие напряжения приводит к увеличению количества устанавливаемых трансформаторов. Это вызвано следующими причинами:

1. Отдельные виды электрооборудования технически не могут быть выполнены на повышенное напряжение, например, асинхронные двигатели (АД) мощностью 0,5…2 кВт;

2. Часть потребителей, таких как системы освещения, отопления, приборы и сети управления, по условиям безопасности не делают на повышенное напряжение.

Существующее оборудование рассчитывается на напряжение  500 В, кабели – до 1000 В. Переход на более высокое напряжение требуют разработки нового оборудования. В настоящее время повышенное напряжение используется в основном на судах технического флота.

Таблица 2.1..

Требования МЭК и Морского Регистра РФ к уровням напряжений

Характеристика	МЭК		Морской Регистр РФ
	Номинальное, В	Максимально допустимое, В		Номинальное, В	Максимально допустимое, В
Напряжение постоянного тока для судовых систем питания:
- силовые установки	110, 220	500		220	500
- камбузные и нагревательные приборы	110, 220	250		220	250
- освещение и штепсельные розетки	24, 110, 220	250		24, 220	250
Напряжение переменного тока частотой 50 и 60 Гц для питания судовых систем:
- стационарно установленное постоянно подсоединенное к сети силовое, камбузное и отопительное оборудование	Трехфазное 120 220, 240 * 380, 415 ** 440, 660 *** 3000/3300 6000/6600 10000/11000 Однофазное 120 220, 240 *	1000 1000 1000 1000 11000 11000 500 500		220, 380	1000 3000/3300 6000/6600 10000/11000
- переносные силовые потреби-тели, питаемые от штепсельных розеток, установленных стацио-нарно во время их работы	-	-		42, 220, 380	500
- освещение, сигнализация и внутренняя связь, штепсельные розетки для питания пере-носных потребителей с двойной изоляцией	120 220, 240 *	250		220	250
Штепсельные розетки, установ-ленные: - в местах с повышенной влаж-ностью; - в особо сырых помещениях, предназначенных для питания потребителей без двойной или усиленной изоляции	- -	- -		24 12	50 12

Примечания: * - в будущем только 230 В; ** - только 400 В; *** - только 690 В.