Лекция №4
4.1. Автономные сээс
Каждая автономная СЭЭС имеет в своем составе автономные источники электрической энергии. В качестве автономных источников электрической энергии могут применяться турбогенераторы (паро- или газо-) либо дизель-генераторы. В общем случае, полностью автономной является электростанция, имеющая в своем составе только дизель–генераторы или газотурбогенераторы.
Если же в составе электростанции имеются паротурбогенераторы, то вместе с ними в качестве резервных, стояночных или аварийных источников всегда устанавливаются дизель–генераторы, так как паротурбогенераторы обычно работают только тогда, когда функционирует котельная установка. Паротурбогенераторы также требуют значительно большего времени по сравнению с дизель-генераторами для ввода их под нагрузку из «холодного» состояния.
Типовая структура автономной СЭЭС представлена на рис. 4.7
Рис.4.7. Типовая структура автономной СЭЭС
На рис. 4.8 представлена структурная схема СЭЭС средней мощности переменного тока напряжением 380 В
Рис. 4.8. структурная схема СЭЭС средней мощности переменного тока напряжением 380 В
Рост установленной мощности потребителей приводит к увеличению единичной мощности источников и их количества. В результате этого возникают проблемы по обеспечению защиты от токов короткого замыкания, устойчивой параллельной работы и живучести, а также размещению большого количества источников и т.д.
Одним из путей решения этих проблем является создание многостанционных систем, иначе говоря, разукрупнению больших систем. На рис. 4.9 представлена упрощенная структура автономной СЭЭС с двумя основными станциями.
В таких СЭЭС электростанции имеют между собой одну или две электрические связи (перемычки), по которым в том или ином направлении может передаваться электроэнергия. Станции располагаются в разных отсеках, разделенных водонепроницаемыми перегородками. Ответственные потребители получают питание от двух станций (двойное питание). Такое решение повышает живучесть системы.
Рис. 4.9. Структурная схема ЭЭС с двумя основными станциями
На рис. 4.10 представлена структурная схема КЭЭС с двумя основными станциями
Рис. 4.10. Структурная схема КЭЭС
Особое место в многостанционных системах занимают многоагрегатные ЭЭС. Такие системы, как правило, имеют военные корабли (КЭЭС) и мощные морские суда технического флота. Для таких систем характерно:
большое количество источников (не менее 8…10) с разнотипными первичными двигателями;
многообразие схем соединения источников и секций ГРЩ в различных режимах.
Основные типы структур многостанционных многоагрегатных корабельных ЭЭС
Кольцевые КЭЭС. В системах данного типа допускается соединение станций с помощью перемычек в «кольцо», позволяющее подавать электроэнергию от любой из электростанций к судовым потребителям. На рис 4.11 представлена КЭЭС кольцевой структуры американского авианосца «Рейнджер». Его КЭЭС состоит из восьми турбогенераторов, мощностью 1,5 МВт каждый, и трех дизель-генераторов по 1,0 МВт. Перемычки, соединяющие разные станции, обеспечивают наибольшую живучесть системы.
Рис. 4.11. КЭЭС кольцевой структуры американского авианосца «Рейнджер»
Лестничные (петлевые) КЭЭС (рис.4.12). Данный тип структуры предполагает соединение станций бортовыми перемычками. Устанавливаемые перемычки могут допускать произвольное соединение станций (рис. 4.12 б), так называемые лестницы – гребенки, или только определенные соединения (рис. 4.12 а). Автономные источники электроэнергии (ДГ) могут образовывать отдельные станции (рис.4.12 а, б) или входить в состав станции наряду с другими источниками. КЭЭС авианосца «Джон Кеннеди» (рис. 4.12 а) состоит из пяти станций. Три станции имеют по два турбогенератора, мощностью 2,5 МВт и 3,2 МВт, и две станции – по одному дизельгенератору с Р=1,5 МВт.
Рис. 4.12. КЭЭС лестничной структуры
Смешанные структуры КЭЭС В системах со структурами данного типа присутствуют элементы соединений станций, свойственные рассмотренным выше типам структур.
Все виды расположения источников и электростанций являются правомерными и определяются требованиями живучести применительно к конкретным типам судов. Однако опыт создания мощных систем показывает, что в КЭЭС с количеством станций меньше четырех правомерно использование всех трех типов структур. При большем количестве электростанций предпочтение отдается лестничным структурам.
Следует отметить, что длительная параллельная работа допускается только между ГА, принадлежащими одной станции. Параллельная работа ГА разных станций может быть только кратковременной, на период перевода нагрузки. Длительная параллельная работа также не допускается корабельных источников электроэнергии с береговыми. Связано это с тем, что устойчивость параллельной работы обеспечивается уравнительными связями, которые отсутствуют между ГА разных станций.