
- •Глава 2 выбор рода тока, частоты и напряжения сээс
- •§ 2.1. Выбор рода тока
- •§ 2.2. Выбор номинальной частоты
- •§ 2.3. Выбор номинального напряжения
- •Генераторы и преобразователи электроэнергии Генераторные агрегаты
- •Синхронные генераторы
- •§ 4. Генераторные установки отбора мощности
- •§ 2.5. Электромеханические преобразователи электрической энергии
- •§ 2.6. Статические преобразователи электрической энергии
- •Глава 3 электрические станции
- •§ 3.2. Мощность судовых электростанций
- •§ 3.3 Состав генераторных агрегатов
- •§ 3.4. Электрическая защита в сээс
- •§ 3.5. Коммутационно-защитные аппараты
- •§ 3.6. Главные распределительные щиты
§ 3.4. Электрическая защита в сээс
Основными видами нарушений нормальной работы СЭЭС или отдельных ее элементов являются следующие:
недопустимое понижение сопротивления изоляции токо-проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов;
повышение сопротивления контактных соединений токопро-водов (клеммы электрических машин, аппаратов, кабелей);
обрыв токопроводов (шин, жил кабелей, проводов);
металлическое замыкание токопроводов разных полярностей (глухое короткое замыкание);
перегрузка электродвигателей по моменту сопротивления на валу (неисправности или перегрузки приводных механизмов);
неисправности в работе автоматических устройств управления элементами СЭЭС (ложные сигналы управления);
ошибки экипажа в использовании электротехнических устройств.
Причины, вызывающие в судовых условиях такие нарушения, носят случайный характер: дефекты материалов, технологии изготовления и монтажа электрооборудования, агрессивное воздействие окружающей среды (попадание влаги, масел, морской воды, щелочей и кислот), внешние механические перегрузки (вибрация и удары), электрические возмущения (наведенные атмосферные перенапряжения), старение материалов и износ деталей, нарушения правил эксплуатации судового электрооборудования и др.
В работе СЭЭС нарушения проявляются в увеличении токов и мощностей по сравнению с их нормальными эксплуатационными значениями, ненормальном снижении или повышении напряжения в сети и искажении синусоидальности его формы, повышении электромагнитных моментов электрических машин, повышении температуры отдельных частей устройств, возникновении электромагнитных и механических резонансных явлений. В конечном итоге нарушения приводят к необратимому выходу из строя поврежденного оборудования, нарушению нормального питания судна электроэнергией, возникновению очагов пожаров и даже к катастрофам.
Для аварийных процессов в СЭЭС характерен значительный диапазон длительности их протекания (перенапряжения — от Ю-9 до 10~3 с, нарастание перегрева контактов — от 102 с до нескольких недель), энергетических уровней (тепловыделение от долей ватт в месте понижения сопротивления изоляции кабеля до единиц мегаватт в месте металлического короткого замыкания на ГРЩ), значений приращений токов в аварийных цепях (от долей процента до тысяч процентов номинальной величины), электродинамических эффектов (электромагнитные силы вызывают механические перегрузки, измеряемые сотнями процентов номинальных значений).
С целью уменьшения повреждений оборудования и сокращения времени нарушения нормального электроснабжения судна предусматривается защита СЭЭС в аварийных режимах. Защита осуществляется системой устройств, автоматически отключающих поврежденные элементы или части СЭЭС и сигнализирующих о коротких замыканиях; перегрузках по току и мощности; повреждении первичного двигателя генератора; обрыве одной фазы питающего фидера; исчезновении (снижении) напряжения в сети.
Поэтому диагностическими признаками (величинами) возникновения нарушений нормальной работы в СЭЭС являются: уменьшение сопротивления изоляции в сети ниже допустимого предела (повреждение изоляции, загрязнение или отсыревание изоляционной поверхности), повышение тока или мощности в цепи выше номинальной величины (перегрузка потребителя, неблагоприятное сочетание режимов работы группы потребителей, короткое замыкание в цепи), снижение напряжения (короткое замыкание, обрыв фазы в питающем фидере, нарушение в работе регулятора напряжения генератора), изменение направления активной мощности или тока генератора (неисправность в работе приводного двигателя или его регулятора частоты вращения). Важным и осложняющим построение защиты обстоятельством оказывается возможность близких значений диагностических величин в нормальных эксплуатационных режимах и при авариях (особенно при перегрузках). Например, пусковой ток асинхронного двигателя может превосходить ток короткого замыкания в фидере.
Своему целевому назначению система защиты СЭЭС будет соответствовать только при следующих важных для нее свойствах:
— быстродействии;
избирательности (селективности) — способности локально отключать поврежденный элемент (участок) СЭЭС;
чувствительности — способности «отличать» аварийные и нормальные изменения диагностических величин;
надежности — способности надежно срабатывать при аварии и не срабатывать в нормальных режимах;
электродинамической и термической устойчивости устройств защиты — способности без механических повреждений и обгора-ния отключать предельные по величине токи короткого замыкания.
Система защиты в СЭЭС построена на использовании коммутационно-защитных аппаратов, выключателей, предохранителей, реле тока и мощности, устройств автоматической разгрузки и включения резервных генераторных агрегатов, значительная часть которых устанавливается на ГРЩ. С помощью этих устройств реализуется защита всех основных ее элементов: генераторных агрегатов, секций ГРЩ, фидеров сети, электродвигателей, трансформаторов и цепей управления, сигнализации и измерений.