1. Общие методические указания
В пособии рассмотрены методы проектирования судовых электроэнергетических систем (СЭЭС) переменного тока, относящиеся к выбору шин главного распределительного щита, кабелей и аппаратов защиты, а также к расчету токов короткого замыкания и отклонения напряжения в СЭЭС при изменении нагрузки. Все эти методы подкреплены примером, который дан в необходимом для курсового проекта объеме. Пример выполнен для того же синхронного генератора МС 99 – 8/8, для которого в части 1 настоящего учебного пособия приведены примеры расчета автоматических регуляторов возбуждения. В расчете токов короткого замыкания используется значение установившегося тока при коротком замыкании на выводах генератора, которое получено в результате расчета внешней характеристики генератора с системой возбуждения.
Описанные в учебной и справочной литературе методы расчета переходных процессов в значительной степени различаются между собой. В проектной работе применяют методики, утвержденные в качестве отраслевого стандарта [1]. Непосредственное использование этого стандарта в курсовом и дипломном проектировании исключается, с одной стороны, тем, что он не доступен студентам, так как издан в 1981 г. в малом количестве экземпляров, а его перепечатка воспрещена. С другой стороны, опыт курсового проектирования показывает, что большинство студентов самостоятельно не могут освоить этот стандарт из-за его большого объема (596 стр.), множества различных вариантов расчетных схем и недостаточной конкретности некоторых указаний по подготовке исходных данных для расчета.
В пособии приведены методики, которые близки к аналитическим методикам расчета отраслевого стандарта. Эти методы являются приближенными. Принятые в них допущения перечислены в разделах 8 и 11. Для повышения точности расчета токов короткого замыкания и расширения объема сведений, получаемых при расчете переходного процесса при изменении нагрузки, предлагаемые в пособии методики имеют следующие отличия от тех, что приведены в отраслевом стандарте:
в приближенных формулах для расчета начальных значений переходной и сверхпереходной ЭДС учтено активное сопротивление обмотки статора генератора;
суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания находится как сумма апериодических составляющих этого тока от эквивалентного генератора и эквивалентного двигателя, то есть определяется суммой двух экспонент с различными постоянными времени, а в методике отраслевого стандарта выполняется достаточно грубая замена этих двух экспонент одной с эквивалентной постоянной времени;
в расчетную схему для определения переходного процесса при пуске двигателя введено сопротивление кабеля этого двигателя, что позволяет найти изменение напряжения на его выводах;
формулы для расчета
составляющих напряжения генератора с
учетом предварительной нагрузки в
первый момент переходного процесса
заменены эквивалентными, но с меньшим
количеством параметров генератора; в
них вместо коэффициента магнитной связи
фаз статора и поперечного контура
подставлено выражение этого коэффициента
через сопротивления
и
;
добавлены формулы для расчета переходной постоянной времени и времени восстановления напряжения в СЭЭС при пуске двигателя.
В приложениях 1, 3 и 4 приведены технические данные кабелей, селективных и токоограничивающих автоматических выключателей только тех типов, которые имеют наибольшее применение в настоящее время. Активное сопротивление шин, приведенное в приложении 2, пересчитано для длительно допустимой температуры 95°С (в отраслевом стандарте оно дано для 100°С), а индуктивное сопротивление шин рассчитано по более точной, чем в отраслевом стандарте, формуле и только для тех расстояний между осевыми линиями шин, которые равны расстоянию между выводами автоматических выключателей серии ВА 74.
В курсовом проекте допускается выбор кабелей и автоматических выключателей других типов, технические данные которых можно найти в [1] – [4].