2. Выбор токопроводов
Выбор кабеля и шин
генератора производится по его
номинальному току
,
который у генератора МС 99-8/8 равен
1015 А.
Выбор сечения кабеля производится по условию
, (1)
где
число кабелей, включенных параллельно;
допустимый
длительный ток кабеля, значения которого
для открытой однорядной прокладки
приведены в приложении 1.
Для синхронных генераторов применяют трехфазные кабели марки КНР с сечением жилы, как правило, не более 150 мм2, так как при прокладке кабелей с большим сечением жилы значительно возрастает трудоемкость электромонтажных работ. Не следует выбирать и кабели с сечением жил менее 70 мм, так как при большом числе включенных параллельно кабелей с малым сечением жил возрастают стоимость кабелей фидера генератора и потери мощности в нем, снижается термическая стойкость фидера к току короткого замыкания в нем или на выводах генератора.
В курсовом проекте
выбор сечения и числа кабелей производится
по условию минимальной массы фидера
генератора при его длине
равной 10 м. Результаты расчета сведены
в табл. 1.
Таблица 1
Допустимый длительный ток, число, сечение жил и масса трехфазных кабелей марки КНР, входящих в фидер генератора
Сечение жил кабеля, мм2 |
Допустимый ток кабеля, А |
Число параллельно включенных кабелей, пк |
Допустимый ток фидера, А |
Масса кабеля длиной 10 м, кг |
Масса кабелей фидера, кг |
70 95 120 150 |
135 170 200 235 |
8 6 6 5 |
1080 1020 1200 1175 |
32,78 42,96 52,15 66,3 |
262 158 313 332 |
На
основании данных, приведенных в табл.1,
для фидера генератора принимаем вариант
с наименьшей массой, в котором в фидер
входить шесть включенных параллельно
кабелей КНР 3
95.
Шины генератора, соединяющие установленный на главном распределительном щите (ГРЩ) автоматический выключатель генератора с выводами ГРЩ, к которым подключен фидер генератора, выбирают по условию
, (2)
где
допустимый длительный ток медной шины,
значения которого приведены в приложении
2.
Выбираем
шины, имеющие сечение 60
6
мм, у которых
=
1084
А.
Длина шин
равна 1 м.
В соответствии с заданием на курсовой проект двигатель, для которого выбирается кабель, работает в режиме продолжительной нагрузки с номинальной мощностью. Полная электрическая мощность двигателя, потребляемая им при номинальной нагрузке,
кВА,
(3)
где
номинальная мощность двигателя
кВт
составляет
20
от номинальной мощности генератора
(
кВт),
номинальный КПД двигателя
,
номинальный коэффициент мощности
двигателя
.
Номинальный ток двигателя
А,
(4)
где
=380
В
номинальное напряжение двигателя. (Если
=230
В,
то
=220
В).
Выбор сечения кабеля производится по условию
, (5)
в
соответствии с которым по данным,
приведенным в приложении 1, выбираем
кабель КНР 3
185
(
А).
3. ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
Генераторы судовых электростанций должны иметь защиту от двух- и трехфазных замыканий, от перегрузок, от обратного тока или обратной мощности, а также от минимального напряжения. Защита генератора от внешних коротких замыканий (КЗ) осуществляется выключателями с расцепителями КЗ во всех фазах. Эта защита должна иметь выдержку времени для отстройки от ложных срабатываний при КЗ в сети. Уставка защиты от токов КЗ, как и любого другого элемента СЭЭС, должна соответствовать не менее чем 200 номинального тока.
Защита генераторного агрегата от перегрузок осуществляется, в первую очередь, путем автоматической разгрузки генераторов по активному току или частоте и автоматическим включением резервного агрегата. Защита генератора от перегрузки, действующая на его отключение, должна быть отстроена по времени действия от защиты, действующей на разгрузку, и должна срабатывать в том случае, когда при разгрузке генератора не снимается его перегрузка.
Для защиты от повреждений первичных двигателей дизель - и турбогенераторов переменного тока следует применять реле обратной мощности, которые действуют на отключение генераторных выключателей с выдержкой времени.
Защита от минимального напряжения должна действовать с выдержкой времени на отключение генератора от шин при снижении напряжения на его зажимах до значения, находящегося в пределах от 70 до 35 номинального, и должна исключать возможность подключения генератора к шинам при его напряжении менее 35 номинального.
Указанные виды защит, действующих на отключение генератора, осуществляются с помощью селективных автоматических выключателей.
Фидеры питания отдельных потребителей и распределительных щитов должны иметь защиту от двух- и трехфазных замыканий и от перегрузок. Последняя защита не является обязательной, так как перегрузка в сети обычно снимается защитой потребителей, встраиваемой в магнитные пускатели и другую аппаратуру управления.
Для защиты сети от КЗ следует использовать выключатели с расцепителями зоны кз во всех фазах, а расцепители зоны перегрузки могут устанавливаться в двух фазах. Ток уставки аппарата защиты должен быть больше пускового тока потребителя для отстройки от ложных срабатываний аппарата.
Аппарат защиты должен удовлетворять требованиям Регистра (или других правил) по температуре, ударо- и вибропрочности, влажности и т.д. Выбор аппарата производится по основным номинальным параметрам: роду тока, частоте, напряжению и току нагрузки.
Номинальный
ток расцепителя
автоматического выключателя генераторного
фидера выбирается по условию
. (6)
Уставка
генераторного выключателя на ток
срабатывания в зоне КЗ
выбирается из условия отстройки от
ложных срабатываний в режимах синхронизации
и пуска наиболее мощных потребителей
.
(7)
в
курсовом проекте принимается, что
судовая электроэнергетическая система
(СЭЭС) имеет пятиступенчатую систему
защиты. При этом генераторный автоматический
выключатель, осуществляющий защиту на
пятой ступени, должен иметь выдержку
времени в зоне КЗ
.
Для генератора МС 99-8/8 с номинальным током 1015 А по приложению 3 выбираем трехполюсный автоматический выключатель переменного тока (400 В, 50 Гц) типа ВА 74-43 со следующими техническими данными:
номинальный ток выключателя 1600 А,
номинальный
ток расцепителя
1250 А,
амплитудное значение тока включения 110 кА,
действующее значение тока отключения
при коэффициенте мощности не менее 0,1 45 кА,
уставка на ток срабатывания в зоне КЗ 2,5 ,
уставка на время срабатывания в зоне
КЗ
1 с.,
фазное индуктивное сопротивление 0,05 мОм,
активное сопротивление 0,02 мОм.
Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя фидера двигателя выбирается по условию
(8)
В
соответствии с приложением 4 принимаем
.
Уставка по току срабатывания выключателя в зоне КЗ определяется из условия отстройки от ложных срабатываний в режиме пуска двигателя
,
(9)
где указанная уставка, выраженная в относительных единицах, в которых за базисное значение принимается номинальный ток расцепителя ;
коэффициент,
учитывающий допуски на пусковой ток
двигателя и ток срабатывания выключателя
в зоне КЗ, (
)
;
коэффициент, учитывающий апериодическую
составляющую пускового тока, (
);
кратность пускового тока двигателя (в
курсовом проекте
).
Для защиты фидера двигателя в соответствии с условием ( 7 ) и ( 8 ) по приложению 4 выбираем токоограничивающий трехфазный автоматический выключатель типа А 3734 БР со следующими техническими данными:
номинальный ток выключателя 400 А,
номинальный ток полупроводникового
расцепителя 320 А,
амплитудное значение тока включения
при коэффициенте мощности не
менее 0,1 125 кА,
уставка полупроводникового расцепителя
по току срабатывания в зоне КЗ 8 ,
время срабатывания в зоне КЗ 0,04 с,
уставка по току срабатывания в зоне
перегрузки 1,25 ,
уставка по току срабатывания
электромагнитного расцепителя 4000 А.
Регулируемая уставка полупроводникового расцепителя по времени срабатывания настраивается в соответствии с условиями пуска двигателя.