Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра проектирования судов
ЧЕЛПАНОВ И.В.
Л Е К Ц И Я № 9.1
Тема: Судовые электроэнергетические системы
Текст лекции по дисциплине «Объекты морской техники»
Санкт-Петербург
2011
Введение
Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС) — это совокупность взаимосвязанных корабельных источников электроэнергии, преобразователей, распределительных, регулирующих и управляющих устройств и соединительных линий, объединённых процессом производства, преобразования и распределения электроэнергии, предназначенная для питания судовых потребителей. Многие авторы в определение СЭЭС вводят и потребителей, формально же потребители в систему не входят, но они оказывают существенное влияние на структуру, параметры, режимы и др. Из определения следует, что СЭЭС состоит из источников электроэнергии, линий электропередач, распределительных щитов и преобразователей, а также регулирующих, контролирующих, распределяющих, сигнализирующих, управляющих и других устройств.
Судовые электроэнергетические системы имеют существенные отличия от больших береговых, а также от других автономных систем.
Соизмеримость мощностей генераторов и потребителей, наличие достаточно больших возмущений в системе и связанных с этим изменений частоты и напряжений.
Короткие линии, поэтому их расчёт, как правило, ведётся не по потерям напряжения, а по тепловым режимам.
Большие номинальные и аварийные токи из-за относительно низких напряжений и коротких линий и в связи с этим тяжёлые аварийные режимы.
Наличие значительных по объёму, массе, а в ряде случаев протяжённости кабельных трасс. Как показал опыт, это требует большого внимания при их проектировании, постройке и эксплуатации. Из-за относительно низких напряжений и больших номинальных токов генераторов и потребителей кабельные трассы для мощных систем получаются громоздкими, трудными для монтажа, легкоуязвимыми при аварийных повреждениях.
Возможность как автономной, так и параллельной работы нескольких разнородных генераторных агрегатов с различными первичными двигателями, регуляторами и характеристиками.
Сложная многоступенчатая система электрической защиты и управления, которая функционально может меняться и перенастраиваться в зависимости от режимов работы.
Необходимость обеспечения надёжной работы всех элементов СЭЭС при бортовой и килевой качке. Амплитуда бортовой качки может достигать 45°, а килевой 10°. Длительный крен судна может достигать 15°.
Большое количество потребителей, разнообразных по роду тока, напряжению, мощности, предназначению, степени важности, исполнению, характеру момента на валу, режиму работы и защищённости, сконцентрированных, как правило, в затеснённых отсеках. Потребители должны функционировать в различных климатических поясах от арктических до тропических и соответственно подвергаться значительным колебаниям температуры наружного воздуха, а также разнице температур мест расположения при значительной влажности морского воздуха и наличия в нём солей, паров топлива и масел, что может весьма агрессивно действовать на металл и изоляцию электрооборудования. Относительная влажность воздуха на палубе судна 70-100 %, а под палубой, в машинных отделениях до 95±3 % при температуре +25±2 °С.
Необходимость успешного функционирования электрооборудования в условиях ударных сотрясений и вибраций. Вибрация может быть общей, создаваемой работой гребных винтов и главной энергетической установкой, и местной, вызываемой работой отдельных агрегатов.
Широкое внедрение на судах статических преобразователей электроэнергии вызывает необходимость принятия комплекса мер по обеспечению статических и динамических показателей качества.
Использование на судах различных систем регулирования, управления, защиты, сигнализации и др. на микропроцессорной элементной базе, требующих для успешного функционирования как бесперебойного питания, так и кондиционной электроэнергии. Из-за наличия импульсных коммутационных перенапряжений вопросы электромагнитной совместимости в стеснённых судовых условиях становятся серьёзной проблемой для проектировщиков и специалистов по эксплуатации.
12. Несмотря на особые условия функционирования СЭЭС, необходимость обеспечения составляющих безопасности эксплуатации систем судна (ядерная безопасность, электробезопасность, электростатическая, хранения лёгких топлив, пожаробезопасность и др.).