ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Раздел 1. Расчет мощности и выбор числа и типов генераторных агрегатов (ГА)

2 Раздел 2. Принципиальные электрические схемы СЭС:

2.1. Принципиальная однолинейная электрическая схема СЭС

2.2. Принципиальная однолинейная электрическая схема ГРЩ

2.3. Принципиальная электрическая схема подключения генератора

3 Раздел 3. Расчет и выбор защитных, коммутационных аппаратов и

электроизмерительных приборов.

3.1 Расчет и выбор аппаратов защиты.

3.2. Выбор электроизмерительных приборов.

3.3. Выбор коммутационной аппаратуры.

3.4. Перечень элементов.

4 Список использованной литературы.

Введение

Электрическая энергия относительно просто вырабатывается, легко передается на любые

расстояния, хорошо преобразуется в другие виды энергии (механическую, звуковую, световую,

тепловую, химическую). Благодаря этим качествам электрическая энергия в настоящее время

занимает доминирующее положение во всех отраслях хозяйства (промышленности, сельском

хозяйстве, транспорте).

На современных судах устанавливаются сотни потребителей электрической энергии,

обеспечивающих привод всех механизмов, внутреннюю и внешнюю связь, радио- и

гидролокацию, кондиционирование воздуха, приготовление пищи и т.д. Суда могут иметь одну

или две электростанции, общая мощность генераторов которых составляет до сотен киловатт.

Работа СЭЭС оказывает влияние не только на ход судна, но и на безопасность плавания,

сохранность груза и т. Д.

Совершенствование судового оборудования предусматривает:

• Повышение экономичности;

• Создание автоматизированных ЭС с автоматическим пуском, управлением и контролем за

работой ГА;

• Улучшение качества генерируемой электроэнергии путем совершенствования параметров

и характеристик систем стабилизации напряжения, и САР частоты вращения ГА;

• Совершенствование типовых схем и конструкций ГРЩ и пультов управления,

автоматизированных ЭС;

• Улучшение характеристик и конструкций коммутационных и защитных аппаратов.

1. Раздел 1. Расчет мощности и выбор числа и типов генераторов

При расчете мощности судовой электростанции (СЭС) основной задачей является определение

числа и мощности генераторных агрегатов (ГА), которые должны обеспечивать во всех режимах

работы судна бесперебойное снабжение качественной электроэнергией потребителей с учетом

максимальной загрузки ГА.

Мощность СЭС зависит от типа судна, мощности энергетической установки, водоизмещения, района

плавания, от числа и мощности потребителей электроэнергии.

Согласно Правилам классификации и постройки судов внутреннего плавания (Правила Речного

Регистра том 4, часть 5 «Электрическое оборудование», раздел 2.2): количество и мощность

источников электроэнергии основной судовой электростанции должны выбираться с учетом

следующих режимов работы судна:

1. ходового;

2. стояночного;

3. снятия с якоря (шлюзования);

4. специальных режимов для судов технического флота, промысловых и других

судов в соответствии с их назначением;

5. аварийного режима - при работе основных источников электрической энергии

(при пожаре или получении судном пробоины).

Для расчета мощности судовых электростанций использую табличный метод, на основании, которого рассчитываю потребляемые мощности в различных режимах работы судна.

Форма и содержание таблицы одинаковы для всех судов и могут различаться только режимами в

зависимости от назначения судна и рода тока.

Табличный метод расчета мощности генераторов.

Определение нагрузки судовой электростанции табличным методом заключается в следующем:

В таблицу заносятся все потребители, работающие в данном режиме, их номинальные данные,

данные для режима работы

1. Составляют табличную форму, количество режимов работы, в которой согласуется

с типом судна и характером его эксплуатации, как указано выше.

2. На основании расчетов, связанных с выбором отдельных судовых потребителей

электроэнергии, заполняют графы 2 - 8 таблицы:

- графа 2: наименование потребителей;

- графа 3: количество однородных потребителей (n);

- графа 4: установленная мощность на валу механизма (Рм);

- графа 5: тип электродвигателя (для потребителей, имеющих электродвигатель);

- графа 6: номинальная мощность электродвигателя или потребителя (Рн);

- графа 7: номинальный коэффициент полезного действия (ŋН);

- графа 8: номинальный коэффициент мощности (cos Н),

3. На основании исходных данных по графам 3,4,6,7 заполняют графы 9,10,11:

- графа 9: коэффициент использования электродвигателя

K1=

- графа 10: потребляемая мощность однородных потребителей активная

Рn= кВт

- графа 11: потребляемая мощность однородных потребителей реактивная

Qn=Pn*tqн

где tqН определяют по коэффициенту мощности потребителя cosн.

2. Выбирают коэффициенты загрузки потребителей при работе в различных режимах К2,

определяют фактический коэффициент загрузки

К3= К2* К1

и заполняют графы 12,13,19, 20 ,26, 27, 33, 34.

3. Определяют значение коэффициентов полезного действия и коэффициентов мощности

потребителей в зависимости от их загрузки и заполняют графы

14,15, 21, 22, 28, 29, 35, 36.

Зависимости К П Д(ŋ1) и c o s 1 в зависимости от загрузки К3 электродвигателей мощностью более 10 кВт (кривые 1) и до 10 кВт (кривые 2) приведены на рисунке 1. Примечание: Значения КПД(ŋ1) и c o s 1 электродвигателя зависят от его загрузки. По соответствующим графикам зависимости КПД и c o s 1 загрузки двигателя можно сказать, что значение КПД электродвигателей сравнительно мало изменяется в пределах нагрузки от 50 до 100% поэтому КПД из графы 5 переносится в графу 13 (исключение составляет рулевое устройство, где К3 <0.5). Значения коэффициента мощности электродвигателя в значительной степени зависит от изменения загрузки электродвигателя – К3 , поэтому при определении потребляемой мощности необходимо вводить соответствующую поправку на изменение c o s 1, значение коэффициентов использования установленных электродвигателей загрузки механизмов, одновременности, мощности, КПД принимают на основании расчетов по техническому и рабочему проектам данного судна и судна прототипа, а также по данным эксплуатации аналогичных потребителей на других судах.

4. Определяют коэффициенты одновременной работы К0 одноименных потребителей при работе в различных режимах и заполняются графы 16, 23, 30, 37. Коэффициент одновременной работы одноименных потребителей определяется отношением K0=

Где: nраб - количество работающих в данном режиме одноименных потребителей;

nуст - количество установленных х на судне одноименных потребителей.

5. Определяют значения активной и реактивной потребляемой мощности в режиме и заполняют графы 17,18,24,25,31,32,38,39. Активную мощность, потребляемую в данном режиме, находят по формуле: Pp= K3*K0, кВт

Реактивную мощность вычисляют по формуле: Qp=Pp*tq1, квар,

Где: tq1

определяют по коэффициенту мощности потребителя в данном режиме работы. После заполнения таблицы определяем суммарные потребляемые мощности (активная, реактивная, полная). После этого выбирают общий коэффициент одновременности работы потребителей для каждого режима. Тем самым учитывают несовпадение максимумов нагрузки потребителей во времени.

6. Выбирают общие коэффициенты одновременной работы продолжительно К01 и кратковременно К02 работающих потребителей в различных режимах, учитывающие вероятность совместной работы приемников в данном режиме. 7. Определяют суммарную расчетную потребляемую мощность (с учетом потери активной мощности в сети, составляющей примерно 3-5%) активную и реактивную для продолжительно работающих приемников и периодически включаемых приемников по формулам:

P1p=K01*Kп*Pp1 ; Q1∑Р = К01*КП *∑QР1 - для продолжительно работающих приемников;

Р2∑Р = К02 *КП *∑РР2 ; Q2∑Р = К02 *КП *∑QР2 - для периодически включаемых приемников, где Р1∑Р , Q1∑Р - суммарные активная и реактивная мощности продолжительно работающих приемников с учетом коэффициентов одновременности и потерь в судовой сети. Р2∑Р , Q2∑Р - тоже самое для периодически включаемых приемников; К01 - коэффициент одновременности продолжительно работающих потребителей в соответствующих режимах приемников; К02 - коэффициент одновременности периодически включаемых потребителей; КП - коэффициент потерь в судовой сети;

В отдельных расчетах нагрузки СЭС учитывают мощный эпизодически работающий приемник, активную и реактивную мощности, которого суммируют с соответствующими мощностями периодически работающих приемников (Р2∑Р , Q2∑Р ).

8. Находят активную и реактивную общую суммарную потребляемую мощность по графам 17. 18; Р∑Р = Р1∑Р + Р2∑Р , Q∑Р = Q1∑Р + Q2∑Р

9. Находят полную суммарную мощность в каждом режиме работы

S∑Р + , кВа

10. Находят средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки в каждом режиме работы.

cos∑Р =

Если средневзвешенный коэффициент мощности по режимам больше номинального коэффициента мощности генераторов, то число и мощность последних выбирают по активной суммарной потребляемой мощности. Если меньше, то мощность генераторов СЭС выбирают по полной мощности S∑P

Определение количества и мощности генераторов. Итоговые значения нагрузки электростанции в различных режимах работы служат основанием для выбора количества и мощности генераторов, устанавливаемых в судовой электростанции. При этом намечают несколько возможных вариантов электростанции по составу генераторов, исходя из наличия поставляемых промышленностью дизель-генераторов. Затем производят анализ данных вариантов по ряду показателей. Вариант с минимальным количеством типоразмеров генераторов является наиболее приемлемым. Загрузка генераторов, работающих в различных режимах, должна быть наибольшей. Однако при этом лучшим следует считать такой вариант, в котором все генераторы (основные и резервные) по типу и мощности одинаковы. Загрузка генераторов составляет 70-80 % номинальной мощности.

Необходимо, чтобы в длительных режимах (ходовой) загрузка генераторов составляла 80 %. В относительно кратковременных режимах (съемка с якоря, аварийный режим и т.п.) загрузка может быть 70 % и несколько меньше.

Длительность стоянки судов может быть близка к длительности хода, поэтому генераторы, работающие в режиме стоянки, также должны иметь наибольшую загрузку. Обеспечить наиболее высокую загрузку генераторов можно всегда, если стремиться к разукрупнению мощностей и увеличению количества генераторов, используя параллельную работу. Минимальное количество генераторов электростанции равно двум. При этом один из генераторов является основным, а другой генератор - резервным. Однако лучше, когда электростанция имеет три - четыре генератора. В таком случае в работе могут находиться два - три генератора; один генератор - на профилактике; один или два генератора - в готовом для работы резерве.

Известно следующее общее положение: мощность энергетических систем всегда должна учитывать рост мощностей потребления электроэнергии. Опыт показывает, что в течение десятков лет эксплуатации на судах устанавливаются новые дополнительные потребители электроэнергии. В тоже время электростанция по мощности сохраняется в первоначальном виде. В связи с этим, судовые электростанции должны иметь резерв мощности, который на 20-30 % превышает требуемый резерв по регистру.

По расчетной мощности СЭЭС выбираем генератор переменного тока, имеющий следующие

параметры:

- тип МСК92-4;

- мощность: P = ……кВт,

- напряжение: U =……В,

- номинальный КПД: ŋН=……..%

- частота вращения: n =……. об/мин.

На основании расчета мощности СЭЭС принимаем к установке:

Назначение	Тип генератора	Мощность, кВт	Количество, кол-во	Напряжение В	Примечания
Основной
Резервный

ПРИМЕР РАСЧЕТА ТАБЛИЦЫ НАГРУЗОКИВЫБОРА ЧИСЛА ГЕНЕРАТОРОВ.

1. Номер по порядку в таблице нагрузок: 12

2. Наименование потребителя: насос питьевой воды

3. Количество однородных потребителей: п = шт.

4. Мощность на валу механизма: Рм= кВт.

5. Тип электродвигателя: VZC-21/4

6. Номинальная мощность электродвигателя: Рн = кВт.

7. Номинальный КПД электродвигателя: ŋн=

8. Номинальный коэффициент мощности электродвигателя: cosН=

9. Коэффициент использования электродвигателя:К1= РМ/РН =

10. Активная потребляемая мощность однородных потребителей:

РП= РН*n/ŋН = …… кВт

11. Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей:

QП= РП*tgН=…… квар

РЕЖИМ СТОЯНКИ

12. Коэффициент загрузки в режиме: К2=

13. Фактический коэффициент загрузки: Кз=К2*К1=

14. КПД в зависимости от за грузки:ŋ1=

15. Коэффициент мощности в зависимости от загрузки: соs1=

16. Коэффициент одновременности работы однородных потребителей:

К0= nраб/nуст=……

17. Активная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме Рр= Рн*nк3к0/ŋ1= …… кВт

18. Реактивная потребляемая мощность однородных потребителей в режиме Qр= Рр*tg1= …… квар

19. Суммарная мощность продолжительно работающих потребителей врежиме с учетом общего коэффициента одновременности К01=

АКТИВНАЯ

Р1р= К01*(Рр) = …… кВт

РЕАКТИВНАЯ

Q1р= К01*(Qр)= …… квар

20. Суммарнаямощностькратковременно /периодически/ работающих потребителей в режиме сучетомобщего коэффициента одновременности К02=

АКТИВНАЯ

Р2р= К02*(Рр) = ….. кВт

РЕАКТИВНАЯ

Q2р= К02*(Qр)= …… квар

21.Суммарнаямощностьэпизодическиработающихпотребителейврежимесучетом общегокоэффициентаодновременностиК03 =

АКТИВНАЯ

Р3р = К03 *(Рр)=……

РЕАКТИВНАЯ

Q3р = К03 *(Qр) = …….

22. Суммарная мощность в режиме

АКТИВНАЯ

Рр = Р1р+ Р2р+ Р3р=…..

РЕАКТИВНАЯ

Qр = Q1р+ Р2р+ Р3р=…..

23. Суммарная нагрузка с учетом 5% потерь электроэнергии в цепи:

Р =1,05* Рр =1,05* …. =кВТ Q = 1,05*Qр =1,05* …. квар

24. полная мощность S=√(Pp^2+Qp^2)=……

5. Средне взвешенный коэффициен тмощности cos = Рр/ S р =……

26. Количество и мощность выбранного генератора для стояночного режима: 1 х 50 кВт

РАЗЛЕЛ 2. ЭЛЕТРИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СЭС.