1.3.3. Сээс, объединенные с силовой установкой

СЭЭС целесообразно объединять с силовой установкой в том случае, когда для привода судовых движителей используются электродвигатели. При этом питание потребителей СЭЭС и гребных электродвигателей осуществляется oт общих генераторов (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Структурная схема объединенной СЭЭС: ПУ – преобразовательное

(пусковое) устройство; М1, М2 – гребные электродвигатели (моторы)

Такая объединенная (или единая) электроэнергетическая система находит применение, например, на судах технического флота – земснарядах. На стоянке, когда земснаряд выполняет работы по выемке грунта, генераторы нагружаются в основном электроприводами технологических лебедок. В ходовом режиме генераторы работают на электроприводы движителей (гребных винтов).

Подобная система применяется на рыбопромысловых судах, где имеется мощное технологическое электрооборудование. Напряжение и частота на шинах объединенных электростанций сохраняются стабильными.

Регулирование частоты вращения электроприводов (если это необходимо) осуществляется с помощью индивидуальных преобразователей или специальных пускорегулирующих устройств. При данной системе целесообразно применение судовых крыльчатых движителей или винтов регулируемого шага.

Объединенная СЭЭС применяется на плавучих кранах, где имеются мощные технологические электроприводы и электроприводы судовых крыльчатых движителей. Проектирование объединенных СЭЭС связано с решением комплексных задач, обусловленных требованиями автономных СЭЭС и гребных электрических установок (ГЭУ).

Такие СЭЭС применяются в тех случаях, когда мощность, необходимая для обеспечения общесудовых потребителей электроэнергии, соизмерима с мощностью силовой установки или когда создается такая ГЭУ, от генераторов которой можно питать общесудовые потребители электрической энергии.

1.4. Структурные схемы судовых электростанций

Структурные схемы электростанций СЭЭС должны предусматривать:

1) параллельную работу на общие сборные шины всех генераторов, установленных на электростанции;

2) раздельную работу отдельных генераторов (или групп генераторов), каждый (каждая) из которых подключается к отдельной секции сборных шин;

3) защиту генераторов и питающих линий от ненормальных режимов работы;

4) прием питания одной из электростанций с берега или от других судов;

5) как можно более простую систему управления работой электростанции при переходе от одного режима работы к другому;

6) выполнение периодических осмотров и ремонтов ГРЩ электростанции при снятом напряжении;

7) возможность изготовления ГРЩ по секциям;

8) минимальные габариты и массу ГРЩ.

Электростанции эксплуатируемых в настоящее время судов имеют весьма разнотипные структурные схемы. Среди них можно найти схемы, допускающие и не допускающие параллельную работу генераторов, схемы с одной и несколькими независимыми системами сборных шин, допускающие переключение генераторов или потребителей и др.

При проектировании судовых электростанций в настоящее время, как правило, предусматривается параллельная работа генераторов на одну систему сборных шин, которая с помощью коммутационных аппаратов или съемных шинных накладок делится на несколько секций для того, чтобы обеспечить в некоторых случаях раздельную работу генераторов (например, на случай ремонта ГРЩ, невозможности параллельной работы с валогенератором, ухудшения качества работы регуляторов частоты вращения или других систем автоматизации параллельной работы генераторов). При этом нормальным рабочим положением является такое, когда все секционные аппараты включены.

Две отдельные системы шин, в нормальной работе не соединенные между собой, могут быть признаны целесообразными в том случае, когда общая мощность параллельно работающих генераторов ограничивается предельными для аппаратов значениями токов короткого замыкания в СЭЭС и вместе с тем все генераторы устанавливаются в пределах одной электростанции.

На рис. 1.6 представлена структурная схема электростанции с одной системой сборных шин, разделенных на пять секций. К секциям шин Ш1 и Ш2 подключены генераторы и наиболее ответственные потребители электрической энергии. К секции шин Ш3 подключены в основном потребители стояночного режима, сюда же может быть подано питание с берега. К секциям шин Ш4 и Ш5 подключены потребители камбуза, освещение и другие потребители напряжением 220 В. С помощью разъединителя В1 имеется возможность отделить секции Ш1 и Ш2 и осуществить осмотр аппаратуры тех или иных генераторов и соответствующих потребителей электроэнергии. С помощью переключателя В2 секция Ш3 (со стояночными потребителями) может получать питание от любых двух генераторов, подключенных к секции Ш1 или Ш2. При подаче питания с берега на секцию Ш3 поочередно могут быть осмотрены секции Ш1 и Ш2.

Рис. 1.6. Структурная схема электростанции с одной системой сборных шин:

Ш1–Ш5 – секции шин электростанции; В1, В3 – разъединители; В2 – переключатель

С помощью разъединителя В3 можно произвести поочередный осмотр секций Ш4 и Ш5. Наличие разъединителя В1 дает возможность также осуществлять параллельную работу генераторов попарно или всех четырех вместе.

При наличии трех генераторов на электростанции обычно для каждого генератора выделяется отдельная секция шин с разбивкой потребителей на все три или только на две крайние секции шин.

Валогенераторы и утилизационные турбогенераторы, как правило, выделяются за собственные секции шин. Турбогенераторы и дизель-генераторы также разделяют по отдельным секциям шин.

В качестве секционных аппаратов применяются как разъединители, так и автоматические выключатели. Последние при коротких замыканиях в соответствии с избирательностью действия защиты отделяют неповрежденные секции шин от поврежденных.

Защита генераторов и всех питающих линий осуществляется автоматическими выключателями.

На рис. 1.7 приведена структурная схема электростанции с двумя системами сборных шин. При этом каждая система шин может быть разделена на две секции с помощью разъединителей В1 и В2. Потребители электроэнергии равномерно распределены между двумя системами шин.

Рис. 1.7. Структурная схема электростанции с двумя системами сборных шин

Генераторы могут быть выборочно подключены к одной или другой системе шин.

Подобная схема обладает высокой маневренностью в работе и ремонтопригодностью. Недостатком ее является двойной комплект автоматических выключателей для каждого генератора, что связано с увеличением габаритов ГРЩ электростанции. Однако при большой общей мощности генераторов и невозможности разместить на судне несколько электростанций данная схема заслуживает внимания.