книги из ГПНТБ / Михайлов В.С. Судовые электростанции и электродвижение судов учеб. пособие

ность повторного включения автомата при наличии короткого за­ мыкания в сети, пока кнопка Кн еще нажата. Затем, двигаясь по

отключающего расцепителя РО, управление которым осуществля­ ется максимальными реле РМ. Выдержка времени при отключении обспечивается замедлителем расцепления ЗМ.

Универсальные автоматы с аналогичной схемой управления мо­ гут быть выполнены как на переменном, так и на постоянном токе, причем их время включения составляет в первом случае 0,3 с, а во втором — 0,5 с.

Аналогичный принцип действия, конструкцию и назначение имеют автоматические селективные выключатели серий АС и АГ, также широко применяемые в схемах судовых ГРЩ.

К группе автоматов, используемых для подключения к ГРЩ фидеров потребителей, относятся установочные воздушные выклю­ чатели серии А3300 (рис. 42).

Все детали автомата серии А3300 собраны в пластмассовом кожухе, состоящем из основания 25 и крышки 4. Неподвижный контакт 23 укреплен на медной шине 24, которая выводом 26 при­ соединена к внешней цепи. Подвижный контакт 22 закреплен на медном якоре 3, установленном на контактодержателе 21. Подвиж­ ный контакт с помощью гибкого провода 19, токовой шины 20 и нижнего вывода 16 связан со вторым полюсом внешней цепи.. Над контактами каждого полюса автомата расположена дугогасительная камера 1, выполненная из изоляционных стенок со сталь­

Помимо рукоятки на механизм свободного расцепления через рычаг 7 может воздействовать расцепитель 8, в состав которого входят собачка 9, валики и пружины, удерживающие собачку в оп­ ределенном положении, а также удерживающая рейка 10 и токо­ вые элементы.

100

9

Электромагнитный элемент комбинированного расцепителя включает в себя сердечник 15, якорь 12, возвратную пружину 13 и токовую катушку 14. Электромагнитный элемент отключает авто­ мат при коротком замыкании в той фазе, в которой включен эле­ мент. При возникновении тока короткого замыкания якорь электро­ магнитного элемента притягивается к сердечнику, воздействует на кулачок удерживающей рейки, поворачивает ее, вызывая отключе­

ние автомата так, как это было описано выше.

В качестве переключателей амперметров и вольтметров на Г Р Щ устанавливаются универсальные переключатели серии УП, которые применяются также в качестве командоаппаратов для включения контрольных цепей автоматов и для управления серводвигателями приводных двигателей генераторов.

Переключатель типа УП5100 (рис. 44) имеет подвижные 5 и не­ подвижные 6 контакты, входящие в контактные секции 2, отделен­ ные друг от друга пластмассовыми перегородками 3. Размыкание и замыкание контактов осуществляется с помощью пластмассовых шайб 4, форма которых подбирается такой, чтобы обеспечить на­ бор всех возможных схем включения, обусловленных назначением переключателя. Общее число цепей, в зависимости от величины

102

переключателя, может быть от двух до 16. Переключение цепей осуществляется пластмассовой рукояткой /.

Каждая секция переключателя имеет два разрыва цепи. Если необходим однополюсный разрыв цепи, то используется неподвиж­ ный контакт 6 и выход подвижного контакта 7.

Переключатели типа УП5100 применяются в цепях с напряже­ нием до 500 В постоянного и переменного тока. Длительная на­ грузка замкнутых контактов составляет до 20 А, десятисекундная — до 75 А, трехсекундная — до 250 А.

ковая обмотка 2 питается через трансформатор тока, первичйой обмоткой которого является шина одной фазы генератора. Об­ мотка напряжения 4 подключается на линейное напряжение генератора. В магнитном поле этих обмоток расположен алюминие­ вый диск 5, который может поворачиваться на своей оси на опре­ деленный угол, обусловленный сопротивлением спиральной пру­ жины 6. Ось диска посредством шестерен (на рисунке не пока­ заны) связана с подвижным контактом.

При нормальном режиме работы синхронного генератора, защи­ щаемого с помощью РОМ, действие потоков обоих магнитопроводов на подвижную систему реле уравновешивается пружиной. В случае перехода генератора в двигательный режим фаза тока токовой обмотки реле изменяется, равновесие вращающего мо­ мента диска и момента сопротивления пружины, удерживающей диск, нарушается. В результате при некоторой величине обратной

Аналогичный принцип действия и устройство имеет реле пере­ грузки типа ИМ145, используемое в ГРЩ переменного тока в ка­ честве защиты синхронных генераторов от перегрузки.

Электроизмерительные приборы, устанавливаемые на ГРЩ, должны быть морского исполнения.

103

Д ля измерения сопротивления изоляции судовой электроэнерге­ тической системы на современных ГРЩ применяется устройство «Электрон». Это устройство предназначено для непрерывного авто­ матического контроля сопротивления изоляции судовых электри­ ческих сетей однофазного и трехфазного переменного тока напря­ жением до 400 В, частотой 50—500 Гц с незаземленной нейтралью, находящихся как под напряжением, так и в обесточенном со­ стоянии.

Принцип действия устройства «Электрон» основан на измерении тока в цепи, состоящей из источника стабилизированного напря­

прибор в мегомах, можно по его показаниям судить о величине сопротивления изоляции.

Внешний вид устройства «Электрон», устанавливаемого в одной из секций ГРЩ, показан на рис. 46.

Устройство заключено в брызгозащищенный сварной анодиро­ ванный корпус из сплава АМг, окрашенный снаружи молотковой эмалью светло-серого цвета. На задней стороне устройства на спе­ циальных конструкциях установлены трансформатор питания, пере­ ключатель уставок, сигнальная лампа и монтажные панели. На лицевой стороне крышки закреплены измерительный прибор маг­ нитоэлектрической системы типа М145 на 50 В со шкалой, градуи­ рованной в мегомах (от нуля до МОм), кнопка «Замер» для включения измерительного прибора, кнопка «Контроль» для кон­ троля исправности сигнальной цепи и глазок сигнальной лампы. В крышке имеется окно, через которое видна уставка шкалы пере­ ключателя.

Устройство обеспечивает непрерывный автоматический кон­ троль сопротивления изоляции и автоматически включает световую и звуковую сигнализацию при снижении сопротивления изоляции ниже величины, заданной уставкой.

Питание устройства «Электрон» осуществляется от судовой сети переменного тока напряжением 127 или 220 В и частотой 50 Гц.

Аппараты, устройства и приборы главных распределительных устройств размещены по секциям ГРЩ. На некоторых судах функ-

104

ции управления и контроля за работой судовой электроэнергетиче­ ской установки совместно с ГРЩ осуществляются пультами управления, устанавливаемыми в центральном посту управления (ЦПУ). Конструктивно пульты управления выполняются анало­ гично ГРЩ, но имеют наклонные панели, на которых, как на на­ клонных столах, располагаются шкалы приборов, рукоятки прибо­ ров и устройств управления.

Часто пульт управления судовой электростанцией совмещается с пультом управления главной силовой установкой судна.

ГЛАВА VI

ЗАЩИТА СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

§ 26. Защита судовых генераторов

Для обеспечения надежной работы судовой электростанции и бесперебойного снабжения электроэнергией судовых потребителей необходимо правильно выбрать защиту от повреждений и ненор­ мальных режимов работы элементов судовой электроэнергетиче­ ской системы. В связи с этим к защите предъявляют следующие основные требования:

1) селективность, или избирательность, действия защиты, под которой понимается отключение только поврежденного элемента или участка системы;

2)быстродействие, позволяющее повысить динамическую устой­ чивость генераторов судовой электростанции, сократить время работы приемников электроэнергии с пониженным напряжением и уменьшить повреждения, возможные при больших токах короткого замыкания;

3)надежность, предусматривающая постоянную готовность за­ щиты к действию;

4)чувствительность к нарушениям нормальных условий работы установки и способность предупреждать их переход в аварийный режим.

Кроме того, очень важным обстоятельством является достаточ­ ная разрывная способность аппаратов защиты при отключении поврежденного участка системы.

Одним из основных элементов защиты является реле. Р е л е — это автоматически действующий аппарат, срабатывающий при до­ стижении определенного значения величины, на изменение которой он реагирует. В судовых электротехнических установках приме­ няются:

— реле управления, предназначенные для автоматического при­ ведения в действие электрических систем;

105

— реле защиты, служащие для защиты электрических систем от воздействия на них параметров ненормальных режимов работы;

— сигнальные реле, предназначенные для приведения в дейст­ вие звукового или светового сигнала.

Кроме назначения, реле подразделяются по ряду других при­ знаков:

по принципу действия — на электромагнитные, электродинами­ ческие, индукционные, электронные, тепловые, маятниковые, центро­ бежные, поплавковые и др.;

по параметру, на изменение которого они реагируют,— на токо­ вые, реле напряжения, времени, скорости, уровня, давления и др.;

по характеру изменения фактора, вызывающего срабатыва­ ние,— на максимальные, минимальные, дифференциальные и реле направления;

Кроме перечисленных видов реле в электротехнических установ­ ках применяют еще так называемые промежуточные реле, которые используются для усиления мощности контактов первичного реле и передачи управляющего сигнала одновременно по нескольким параллельным направлениям (например, на отключение, на све­ товой и звуковой сигналы).

В процессе эксплуатации генераторов судовой электростанции возможны следующие их повреждения и нарушения нормальных режимов работы:

1)перегрузки генераторов по току и мощности;

2)короткие замыкания в сети, питаемой генератором;

3)короткие замыкания в обмотках генераторов (внутренние короткие замыкания) ;

4)переход генератора в двигательный режим.

—максимальные расцепители, отключающие автомат при пере­ грузке или коротком замыкании;

—селективную пристройку, обеспечивающую выдержку вре­ мени отключения токов короткого замыкания;

—отключающий расцепитель, служащий для отключения авто­ мата при срабатывании других видов защиты генератора.

Для того чтобы токи перегрузок и токи коротких замыканий от­

106

других параллельно работающих генераторов. Для защиты самого

ние контактов: сначала контактом К2 обмотка возбуждения замы­ кается на сопротивление гашения поля СГП, а затем контакт КІ отключает возбудитель от обмотки возбуждения. При включении обмотки возбуждения генератора на сопротивление гашения поля происходит быстрое снижение э. д. с. до остаточного напряжения, а следовательно, и исчезновение тока короткого замыкания в короткозамкнутой цепи.

107

текущего к точке короткого замыкания в нем от других парал­ лельно работающих генераторов.

Если на электростанции устанавливается несколько генерато­ ров и предусматривается их параллельная работа, то все генера­

ния генератора с первичным двигателем. При этом в генераторе постоянного тока изменится направление тока, а в синхронном ге­ нераторе изменится направление мощности. Потребление тока и

у(динамическое токовое). Такое реле имеет

токовую катушку KT и катушку напряже­ ния КН (рис. 49). В нормальном генера­ торном режиме обе катушки создают сог­ ласно действующие магнитные потоки, ко­ торые и удерживают контакт К в разомк­

нутом состоянии. При переходе генератора в двигательный режим изменяется направление тока в токовой катушке реле, ее маг­ нитный поток ослабляет поток катушки напряжения и контакт реле К замыкается под действием пружины. Через замкнувшийся контакт К получает питание катушка отключающего расцепителя генераторного автомата и отключает автомат. Реле обратного тока РОТ срабатывает без выдержки времени при достижении изменив­ шим направление током значения (15—20)% /Н О м-

§ 27. Обеспечение селективности защиты электрических сетей и генераторов

В судовых электрических сетях могут возникать два ненор­ мальных режима: короткое замыкание и перегрузка. Для защиты сетей от этих ненормальных режимов используются автоматические выключатели (автоматы) и предохранители. Отключение любого автомата осуществляется встроенными в автомат расцепителями (реле), которые, реагируя на отклонение режима работы от нор­ мального, дают механический импульс на размыкание токоведущих контактов автомата. Защита предохранителями обеспечива­ ется в результате расплавления плавкой вставки предохранителя под действием проходящего по ней тока ненормального ре­ жима.

108

С целью обеспечения селективности защиты генераторов и уча­ стков судовых электрических сетей применяются универсальные

иустановочные автоматы. Универсальные автоматы серий AB, АС

иAM, как уже отмечалось в предыдущем параграфе, имеют два механических замедлителя, один из которых обеспечивает вы­

держку времени при отключении коротких замыканий, другой — при отключении перегрузок. Благодаря этому они и обеспечивают селективность (избирательность) защиты. В отличие от установоч­ ных универсальные автоматы рассчитываются на значительно большие токи отключения при коротких замыканиях, имеют ручной и дистанционный приводы, в результате чего являются более слож­ ными и имеют значительно большие габариты и стоимость. По­ этому универсальные автоматы, кроме генераторных, используются только в качестве секционных и реже — для включения наиболее ответственных и мощных фидеров.

Наибольшее распространение для защиты судовых электриче­ ских сетей получили установочные автоматы серий А3100, А3300,

срабатывают без выдержки времени (так как замедлители отсут­ ствуют). Тепловые расцепители осуществляют защиту от перегру­ зок и имеют обратнозависимую время-токовую характеристику.

Таким образом, автоматы, имеющие электромагнитные и тепло­ вые расцепители, обеспечивают защиту как от коротких замыканий, так и от перегрузок. Установочные автоматы с одним электромаг­ нитным расцепителем используются для защиты от коротких замы­

Установочные автоматы серии А3500 имеют электромагнитные расцепители с замедлителем, обеспечивающим отключение корот­ ких замыканий с выдержкой времени 0,15 и 0,33 с, и, следова­

В судовых электроэнергетических системах в настоящее время наибольшее применение получили т р у б ч а т ы е п р е д о х р а н и ­ т е л и серии ПР и п р о б о ч н ы е — серии ПДС, причем трубчатые предохранители изготовляются на напряжение 220 В (первый га­

109