Диплом СЭ 2021 год СМТ (Земснаряд) / Данные для работы / Metod_DP_26_02_06_pdf

При разработке СГ и РЭ следует обратить внимание на требование к надежности снабжения приемников электроэнергии в зависимости от степени их ответственности. Все приемники по степени их ответственности следует разбить на три категории.

Кпервой категории следует отнести приемники электроэнергии, от которых зависит безопасность мореплавания, рулевое устройство, радиостанция, навигационные приборы, сигнально-отличительные огни, аварийное освещения, аварийная и другие виды сигнализации, аварийный пожарный и осушительный насосы и др. Ввиду большой ответственности приемников электроэнергии первой категории, питание их должно обеспечиваться от двух независимых источников — основной и аварийной электростанций. При этом перерыв в питании для этой категории приемников электроэнергии разрешается лишь на время запуска аварийного источника электроэнергии и не должен быть более 30 с.

Кприемникам второй категории относятся механизмы, от которых зависит движение судна, управление им, сохранность груза и работа главной энергетической установки: масляные, топливные и охлаждающие насосы, сепараторы топлива и масла, компрессоры пускового воздуха, основные пожарные и водоотливные насосы и др. Все перечисленные механизмы должны иметь 50 или 100%-ный резерв.

Ктретьей категории относят группу малоответственных приемников электроэнергии: механизмы камбуза, систему кондиционирования воздуха, бытовую и трюмовую вентиляцию, мастерскую, нагревательные устройства и др. Для этой группы приемников электроэнергии возможен перерыв питания на время нагрузки генераторов ЭС, ликвидаций аварий, ремонта линий и т.д.

В схемах СГ и РЭ рекомендуется часть или все приемники электроэнергии третьей категории выносить на отдельные секции сборных шин, которые через контакторы подключаются к шинам ГРЩ. При недопустимых перегрузках ГА эти приемники электроэнергии могут быть отключены, чем достигается снижение загрузки ГА.

Для электроснабжения приемников электроэнергии судна с берега необходимо предусмотреть кабельную линию, связывающую ГРЩ со специальным щитом питания с берега (ШПБ).

При выборе системы распределения электроэнергии требуется дать сравнение различных систем для проектируемого судна и обосновать целесообразность выбранной системы.

Рассмотрим варианты схем, получивших наибольшее распространение и используемых в качестве типовых схем при проектировании системы генерирования и распределения электроэнергии. Коммутацию электрических цепей здесь обеспечивают соответствующие автоматические выключатели (АВ):

QF1 - автоматический выключатель генераторной цепи дизельгенератора; OF2 - автоматический выключатель цепи электроприемника;

OF3 - секционный автоматический выключатель;

QF4 - автоматический выключатель цепи понижающего трансформатора; OF5 - автоматический выключатель генераторной цепи валогенератора;

41

OF6 - автоматический выключатель генераторной цепи аварийного дизельгенератора;

QF7 - автоматический выключатель и (или) контактор в цепи связи секций ГРЩ и АРЩ.

Вариант 1, Рис. 6.3. Здесь основная судовая электростанция содержит три дизель-генератора, обеспечивающих всю судовую электрическую нагрузку трехфазным переменным током 50 Гц напряжением 380В и 220В:

1 - особо ответственные электроприемники;

2- ответственные электроприемники;

3- неответственные электроприемники.

Рисунок 6.3 - Типовая схема генерирования и распределения электроэнергии на судне, вариант 1

Сборные шины ГРЩ разделяются на секции, соединенные между собой через секционный автоматический выключатель QF3, при этом, под неответственные электроприемники целесообразно выделить отдельные секции ГРЩ. Это повышает гибкость схемы, возможности автоматизации и надежность работы судовой системы электроснабжения в целом. Электроснабжение судовых потребителей с номинальным напряжением 220В обеспечивается через понижающие трансформаторы Т1-ТЗ.

Чаще всего наиболее ответственные и мощные электроприемники получают питание непосредственно от шин ГРЩ и подключаются по радиальной схеме к разным секциям. Особо ответственные электроприемники в соответствии с требованиями Морского Регистра подключаются к шинам аварийного распределительного щита (АРЩ). В нормальных режимах АВ QF6 аварийного дизель-генератора (АДГ) отключен, работают основные генераторы, обеспечивающие электроэнергией АРЩ, соединенный с ГРЩ через АВ QF7. В

42

аварийном режиме, при исчезновении напряжения на шинах ГРЩ, автоматически запускается АДГ, размыкаются АВ QF7 в цепях связи секций ГРЩ и АРЩ и включается автоматический выключатель QF6 генераторной цепи аварийного дизель-генератора.

Вариант 2, Рис. 6.4. Если в первой схеме в нормальных режимах работы все судовые электроприемники получают питание через шины ГРЩ от основных дизель-генераторных агрегатов (ДГА), то здесь имеется возможность отказа от них в ходовых и промысловых режимах судна. Всю нагрузку могут взять на себя один или два валогенератора переменного тока, осуществляющие отбор мощности от главной энергетической установки судна. Вывод из работы основных ДГА при этом режиме позволяет сэкономить дорогостоящее топливо.

Данная схема имеет существенный недостаток - зависимость от состояния моря и погодных условий, она не может обеспечить требования к качеству электроэнергии от ВГ, особенно требование по отклонениям частоты.

Введение секционной перемычки, выделенной пунктиром, повышает гибкость схемы, но при этом усложняет и удорожает ГРЩ.

С этой точки зрения более предпочтительно применение схемы, приведенной на рис. 6.5 (Вариант 3). Здесь также КПД главной энергетической установки судна повышается за счет применения валогенератора, но в отличие от предыдущего варианта он не имеет электрической связи с ГРЩ. Поэтому сам ВГ может быть, как переменного, так и постоянного тока. Его целесообразно использовать для питания отдельных мощных электроприемников, например, электропривода траловой лебедки и другого промыслового или иного оборудования, работа которого некритична к колебаниям напряжения и частоты.

Вариант 4, рис. 6.6 Схема, приведенная на рис. 6.5 как бы объединяет качества схем по вариантам 2 и 3. Здесь отбор мощности от главной энергетической установки судна осуществляют два валогенератора. Один из них - переменного тока, он заменяет основные ДГА в ходовых и промысловых режимах судна, а другой - постоянного тока - используется для питания траловой лебедки. Несмотря на усложнение структуры ГЭУ существенно повышается гибкость электрической схемы СЭЭС, она обладает высокими технико-экономическими показателями.

43

помещениях и на открытой палубе.

Провод по сравнению с кабелем имеет облегченную защитную оболочку, допускающую прокладку только в сухих и отапливаемых помещениях.

Группа кабелей или проводов, имеющая общее крепление, в которой каждый (кроме крайних) соприкасается с двумя соседними, образуют ряд. Группа соприкасающихся между собой кабелей или проводов, состоящая из трех или более рядов и имеющая общее крепление, образует пучок.

Обозначение кабеля и провода состоит из марки, числа жил и площади их поперечного сечения, а также значения допустимого напряжения (например, кабель КНРЭ 3x25-500).

Важнейшими критериями правильности выбора конкретной марки кабеля и его сечения являются:

-номинальное напряжение кабеля, обеспечивающее необходимые изоляционные свойства при рабочем напряжении установки;

-температура нагрева жил в расчетном для данного кабеля режима работы (длительный, кратковременный и повторно-кратковременный);

-значение потерь напряжения в нем.

Расчет электрической сети сводится к следующему:

-определение расчетных (рабочих) токов в различных участках судовой электрической сети;

-выбор сечений кабелей и проводников и их проверка по условиям работы и прокладки;

-определение потерь напряжения в сети с выбранными кабелями и проводами.

Рассмотрим процедуру и особенности этого расчета.

По известным мощностям потребителей определяются расчетные токи:

-для генератора постоянного/переменного тока:

-для двигателя постоянного/переменного тока, других потребителей:

46

Где k3 – коэффициент загрузки потребителя;

k0 – коэффициент одновременности работы потребителей на РЩ (определяется по соотношению непрерывно и периодически работающих приемников);

Ia и Iр – соответственно, реактивная и активная составляющая потребляемого тока;

Для учета ухудшения условий охлаждения кабелей в пучковой прокладке, вводятся коэффициенты k1 и k2. Коэффициент k1 учитывает уменьшение допустимой нагрузки кабеля, расположенного в пучке:

-k1 =0,6 – для трехрядных;

-k1 =0,8 – для двухрядных;

-k1 =0,9 – для однорядных;

Коэффициент k2 учитывает продолжительность работы кабеля в течение суток:

где tраб – время работы кабеля в сутки;

Если k2<1, то произведение k1k2 можно считать равным 1.

Сечение кабеля выбирается по эквивалентному току. Эквивалентным током для кабелей с резиновой изоляцией считается ток, длительное прохождение которого приводит кабель к такому же износу, как и при кратковременной нагрузке заданным током, а для кабелей с пластмассовой изоляцией (из полиэтилена или полихлорвинила) — ток, длительное прохождение которого вызывает такой же нагрев кабеля что и к концу кратковременного режима:

где — коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи при прокладке его в пучке. Для трехрядных пучков = 0,6, для двухрядных = 0,8, для однорядных = 0,9.

47

k1 — коэффициент, учитывающий отличие температуры окружающей среды от

45 .

k2 — коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения кабелей, проложенных в трубе или в кожухе длиной более 2 м (для трубы К2 = 0,8; для кожуха

К2 = 0,85).

Условия работы кабеля выбираются ориентировочно на основании окружающей среды, где проложен кабель, режима его работы, способа прокладки.

Сечение кабеля, из-за сложности электромонтажных работ не следует брать больше чем 240 мм2. Если нужно большее сечение, то лучше взять несколько кабелей, проложенных отдельно.

Согласно установленным нормам потери напряжения в сетях переменного тока от ГРЩ до ПЭ при номинальной их нагрузке не должна превышать, для силовой сети, 7% от Uн, для осветительной сети 5%. А для механизмов работающих, в кратковременных и повторно-кратковременных режимах независимо от номинального напряжения 10%.

Потери напряжения на кабелях, соединяющих генераторы с ГРЩ, не должно превышать 1%. Если потери напряжения получились больше допустимого значения на участке от ГРЩ до приемника электроэнергии, то рекомендуется увеличить сечение кабеля на участке с наименьшим сечением.

Потери напряжения определяются по следующей формуле

Рекомендуемая литература [9], [10], интернет ресурсы - [1], [3]. Результаты расчета и выбора находятся в табл. 6.6.

Выбор сборных шин распределительных устройств.

В настоящее время в большинстве случаев проектной практики для выполнения ГРЩ и других РУ принимаются типовые нормализованные серии панелей и щитов блочного типа, в которых сборные шины являются составной частью комплектации и уже рассчитаны на определенные условия работы. При этом отдельная процедура выбора и проверки сборных шин не требуется. В отдельных случаях проектирования СЭЭС с использованием РУ индивидуального каркасного исполнения она необходима.

Вобщем случае выбор сборных шин РУ включает в себя:

•определение возможного наибольшего длительного тока нагрузки на

шины;

•выбор формы, расположения, сечения и числа полос шин;

•проверку шин на динамическую (возможность появления резонанса) и термическую устойчивость.

Рассмотрим особенности указанных проектных процедур.

Наибольший длительный ток шин ГРЩ и других РУ определяется исходя из распределения нагрузки вдоль сборных шин с учетом коэффициента одновременности

48

работы присоединений. При этом в качестве расчетного должен рассматриваться наиболее тяжелый режим работы.

Поскольку точный учет фактического распределения нагрузки вдоль сборных шин ГРЩ при параллельной работе нескольких генераторов практически невозможен, то при проектировании сборных шин в качестве расчетного обычно рассматривается режим раздельной работы генераторов, считая, что в этом случае генераторные шины загружены примерно одинаково.

Наибольший длительный ток шин ГРЩ определяют из условия

где Кнн — коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки шин по длине,

Кнн = 1,15.

Форма сечения шин определяет площадь поверхности охлаждения и соответственно допустимый ток нагрузки. При одной площади поперечного сечения поверхность охлаждения шин прямоугольного сечения всегда больше, чем у шин круглого (сплошного) сечения и это различие возрастает с уменьшением толщины прямоугольных шин.

Результаты расчетов рекомендуется свести в соответствующие графы табл.

6.6.

49

Таблица 6.6 – Форма таблицы для расчета кабельной сети

50