VIII. СУДОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЩИТЫ.

1. Судовые распределительные щиты: назначение, конструкция, эксплуатация,

цепями, их защиты и контроля. Степень насыщенности РУ оборудованием определяется их назначением и выполняемыми функциями.

Классификация РУ. По н а з н а ч е н и ю РУ можно подразделить на: главные распределительные щиты (ГРЩ), аварийные распределительные щиты (АРЩ), пульты управления (ПУ), распределительные щиты (РЩ), щиты отдельных потребителей (ЩП), контрольные щиты (КЩ), специализированные щиты и щиты освещения (ЩО).

ГРЩ предназначены для управления, защиты, контроля и регулирования параметров электроэнергетической установки и распределения электроэнергии по судну в целом.

АРЩ выполняет ту же роль, что и ГРЩ, но для аварийных источников питания и потребителей, работающих в аварийном режиме.

ПУ предназначены для дистанционного контроля и управления работой генераторных агрегатов и ответственных потребителей.

РЩ служат для распределения электроэнергии в пределах определенного района судна или среди небольшой группы близких по назначению потребителей и получают питание от

относительно сложными схемами, например рулевого устройства, брашпиля и др.

КЩ групповые и вторичные служат для контроля за работой генераторов или отдельных групп потребителей, связанных между собой технологическим процессом, например контрольные щиты холодильных установок, вспомогательных механизмов, механизмов судовых систем и др.

Специализированные щиты предназначены для строго определенных целей, например щит питания с берега (ЩПБ), щит зарядки аккумуляторов (ЗЩ) и др.

ШО предназначены для питания цепей освещения и могут разделяться на групповые и

наибольшее распространение получили защищенные и брызгозащищенные щиты. Водозащищенные и водонепроницаемые щиты применяют при установке на открытой

палубе или в помещениях, где возможно обливание их водой.

По с п о с о б у у с т а н о в к и различают щиты прислоненного типа, укрепляемые на переборках, и свободностоящие, устанавливаемые на платформах и палубах.

Прислоненные распределительные щиты, устанавливаемые в доступных посторонним лицам местах, выполняют в виде закрытых со всех сторон ящиков с , дверцам открываемыми специальным ключом.

Проходы вдоль свободностоящих распределительных щитов должны быть не менее800 мм спереди и 600 мм сзади щита при его ширине до3 м, а при ширине более 3 м не менее 1000 мм и 800 мм соответственно. Причем, в последнем случае должно быть два входа за щит с разных его сторон.

VIII-1

На судах валовой вместимостью менее 300 per. т допускается ширина прохода с передней стороны щита — 600 мм. Свободностоящие щиты обычно имеют с задней стороны открытые токоведущие части. Входы за такие щиты должны закрываться дверьми и иметь устройства для закрепления дверей в открытом положении.

ГРЩ и АРЩ собирают из секций(панелей). Генераторные секции, предназначенные для управления генераторами и контроля за их состоянием, секцию управления, обеспечивающую синхронизацию генераторов и распределение нагрузки между , ними размещают в середине щита, а распределительные секции, служащие для распределения электроэнергии между потребителями и контроля за их состоянием, располагают по краям

переменного тока, так как ввод в параллель и распределение нагрузки между генераторами постоянного тока просты и не требуют дополнительного оборудования .

Типовые секции имеют размеры по длине600, 800, 1000 и 1200 мм, а по высоте 2000 мм. С лицевой и задней сторон щита устанавливают поручни из изоляционного материала для безопасного обслуживания при крене и качке судна. В верхней части

лицевых панелей щитов устанавливают контрольно-измерительные и сигнальные

автоматы или селективные автоматические воздушные выключатели(АВВ) —для крупных потребителей, реже пакетные выключатели с предохранителями.

Доступ за ГРЩ разрешается только лицам электромеханической службы, причем, принимаются меры предосторожности, уменьшающие возможность попадания под напряжение (резиновые коврики, оградительные поручни, резиновые перчатки, специальный инструмент и т. п.).

ГРЩ обычно устанавливают в машинном отделении, в непосредственной близости от генераторов, чаще всего на специальной платформе. Для большей безотказности работы аппаратуры, а также для удобства и безопасности обслуживания ГРЩ располагают обычно перпендикулярно к диаметральной плоскости судна.

В последние годы нашли применение ГРЩ в виде двух отдельных конструкций. Одна из них, собственно распределительное устройство, представляет собой металлический каркас с установленной на нем основной коммутационно-защитной аппаратурой.

другом помещении, где предусмотрена постоянная вахта. На пульте управления устанавливают только контрольно-измерительные приборы, сигнализацию, кнопки управления, переключатели, выключатели оперативных цепей. С пульта управления осуществляют контроль за работой генераторов и потребителей, включение генераторов на параллельную работу, включение и отключение потребителей и т. д.

По своему внутреннему содержанию распределительные щиты могут быть разделены на две группы: без выключающих устройств (только с предохранителями) и с выключающими устройствами — установочными автоматами, которые выполняют роль коммутирующих и защитных аппаратов (рис. 18).

Внутренний монтаж РУ выполняют изолированным проводом или шинами. Шины представляют собой голые проводники обычно прямоугольного сечения. На судах применяют шины из отожженной электролитической меди.

Выбранные по наибольшему длительному току шины проверяют на электродинамическую стойкость по наибольшему изги- бающему моменту, возникающему в шинах при максимальном значении тока короткого замыкания(КЗ). Кроме того, шины проверяют на термическую

VIII-2

соответствии с требованиями Регистра СССР в цвета:

в щитах постоянного тока: красный — положительный полюс, синий — отрицательный полюс, черный — заземляющие провода. Уравнительный провод окрашивают в цвет того полюса, в котором он находится и, добавочно — белыми поперечными полосами;

Рис. 18. Схемы РЩ с предохранителями (а ) и установочными автоматами (б ): I — от ГРЩ; II — к потребителям

в щитах переменного тока: зеленый—1-я фаза; желтый — 2-я фаза; фиолетовый — 3-я фаза, серый — нейтральный провод, черный — заземляющие провода.

1.При подготовке распределительного устройства (РУ) к действию после продолжительного нерабочего периода необходимо:

.1. Произвести внешний осмотр и убедиться в отсутствии на токоведущих частях посторонних предметов, удалить влагу и пыль;

.2. Проверить состояние контактных и крепежных соединений;

.3. Проверить правильность функционирования коммутационных аппаратов путем включения и отключения их без тока;

.4. Проверить наличие в предохранителях штатных плавких вставок;

.5. Убедиться в чистоте и целости диэлектрических средств.

2. При плавании в сложных условиях не следует без необходимости выполнять какие-либо переключения и проверки на ГРЩ и других РУ.

3.При самопроизвольном срабатывании автоматического выключателя (АВ) его следует включить снова. При повторном срабатывании включение АВ разрешается только после устранения причины, вызвавшей срабатывание. При срабатывании АВ из-за перегрузки или короткого замыкания (КЗ) в защищаемой цепи следует до повторного включения устранить причину срабатывания, осмотреть АВ и устранить при необходимости последствия срабатывания. Если требуется немедленное повторное включение АВ, его осмотр должен быть произведен при первой возможности.

4.Заклинивание АВ, а также работа АВ со снятыми дугогасительными камерами запрещается.

5.У каждого предохранителя в РУ должны быть указаны его назначение и величина тока плавкой вставки. Необходимо использовать только штатные плавкие вставки. Резервные плавкие вставки должны находиться в РУ. Пробочные предохранители должны быть плотно ввернуты. Категорически запрещается подкладывать под плавкие вставки какие-либо металлические прокладки или проволоку.

В случае срабатывания предохранителя его следует заменить. При повторном срабатывании замена разрешается только после устранения причины, вызвавшей срабатывание. Запрещается заменять плавкие вставки под напряжением. Если трубчатые предохранители не могут быть отключены выключателями, их следует снимать и устанавливать только при помощи специальных клещей или ручек. При ТО трубчатых предохранителей следует обращать особое внимание на надежность контактов между плавкими вставками и их

VIII-3

держателями. Признаками плохого контакта являются потемнение контактных поверхностей и обугливание корпусов.

6.Все электроизмерительные приборы должны быть исправны, опломбированы, иметь клеймо о поверке и паспорта. Неисправные приборы должны быть сданы в ремонт. Снятие пломб, вскрытие и ремонт измерительных приборов в судовых условиях запрещаются. Следует систематически проверять правильность положения стрелок измерительных приборов относительно шкал. Стрелки отключенных амперметров, вольтметров и ваттметров должны показывать "0", щитового мегомметра - "бесконечность", стрелки частотомеров и фазометров могут находиться в любом положении.

7.Техническое обслуживание РУ должно производиться при полностью снятом с них напряжении, при этом шины должны быть закорочены перемычкой и заземлены. Если это невозможно по условиям эксплуатации, то РУ следует обесточить по секциям с заменой работающих потребителей резервными. При этом секционные АВ не должны быть взведены.

8.Наличие напряжения на элементах РУ при линейном напряжении до 220 В допускается проверять контрольными лампами, а при более высоком напряжении - только специальными индикаторами.

9.При техническом обслуживании РУ необходимо:

.1. Осмотреть и продуть РУ сухим сжатым воздухом давлением не более 0,2 МПа (2 кгс/кв. см), протереть части РУ бельевой ветошью, используя при необходимости рекомендованное моющее средство;

.2. Подтянуть контактные и крепежные соединения;

.3. Проверить четкость фиксации коммутационных аппаратов;

.4. Проверить надежность контактов в опрессованных и паяных кабельных наконечниках;

.5. Проверить состояние имеющихся уплотнений;

.6. Проверить состояние заземлений.

10.При осмотре изоляционных панелей РУ особое внимание следует уделять обнаружению на них следов трекинга. При наличии таких следов необходимо очистить науглероженную часть панели, измерить сопротивление изоляции между соответствующими токоведущими частями. При заметном уменьшении сопротивления изоляции данная изоляционная панель должна быть как можно быстрее заменена.

11.Периодичность проведения ТО в РУ определяется общим техническим состоянием РУ, качеством его комплектующих изделий, возрастом судна. В среднем периодичность ТО не должна превышать одного года.

2.Контроль сопротивления изоляции .элоборудования.

Контроль изоляции в цепях управления постоянного и переменного тока

Контроль изоляции в цепях постоянного тока может быть выполнен различными способами . Один из вариантов схемы показан на рис. 1. Используются два высокоомных вольтметра постоянного тока PV1 и PV2 (с внутренним сопротивлением 50—100 кОм). Средняя точка через поляризованное реле КР типа РП-5 (0,4—1,6 мА) заземлена.

Если изоляция исправна, оба вольтметра показывают половину напряжения сети. При ухудшении изоляции показания одного из вольтметров уменьшаются, а другого увеличиваются. В цепи реле КР появляется ток. При полном пробое изоляции одного из полюсов вольтметр, присоединенный к этому полюсу, показывает нуль, а второй вольтметр показывает полное напряжение сети. Реле КР срабатывает и сигнализирует нарушение изоляции.

Кнопки SB1 и SB2 служат для поочередного измерения состояния изоляции каждого полюса: при нажатии, например, кнопки SB2 создается цепь: зажим (+) сети — вольтметр PV1 — изоляция отрицательного полюса — зажим (—) сети. Кнопка SB3 служит для проверки исправности реле КР. Сопротивление резистора R=75 кОм (0,25 Вт).

Второй вариант схемы контроля изоляции в цепях постоянного тока показан на рис. 2. Сопротивления резисторов R1 и R2 равны 40 кОм. Реле сигнализации КН1 и КН2 — типа

VIII-4

ПЭ-6 (220 В). Миллиамперметр мРА со шкалой 30—0—30 мА служит для измерения изоляции. Переключатель SM позволяет судить о состоянии изоляции каждого полюса, что особенно важно при одновременном одинаковом ухудшении изоляции обоих полюсов, когда реле не срабатывает.

Для контроля изоляции в цепях переменного тока используют различные методы:

-фиксацию несимметрии фазных или линейных напряжений,

-измерение тока нулевой последовательности, возникающего при появлении в сети тока утечки через проводимость изоляции фаз на землю (в сетях с глухим заземлением нейтрали трансформатора), и др.

Рис. 1. Контроль изоляции в цепях постоянного тока (схема с двумя вольтметрами)

Рис. 2. Контроль изоляции в цепях постоянного тока (схема с миллиамперметром и двумя реле)

1.Измерение общего сопротивления изоляции судовых сетей и работающего электрооборудования щитовыми приборами должно производиться не реже одного раза в сутки. Это сопротивление не нормируется. Для его приближенной оценки рекомендуются следующие значения:

.1. силовая сеть распределения электроэнергии при числе установленных потребителей: до 50 - не менее 0,05 МОм, от 50 до 100 - не менее 0,025 МОм, свыше 100 - не менее 0,02 МОм;

.2. сеть освещения при числе осветительных точек, получающих питание от одного источника: до 100 - не менее 0,05 МОм, от 100 до 500 - не менее 0,03 МОм, свыше 500 - не менее 0,02 МОм.

2.Устройства автоматического контроля сопротивления изоляции должны быть постоянно включены. При срабатывании устройств следует отключать только звуковой сигнал, который сразу после отключения участка с пониженным сопротивлением изоляции должен быть снова включен.

3.Независимо от ежедневного измерения сопротивления изоляции щитовыми приборами необходимо не реже одного раза в месяц измерять переносным омметром сопротивление изоляции всего электрооборудования с занесением результатов в соответствующий учетный документ. Измерение сопротивления изоляции электрооборудования, в состав которого входят полупроводниковые приборы, должно производиться с учетом п. 10.2.3.

4.Сопротивление изоляции по отношению к корпусу судна, а также между фазами нового или капитально отремонтированного электрооборудования при номинальном напряжении до 500 В должно быть не менее приведенного в таблице приложения VI.1. Нормы сопротивления изоляции электрооборудования, находящегося в эксплуатации, приведены в таблице приложения VI.2.

VIII-5

5.Измерение сопротивления изоляции электрооборудования в нагретом состоянии должно выполняться немедленно после его отключения.

6.Измерение сопротивления изоляции обмотки возбуждения синхронных генераторов с контактными кольцами следует производить только после поднятия щеток или отключения выпрямительного моста от обмотки возбуждения другим способом. В бес щеточных синхронных генераторах перед измерением сопротивления изоляции обмотки возбуждения и других обмоток, расположенных на роторе, необходимо с помощью не изолированного медного провода шунтировать все полупроводниковые приборы, расположенные на роторе.

7.Величину сопротивления изоляции электрических машин рекомендуется определять не ранее чем через 60 с после приложения испытательного напряжения (R60). При измерениях сопротивления изоляции электрических машин в холодном состоянии рекомендуется дополнительно оценивать степень увлажненности изоляции по величине коэффициента абсорбции, определяемой как отношение сопротивления изоляции R60 к сопротивлению изоляции R15, измеренному через 15 с. При коэффициенте абсорбции меньше 1,3 и температуре воздуха 15 - 30°С изоляция считается увлажненной и при техническом обслуживании электрооборудования ее следует подвергнуть сушке.

8.Техническое состояние электрооборудования с точки зрения сопротивления изоляции может быть оценено как:

хорошее, если сопротивление изоляции не меньше нормального; удовлетворительное, если сопротивление изоляции меньше нормального, но равно или больше предельно допустимого;

неудовлетворительное, если сопротивление изоляции меньше предельно допустимого.

При оценке рекомендуется учитывать влияние факторов, временно снижающих сопротивление

изоляции (температура и влажность воздуха, загрязненность), а также результаты предыдущих измерений.

9.Электрические машины, кабели и другое электрооборудование, имеющее неудовлетворительное техническое состояние с точки зрения сопротивления изоляции, должны быть выведены из действия, после чего необходимо принять меры к повышению сопротивления их изоляции.

10.Для поддержания и восстановления сопротивления изоляции электрооборудования допускается использование аппаратов, основанных на наложении разности потенциалов между токоведущими частями и корпусом.

3.Способы снижение сопротивления изоляции.

Эксплуатация судовых электрических сетей и электрических машин происходит в различных условиях, определяемых местом нахождения судов и особенностями их эксплуатации.

В процессе эксплуатации суда попадают в различные климатические зоны, для которых характерны определенные сочетания климатических факторов. Эти зоны можно охарактеризовать следующими параметрами .

Зона холодного климата – максимальная температура редко превышает +25 °С (расчетное значение, принятое для электрооборудования судов +40 °С) и редко падает ниже −60 °С, относительная влажность воздуха по среднемесячным данным от 59 до 80 %, причем максимум приходится на наиболее холодные месяцы года. Среднемесячное содержание водяных паров в воздухе 3-10 г/м3.

Зона умеренного (нормального) климата − максимальная температура редко превышает +40 °С (расчетное значение +40 °С) и редко падает ниже −30 °С, относительная влажность воздуха по среднемесячным данным от 65 до 85 %. Среднемесячное содержание водяных паров в воздухе 2-14 г/м3, максимальное значение не более 16 г/м3.

Зона сухого тропического климата − максимальная температура редко превышает +55 °С (расчетное значение +45 °С) и редко падает ниже −10 °С, относительная влажность воздуха от 10 до 70 %, причем максимальная влажность наблюдается при более низких

VIII-6

температурах. Среднемесячное содержание водяных паров в воздухе 2-18 г/м3, максимальное значение не более 20 г/м3.

Зона влажного тропического климата − максимальная температура превышает +40 °С (расчетное значение +45 °С) и редко падает ниже +3 °С, относительная влажность воздуха по среднемесячным данным от 70 до 90 %. Среднемесячное содержание водяных паров в воздухе 14-30 г/м3, максимальное значение редко превышает 40 г/м3. Морской климат характеризуется постоянной повышенной относительной влажностью воздуха, но абсолютная влажность различается в зависимости от географического положения. В отличие от континентальных областей, расположенных на той же географической широте, абсолютная и относительная влажности воздуха из-за значительного испарения воды в теплое время года несколько выше, чем в континентальных областях, где значение абсолютной влажности в большинстве случаев не меняется.

В результате исследований установлено, что критическое значение постоянной абсолютной влажности, при которой изменения электрических свойств изоляционных материалов происходят наиболее заметно, составляет не менее 15 г/м3.

Из всех климатических факторов, воздействующих на электрическую изоляцию, воздействие повышенной влажности (тропический климат) является наиболее тяжелым и чаще всего вызывает нарушение работоспособности электротехнических изделий и выход их из строя.

Известно, что резкие изменения температуры воздуха приводят к конденсации влаги на электрооборудовании, что при наличии солей и загрязнений может стать причиной ухудшения электроизоляционных свойств материалов.

При изготовлении судового электрооборудования за номинальные расчетные температуры окружающей среды для открытых палуб принимаются значения от +45 °С до −30 °С. Влажность воздуха считается достаточно высокой (93 ± 3) % при температуре (25 ± 2) °С.

Влитературе отсутствуют систематические сведения о реальных условиях эксплуатации судового электрооборудования. По данным , максимальные температуры окружающего воздуха в машинном и котельных отделениях достигали 32-60 °С. По данным (Калязин, 1984), температура окружающего воздуха в судовых помещениях достигает 55-60 °С при влажности воздуха ϕ = 90 %.

Вработе отмечено, что наиболее высокие температуры наблюдаются в машинных отделениях. Почти на 30 % обследуемых судов длительно наблюдаемые температуры и более чем на 40 % судов максимальные температуры превышали 45 °С − максимально допустимое значение температуры окружающего воздуха для судового

электрооборудования, указанное в Правилах Регистра. В других помещениях длительно наблюдаемые температуры не превышали этого значения (за исключением открытых палуб). Значения длительно наблюдаемой относительной влажности в машинных отделениях составляли 30-40 %, а максимальные не превышали 70 %. Наиболее высокая влажность зарегистрирована на открытых палубах, в рубках и румпельных помещениях (от 95 до 100 %).

Вработе проводилось экспериментальное исследование температурно-

влажностных условий эксплуатации электрических устройств на судах различного типа. Установлена взаимосвязь между температурой и влажностью на открытой палубе, в различных помещениях. Анализ показывает, что максимальная температура помещений (в тропической зоне) может достигать значений 56 °С (экстремальное значение 71 °С) при относительной влажности 93 %. Превышение температуры в некондиционируемых судовых помещениях превышает температуру наружного воздуха на 20-25 °С. При этом температура внутри 30 % устройств превышает температуру 45 °С.

Под воздействием влаги могут происходить изменения электрических, физико-механических и химических свойств электроизоляционных материалов. При поглощении влаги снижается объемное и, особенно, поверхностное сопротивление, растет угол диэлектрических потерь,

VIII-7

повышается диэлектрическая проницаемость, снижается электрическая прочность, возрастает напряженность электрического поля в менее увлажненных участках.

Под действием повышенной влажности и одновременно электрического напряжения на поверхности материала образуются токопроводящие мостики, проводящие пленки. По этим пленкам протекает ток, нагревающий пленку, которая в отдельных местах высыхает. В том месте, где пленка высохла, ток прерывается и проскакивает искра, под воздействием которой может образоваться обугленный участок. С течением времени обугленные участки могут соединяться и образовать токопроводящий мостик, и, в конечном счете, произойдет короткое замыкание. Вода, обладающая довольно низким электрическим сопротивлением, вступает в соединение с солями и образует электролиты, становясь не только проводником электрического тока, но и инициатором электрохимических реакций, ускоряющих разрушение изоляции.

Проникая в материал на различные глубины, вода инициирует попеременное увлажнение и высыхание изоляции. При этом наружные и внутренние слои, например, лакового покрытия, разбухают в разной степени. Вследствие этого в поверхностном слое образуются мелкие трещины, которые способствуют интенсивному проникновению влаги внутрь материала. При этом электрофизические характеристики уменьшаются тем быстрее, чем больше частота изменений относительной влажности.

Таким образом, температура и повышенная влажность являются факторами, которые инициируют ускоренное старение и разрушение изоляции, являются причинами отказов ответственных устройств.

4. Методы возобновления сопротивления изоляции эл. оборудование.

1.Чистка

2.Мойка

3.Сушка

МИНИМАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ НОВОГО ИЛИ КАПИТАЛЬНО ОТРЕМОНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

НОРМЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ, НАХОДЯЩЕГОСЯ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

VIII-8

VIII-9