7. Выбор системы распределения электроэнергии по судну - технико-экономическое обоснование

При выборе системы распределения электроэнергии необходимо дать классификацию систем, дать их сравнительные характеристики и дать технико-экономическое обоснование выбора системы для данного судна.

7.1. Разработка схемы судовой электростанции.

Соединение источников электроэнергии с потребителями осуществляется через распределительные устройства по одной из систем распределения: радиальной, магистральной или смешанной.

Радиальная (фидерная) система распределения электрической энергии - это такая система, при которой ответственные и мощные потребители электроэнергии получают питание непосредственно от ГРЩ. Менее ответственные потребители получают питание от распределительных щитов (РЩ) которые, в свою очередь, получают питание отдельными питающими линиями от ГРЩ.

Магистральная система распределения электроэнергии - это такая система, при которой все потребители электроэнергии получают питание от ГРЩ по одной или нескольким магистралям через распределительные щиты (РЩ) или магистральные коробки (МК).

Смешанная система распределения электроэнергии это такая система, при которой одна часть потребителей электроэнергии получает питание по радиальной, а другая часть потребителей - по магистральной системе.

Достоинствами радиальной системы распределения электроэнергии по сравнению с другими в основном являются:

1. большая надежность питания потребителей электроэнергией;

2. возможность централизованного управления питанием потребителей электроэнергии.

Так, например, в магистральной системе при выходе из строя или отключении одной из

магистралей теряет питание сразу же большое число различных потребителей электроэнергии.

На небольших судах магистральная система, вследствие экономии материалов и меньших габаритов компонентов электрической системы, иногда лучше радиальной.

Смешанная система распределения электроэнергии занимает промежуточное место между радиальной и магистральной системами положение. Она не дает каких-либо особых преимуществ по сравнению с радиальной для средних и больших судов, а также по сравнению с магистральной системой для малых судов. По этой причине она применяется редко. Хотя следует заметить, что часто при радиальной системе распределения электроэнергии применяются отдельные магистрали: например магистраль освещения; магистраль питания нескольких распределительных щитов для близких по своему назначению потребителей электроэнергии и т.п.

Следовательно, в «чистом» виде радиальная система распределения электроэнергии практически никогда не применяется. Она всегда в какой - то степени имеет смешанный характер и в таком виде является самой распространенной и рациональной для судовых электроэнергетических систем.

В случае радиальной системы распределения электроэнергии непосредственно от ГРЩ получают питание электроприводы руля, шпилей, брашпилей пожарных насосов, насосы главного двигателя, насосы вспомогательных двигателей, котельная установка, рефрижераторная установка, установка кондиционирования воздуха, электроприводы грузоподъёмных устройств, щиты освещения, различные группы вентиляции (обиходной, рефрижераторной, служебной) и другие имеющиеся на конкретном судне ответственные потребители.

Разработка сетей распределения электроэнергии СЭЭС производится после выбора генераторов и изучения по общесудовым чертежам расположения всех приемников электроэнергии. При этом, прежде всего, определяют приемники электроэнергии, которые будут получать питание непосредственно от ГРЩ с учетом специфики данного судна и требований Регистра. Затем намечают необходимое количество и структурные схемы групповых распределительных щитов (Р1Ц) с учетом назначения и расположения приемников в каждом помещении и отсеке судна. При разработке структурных схем РЩ необходимо учесть потребность в организации защиты электростанции от перегрузок путем отключения второстепенных (неответственных) потребителей. Поэтому фидеры и магистрали таких РЩ должны коммутироваться автоматически управляемыми аппаратами (например, контакторами).

Особо ответственные потребители должны питаться от аварийного распределительного щита (АРЩ), при этом связь ГРЩ и АРЩ должна управляться автоматическим аппаратом, отключающим АРЩ от ГРЩ при обесточивании ГРЩ и подключающим в данном случае АРЩ к фидеру ГРЩ.

При разработке схемы ГРЩ должно быть предусмотрено секционирование сборных шин, т.е. деление их на несколько независимых частей (секций), каждая из которых имеет один или несколько своих источников питания, что повышает живучесть СЭЭС в целом при повреждении участков шин. Для соединения секций используют автоматические селективные выключатели либо секционные рубильники. Установка автоматических выключателей предпочтительней, поскольку аварийная секция отключается автоматически, что позволяет сохранить без перерыва питания нормальную работу потребителей, присоединенных к неповрежденным секциям.

При разработке схемы СЭЭС необходимо основные и резервные ответственные механизмы и аппараты распределить между секциями сборных шин так, чтобы при выходе из строя одной из секций питание этих приемников обеспечивалось от неповрежденной секции шин.

На рис. 7.1 представлена однолинейная схема ГРЩ, разработанная с учетом вышеизложенных требований и рекомендаций.

Рис. 7.1. Структурная схема СЭС с одной системой сборных шин

Система состоит из секций I-V. Секции I, //служат для подключения генераторов GI-G4 и наиболее ответственных приемников. При помощи секционного автоматического выключателя QS1 можно осуществлять раздельную или параллельную работу генераторов в разных сочетаниях. Переключатель QS2 обеспечивает поочередное подключение к секции / или II распределительной секции III, от которой питаются приемники, работающие в основном на стоянке. Через автоматический выключатель QF6 возможно снабжение судна электроэнергией с берега. Приемники напряжением 220 В (электронагревательные приборы, освещение и др.) получают электроэнергию от секций IV и V.

Если секционный выключатель QS3 включен, возможна параллельная или поочередная работа трансформаторов TI и Т2 на объединенные шины секций IV и V.

Наличие секционных аппаратов QSI- OS3 позволяет снимать напряжение с любой секции при ТО.

На большинстве транспортных судов СЭС имеют 3...4 основных ГА, для каждого из которых выделяется отдельная секция шин в средней части ГРЩ, а крайние секции используются для приемников электроэнергии. Для коммутации секций применяют как АВ,

так и разъединители. Последние представляют собой рубильники без дугогашения и не допускают размыкания шин под нагрузкой.

Структурные схемы электростанций судовых ЭЭС должны предусматривать:

1. параллельную работу всех генераторов, установленных на электростанции;

2. раздельную работу отдельных генераторе я из которых под.

отдельной секции сборных шинг^пп ^

3. защиту генераторов и линий ^rjbix режимов го-

4. прием питания (одной из электрост _._v. _; ,

5. систему управления при перс,.,

другому; . vj \ >;. •■

6. выполнение периодических осмотров и ремонтов ГРЩ электростанции напряжении;

7. возможность изготовления ГРЩ по секциям;

8. минимальные габариты и массу ГРЩ.

Секция ДГ2 ЛГУ

Электростанции эксплуатируемых судов имеют весьма разнотипные структурные схемы. Некоторые из них показаны на рис. 7.2.

у

rffifW" .1 !гшМк иг та

38Q/.220B

Типовые функциональные схемы СЭЭС

На рис. 7.2 изображены:

а) СЭЭС с тремя ДГ и одним АДГ;

б) СЭЭС с тремя ДГ, одним ТГ и одним АДГ;

ЭЭС с четырьмя ДГ и одним АДГ. м же:

, 2 - соответственно основные и резервные . рлемники электроэнергии ходового

3. - фидер электроснабжения с берега;

4. - приемники стояночного режима;

5. - приемники освещения;

6. - бытовые приемники электроэнергии.

В данном курсовом проекте принимается схема СЭЭС с генераторами рис.