Вопрос 13
ГРЩ. Конструкція. Апаратура і прибори, встановлені на ГРЩ.
Судовыми распределительными щитами называются конструкции, на которых установлена коммутационная, защитная и измерительная аппаратура, регулирующие и сигнальные устройства, предназначенные для включения, отключения и защиты электрических установок и сетей, контроля, регулирования и измерения электрических параметров источников электроэнергии, а также сигнализации о положении коммутационных аппаратов и состоянии электрических цепей.
Главные распределительные щиты (ГРЩ) предназначены для управления работой генераторных агрегатов, контроля, регулирования их параметров и подачи питания судовым приемникам или фидерам приемников.
ГРЩ имеют каркасную конструкцию. Разработаны типовые секции ГРЩ. Схемы ГРЩ разрабатывают применительно к типу судна с учетом мощности и количества генераторных агрегатов и потребителей электроэнергии.
Для сокращения сроков и стоимости проектирования, изготовления, транспортировки и монтажа на судне ГРЩ выполняют из ряда отдельных конструктивно законченных секций: генераторных, распределительных и управления. К ним могут добавлять секции питания с берега и др.
Количество генераторных секций в ГРЩ равно количеству генераторов, установленных на данной электростанции. Количество распределительных секций определяется количеством фидерных (и магистральных) автоматических выключателей, которые необходимо установить на ГРЩ. В ГРЩ обычно предусматривают одну или две секции управления и одну секцию питания с берега.
Генераторные секции предназначены для контроля, защиты и управления работой генераторов, а также передачи электроэнергии от генераторов на сборные шины ГРЩ.
Распределительные секции служат для контроля, защиты и управления распределением электроэнергии от шин ГРЩ к потребителям или РЩ.
Секция управления предназначена для контроля и управления работой СЭС.
Секция питания с берега служит для контроля защиты и управления приемом электроэнергии от береговой сети, а также для передачи электроэнергии от шин ГРЩ к потребителям, которые действуют при стояночном режиме работы судна.
На генераторной секции устанавливаются: приборы контроля тока, напряжения, активной мощности, частоты генератора; автоматы для защиты генератора от токов КЗ и перегрузок; реле обратной мощности для защиты генератора от двигательного режима работы, переключатель питания серводвигателя рейки топливного насоса; устройство гашения поля генератора; система регулирования тока возбуждения и напряжения генератора. Для питания перечисленных приборов и устройств в генераторной секции устанавливаются измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Согласно требованиям Регистра для каждого генератора постоянного тока должны быть установлены на ГРЩ и АРЩ по одному вольтметру и амперметру.
Согласно требованиям Регистра для каждого генератора переменного тока должны быть установлены на ГРЩ и АРЩ следующие электроизмерительные приборы:
амперметр с переключателем для измерения тока в каждой фазе;
вольтметр с переключателем для измерения фазных и линейных напряжений;
частотомер;
ваттметр;
другие необходимые приборы.
Измерительные приборы должны иметь шкалы с запасом по делениям, превышающие номинальные значения измеряемых величин. Следует применять измерительные приборы с пределами шкал не менее следующих:
вольтметры – 120% номинального напряжения;
амперметры для генераторов переменного тока и потребителей –130% номинального тока;
ваттметры – 130% номинальной мощности;
частотомеры – 10% номинальной мощности.
В цепях ответственных потребителей с номинальным током от 20 А и более должны устанавливаться амперметры. Эти амперметры допускается устанавливать на ГРЩ или у постов управления.
На ГРЩ в фидере питания от внешнего источника должны быть предусмотрены:
коммутационные и защитные устройства;
вольтметр или сигнальная лампа;
устройство защиты от обрыва фазы.
На ГРЩ и АРЩ должно быть установлено устройство для измерения сопротивления изоляции.
Должна быть предусмотрена визуальная и звуковая сигнализация о недопустимом снижении сопротивления изоляции.
Там, где возможно, выключатели должны устанавливаться и подключаться таким образом, чтобы в положении «Выключено» подвижные контакты и вся связанная с выключателем защитная и контрольная аппаратура не находилась под напряжением.
Электроизмерительные приборы размещают на высоте 1500-1800мм, автоматы и плавкие предохранители на высоте 200-1800мм от уровня палубы.
Панели электроизмерительных приборов и их переключателей выполняют открывающимися, остальные – съемными. На лицевой и задней сторонах ГРЩ устанавливают горизонтальные или вертикальные поручни из изоляционного материала.
Спереди и сзади ГРЩ предусматривают проходы соответственно не менее 800 – 600 мм при длине щита до 3 м, не менее 1000 и 800 мм – при большей длине.
Пространство позади ГРЩ выгораживают и снабжают сдвигающейся или открывающейся наружу дверью, стопорящейся в открытом положении. При длине ГРЩ не менее № м устанавливают две и более удаленных друг от друга двери.
В качестве токоведущих проводников в ГРЩ применяют шины из элктролитической меди. Шины окрашивают. Окраска шин повышает допустимую нагрузку примерно на 15% по сравнению с неокрашенными.
Шины постоянного тока окрашивают:
положительная полярность – в красный цвет;
отрицательная полярность – в синий цвет.
Шины трехфазного переменного тока окрашивают:
фаза А – в зеленый цвет;
фаза В – в желтый цвет;
фаза С – в фиолетовый цвет.
Заземляющие шинопроводы окрашивают в зелено-желтый цвет (поперечные полосы).
На рисунке 13.1. показана упрощенная схема ГРЩ переменного тока неавтоматизированной СЭС (обеспечивается только ручная точная синхронизация генераторов). Генератор G2 с его аппаратурой управления на схеме не показан. Сборные шины ГРЩ разбиты на секции, которые разделены между собой разъединителями QS1 и QS2 ручного управления. Шина пониженного напряжения получают питание от сборных шин ГРЩ через понижающий трансформатор напряжения ТV2. Автоматические выключатели QF, QF1–QF6 и контактор КМ служат для коммутации генератора на шины, соединения ГРЩ с береговым источником питания и АРЩ, подключения групп приемников и силового понижающего трансформатора ТV2.
Рисунок 13.1 – Принципиальная схема ГРЩ неавтоматизированной СЭЭС
Аппаратура управления подключена к шинам ГРЩ через измерительные трансформаторы тока и напряжения. К понижающему измерительному трансформатору TV1 подключены аппаратура управления автоматическим выключателем QF генератора, реле времени КТ, катушка напряжения реле обратной мощности KW, реле перегрузки КА2, двигатель М регулирования подачи топлива ПД, катушка напряжения киловаттметра PW, вольтметр PV, частотомер PF и синхроноскоп PS. К измерительным трансформаторам тока ТА1 и ТА2 подключены токовые обмотки реле KW и КА2, приборов PW и РА. Причем, нагрузка к вторичным обмоткам трансформатора напряжения подключается параллельно, а трансформаторов тока – последовательно, так как сами вторичные обмотки трансформаторов тока имеют большое сопротивление. Переключатель SA1 позволяет подключить синхроноскоп PS тремя контактами к синхронизируемому генератору G1 или G2 и двумя контактами на шины. Переключатель SA2 обеспечивает измерение трех линейных напряжений, а переключатель SA3 – токов нагрузки в трех фазах генератора.
В состав автоматического выключателя QF генератора входят следующие расцепители:
КА – максимальный, для защиты от токов КЗ. При возникновении КЗ с выдержкой времени действует на отключение генераторного автомата;
КА1 – максимальный, для защиты от токов перегрузки. При возникновении перегрузки (1,2- 2)Iном с выдержкой времени приблизительно 10 с, создаваемой реле времени КТ, действует на отключение генераторного автомата через независимый расцепитель;
KV – минимальный, для защиты от понижения напряжения. При понижении напряжения действует на отключение генераторного автомата;
KV1 – независимый, для возможности дистанционного отключения генераторного автомата.
При токах (0,95 – 1,2) Iном с выдержкой времени сработает реле перегрузки индукционного типа КА2 и своим контактом обесточит контактор КМ, который отключит неответственные приемники (камбузное оборудование, бытовая вентиляция, система кондиционирования воздуха и т.д.).
При переходе генератора в двигательный режим срабатывает реле обратной мощности KW и с выдержкой времени (примерно 8 с), через его контакт получит питание независимый расцепитель и отключит генераторный автомат.
На судах ГРЩ устанавливают в помещениях МО или ЦПУ.