Разработка схемы судовой электростанции
Для генераторной панели
Прибор
|
Класс точности
|
Предел измерения
|
Род тока
|
Рпотр, Вт
|
Тип
|
Амперметр
|
1,5
|
1,5 кА
|
Перем.
|
3,5
|
Д 1500
|
Вольтметр
|
1,5
|
500 В
|
Перем.
|
4,5
|
Д 1500
|
Частотомер
|
1,5
|
45-50 Гц
|
Перем.
|
9
|
Д 1506
|
Ваттметр
|
2,5
|
600 кВт
|
Перем.
|
7
|
Д 1503
|
Для панели питания с берега
Прибор
|
Класс точности
|
Предел измерения
|
Род тока
|
Рпотр, Вт
|
Тип
|
Амперметр
|
1,5
|
1 кА
|
Перем.
|
3,5
|
Д 1500
|
Вольтметр
|
1,5
|
450 В
|
Перем.
|
4,5
|
Д 1500
|
Частотомер
|
1,5
|
45-50 Гц
|
Перем.
|
9
|
Д 1506
|
Фазоуказатель
|
1,5
|
-
|
Перем.
|
2
|
Д-145
|
Для панели потребителей
Приемник
|
Iраб, А
|
Тип амперметра
|
Класс точности
|
Предел измер.
|
Рпотр, Вт
|
Пож. Насос
|
22,77
|
Д1500
|
2,5
|
75
|
3,5
|
РЩ камбузного обор.
|
32,93
|
Д1500
|
2,5
|
75
|
3,5
|
Насос охл. Воды
|
82,73
|
Д1500
|
2,5
|
150
|
3,5
|
Насос циркуляц.
|
50
|
Д1500
|
2,5
|
100
|
3,5
|
Насос маслянный
|
19,4
|
Д1500
|
2,5
|
75
|
3,5
|
Схемы включения приборов.
Трансформаторы тока выбираем по номинальному току и
напряжению с последующей проверкой соответствия его нагрузки заданному классу
точности. Условия выбора ИТТ: ; ; , где
-рабочий ток в цепи; - рабочее напряжение в цепи; - мощность нагрузки вторичной цепи.
Нагрузка трансформатора тока:
,
Где - сопротивление контактов;
- сопротивление проводов,
где - удельное сопротивление меди; Т -
температура окружающей среды, Т=45 оС;
- длина проводов в один
конец, =5м; k=2 -
коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз; S=2,5мм2 - сечение провода; ; - мощность
потребляемая токовой обмоткой прибора. Выбор трансформаторов тока [2, табл.3.22]
сводим в таблицу 2.4
Выбор трансформаторов тока Таблица 2.4
Наименование
|
Тип
|
f, Гц
|
Iн, А
|
Класс точности
|
Sн2, ВА
|
Uн, В
|
Iн, А
|
кол-во
|
Амперметр генератора
|
ТШС-0,66 ОМ3
|
50
|
1000
|
1
|
40
|
660
|
5
|
4
|
Амперметр ПБ
|
ТШС-0,66 ОМ3
|
50
|
1000
|
1
|
40
|
660
|
5
|
1
|
Амперметр брашпиля
|
ТКС-0,66 ОМ3
|
50
|
100
|
1
|
40
|
660
|
5
|
1
|
Амперметр рулев. устр.
|
ТКС-0,66 ОМ3
|
50
|
100
|
1
|
40
|
660
|
5
|
1
|
Амперметр РЩ топл. насосов
|
ТКС-0,66 ОМ3
|
50
|
20
|
1
|
40
|
660
|
5
|
1
|
Амперметр РЩ рефрижерат.
|
ТКС-0,66 ОМ3
|
50
|
10
|
1
|
40
|
660
|
5
|
1
|
Выбор измерительных трансформаторов напряжения (ИТН)
ИТН выбираем для вольтметров: генераторных панелей, панели
ПБ, сети 220В, мегомметра.
На судах применяются ИТН типа ОСС - 0,16, понижающие
напряжение с 380 до 127 В, номинальная мощность 160 ВА. Класс точности 1. С
первичной и вторичной стороны ИТН защищают предохранителями. ИТН проверяют по
условию работы в заданном классе точности.
Выбираем 8 измерительных ТН ОСС-0,16 для 4-и генераторов.
Выбор ИТН Таблица 2.5
приемники
|
Тип
|
U1, В
|
U2, В
|
S1, ВА
|
S2, ВА
|
генератор
|
ОСС-0,16
|
380
|
127
|
0,16
|
0,16
|
Расчетным видом КЗ при проверке оборудования является
трехфазное металлическое короткое замыкание.
В качестве расчетного режима принимаем режим работы СЭС при
котором работает наибольшее количество источников и приемников электроэнергии и
возможны наибольшие токи КЗ.
Используя схему СЭС составляем однолинейную расчетную схему.
На основании расчетной схемы составляется схема замещения
для каждой точки КЗ, получаемая путем замены элементов расчетной схемы их
активными и индуктивными сопротивлениями.
Дальнейшие расчеты ведем в относительных единицах, поэтому
введем базисные величины:
Базисное напряжение: ;
Базисная мощность: ;
Базисный ток: ;
Базисное сопротивление элемента: .
Далее определяем сопротивление элементов схемы, используя
справочные материалы, приведенные в таблицах. Пренебрегаем сопротивлением
трансформаторов, шин и автоматических выключателей.
Асинхронную нагрузку СЭС показываем на схеме замещения в
виде эквивалентного АД, подключенного к шинам ГРЩ. Мощность эквивалентного
двигателя:
Расчет сопротивлений цепи генератора.
Сопротивление кабеля генератора:
Сопротивление кабельных наконечников.
Токовая обмотка трансформатора фазового компаудирования:
Электродвижущая сила ЭД
Сопротивление кабеля генератора:
При 2-х параллельно работающих генераторах с одинаковым
отношением XG/RG
Условные сопротивления:
Действующие значения сверхпереходных токов:
Ударный ток КЗ:
При К.З. на шинах =0
Сопротивление кабеля генератора:
При 3-х параллельно работающих генераторов с одинаковым
отношением XG/RG
Условные сопротивления:
Действующие значения сверхпереходных токов:
Ударный ток КЗ:
Необходимо учесть сопротивление дуги: RД= Ом [2, табл.3.7]. Контактным сопротивлением перехода
шина - кабельный наконечник пренебрегаем.
Условные сопротивления:
Действующие значения сверхпереходных токов:
Ударный ток КЗ:
Выключатели, выбранные по номинальным данным, проверяем на
включающую способность по условию: , где - наибольшее мгновенное значение тока КЗ
выключателя, выбираемое из справочника.
АВ генератора: iу доп=110
кА
iу=14,25 кА
Секционные выключатели: iу доп.
=110 кА
iу=31,65 кА
АВ РЩ6 компрессор ГСУ: iу
доп=75 кА
iу=1,29 кА
Все выбранные аппараты удовлетворяют условию проверки.
Проверяем шины ГРЩ на динамическую стойкость по условию:
, где
- допустимое напряжение
в материале медных шин;
- расчетное напряжение в
материале шин;
- максимальный изгибающий
момент;
- момент сопротивления
сечения шины относительной оси;
h=80 мм - высота шины;
b=8 мм -ширина шины;
а=0,04 м;
=1 м - расстояние между
опорами;
Коэффициент формы определяется из [3,рис.10.23]
; Тогда ;
;
; ;
;
Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого: .
ИТТ проверяем на динамическую стойкость при прохождении тока
КЗ по условию: , где для трансформаторов типа ТШС
Проведём проверку ИТТ амперметра генератора ;
; - условие выполнено.
Изменение напряжения в сети, возникающее при пуске мощного
асинхронного двигателя, не должно приводить к уменьшению напряжения на клеммах
приемников электроэнергии более, чем на 35%. Это требование выполняется если
изменение U на шинах ГРЩ не превышает 20%. Для расчета
первоначального провала напряжения будем применять графический метод расчета. Рассчитывая
величину изменения напряжения, выбираем электропривод компрессора главной
силовой установки, пуск которого вызовет наибольшее изменение напряжения.
КПД и номинальный коэффициент мощности АД: ; ;
Сопротивление двигателя при пуске в о. е.:
; ;
где - кратность пускового
тока, ;
- коэффициент мощности АД
при пуске;
- полная мощность
генератора;
- мощность
электродвигателя;
L=105 м - длина кабеля.
Ом; Ом;
Определяем сопротивление кабеля от ГРЩ до двигателя:
;
;
Определяем результирующие сопротивление и проводимость цепи
в о. е.:
; ;
;
;
Полная проводимость цепи двигателя, о. е.
;
находим по графику 14 [2,
стр.59] =9,5% Величина не превышает допустимую величину (20%).
Средства автоматизации СЭС современных судов обеспечивают
регулирование напряжения и частоты, синхронизацию, распределение активных и
реактивных нагрузок между генераторами, разгрузку генераторов при перегрузке,
защиту от обрыва фазы и понижения напряжения, защиту от токов КЗ и работы в
двигательном режиме.
В соответствии с Правилами Регистра (Правила классификации и
постройки морских судов Т.2 ч. ХI-505 стр):
1. Технические свойства судовой электростанции должны
обеспечивать непрерывность питания электроэнергией согласно требованиям:
на судах, на которых нормальное снабжение электрической
энергией обеспечивается двумя и более генераторами, работающими параллельно,
следует применять средства, не допускающие при аварии перегрузки одного из
генераторов, оставшихся для сохранения хода, управляемости и безопасности судна.
2. При восстановлении напряжения судовой сети после
обесточивания включение ответственных механизмов, необходимых для управления
судном, должно осуществляться автоматически по заданной программе, причем не
должна возникать перегрузка сети.
3. В тех случаях, когда при снижении нагрузки электростанции
предусматривается автоматическое отключение агрегатов, необходимо, чтобы оно не
происходило также и при кратковременных колебаниях нагрузки.
4. Приводные механизмы генераторов с автоматическим пуском
должны быть подготовлены к немедленному пуску.
5. Если предусматривается автоматический пуск находящихся в
резерве ГА при перегрузке работающих, должно обеспечиваться следующее:
автоматическая синхронизация и подключение.
автоматическое распределение нагрузки.
предварительный выбор очередности пуска агрегатов и их
подключение к сборным шинам ГРЩ.
6. Автоматизированные СЭС должны обеспечивать автоматическое
или дистанционное включение электрических агрегатов с автоматической
синхронизацией, принятием нагрузки и автоматическим распределением нагрузки.
Согласно 1 пункту произведем группировку менее ответственных
потребителей по двум ступеням, подлежащим отключению при перегрузке генератора
в случае их параллельной работы и отказе одного ГА. В ходовом режиме Рпотр.
сетью=1324 кВт, Рген. =400 кВт;
Рс-Рген. = 492,08-400=92,08 кВт
1 ступень - 10% Рген=40 кВт,
2 ступень - 52,8 кВт.
1 ступень.
Плиты камбуза
|
26,8
|
Моторы камбуза
|
3,94
|
Мастерская
|
4,05
|
Насос опреснит. установки
|
3,98
|
Суммарная Р
|
38,8
|
2 ступень.
Система кондицион. Воздуха
|
55,22
|
Вентиляторы машинного отделения
|
25,71
|
Вентиляторы котельного отделения
|
8,42
|
Вентиляторы общесудовые
|
17,88
|
Суммарная Р
|
107,23
|
При конструктивной разработке ГРЩ исходными данными являются
выбранная схема коммутации и оборудования ГРЩ с учётом распределения фидеров по
секциям сборных шин ГРЩ.
1.
Справочник судового электромеханика / Под ред. Г.И. Китаенко: В 3 т. - Л.:
Судостроение, 1980. - Т.1. - 923 с.
2.
Методические указания к курсовому проектированию для курсантов 4-го
курса и студентов заочного обучения ЭМФ / Л.А. Лёмин, А.А. Пруссаков -
Санкт-Петербург, 2004 - 72 с.
3.
Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб.
для вузов. - М.: Транспорт, 1988. - 328 с.
Страницы: 1, 2, 3
|