Учебная работа. Проектирование электропитания на судне

Учебная работа. Проектирование электропитания на судне

40

Проектирование электропитания на судне

Содержание

1. Определение мощности СЭС табличным способом

2. Выбор источников питания и трансформаторов

3. Составление схемы распределения электроэнергии

3.1 Схема коммутации ГРЩ

3.2 Схема распределения электроэнергии

4. Советы по выбору аппаратуры защиты, устройств и средств сигнализации

5. Выбор измерительной аппаратуры

6. Выбор реле оборотной мощности

7. Выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств

8. Проектирование схемы распределения электроэнергии

8.1 Схема коммутации ГРЩ

8.2 Схема распределения электроэнергии

8.3 Выбор силовых кабелей и шин распределительных устройств

8.4 Наполнение таблицы приложения Excel, рабочий лист«РЩ»

9. Выбор аппаратуры защиты

9.1 Выбор уставок выключателей на ток срабатывания в зоне К.З.

10. Проверка электрооборудования по режиму недлинного замыкания

10.1 Расчет токов к.з

10.2 Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з

10.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость

11. Расчет провалов напряжения

Перечень литературы

1. Определение мощности СЭС табличным способом

Для определения мощности и числа генераторов судовой электростанции нужно высчитать суммарные мощности, потребляемые пользователями электростанции в последующих режимах работы:

ходовом;

стоянке без грузовых операций, производимых судовыми средствами;

стоянка с выполнением грузовых операций;

маневренном;

аварийном.

Режимы нужны для выбора количества и мощности генераторов судовой электростанции лишь исходя из убеждений сохранности мореплавания.

Начальными данными для табличного способа является список потребителей энергии судовой электростанции, подразделяемых на последующие главные группы:

палубные механизмы;

механизмы машинно-котельного отделения;

механизмы систем и устройств;

радиооборудование и навигационные приборы;

судовое освещение;

бытовые механизмы;

механизмы холодильной установки;

остальные пользователи.

При выбирании электродвигателя [6] его тип заносится в графу «Тип ЭД». Для привода того либо другого механизма не постоянно удается подобрать таковой движок, номинальная мощность на валу которого Рдв была бы равной мощности механизма Рмех. В этом случае выбирают движок несколько большей мощности с коэффициентом использования.

(1)

к примеру, для управляющего устройства требуется мощность 50 кВт, но т.к. не удаётся подобрать движок, номинальная мощность которого была бы равна мощности механизма, то берём движок с несколько завышенной мощностью. АО 2-82-4М с мощностью 55 кВт. Коэффициент загрузки выбирают с учетом советов табл. 2.3 (Методические указания к выполнению курсового проекта). Его наибольшее

Если для того либо другого механизма в таблице не приведены значения Коэффициента загрузки то считаем по формуле, обозначенной выше. к примеру:

Для устройств, работающих на открытой палубе, следует выбирать электродвигатели водозащищенного выполнения (типа МЗРК, МАФ, МАП). Для устройств, работающих снутри судовых помещений, используются электродвигатели брызгозащищенного выполнения (типа 4А, АМ, АО2-М) либо водозащищенные по полосы вала (типа АОМ, АМО). Тип электродвигателя, значения номинальной мощности на его валу, номинальный cosj и КПД заносятся соответственно в одноименные графы.

Для привода машинного преобразователя следует выбирать асинхронный движок с учетом КПД преобразователя. Для приводов насосов вентиляторов следует использовать высокоскоростные движки.

В графу «Активная мощность» заносится суммарная установленная активная мощность потребителей, определяемая по выражению:

(2)

(для управляющего устройства)

По известной активной мощности и номинальному коэффициенту мощности определяют

Q = P(13)*tgj = P(13)tg(arccosj(8))(3)

Q = 35,68*tg(arccos(0.92)) = 15,20 кВт (для управляющего устройства)

Дальше производятся расчеты по определению потребляемых мощностей отдельных потребителей, представленных в таблице1, в разных режимах судна. Установленные на судне пользователи электроэнергии в почти всех вариантах не вполне употребляются по мощности, потому при расчете реальной потребляемой мощности нужно учесть коэффициент загрузки механизма. Фактическую загрузку электродвигателя охарактеризовывает коэффициент загрузки Кз (заносится в графу «коэффициент Загрузки»), равный

Кз = КзмКисп(4)

Кз = 0,60,92 = 0,55 (для управляющего устройства)

При недогрузке мотора коэффициент мощности(cosj) и КПД (h) его понижаются. Потому для определения практически потребляемой мощности нужно воспользоваться значениями, которые заносятся в надлежащие графы таблицы. Имея в виду, что не все одноименные пользователи работают сразу, вводят коэффициент одновременности Ко (графа «коэффициент одновременности), равный отношению числа работающих потребителей к общему числу установленных:

Ко = mраб/m (5)

Ко = 1/2 = 0,5 (для управляющего устройства)

Таковым образом, активная потребляемая мощность (графа «Активная мощность») одноименных потребителей равна:

(6)

(для управляющего устройства)

Реактивная потребляемая мощность (графа «Реактивная мощность»):

Qпот = Рпотtg(7)

Qпот = 10,37tg(arcos(0.89)) = 6.15 кВт (для управляющего устройства)

Опосля наполнения таблицы для всех групп потребителей подсчитываем потребляемые мощности в любом из режимов (еРпот и еQпот), при этом суммарные потребляемые мощности краткосрочно работающих потребителей подсчитывают раздельно.

В связи с разным нравом перегрузки различных групп потребителей было бы некорректно считать, что перегрузка на генераторы равна суммарной потребляемой (еРпот). Фактическая перегрузка на генераторы меньше и будет тем меньше, чем вероятнее неодновременная работа разных групп потребителей и несовпадение максимумов нагрузок у приемников в каждой из групп.

В таблице нагрузок эти причины учитываются энергетическим коэффициентом одновременности Кор для всякого из режимов работы судна. Для повсевременно работающих потребителей он находится в границах 0,75 — 0,95. Верхний предел характерен для ходового и аварийного режимов, когда удельное значения Кор соответствует режиму стоянки.

Принимаем последующие значения Кор:

— для аварийного режима Кор = 0,95;

— для ходового режима Кор = 0,85;

— для маневренного режима Кор = 0,8.

Для краткосрочно работающих потребителей энергетический коэффициент одновременности принимается в границах 0,3-0,6. Для аварийного и ходового режимов берется наибольшее работы судна определяются как:

Редл = КореРпот, кВт(8)

Qедл = КореQпот, кВар(9)

Аналогично рассчитывается суммарная мощность для краткосрочно работающих потребителей. Суммарная потребляемая мощность всех работающих аппаратов равна:

еР = Редл + Рекр,(10)

еQ = Qедл + Qекр (11)

С учетом 5% утрат в судовой сети получим:

Р = 1,05еР, (12)

Q = 1,05еQ (13)

Полную мощность находят по формуле:

(14)

Средневзвешенный коэффициент мощности для всякого режима работы находится из выражения:

cosjсрв = Р/S (15)

2. Выбор источников питания и трансформаторов

На основании приобретенных расчетных величин суммарной потребляемой мощности во всех данных режимах работы судна с учетом коэффициента одновременности (Кор) и утрат в сети делается выбор единичной и суммарной мощности генераторных агрегатов электростанции [6]. При выбирании числа и мощности генераторных агрегатов нужно учесть последующие советы Регистра:
Генераторы должны быть однотипными;
Коэффициент Загрузки генераторов для самого загруженного режима не должен превосходить значения 0,85;
Повышение количества генераторов за счет усовершенствованного их использования по мощности не лучше. Среднее количество три. Полное количество генераторных агрегатов установленных на судне обязано быть равно n=nмах+1 (один запасный). Если средневзвешенный коэффициент мощности cosjЈ0.8 выбор генераторов создавать исходя из полной мощности.
Исходя из перечисленных выше требований выбираю генераторные агрегаты по активной установленной мощности (cosmin = 0,85) с учетом 15% утрат в судовой сети Pакт=372,85кВт (для ходового режима) удовлетворяющие им: три однотипных генератора обеспечивают коэффициент загрузки не больше 0,85;

Для обеспечения электроэнергией приемников, рассчитанных на напряжение 220В, нужно найти полную мощность, потребляемую ими, и избрать трансформаторы с учетом коэффициент одновременной работы всякого из потребителей и непосредственно режима работы. Расчеты и технические свойства избранных трансформаторов приведены в таблице3 — Суммарная мощность трансформаторов. Для хоть какого режима работы судна трансформатор ТСЗ63 обеспечивает коэффициент загрузки от 0,5 до 0,8 что соответствует требованиям Регистра.

3. Составление схемы распределения электроэнергии

3.1 Схема коммутации ГРЩ

Однолинейная схема коммутации ГРЩ обязана обеспечивать:
— параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;
— питание через трансформаторы секции потребителей при выключении хоть какого из генераторов;
— питание с берега;
— связь ГРЩ с аварийным распределительным щитом.
Схема содержит в себе последующие элементы:
— сборные шины ГРЩ, разбитые на секции генераторы;
— генераторные кабели со своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);
— секционные АВВ или разъединители;
— перемычки с переключателями;
— трансформаторы 380/220;
— фидер берегового питания;
— фидер, связывающий ГРЩ с аварийным распределительным щитом;
— аварийный распределительный щит с секциями 380 и 220 В и пользователями, получающими питание от него согласно Правилам Регистра;
— контакторы, отключающие секции малоответственных потребителей.
3.2 Схема распределения электроэнергии

Последующим шагом проекта является разбивка потребителей, обозначенных в таблице нагрузок, по фидерам. Данные сводятся в таблицу «РЩ». При всем этом нужно управляться Правилами Регистра. В этом же разделе содержатся указания по разбивке фидеров ответственных потребителей по секциям сборных шин, ГРЩ. Разбивку производим с учетом равномерности перегрузки каждой секции. Питание неответственных потребителей от отдельной секции сборных шин. Сборка потребителей по распределительным щитам (РЩ) обязана выполняться с учетом их предназначения, также расположения потребителей на судне. Однолинейная схема распределения электроэнергии содержит в себе схемы коммутации ГРЩ с отходящими от него фидерами (без аварийного распределительного щита), дополненные изображением фидеров питания РЩ со своими АВВ.

4. Советы по выбору аппаратуры защиты, устройств и средств сигнализации

Аппараты СЭС избираем по условиям долговременной работы в номинальном эксплуатационном режиме и проверяем по токам недлинного замыкания. Ненормальный режим работы характеризуется отклонением входных характеристик от нормируемых (ток, частота, напряжение). Куцее замыкание характеризуется устойчивым механическим замыканием и появлением тока КЗ равным 250-290% от Iн и высадкой напряжения. К хоть какой защите предъявляются последующие требования:
селективность,
быстродействие,
надежность,
чувствительность.

Выбор аппаратуры заключается в сопоставлении напряжения и большего долгого рабочего тока той цепи, где предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и номинальным током. Выбор автоматических выключателей создают исходя из величины номинального напряжения и номинального тока защищаемой цепи;

(16)

При всем этом номинальный ток наибольшего расцепителя Iнр выключателя должен быть равен либо больше Iрасч;

(17)

где К1- коэффициент учитывающий уменьшение допустимой перегрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи. Для курсового проекта принимаем К1=0,8 [4] как для двухрядной кабельной трассы. Расчетные значения токов заносим в таблицу5.

Для генераторных автоматов величина Iрасч равна номинальному току генератора. Для секционных автоматических выключателей величина Iрасч рассчитывается по значению мощности, передаваемой через этот выключатель в более томном эксплуатационном режиме. Приближенно эта величина определяется как Iрасч = 1,15Iн (18)

В качестве генераторных и секционных автоматов избираем автоматы новейшей серии ВА71, в качестве сетевых АВВ на ГРЩ А37, в качестве сетевых защищающих электронные установки АК50-3.

Уставки генераторных автоматов принимаем, согласно [7], равными:

,(19)

где Iн — номинальный ток фидера.

Уставку на ток срабатывания сетевых АВВ фидеров электродвигателей избираем из условия отстройки от неверных срабатываний при запусках электродвигателей:

(20)

где Kнад — коэффициент надежности, равный -1,05;

Kдоп — коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока электродвигателя, равный-1,15;

Kпуск — кратность пускового тока электродвигателя по ТУ

Kа- коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока, равный -1,3;

d — минусовый допуск на ток срабатывания выключателя в зоне КЗ для автоматов типа АК-50, d = 0.1, для автоматов типа А-3700 d = 0.15;

Iдв.ном — номинальный ток мотора;

Iном.расц.- номинальный ток расцепителя выключателя.

Уставку на ток срабатывания выключателей, защищающих силовой распределительный щит, избираем последующим образом:

(21)

где Iвкл1- пусковой ток более массивного пользователя;

Iвкл1 = KпускIном.дв.(22)

Kзагр.i — коэффициенты загрузки отдельных потребителей для более загруженного режима, взятые из таблицы нагрузок.

Типы, типоисполнения и значения номинальных токов наибольших расцепителей избранных АВВ, уставки на время срабатывания вносим в надлежащие графы таблицы5.

Избранная аппаратура проверяется на тепловую и электродинамическую устойчивость.

Тепловая устойчивость — способность аппарата, не перегреваясь противостоять току КЗ проходящему через аппарат. Для проведения расчета нужно сравнить количество тепла выделившегося при прохождении тока КЗ с допустимым для данного аппарата. Проверка производится лишь для аппаратов с селективной защитой.

5. Выбор измерительной аппаратуры

Выбор трансформаторов тока производим по номинальному напряжению и номинальному току цепи, по конструктивному выполнению с учетом рода установки, по классу точности с учетом фактической вторичной перегрузки трансформатора.

Класс точности трансформатора определяется его предназначением. Мощность перегрузки трансформатора тока при номинальном вторичном токе определяется суммарной мощностью включенных во вторичную цепь трансформатора тока обмоток устройств. Суммарная мощность перегрузки не обязано превосходить величины наибольшей, трансформатора тока, при всем этом учитывается сопротивление соединительных проводов.

Беря во внимание то, что к трансформатору тока подключается амперметр Д1500 с потребляемой мощностью Рп = 3,5 ВА, то можно избрать обычный трансформатор тока ТС0,5 класса точности 1 с номинальной мощностью Рнтт = 40 ВА.

При выбирании трансформаторов напряжения исходят из величины вторичного напряжения, предназначения, места установки и схемы соединения устройств.

Класс точности трансформатора определяется предназначением устройств, присоединенных к вторичной обмотке.

Опосля выбора трансформатора напряжения по справочнику [6], по советы Регистра, проверим класс точности трансформатора напряжения методом сопоставления значений наибольшей мощности трансформатора с суммарной мощностью измерительных устройств.

Трансформатор соответствует принятому классу точности, если

Sтрном і S2 (23)

где (24)

S2 — суммарная мощность перегрузки трансформатора.

К трансформатору напряжения подключаются последующие приборы:

вольтметр,

ваттметр,

частотомер,

синхроноскоп.

Выбор электроизмерительных устройств СЭС, их размещение на ГРЩ регламентировано Правилами Регистра. При выбирании контрольно-измерительных устройств ГРЩ нужно указать:

— тип устройства и класс точности;

— пределы измерения;

— метод включения;

— тип трансформатора тока, напряжения, дополнительного устройства;

— габариты.

Класс точности избираем не наиболее 2,5.

Для измерения сопротивления изоляции применяем приборы «Электрон». При выбирании устройств для генераторов и сетей с неизменной перегрузкой обеспечиваем припас по шкале 25 %, а для сетей с переменной перегрузкой либо напряжением — 50 %.

Всем катушкам напряжений устройств обеспечиваем защиту предохранителями либо автоматами.

Исходя из мощностей избранной измерительной аппаратуры, избираем трансформаторы тока и напряжения и их свойства заносим в таблицу 4.

Таблица 4 — свойства измерительных трансформаторов

Трансформатор

Наименование

I/Uном Iобм

Ном частота

Uном

I/Uном II обм

Мощность

кол-во

тока

Многовитковый

10-400А

50

0,5кВ

5А

40ВА

2

Напряжения

ТН

380В

50

2кВ

127В

40ВА

2

6. Выбор реле оборотной мощности

По просьбе Регистра нужно обеспечить генераторам направленную защиту и защиту от перегрузок. Направленная защита — защита, которая в установках переменного тока реагирует на величину тока (мощности) в защищаемом участке системы по отношению к напряжению на шинах. защита реагирует на изменение фазного угла меж током и напряжением. В качестве фазочувствительного органа употребляют индукционное реле мощности.

В проектируемой судовой электростанции применяем направленную защиту генераторов, исполненную на реле мощности ИМ-149. Цепи тока и напряжения реле получают питание от трансформаторов тока и напряжения, питающих измерительные приборы. Технические свойства реле ИМ-149:

Uном = 230В,

Iном = 5А,

Потребляемая мощность: по току 25 ВА.

по напряжению 10ВА.

Исходя из мощности генераторов, определим уставки:

по мощности и оборотной мощности срабатывания = 12,8%

по времени срабатывания при токе срабатывания (cosj = 1 и 1,2Iном) = 7.

Для обеспечения защиты генераторов от перегрузок устанавливаем реле перегрузки ИМ-145, питающееся от измерительных трансформаторов. Технические свойства реле ИМ-145:

Uном = 230В,

Iном = 5А,

Потребляемая мощность: по току 5 ВА
по напряжению 10 ВА.
Исходя из мощности генераторов, определим уставки:
по мощности и оборотной мощности срабатывания = 115%
по времени срабатывания при токе срабатывания (cosj=1 и 1,2Iном) = 2.
Проверим измерительные трансформаторы на перегрузку.
Трансформатор тока: измерительные приборы потребляют 3,5 ВА от ТТ1, реле оборотной мощности ИМ149 потребляет 25 ВА от ТТ2, отсюда перегрузки трансформаторов тока нет.

Трансформатор напряжения измерительные приборы потребляют 29,7 ВА от ТН1, реле оборотной мощности ИМ149 потребляет 10 ВА от ТН2, отсюда перегрузки трансформаторов напряжения нет.

Все свойства избранных измерительных устройств заносим в таблицу 5:

Таблица 5 — свойства измерительных устройств

Амперметр

Вольтметр

Ваттметр

Частотомер

Синхроноскоп

Мегометр

Тип устройства

Д1500

Д1500

Д1503

Д1506

Э1505

Электрон

Система

Эл.динамич

Эл.динамич

Эл.динамич

Эл.динамич

Электромагнитн

Класс точности

1,5

1,5

2,5

2,5

0,03

5

Пределы измерения

0-300 А

0-450 В

0-250КВт

50(10%)Нz

0-1МОм

метод включения

к ТТ

к ТН

к ТН

к ТН

к ТН

Потребл. мощность, Вт

3,5

4,5

7,5

9,6

8,1

Габариты, гор. мм

100

100

100

100

100

175

верт. мм

100

100

100

100

100

90

глуб. мм

170

170

170

170

170

125

7. Выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств

Передача электроэнергии от генераторов до головного распределительного щита и от головного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями. При выбирании типа кабеля требуется учесть условия, в каких будет работать кабель. Из критерий монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются наибольшие и малые сечения кабеля, допустимые к прокладке.

Исходя из советов, избираем наибольшее сечение трехжильных кабелей не выше 3×240 мм2. Мало допустимое сечение жил кабелей и проводов соответственно равно 1 мм2. Сечение жил кабеля определяем при помощи таблиц норм перегрузки на электронные кабели и провода [2,приложение 10] и [6, таблица 5.4] по величине расчетного тока кабеля Iрасч.

Исходя из составленной однолинейной схемы распределения электроэнергии, определяем нужное количество автоматических выключателей для всякого щита, которое не обязано превосходить 12. По справочнику [6, таблица5.2.3] определяем тип распределительного щита.

По примеру для управляющий машинки избираем кабель КНРП, как для ответственного пользователя. По Iрасч = 31,70 А, избираем кабель 3хфазный сечением 4мм2(3х4) и генераторный автомат А3714СР с комбинированным расцепителем на номинальным током наибольшего расцепителя 32А.

8. Проектирование схемы распределения электроэнергии

8.1 Схема коммутации ГРЩ

Однолинейная схема коммутации ГРЩ обеспечивает:
параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;
питание через трансформаторы секции потребителей 220 В;
питание секции второстепенных потребителей при выключении хоть какого из генераторов;
питание с берега;
связь ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

Схема содержит в себе последующие элементы:

сборные шины ГРЩ, разбитые на секции (генераторные, потребителей);

генераторные кабели со своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);

секционные АВВ или разъединители;

перемычки с переключателями;

трансформаторы 380/220;

фидер берегового питания;

фидер, связывающий ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

аварийный распределительный щит с секциями 380В и 220В и пользователями, получающими питание от него согласно правилам Регистра РФ (Российская Федерация — к примеру, щит вентиляции трюмов и т.д.), также расположения потребителей на судне (к примеру, щит, обеспечивающий питание сепараторов и насосов МКО, щит освещения МКО и т.д.). Все фидеры на схеме пронумерованы согласно нумерации в таблице «РЩ».

8.3 Выбор силовых кабелей и шин распределительных устройств

Передача электроэнергии от генераторов до головного распределительного щита и от головного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями.

При выбирании типа кабеля учитываем условия, в каких будет работать кабель. Из условия монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются наибольшие и малые сечения кабеля, допустимые к прокладке.

Расчет кабельной сети содержит в себе последующие этапы:

определение рабочих токов в кабелях;

выбор сечения кабелей с учетом критерий прокладки;

определение утраты напряжения в кабельной сети.

Сечение жил кабеля определяется при помощи таблиц норм перегрузки на электронные кабели и провода (приложение10 [2]) по величине расчетного тока кабеля по формуле:

(25)

где Iраб — действительный ток, протекающий по кабелю;

К1 — коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой перегрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи:

К1 = 0,8 — для двухрядных пучков;

К2 — коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля, определяемый по формуле:

(26)

где t3 — суммарное время работы кабеля под перегрузкой.

(для генератора)

Выбор кабеля по напряжению сводится к сравнению номинального напряжения, под которым находится кабель, Uк с номинальным напряжением кабеля Uк.н. При всем этом обязано производиться условие:

(27)

Утраты напряжения в трехфазной сети переменного тока без учета индуктивного сопротивления кабеля можно найти по формуле:

(28)

где — I н cos — номинальная активная составляющая тока приемника

l — длина кабеля в метрах;

— удельная проводимость меди;

S — сечение жилы кабеля в мм2;

U — линейное напряжение сети, В.

(для генератора)

Правилами регламентируются утраты напряжения от ГРЩ до всякого пользователя. В истинное время действуют последующие нормы утрат напряжения на кабелях:

от генератора до ГРЩ — не наиболее 1%;

от ГРЩ до потребителей;

освещения — не наиболее 5% при Uн > 30 В и не наиболее 10% при Uн 30 В;

силовых потребителей — не наиболее 7% при продолжительном режиме работы и не наиболее 10% при краткосрочном и повторно-кратковременном режиме работы;

щита радиостанции и кабеля для зарядки аккумуляторных батарей — не наиболее 5%.

Длину генераторного кабеля принимают равной 10 метрам.

Выбор шин распределительного устройства создают исходя из большего долгого тока перегрузки на шины, определяемого по формуле:

(29)

где Кн.з. = 1,15 — коэффициент, учитывающий неравномерность перегрузки шин по длине;

n — число установленных генераторов.

Величина расчетного тока определяется с учетом температуры окружающей среды (снутри ГРЩ). При водозащищенном выполнении щита температура воздуха снутри щита составляет 52- 560С. Расчетный ток находится по формуле:

(30)

где среды — температура окружающей среды;

900 — очень допустимая долгая температура нагрева шин.

По расчетному току избираем сечение шин по таблицам допустимых норм перегрузки на медные шины [2].

Расчетные значения токов кабелей, их марки и сечения заносим в таблицу «РЩ».

8.4 Наполнение таблицы «РЩ»

В таблице «РЩ» исполняем последующее:

Указываем заглавие рассчитываемого щита (РЩ);

В столбец «Наименование пользователя/фидера» вводим наименование потребителей, получающих питание от данного щита (Управляющая машинка);

В столбце «Номер фидера» указываем номера фидеров питания потребителей в согласовании с нумерацией на однолинейной схеме коммутации ГРЩ (17);

В столбце «Номер автомата» указываем номера автоматов фидеров питания потребителей в согласовании с нумерацией на однолинейной схеме коммутации ГРЩ (QF11);

В столбце «Номинальная мощность» указываем надлежащие номинальные мощности потребителей (13кВт);

В столбце «Напряжение сети/генератора» указываем напряжение питающей сети (380В);

В столбец «Номинальный КПД» вводим надлежащие значения для потребителей (87,5);

В столбец «Номинальный коэффициент мощности» вводим надлежащие значения для потребителей (0,89);

Для потребителей, в соответственных столбцах, указываем коэффициент загрузки самого напряженного режима работы (0,92) и номинальный ток (22,19 А);

В столбец «Коэффициент уменьшения допустимой перегрузки кабеля» вводим надлежащие значения коэффициента для потребителей (0,8);

В столбец «Коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля» вводим соответственное значение (1,0);

В столбце «Режим работы кабеля» обозначено условное обозначение режима работы кабеля, П — длительный, К — краткосрочный, ПВ — повторно-кратковременный;

Указываем тип и сечение кабеля в соответственном столбце (КНРП 34);

Для потребителей указываем

В столбец «Минусовой допуск на ток срабатывания в зоне КЗ» вводим надлежащие значения для потребителей (для управляющий машинки: 0,1);

Во все оставшиеся незаполненными ячейки заполняем эмблемой «-».

Утраты напряжения на кабеле рассчитываются автоматом.

9. Выбор аппаратуры защиты

Электронные сети во всех ответвлениях имеют защиту от К.З. и перегрузки. Защита от перегрузки не требуется для фидеров питания приемников, имеющих защиту от перегрузки, для фидеров питания неких ответственных приемников (управляющее устройство, электроприводы палубных устройств и др.), также для фидеров питания распредустройств и перемычек, если питаемые по сиим фидерам приемники имеют личные устройства защиты от перегрузки.

защита от К.З. осуществляется наивысшими расцепителями тока, встроенными в автоматические выключатели, либо предохранителями.

Автоматические выключатели либо аппараты СЭС выбираются по условиям долговременной работы в номинальном эксплуатационном режиме и проверяются по токам недлинного замыкания.

Выбор аппаратуры заключается в сопоставлении напряжения и большего долгого рабочего тока той цепи, где предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и током.

Если аппарат предназначается для работы при температуре, превосходящей расчетную, то величина долгого рабочего тока аппарата обязана быть уменьшена до значения, рекомендуемого приближенной формулой

(31)

Выбор автоматических выключателей создают исходя из величины номинального напряжения и номинального тока защищаемой цепи Iраб. При всем этом номинальный ток наибольшего расцепителя Iн.р. выключателя должен удовлетворять неравенству:

IН.Р. IРаб(32)

Для генераторных автоматов величина Iраб. равна номинальному току генератора Iн.г.

Для секционных автоматических выключателей величина Iраб. рассчитывается по значению мощности, передаваемой через этот выключатель в более томном эксплуатационном режиме.

Приближенно эта величина определяется по формуле:

Iраб = 1,15Iном (33)

Типы, типоисполнения и значения номинальных токов наибольших расцепителей избранных АВВ вносим в надлежащие графы таблицы рабочего листа «РЩ».

9.1 Выбор уставок выключателей на ток срабатывания в зоне К.З.

Уставку на ток срабатывания в зоне К.З. выключателей питания электродвигателей избираем из условия отстройки от неверных срабатываний при пуске электродвигателей по формуле:

(34)

где К ср.н. — уставка на ток срабатывания в зоне К.З. выключателя по ТУ;

К над. = 1,05 — коэффициент надежности;

К доп. = 1,15 — коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока электродвигателя;

К запуск. — кратность пускового тока электродвигателя по ТУ;

Ка — коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока (К а=1,3 для систем переменного тока);

i — минусовой допуск на ток срабатывания выключателя в зоне К.З. Для автоматов типа АК — 50 i = 0,1. Для автоматов типа А — 3000 i = 0,15;

I н.дв. — номинальный ток мотора;

I н.р.- номинальный ток расцепителя выключателя.

(для управляющий машинки)

Принимаем обычную для А3700 уставку (КСР) = 9

Уставку на ток срабатывания в зоне К.З. генераторных и секционных выключателей, также выключателей перемычек следует выбирать из условия отстройки обозначенных выключателей от неверных срабатываний при запусках электродвигателей, синхронизации, переключении перегрузки с 1-го источника на иной.

Для отстройки секционных и генераторных АВВ, уставку на срабатывание следует принимать в границах .

Если требуется защитить фидер от тока перегрузки, избираем выключатель с комбинированным расцепителем.

10 Проверка электрооборудования по режиму недлинного замыкания

10.1 Расчет токов К.З.

Расчет токов К.З в судовой электроэнергетической системе производится для проверки сборных шин, автоматических выключателей и кабелей неких особо ответственных потребителей на устойчивость к действию токов к.з.
Расчет производится для более возможных в судовых САЭЭС и более томных для электронных аппаратов режимов к.з. — глухого трехфазного. Расчет ведется в последующей последовательности:

1.Составление начальной однолинейной схемы фрагмента электроэнергетической системы;

2.Выбор расчетных точек к.з. на данной нам схеме;

3.Составление расчетной схемы для определения токов к.з.

4.Преобразование расчетной схемы к простейшему виду относительно каждой принятой для расчета точки к.з.

5.Нахождение результирующего (эквивалентного) сопротивления для определения тока к.з.

6.Определение работающего значения повторяющейся составляющей тока к.з. в разные моменты времени по расчетным кривым.

Расчет токов к.з. начинается с составления фрагмента начальной однолинейной схемы электроэнергетической системы, содержащей номинальные характеристики всех входящих в нее частей, а так же предполагаемые для расчета точки К.З. Фрагмент содержит в себе все работающие генераторы (исключая запасный), сборные шины и отходящие фидеры.

Составляем схему замещения, содержащую сопротивления всех частей, входящих в расчетную схему. При всем этом сопротивления выражаем в относительных единицах по отношению к принятым в расчете базовым условиям.

Базовый ток: (35)

где SБ — мощность всех работающих генераторов не считая запасного.

Величины активных и индуктивных сопротивлений приводятся к базовым величинам:

;

.

Производим преобразование схемы замещения с определением полных (rр и хр) и результирующего сопротивления.

(36)

При помощи расчетных кривых, приведенных на рис.10.3[2] для ранее рассчитанного эквивалентного сопротивления определяется действующее

Потом находится ударный коэффициент КУД по кривой рис.10.4 [2], и потом ударный ток К.З., посылаемый генераторами, и опосля определения остаточного напряжения на шинах ГРЩ определяется значения тока подпитки движков.

(37)

где ЕДВ = 0,9 — ЭДС эквивалентного электродвигателя в момент К.З.

Z = 0,266 — Сопротивление мотора и кабеля, соединяющего движок с ГРЩ.

U = I0ZКАБ — изменение напряжения от ГРЩ до эквивалентного АД.

ZКАБ — полное сопротивление кабеля, отходящего от ГРЩ.

ударный ток К.З., посылаемый генераторами с учетом тока подпитки движков:

(38)

Действующее

(39)

Результаты расчетов эквивалентных сопротивлений сводятся в таблицу «Токи КЗ».

10.2 Проверка автоматических выключателей по предельным токам к.з

По предельным токам к.з. автоматические выключатели проверяются на коммутационную способность и тепловую стойкость.

Селективные автоматы проверяются по условиям:

на динамическую стойкость iуд.расч. < iуд.доп.;

на разрывную способность Iрасч. < Iдоп,

где i уд. расч. — расчетный ударный ток к.з. для точки, избранной с целью проверки селективного автомата;

iуд.доп. — допустимое значение ударного тока к.з. автомата

Iрасч. — расчетное действующее автомата;

Iдоп.- допустимое действующее значение тока автомата в момент размыкания дугогасительных контактов

— на тепловую стойкость по условию I2Ґtф < (I2t)доп.,

где IҐ — установившийся ток к.з.;

t ф — фиктивное время к.з.;

I2Ґtф — расчетное значение величины, характеризующей тепловое действие тока К.З. за время, равное уставке на срабатывание при к.з. для селективного автомата.

(I2t)доп. — тепловая устойчивость по техническим условиям.

Сетевые (установочные) автоматические выключатели и предохранители проверяются лишь на динамическую стойкость по ударному току к.з.

10.3 Проверка шин на электродинамическую устойчивость

В распределительных щитах САЭЭС используются медные шины, так как дюралевые имеют низкую механическую крепкость и высшую пожароопасность из-за лишнего нагрева контактных соединений.

Проверка шин на электродинамическую устойчивость сводится к определению их прочности, способной противостоять механическим усилиям, возникающим при токах К.З. для выполнения этого условия нужно, чтоб механические напряжения в шине не превосходили допустимых значений.

Наибольшее расчетное напряжение в шине определяется: расч = М/W,

где W — момент сопротивления шин относительно оси, перпендикулярной к действию силы;

М — наибольший изгибающий момент.

(40)

где К = 1,76 — для трехфазного К.З. переменного тока;

КФ = 0,85 — коэффициент, учитывающий форму сечения шин, определяется по рис.8.3[2].

l — длина просвета;

a — расстояние меж осями;

b, h — размеры шин.

Расчетное напряжение шин не обязано превосходить допустимое:

расч доп.

Допустимое напряжение для медных шин равно 14000 Н/см2.

Для избранных в проекте шин расч = 3904 Н/см2 доп = 14000 Н/см2.

Условия электродинамической стойкости производятся.

11. Расчет провалов напряжения

К генераторам переменного тока предъявляются требования по обеспечению поддержания напряжения при сбросе и набросе перегрузки и, в особенности, при пуске массивных короткозамкнутых асинхронных движков.

Наибольшие провалы напряжения ожидаются при прямом пуске самого массивного АД, когда в работе находится один генератор. Для определения величины провала напряжения применяется способ расчетных кривых токов К.З.

Данным способом рассчитывается провал напряжения для всякого следующего момента времени с момента запуска АД. Точность расчета соблюдается в границах с момента запуска t = 0 до t = 0,5 с. Для следующих моментов времени запуска значительно поменяется величина скольжения АД и соответственно его полное сопротивление.

Записываются последующие данные генератора и мотора:

полная мощность генератора Sг,

номинальное напряжение генератора Uг

мощность мотора на валу Pдв,

пусковой коэффициент Кпуск,

коэффициент мощности мотора при пуске cosjпуск,

коэффициент мощности мотора номинальный cosjном,

длина кабеля от шин ГРЩ до мотора и его сечение Lкаб и Sкаб.

порядок расчета:

Определяется полная номинальная мощность мотора:

Sдв=Pдв/cosjном,

Находится полное сопротивление мотора в относительных единицах к моменту пуска:

Z*дв=1/Кпуск,

Пусковой коэффициент выбирается по каталожным данным мотора (границах 57).

3. Находится активное и индуктивное сопротивление АД в относительных единицах:

r1*дв=Z*дв*cosjпуск,

х1*дв=Z*дв*sinjпуск.

Дальше эти сопротивления выражаются в относительных единицах системы

r*дв=r1*дв*Sг/Sдв,

х*дв=х1*дв*Sг/Sдв.

4. Полное расчетное сопротивление содержит в себе сопротивления от генератора до шин ГРЩ (r*, x*), сопротивления участка от шин ГРЩ до АД (r*y, x*y), сопротивления самого АД в момент запуска (r*дв, х*дв):

Z*пол.расч.=[(r*+r*у+r*дв)2+(х*+х*у+х*дв)2]1/2

5. При помощи расчетных кривых токов к.з. для генератора находится действующее значения Z*пол.расч в различные моменты времени от t = 0 до t = 0,5 с.

6. Определяется полное сопротивление участка от шин ГРЩ до АД, включая сопротивление АД:

Z*дв.рас=[(r*у+r*дв)2+(х*у+х*дв)2]1/2

7. Напряжение на шинах в относительных единицах определяется как произведение U*ш = I*пер*Z*дв.рас для избранных ранее моментов времени.

Вычисленные значения сводятся в таблицу «Токи К.З.»

На базе рассчитанных значений U*ш строится кривая переходного процесса провала напряжения U*ш = f(t) и определяется его наибольшее

Перечень литературы

Никифоровский Н.Н., Норневский Б.И. Судовые электронные станции. Москва: Транспорт,1974.-432с.

Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. Ленинград: Кораблестроение,1987.-372с.

Лейкин Л.С., , Михайлов В.С. Автоматические электроэнергетические системы. Москва: Агропромиздат,1987.-327с.

Правила систематизации и постройки морских судов Ленинград: 1985.-928с.(Морской Регистр).

Константинов В.Н. системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Ленинград: Кораблестроение,1988.-312с.

Справочник судового электрика, под редакцией Китаенко Г.И.

Ленинград: Кораблестроение,1975.-том1.

МУ к курсовому проектированию по курсу «СЭС» для специальности 1809. Под редакцией Ремезовского В.М. Мурманск: 1989.-59с.

]]>