Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор параметров электроэнергии. Требования к качеству электроэнергии

Род тока.

Род тока является основным параметром, от которого зависят все особенности и характеристики ЭС. При проектировании ЭС решение о выборе рода тока может быть принято на основании технико-экономического сравнения вариантов электроэнергетической системы. А также выбор тока производится путем сопоставления достоинств и недостатков, как системы постоянного тока, так и переменного тока.

Сравним системы переменного и постоянного тока.

Основные достоинства ЭС на переменном токе:

1. Электрические машины переменного тока, прежде всего, АД с короткозамкнутым ротором из-за отсутствия коллектора и щеточного узла значительно проще по конструкции и удобнее в эксплуатации, более надёжны и долговечны, имеют меньшие габариты (на 20% -30%), массу (30 - 40%) и стоимость (в 2 - 4 раза) по сравнению с электрическими машинами постоянного тока.

2. Практически все типовые асинхронные двигатели имеют прямой пуск от сети, который обеспечивается только магнитным пускателем.

3. Элементы ЭС на переменном токе более надёжны, чем на постоянном.

4. Представляются возможности трансформации напряжения. Трансформаторы, используемые для изменения уровня напряжения, просты по конструкции и надёжны в эксплуатации по сравнению с вращающимися и статическими преобразователями, которые могут быть применены в ЭСК постоянного тока.

5. Аппаратура автоматического управления на базе полупроводниковых элементов и трансформаторов проще и надёжнее по сравнению с аппаратурой на постоянном токе и требует меньших затрат на обслуживание.

Недостатки ЭС на переменном токе:

1. Достаточная сложность регулирования частоты вращения АД.

2. Высокая кратность (5-7) пускового тока АД вызывает необходимость контроля качества электроэнергии в динамических режимах.

3. В связи с особенностью систем переменного тока требуются устройства поддержания напряжения и частоты сети.

4. Необходимость синхронизации при включении генераторов на параллельную работу.

5. Наличие кроме активной мощности еще и реактивной, прокладка линий трёхжильными кабелями приводит к дополнительным потерям, увеличению массы и габаритов кабельных трасс, появлению подсистем распределения активной и реактивной мощностей.

Основные достоинства систем постоянного тока:

1. Хорошие регулировочные характеристики двигателей постоянного тока.

2. ЭС на постоянном токе хорошо согласуются с химическими источниками тока (аккумуляторные батареи).

3. Нет необходимости в поддержании частоты тока источников электроэнергии.

4. Кабельные трассы имеют двухпроводные линии в отличие от трёхжильных на переменном токе.

Недостатки систем постоянного тока:

1. Наличие контактно-щёточного узла и коллектора увеличивает массогабаритные показатели электрических машин, усложняет их эксплуатацию, уменьшает надёжность.

2. Отсутствие гальванической развязки между подсистемами ЭС приводит к снижению сопротивления изоляции, повышению опасности поражения электрическим током, повышению пажароопасности.

3. Сложные системы запуска электродвигателей приводят к необходимости иметь пусковые устройства, магнитные станции и т.д.

Указанные выше недостатки систем переменного тока, хоть и многочисленные, не являются определяющими. Различными приёмами проектирования, внедрением новых элементов, смещением акцентов в процессе эксплуатации удаётся либо сгладить, либо уменьшить эти недостатки. Так, регулирование частоты вращения асинхронного электропривода можно добиться использованием многоскоростных двигателей, внедрением регулируемых преобразователей частоты, использованием фазного ротора и т.д.

Кроме того, большую часть нагрузки составляют электрические приводы (до 80% от всей нагрузки), причём большинство из них не требуют плавного регулирования частоты вращения. Это определят массовое применение АД для привода механизмов, что в значительной степени повышает удобство и эффективность эксплуатации.

В целом ЭС на переменном токе более эффективны, чем на постоянном, и наиболее широко распространены как в нашей стране, так и за рубежом.

Итак, в качестве рода тока выбираем переменный ток.

Напряжение сети.

Уровень напряжения проектируемой ЭС выбираем исходя из заданных по условию курсового проекта мощностей потребителей электроэнергии на различных режимах.

Значения мощности, напряжения и тока электрооборудования на переменном токе связаны следующей зависимостью:

электроэнергия ток генераторный нагрузка

P=•U•I•

Из чего следует, что при данной мощности ток обратно пропорционален напряжению, то есть чем больше напряжение, тем меньше ток и наоборот.

Повышение номинального тока ЭО вызывает необходимость увеличения площади поперечного сечения кабелей и шин, которые входят в состав ЭО. При этом в значительной степени увеличивается их масса, габариты, стоимость, трудоёмкость монтажа и т.д. Отсюда следует, что кабельные трасы получаются для мощных ЭС громоздкими, их прокладка является сложным технологическим мероприятием.

Превалирующим напряжением в системах переменного тока для силовых приводов является напряжение 400 В.

Итак, принимаем следующие значения напряжений:

– Первичная силовая сеть: 400 В;

– Силовая распределительная сеть: 380 В;

– Сети основного освещения, средств связи и сигнализации: 127,220 В.

– Для переносного электрооборудования: 24 В.

Частота переменного тока.

К настоящему времени в технической литературе определены две частоты для отечественных автономных электроэнергетических систем - 50 и 400 Гц.

Многочисленные расчеты, проведенные в НИР, и опыт эксплуатации позволяют сделать «интегральные» выводы: при суммарной генерируемой мощности в системе до Р_н=300-400 кВт можно получить выигрыш в массогабаритных показателях при частоте тока 400 Гц.

При мощности систем от 400 до 1500 кВт показатели будут примерно равны. Все будет зависеть от конкретной системы и конкретных конструктивных решений.

При мощности более 1500 кВт системы будут проигрывать таковым при частоте 50 Гц по массогабаритным показателям.

Таким образом, при существующем уровне развития науки и техники создание конкретных корабельных и судовых ЭС с частотой 400 Гц с учетом факторов надежности, термической стойкости, качества электроэнергии и др. требует специального обоснования.

Также необходимо отметить, что частоту 50 Гц имеет единая энергетическая система страны, что даёт возможность широкого применения электрооборудования аналогичного береговому.

Для проектируемой ЭС выбираем частоту переменного тока 50 Гц.

Таким образом, для проектируемой ЭС выбираем следующие параметры электроэнергии:

Напряжение и частота сетей

Параметры	Напряжение U, В	Частота f, Гц
ПСС	400	50
СРС	380

Требования к качеству электроэнергии.

В связи с использованием средств автоматизации, вычислительной техники, а также высокоточного оборудования, вопросы обеспечения требуемого качества электроэнергии приобретает особую остроту.

Совокупность свойств электроэнергии, определяющих её пригодность для потребителей, называется качеством электроэнергии.

К показателям качества, в установившихся режимах, относятся:

1. Изменение напряжения, %:

?U_дл = ? 100%

· длительно

· кратковременно

2. Изменение частоты, %:

?f = ? 100%

· длительно

· кратковременно

3. Коэффициент не симметрии напряжения основной частоты в трёхфазной системе, %:

К_нес= ? 100%

Допускается перекос до 5%

4. Коэффициент искажения формы кривой, %:

К_иск= ? 100%

Как правило, искажение формы кривой напряжения может быть связано с работой мощной статической силовой электроники. Допускается искажение до 10%.

2. Оценка электрических нагрузок. Выбор числа и мощности электростанций и генераторных агрегатов

Процесс изменения электрической нагрузки является случайным процессом, подчиняющимся закономерностям теории вероятностей. В инженерной практике при расчёте нагрузок применяют два основных метода: детерминированный и вероятностный. Предпочтение отдают более простому, универсальному и наглядному детерминированному методу, при котором электрические нагрузки определяются только для наиболее характерных режимов. Расчёт выполняют табличным способом и оформляют в виде таблицы нагрузок. Значения электрических нагрузок позволяют оценить для расчётного режима мощность источников электроэнергии.

Расчёт мощности генераторных агрегатов выполняется на основе анализа таблицы нагрузок, заданной по условию курсового проекта, из которой видно, что наиболее нагруженным является основной режим. Он характеризуется наибольшим потреблением электроэнергии, т.к. в работе задействовано наибольшее количество потребителей.

Расчёт суммарной мощности производим с учётом одновременности работы потребителей, потерь на передачу мощности, а также включённого резерва.

Таблица нагрузок

Режимы	Основной режим	Маневренный	Оперативная стоянка	Стоянка
Мощность, кВт	8 600	8 150	6 400	800

Суммарная мощность:

P_G=1,05•K_oo•(1+K_вр)•P_max

P_G=1,05•0,7•(1+0,5) •8600=9481 кВт.

где:

K_вр - коэффициент включения резерва, принимаем 0,5

К_оо - коэффициент одновременности работы потребителей, принимаем 0,7;

1,05 - коэффициент учёта потерь в сети при передаче электроэнергии;

Р_max - расчетная активная мощность в наиболее нагруженном режиме.

Выбор генераторных агрегатов.

Для проектируемой электроэнергетической системы выбираем:

· 4 ТГ ТМВ-3-2В

· 2 ДГ МСК1875-1500

· 2 АДГ МСК-103-4

Основные параметры генераторов

параметры	ТМВ-3-2В	МСК1875-1500	МСК-103-4
, кВА	3750	1875	250
	3000	1500	200
F, Гц	50	50	50
, В	400	400	400
, А	5410	2710	361
Cos ц	0,8	0,8	0,8
, о.е	0,00059	0,008	0,026
Xd? о.е	0,37	0,175	0,23
Xd? о.е	0,29	0,11	0,145
Xq о.е	2,59	0,45	0,985
Xq? о.е	0,29	0,125	0,176

При выборе указанных генераторов коэффициент включённого резерва и загрузки составил:

К_вр= •100% =62,4%

К_загр= • 100% = 61,5%

3. Общая характеристика электрических сетей

ЭЭС - совокупность устройств, коммутационных и защитных аппаратов, токопроводящих элементов, которые формируют электрические сети, обеспечивающие приём от источников, распределение и передачу электроэнергии к потребителям.

Совокупность линий электропередачи с распределительными щитами называется электрической сетью. По своей значимости и назначению электрические сети разделяются на первичную силовую сеть, силовую распределительную сеть, специальную сеть.

Первичная силовая сеть - является основной, которая представляет собой совокупность источников электроэнергии, ГРЩ, соединённых кабельными линиями.

Силовая распределительная сеть - электрическая сеть, которая передаёт ЭЭ от ГРЩ к потребителям. Состоит из кабельных линий с различными РЩ.

СРС строится по фидерно-групповой схеме, которая предполагает, что наиболее мощные и ответственные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ электростанций, а потребители малой мощности получают питание от групповых щитов.

Питание потребителей СРС осуществляется в зависимости от их важности и разбивается на 4 категории:

· 1 категория - потребители, которые получают питание от двух электростанций, без перерыва синусоиды питающего напряжения при переключении с основного питания на резервное.

· 2 категория - потребители, получающие питание от 2-х электростанций через АПС или АПП. Они получают питание в случае переключения с основного на резервное с перерывом синусоиды напряжения на время переключения АПП или АПС (0,5-1 сек.). К ним относятся потребители радиоэлектроники, ГЭУ и части общесудовых систем.

· 3 категория - потребители, получающие питание от 2-х электростанций. Переключение питания с основного на резервное осуществляется вручную, через рубильники и пакетные переключатели. К этой категории относится часть потребителей ГЭУ и общесудовых систем.

· 4 категория - получает питание от одной электростанции. К ней относятся наименее ответственные потребители, как правило, бытового назначения.

Специальные сети - служат для передачи электроэнергии потребителям, номинальные параметры которых отличаются от параметров силовой сети.

К специальным сетям относятся:

- сети питания потребителей током частотой 400 Гц;

- сети питания потребителей постоянного тока.

Эти сети получают питание от специальных преобразователей.

Аварийная сеть служит для передачи электроэнергии потребителям, у которых вышли из строя кабельные линии.

В её состав входят боевые сростки, которые представляют собой гибкий кабель марки НРШМ, а также коробки аварийного питания (КАП).

Сеть освещения - служит для подачи питания к различным средствам освещения. По назначению выделяют сети основного, аварийного, переносного, дежурного, местного, маскирующего, специального освещения, а также сигнально-отличительных огней. Сеть основного освещения является наиболее разветвлённой, выполняется на напряжение 127 В и служит для внутреннего и наружного освещения.

Размещено на Allbest.ru