Разработка схемы судовой электростанции и выбор электрооборудования балкера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Анализ показателей судна и его энергетической системы
• 2. Обоснование состава главной энергетической установки
• 3. Рекомендации по эксплуатации СЭЭС судна
• 3.1 Выбор трансформаторов
• 3.2 Расчет мощности электростанции
• 3.3 Выбор источников электроэнергии судовой электростанции
• 3.4 Расчет мощности и выбор аварийного генератора
• 4. Разработка схемы судовой электростанции и выбор электрооборудования
• 4.1 Разработка схемы судовой электростанции
• 4.2 Выбор шин ГРЩ
• 4.3 Выбор кабеля
• 4.4 Выбор коммутационных аппаратов
• 4.5 Выбор электроизмерительных приборов
• 4.6 Выбор измерительных трансформаторов
• 5. Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания
• 5.1 Расчет токов короткого замыкания
• 5.1.1 Расчёт токов К.З. для точки К1 на фидере генератора
• 5.1.2 Расчёт токов К.З. для точки К2 на шинах ГРЩ
• 5.2 Проверка коммутационно - защитной аппаратуры
• 5.3 Проверка шин ГРЩ
• 5.4 Проверка измерительных трансформаторов тока
• 6. Выбор средств автоматизации электростанции
• 7. Конструктивная разработка ГРЩ электростанции
• Список литературы

1. Анализ показателей судна и его энергетической системы

Рудовоз или навамлочник (Балкер) - специализированное судно для перевозки грузов насыпью (навалом), таких как зерно, уголь, руда, цемент и др. Балкер является разновидностью сухогруза. Первый балкер был построен в 1852 году, экономические факторы способствовали развитию этого типа судов, все больше увеличиваясь в размерах и совершенствуясь. Термин балкер появился лишь в 1955 году. Большинство классификационных обществ классифицируют балкер как судно, перевозящее сухой неупакованный груз.

Основные характеристики судна

Длинна наибольшая L max, м - 101.12 м

Ширина наибольшая В, м - 18.20 м

Высота борта на миделе да верхней трубы - 6.56 м

Осадка по летнюю грузовую марку Т, м - 8,25 м

Дедвейт - 5336 рег.т

Контейнера в трюмах - 143 шт.

Контейнера на палубе - 366 шт.

Общая вместимость контейнеров - 509 шт.

Главный двигатель KHD/MWM DEVTZ TBD 645 L9 - 3825 кВт

Число оборотов - 650 об/мин

На судне установлен ВРШ.

Вал генератор от главного двигателя Мaker Piller NKT 900 - 400кВт

Вспомогательный дизель-генератор - 2 Zeppelin/Calerpiller - 400кВт, 450об/мин.

Аварийный ДГ Zeppelin/Calerpiller - 350 кВт

Скорость судна рабочая - 15 узлов

Скорость мах - 16.5 узлов при 100% нагрузке

Топливо ГД DEVTZ - IFO 180

Запасы высоковязкого топлива - 400 т

Запас маловязкого топлива - 56 т

Запас смазочного масла - 17 т

Запас пресной воды - 37 т

Присутствует опреснитель "AL LAVAL" - 8 т/сутки

Эксплуатационные характеристики СЭУ и ее элементов

Все пространство МКО разделено на три уровня: верхняя площадка с рулевой машиной, котлом и системой противопожарной; площадка ЦПУ, вспомогательных механизмов; нижняя площадка, где размещается ГД DEUTZ TBD 645 L9 и вспомогательные механизмы ГД.

Площадка ЦПУ размещает: ЦПУ по правому борту, вспомогательный дизель генераторы N1 и N2 по левому борту, а так же компрессоры провизианты и компрессоры сжатого воздуха, вспомогательные механизмы Р.Д. В первой части площадки ЦПУ расположена мастерская с токарным станком и сварочный пост для газа и электросварки.

Нижняя палуба МКО содержит в центре Р.Д., в носовой части балластную систему и топливную систему управления, в кормовой части находится редуктор с валогенератором и баллонами сжатого воздуха. По правому борту расположены топливные и масляный сепараторы.

Вспомогательный дизель генератор Caterpiller Harsa/RMO/MWM 8VD - 48A - 2 в количестве 2 шт. мощностью 170 кВт. Род тока постоянный, частота 50 Гц, КПД - 94,5%.

2. Обоснование состава главной энергетической установки

Судовая энергетическая установка - комплекс машин, механизмов, теплообменных аппаратов, источников энергии, устройств и трубопроводов и прочих систем - предназначенных для обеспечения движения судна, а также снабжения энергией различных его механизмов.

В состав энергетической установки входят:

ГЭУ - главная энергетическая установка (приводящая судно в движение) - подразделяется на:

главный двигатель,

судовой движитель,

валопровод.

Вспомогательные механизмы - для обеспечения судна электроэнергией, паром (для бытовых нужд или очистки танков), опресненной водой и др.

В зависимости от принципов работы и типов главных двигателей и источников энергии судовые энергетические установки подразделяются на:

паросиловые,

дизельные,

паротурбинные,

дизельтурбинные,

газотурбинные,

атомные,

комбинированные (напр. дизель-газотурбинная судовая энергетическая установка).

На судне энергетическую установку размещают в специальных помещениях:

Машинные отделения

Котельные отделения

Отделения вспомогательных механизмов - в том числе: дизель-генераторное, холодильное, аккумуляторное и др.

3. Рекомендации по эксплуатации СЭЭС судна

Определяются совокупностью значений физических величин, характеризующих внешние факторы, которые воздействуют на систему (температура окружающей среды, вибрация, качка, влажность, солнечная радиация и т.д.). Это учитывается при проектировании СЭЭС.

Условия работы системы:

Это совокупность значений параметров (мощность, ток, напряжение, частота и т.д.) характеризующих работу системы в данный момент времени при заданных условиях эксплуатации.

Состояние системы:

Характеризуется условиями работы с учетом их длительности, а так же различными процессами. Эта совокупность называется режимами работы системы.

Нормальный режим работы - при котором функционирование СЭЭС осуществляется при заданных условиях работы

Ненормальный режим работы - режим не соответствующий заданным условиям (КЗ, перегрузка и т.д.).

Если ненормальный режим работы связан с опасностью для жизни людей или материальным ущербом - он называется аварийным режимом работы.

Различают установившиеся и переходные режимы работы:

Установившиеся (стационарные) - когда параметры постоянны или очень медленно изменяются в заданных пределах.

Переходные - когда параметры изменяются быстро, от одного установившегося режима к другому.

Различают нормальные, аварийные и послеаварийные режимы:

Нормальный - пуск АД, подключение, отключение генераторов.

Аварийные - переход от нормально установившегося режима к аварийному (КЗ).

Послеаварийные - переход от аварийного к послеаварийному установившемуся (отключение КЗ).

Основные показатели.

Совокупность свойств, делающих пригодность СЭЭС к её назначению называется качеством.

Назначение

Надежность

Масса и габариты

Технологичность

Живучесть

Безопасность

Шумность

Объем автоматизации

Экономичность

Стандартизация и унификация

Назначение - это бесперебойность функционирования, и непрерывность процесса получения, преобразования и распределения электроэнергии.

Надежность - способность СЭЭС сохранять свои свойства, необходимые для выполнения назначения, в течении требуемого времени, при нормальных условия эксплуатации.

Безотказность - сохранение работоспособности в заданном интервале времени при нормальной эксплуатации.

Ремонтопригодность (восстанавливаемость) - приспособленность СЭЭС к предупреждениям, обнаружениям и устранению отказа.

Долговечность - способность СЭЭС к длительной эксплуатации при необходимом техническом обслуживании и необходимом ремонте.

Сохраняемость - свойство СЭЭС сохранять свои эксплуатационные показатели при хранении в соответствии с требованиями техдокументации.

Живучесть - способность сохранять свои свойства при наличии воздействий, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации (пожар, затопление, взрыв, радиация и т.д.) в самом простом виде живучесть обеспечивается резервированием (дублированием).

Безопасность - способность функционировать не приходя в опасные состояния, угрожающие здоровью и жизни людей, не наносящие ущерб судну, окружающей среде и т.д.

Качество электроэнергии в СЭЭС определяют на основании расчетов установившихся и переходных процессов, представляет собой совокупность показателей, обеспечивающих нормальную работу потребителей электроэнергии.

Экономические затраты - включают в себя строительную стоимость и эксплуатационные расходы.

Строительная стоимость - стоимость составляющих СЭЭС элементов, затраты на выполнение электромонтажных работ, наладку, испытания и сдачу в эксплуатацию.

Эксплуатационные расходы - расходы на топливо, ГСМ, запчасти и т.д., связанных с выполнением технического обслуживания и ремонтных работ.

Показатели стандартизации и унификации - характеризуются степенью использования типовых и унифицированных блоков, модулей и т.д., характеризуется коэффициентом стандартизации. Чем выше коэффициент стандартизации, тем дешевле СЭЭС.

Массогабаритные показатели - чем меньше масса и габариты, тем лучше.

Радиопомехи - уровень не должен превышать допустимый, для работы других элементов и механизмов.

Шумность - не должен превышать допустимый, равно как и уровень вибрации (шум в помещениях команды 60…80 дБ).

Показатель технологичности - характеризует соответствие прогрессивным методам электромонтажных работ, технического обслуживания и ремонта.

Объем автоматизации - определяется на основании технико-экономических расчетов по надежности, качеству электроэнергии и эксплуатационным расходам.

3.1 Выбор трансформаторов

По данным нагрузкам для приёмников 220В выбираем трансформаторы.

Условие выбора:

где = 4 - число трансформаторов;

= 1331.9 - номинальная мощность трансформатора;

- коэффициент одновременности;

кВт; кВАр;

Для АРЩ:

кВт; кВАр;

Выбираем четыре трансформатора ТС 3М и их технические данные сведём в таблицу 1.1

Таблица 1.1 Технические данные трансформаторов

Мощность, кВА	Количество	Напряжение	Потери К.З., кВт	Напряжение К.З.,%	КПД,%
		первичное	вторичное
250	3	380	330	4300	6,1	88
100	1	380	330	1500	3,75	96,5

Один трансформатор постоянно находится в работе. Второй, в соответствии с правилами Регистра, обеспечивает питание приемников взамен отказавшего. Трансформаторы подключаются к различным секциям ГРЩ.

3.2 Расчет мощности электростанции

В практике проектирования для определения величины загрузки главной энергетической установки производится расчет потребляемых мощностей в режимах работы судна табличным методом. Табличный метод основан на определении мощности СЭС по специальным расчетным таблицам нагрузок, составленных для наиболее важных режимов работы судна. Для нашего судна рассматривают следующие режимы:

Ходовой режим

Стояночный

Маневровый

Аварийный

Стояночный режим с погрузкой

3.3 Выбор источников электроэнергии судовой электростанции

№ строки	Наименование приемника электроэнергии	Число одноименных	Р н.у. кВТ	Ном. КПД зн	Cos ц	P н.п=Pн.y/ зн	Р н.гр=P н.п*ny	Ходовой режим	Маневровый режим
								Кo	Кз	Cos ц	P, кВт	Q,кВАр	Кo	Кз	Cos ц	P, кВт	Q,кВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
I	1	Рулевое устройство	3	45	0.87	0.8	51.7	41.36	0.6	0.4	0.6	3.9	4.3	2	0.8	0.6	18	12
	2	Брашпиль	2	30	0.9	0.8	33.3	26.64	-	-	-	-	-	2	0.9	0.6	27	16
	3	Насос охлаждения	4	17	0.89	0.8	19.1	15.28	0.68	0.9	0.6	21.8	19	0.68	0.8	0.6	31	19
	4	Насос масляный	2	22	0.9	0.8	24.4	19.2	0.6	0.9	0.6	0.88	12.5	0.5	0.9	0.6	23	12.6
	5	Насос пожарный	3	45	0.9	0.8	50	40	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	6	Насос санитарный	4	3.0	0.82	0.8	3.6	2.88	0.68	0.8	0.6	6.0	4.6	0.68	0.8	0.77	6.0	4.6
	7	Насос балластный	2	18	0.91	0.8	19.7	15.76	-	-	-	-	-	0.6	0.9	0.87	26.5	15.8
	8	Компрессор	2	19	0.86	0.8	22.09	17.67	0.6	0.7	0.6	14.0	9.7	1.0	0.8	0.87	36.0	21.1
	9	Камбуз	1	24	1.0	0.8	24	19.2	2.0	0.9	0.6	19.3	-	-	-	-	-	-
	10	Сепаратор топлива	3	7.5	0.84	0.8	8.9	7.12	0.34	0.9	0.6	0.82	13.4	9.8	0.34	0.9	7.1	5.3
	11	Освещения		20	0.5	0.8	40	32	1.1	0.8	0.6	7.1	16.2	-	1.1	0.7	1.1	-
	12	Грузовая лебедка	3	18.4	0.86	0.8	21	14.72	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
II	Суммарная мощность приемников УP, УQ								68.4	79.7		144.7	90.6
III	Коэффициент совместной работы Кс.p.									0.8					0.7
IV	Расчетная нагрузка (с учетом Кс.p)	Р расч.	68.4	144.7
		Q расч.	79.7	90.6
V	Полная мощность S расч.									148.1						235.3
VI	Средневзвешенный коэффициент мощность cos ц c.p.									0.92						0.57
VII	Число и мощности генераторов	РАБОТАЮЩИХ	1 x 100	2 x 100
		РЕЗЕРВНЫХ	2 x 100	1 x 100

№ строки	Наименование приемника электроэнергии	Стояночный режим	Маневровый режим	Аварийный режим
		Ко	Кз	Cos цф	P	Q, кВАр	Ко	Кз	Cos цф	P	Q, кВАр	Ко	Кз	Cos цф	P	Q, кВАр
1	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34
1	Рулевое устройство	-	-	-	-	-	1,0	0,8	0,85	16,7	10,5	1,0	0,8	0,87	19,2	12,0
2	Брашпиль	-	-	-	-	-	3,0	0,5	0,89	25,7	13,8	-	-	-	-	-
3	Насос охлаждения	-	-	-	-	-	0,68	0,6	0,86	19,3	17,8	0,6	0,8	0,86	20,3	17,4
4	Насос масляный	-	-	-	-	-	0,6	0,7	0,88	22,0	13,6	0,5	0,9	0,88	12,0	12,3
5	Насос пожарный	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,8	0,87	71,0	42,2
6	Насос санитарный	0,67	0,8	0,76	4,0	4,4	0,70	0,9	0,76	5,0	4,5	0,6	0,9	0,78	5,0	4,5
7	Насос балластный	0,5	0,8	0,86	26,4	15,7	0,6	0,8	0,87	36,5	15,8	-	-	-	-	-
8	Компрессор	-	-	-	-	-	2,0	0,8	0,88	45,5	21,0	0,6	0,8	0,82	12,4	9,7
9	Камбуз	1,0	0,6	1,0	13,4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
10	Сепаратор топлива	1,0	0,6	2,0	10,0	-	1,0	0,6	1,0	12,0	-
11	Освещение	1,0	0,9	0,68	33,2	47,9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
12	Грузовая лебедка	0,5	0,9	0,69	12,0	21,9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Суммарная мощность приемников УР и УQ				99	89.9				182,7	97				139.9	137.1
Полная мощность	188.9		279.7	277

№ строки	Наименование приемника электроэнергии	Стояночный режим с погрузкой
		Ко	Кз	Cos цф	P	Q, кВАр
35	36	37	38	39	40	41
1	Рулевое устройство	-	-	-	-	-
2	Брашпиль	-	-	-	-	-
3	Насос охлаждения	-	-	-	-	-
4	Насос масляный	-	-	-	-	-
5	Насос пожарный	-	-	-	-	-
6	Насос санитарный	0,66	0,9	0,77	5,0	5,4
7	Насос балластный	0,4	0,7	0,85	27,4	16,7
8	Компрессор	-	-	-	-	-
9	Камбуз	2,0	0,5	2,0	14,4	-
10	Сепаратор топлива	3,0	0,4	3,0	12,0	-
11	Освещение	2,0	0,8	0,56	35,2	50,9
12	Грузовая лебедка	0,5	0,8	0,59	13,0	22,9
Суммарная мощность приемников УР и УQ				107	95.9
Полная мощность	202.9
ИТОГО суммарная мощность:	1331.9

3.4 Расчет мощности и выбор аварийного генератора

№ п/п	Наименование приёмников	Кол-во приёмников	Аварийный режим
			Мощность механизма, кВт	Мощность электродвигателя, кВт	Коэф. загрузки электродвигателя	КПД приёмника с учётом загрузки	Коэф. одновременности	Общая потребляемая мощность Pi, кВт
1	Рулевое устройство	3	45	45	0,8	92	1	39
2	Насос масляной	4	14		1			14
3	Насос пожарный	2	10		0,8			8
4	Насос санитарный	4	10		0,8			8
5	Компрессор	2	1		0.8			1
Суммарная мощность приёмников электрической энергии получающих питание в аварийном режиме	264

По данным таблицы выбираем АДГ мощностью 350 кВт.

4. Разработка схемы судовой электростанции и выбор электрооборудования

4.1 Разработка схемы судовой электростанции

При разработке СЭС учитываем число и тип генераторных агрегатов, трансформаторов, предусматриваем возможность параллельной и раздельной работы генераторов, питание ответственных приемников от основных и аварийных генераторов, питание от береговой сети при стоянке в порту.

При проектировании схемы предусматриваем параллельную работу генераторов на одну систему сборных шин, секционированных с помощью автоматических выключателей. Деление ГРЩ на секции позволяет поочередно проводить обслуживание секций при снятом напряжении. На фидеры, отходящие от ГРЩ, ставим автоматические выключатели.

При распределении приемников по схемам ГРЩ руководствуемся требованиями Регистра. Такие приемники, как рулевой электропривод, шпиль, брашпиль, пожарные насосы, балластно-осушительные насосы, компрессоры, радиооборудование, навигационное оборудование и др. Получают питание по отдельным фидерам. Обеспечено подключение основных и резервных приемников одного назначения к разным секциям. Один из фидеров рулевого электропривода получает питание от аварийного распределительного щита.

Неответственные потребители, допускающие отключение при перегрузке генератора, группируем. Для уменьшения нагрева ГРЩ наиболее мощные источники подключаем ближе к источникам. На схеме показываем связь ГРЩ со ЩПБ, щитом аварийного генератора и подстанцией 220 В. При разработке схемы ГРЩ предварительно определяем число панелей ГРЩ. Берем один ГРЩ и четыре РЩ

4.2 Выбор шин ГРЩ

Т. к. распределение фидеров по длине шин ГРЩ производилось таким образом, что нагрузки слева и справа от турбогенераторов примерно равны, то ток, по которому будет производиться выбор шин ГРЩ (с учетом 20% неравномерности распределения нагрузки), можно определить по формуле:

,

где - сумма номинальных токов всех генераторов, кроме резервного, А.

; А

А

4.3 Выбор кабеля

Назначение	Марка
Силовые и осветительные:
- неподвижная прокладка	КНР, КНРП, КНРЭ, СРМ, СРБМ, КБМ, КБНЭ, КОВЭ
- подвижная прокладка	КНРТ, КНРТП, КНРТЭ, МРШН, НГРШМ
Высокочастотные	РК, РД, РКС, РКГ

Я выбрал выделенные марки кабеля, так как они мне больше всего понравились

Классификация кабеля по назначению:

К - кабель

С - свинцовая оболочка

Б - броня из стальной ленты

Р - резиновая изоляция жил и наружная оболочка

Н - негорючий

Ш - шланговый

М - морской

П - плетенка ПСО

Э - экранированный

Б - изоляция на основе бутил-каучука

В - поливинилхлоридный шланг

О - облегченный

Для высокочастотных:

Р - радиокабель

К - коаксиальный

С - свинцовая оболочка

Г - гибкий

Выбор кабеля включает в себя выбор марки, сечение кабеля, проверку выбранного кабеля на потерю напряжения. Сечение кабеля выбирается по расчетному току. Условие выбора:

Кабель генератора и трансформатора выбирают по номинальному току:

Рабочие токи кабелей, соединяющих отдельные потребители с ГРЩ:

Рабочий ток фидера, питающего несколько приемников, определяется с учетом одновременности их работы по формуле:

Коэффициенты К1 и К2 учитывают температуру окружающей среды и условия прокладки кабеля.

Для генератора, трансформатора и механизмов МО Т₀=50 °С К₁=0,87

Для камбузных моторов и плит Т₀=45 °С К₁=1

Для остальных приемников Т₀=40 °С К₁=1,06

Коэффициент К₂ выбираем 0,85-для двухжильных кабелей 0,7-для трех - и четырехжильных кабелей.

Проверку линии на потерю напряжения производим путем сравнения потери напряжения в ней с допускаемой Регистром величиной:

.

Потеря напряжения в линии генератор - шины не должна превышать 1%.

Потерю напряжения в линии без учета падения напряжения в разделке и наконечниках определяем по формуле:

,

где - длина кабеля (указывается в задании), м;

- число параллельных кабелей в линии;

, - активное и индуктивное сопротивление линии на единицу длины, Ом/м.

Полученное значение меньше допускаемого Регистром.

4.4 Выбор коммутационных аппаратов

При выборе коммутационных аппаратов номинальный ток выключателя Iнв определяется номинальным током распредилителя Iнр, который выбирают по рабочему току Iраб приемника из условия:

.

Выключатели генераторов и трансформаторов выбирают по номинальному току (Серия АМ). Для сети освещения предпочтительно использовать пакетные выключатели с предохранителями. Iраб для генераторов и трансформаторов принимаем равным номинальному. Для Рулевого привода - защита от к. з. по току, превышающему номинальный на 25%. Для остальных приемников

I_{сраб перегруз}=I_нрасц, I_{сраб к. з.} = (5-10) I_нрасц.

Установки по времени срабатывания выбираем для построения избирательности зашиты.

Выбор коммутационных аппаратов оформим в виде таблицы

Выбор коммутационных аппаратов.

№	Наименование фидера	Тип аппарата	Номинальные данные
			I, A	Iнр, А	Iу, кА	I2*t, кA2*c
1	Генератор	АМ 15	1500	1250	110	3000
2	Рулевое устройство	А 3724СР	80	50	15
3	Брашпиль	А 3713БР	80	80	75
4	Шпиль	А 3713БР	80	80	75
5	Пожарный насос	А 3724СР	80	50	15

Проверку на динамическую и термическую стойкость производим после расчета токов КЗ.

4.5 Выбор электроизмерительных приборов

По требованию Регистра для каждого генератора переменного тока должны устанавливаться на ГРЩ и АРЩ следующие приборы:

а) амперметр с переключателем для измерения тока в каждой фазе Iном+30%;

б) вольтметр с переключателем для измерения фазных или линейных напряжений Uном+20%;

в) частотомер (допускается применение сдвоенного частотомера для параллельно работающих генераторов fном±10%);

г) ваттметр Рном+30% -15%

В цепях ответственных потребителей с током от 20 А и более - рулевое устройство, брашпиль, шпиль, пожарный насос, трансформатор - ставят отдельные амперметры. Эти амперметры допускается устанавливать на ГРЩ или у постов управления.

Для синхронизации генераторов на панели управления ГРЩ размещают синхроноскоп вместе с вольтметром, частотомером с переключателями. Выбор электроизмерительных приборов оформим в виде таблицы

Для панели управления

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

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

Для панели потребителей

Приемник	Iраб, А	Тип амперметра	Класс точности	Предел измер.	Рпотр, Вт
Пож. Насос	22,77	Д 1500	2,5	75	3,5
Насос маслянный	19,4	Д 1500	2,5	75	3,5

4.6 Выбор измерительных трансформаторов

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 °С;

l - длина проводов в один конец, l = 60 м; k = 4 - коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз; S = 2,5 ммІ- сечение провода; ; - мощность потребляемая токовой обмоткой прибора. Выбор трансформаторов тока сводим в таблицу

Выбор трансформаторов тока Таблица

Наименование	Тип	f, Гц	Iн, А	Класс точности	Sн 2, ВА	Uн, В	Iн, А	Кол-во
Амперметр генератора	ТШС-0,66 ОМ 3	50	1000	1	40	660	5	4
Амперметр ПБ	ТШС-0,66 ОМ 3	50	1000	1	40	660	5	1
Амперметр брашпиля	ТКС-0,66 ОМ 3	50	100	1	40	660	5	1
Амперметр рулев. устр.	ТКС-0,66 ОМ 3	50	100	1	40	660	5	1
Амперметр РЩ топл. насосов	ТКС-0,66 ОМ 3	50	20	1	40	660	5	1
Амперметр РЩ рефрижерат.	ТКС-0,66 ОМ 3	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.

5. Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания

5.1 Расчет токов короткого замыкания

Расчетным видом КЗ при проверке оборудования является трехфазное металлическое короткое замыкание.

В качестве расчетного режима принимаем режим, и 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 компаундирования:

Электродвижущая сила ЭД



5.1.1 Расчёт токов КЗ для точки К 1 на фидере генератора

Сопротивление кабеля генератора:

При 2-х параллельно работающих генераторах с одинаковым отношением XG/RG



Условные сопротивления:

Действующие значения сверхпереходных токов:

Ударный ток КЗ:

5.1.2 Расчёт токов КЗ для точки К 2 на шинах ГРЩ

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:

5.2 Проверка коммутационно - защитной аппаратуры

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 РЩ 6 компрессор ГСУ: iу доп=75 кА

iу=1,29 кА

Все выбранные аппараты удовлетворяют условию проверки.

5.3 Проверка шин ГРЩ

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=35 мм - высота шины;

b=9 мм - ширина шины;

а=0,06 м;

=1 м - расстояние между опорами;

; Тогда ;

;

; ;

Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого:

.

5.4 Проверка измерительных трансформаторов тока

ИТТ проверяем на динамическую стойкость при прохождении тока КЗ по условию:

,

где для трансформаторов типа ТШС

Проведём проверку ИТТ амперметра генератора ;

;

- условие выполнено

6. Выбор средств автоматизации электростанции

электростанция генератор трансформатор замыкание

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=50 кВт,

2 ступень - 60кВт.

1 ступень

Плиты камбуза	27.1
Моторы камбуза	4,94
Мастерская	5,05
Насос опреснительной установки	4,98
Суммарная Р	42,07

2 ступень

Система кондицион. воздуха	56,22
Вентиляторы машинного отделения	27,71
Вентиляторы котельного отделения	9,42
Вентиляторы общесудовые	18,88
Суммарная Р	112,23

7. Конструктивная разработка ГРЩ электростанции

При конструктивной разработке ГРЩ исходными данными являются выбранная схема коммутации и оборудования ГРЩ с учётом распределения фидеров по секциям сборных шин ГРЩ.

Типовая схема (3 основных ДГ, 1 аварийный):

1, 2 - основные, резервные потребители ходового режима;

3- фидер электроснабжения с берега;

4 - потребители стояночных режимов;

5 - освещение; 6 - бытовые потребители;

7 - неотключаемая нагрузка (особо ответственные потребители).

Реализуется практически на всех транспортных судах, сухогрузах, наливных, траулерах и т.д.

Список литературы

1. Справочник судового электромеханика / Под ред. Г.И. Китаенко: В 3 т. - Л.: Судостроение, 2002. - 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, 2001 - 72 с.

3. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб. для вузов. - М.: Транспорт, 1988. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru