Расчет электроэнергетической системы углерудовоза

Размещено на http://allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Судовой электроэнергетической системой называют совокупность электромеханических устройств объеденных процессом производства, преобразования и распределения электроэнергии, предназначенную для питания судовых потребителей.

Цель проекта - проектирование судовой, электроэнергетической системы углерудовоза, включающая в себя:

- выбор рода тока, частоты, напряжения;

- составления таблицы нагрузок по режимам работы судна;

- выбор электроснабжения судна;

- выбор числа и мощности генераторов;

- расчет сечения кабеля и проверка его на потерю напряжения;

- выбор и расчет аппаратов управления и защиты;

- расчет изменения напряжения на шинах ГРЩ при внезапном набросе нагрузки.



1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УГЛЕРУДОВОЗА

1.1 Краткая характеристика проектируемого судна

углерудовоз нагрузка судовой электростанция

Таблица 1- Краткая характеристика углерудовоза

Длина	L	130,0 м
Ширина	B	18,0 м
Высота борта	H	10,3 м
Осадка	T	8,00 м
Водоизмещение	D	14 000 тонн
Чистая грузоподъемность	Рг	9 500 тонн
Скорость хода	хs	13 уз
Дальность плавания	r	6 000 миль
Автономность	A	30 сут
Экипаж	nэ	17 чел
Ледовые усиления	ЛУ3
Длина грузовых люков	lл	49 м
Длина бака	lб	9 м
Длина юта	lю	32 м
Длина рубки	lр	18 м
Тип двигателя	МОД
Количество гр. винтов	nв	1
Поперечные переборки	nпоп	7
Платформа	lпл	29 м
Продольные переборки	nпр х lпр	2 х 89 м

1.2 Ведомость потребителей электроэнергии

Все потребители электроэнергии , которые учитываются в расчете электроэнергетической системы проектируемого судна, запишем в таблицу 2.



Таблица 2- Ведомость потребителей электроэнергии

№ п/п	Наименование потребителя	Количество, шт.	Мощность единичного потребителя, Квт.
	Палубные механизмы
1	Брашпиль	1	12
2	Шпиль швартовый	2	8
3	Лебедка раскрытия люковых крышек грузового трюма	5	15
4	Лебёдка шлюпочная	1	3,5
5	Рулевая машина	1	9
	Механизмы машинокотельной установки
6	Охлаждающий насос главного двигателя	2	4,5
7	Масляный насос главного двигателя	2	6,3
8	Топливоперекачивающий насос дизельного топлива	2	3,5
9	Топливоперекачивающий насос вспомогательного котла	1	2,2
10	Форсуночный насос вспомогательного котла	1	1,8
11	Сепаратор топлива	2	3,5
12	Сепаратор масла	2	4,8
13	Компрессор пускового воздуха	1	4
14	Валоповоротное устройство	1	8
15	Вентилятор машинного отделения	2	4
	Механизмы систем и устройств
16	Насос питьевой воды	1	4,2
17	Насос мытьевой воды	2	5,5
18	Осушительный насос	2	12
19	Пожарный насос	2	22
20	Общесудовая вентиляция	4	3,5
	Бытовые механизмы
21	Камбуз	1	12
22	Холодильник	1	8
	Освещение
23	Освещение	-	2,5
24	Сигнальные огни	-	1,2
25	Прожектор	1	1
	Прочие механизмы и оборудование
26	Зарядное устройство	1	6
27	Радиосвязь	-	1,2
28	Навигационное оборудование	-	2,5
29	Прочая моторная нагрузка	-	50

1.3 Обоснование выбора рода тока, частоты и величины питающего напряжения

Существует два рода тока: постоянный и переменный. Постоянный ток - ток, напряжение которого не зависит от времени, а переменный - напряжение которого зависит от времени. Наибольшее распространение в настоящее время имеет переменный (периодический) ток, значение которого в зависимости от времени изменяется по синусоиде с частотой равной 50Гц (50 колебаний в секунду при длительности периода 1/50 = 0, 02 с).

В качестве электродвигателей трехфазного переменного тока наиболее широко применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, реже - асинхронные двигатели с фазным ротором и синхронные двигатели. Двигатели постоянного тока по сравнению с асинхронными имеют очень низкую надежность.

В настоящее время более рациональна СЭЭС переменного тока с использованием управляемых полупроводниковых выпрямителей для регулирования частоты вращения электроприводов постоянного тока. Если судно является самоходным, то рациональна единая СЭЭС переменного тока.

Необходимо отметить, что СЭЭС переменного тока по сравнению с СЭЭС постоянного тока позволяет:

преобразовывать напряжение с помощью трансформаторов;

разделять СЭЭС с помощью трансформаторов на отдельные, электрически не связанные друг с другом части (например, силовой и осветительной сети);

получать электроэнергию от береговой сети без преобразователей;

применять более высокое напряжение;

повысить уровень унификации судового электрооборудования с электрооборудованием общепромышленного назначения.

1.4 Составление таблицы нагрузок судовой электростанции по режимам работы судна

Согласно требованию Регистра РФ, таблицы нагрузок для грузовых судов должны отображать следующие режимы:

Стояночный

Стоянка с грузом

Ходовой

Аварийный

Швартовный

Порядок заполнения таблицы описан ниже.

В графе 2 таблицы представлены приемники электроэнергии,

установленные на данном судне.

В графах 3 - 6 указаны номинальные параметры приемников электроэнергии.

В графу 7 заполняем на основании значений, представленных в графах 4 и 5, с использованием формулы:

Ред = ; (1.4.1)

где Ред - единичная мощность потребителя, кВт

Рном - номинальная мощность потребителя, кВт

з - КПД.

В графе 8 вычисляем общую мощность по формуле:



Робщ = ; (1.4.2)

где Робщ - общая мощность потребителей, кВт

n - количество одинаковых потребителей.

В графах 9, 14, 19, 24, 29 указан коэффициент одновременности работы потребителей, который вычисляем по формуле:

Ко = ; (1.4.3)

В графах 10, 15, 20, 24, 30 указан коэффициент загрузки потребителей, который вычисляем по формуле:

Кз = ; (1.4.4)

В графах 11, 16, 21, 26, 31 вычисляем активную мощность по формуле:

Р = ; (1.4.5)

где Робщ - общая мощность, кВт

Ко - коэффициент одновременности,

Кз - коэффициент загрузки.

В графах 13, 18, 23, 28, 33 вычисляем полную мощность по формуле:

(1.4.6)

По полученным значениям выбирают количество и мощность работающих генераторов.

Дальнейший расчет произведем в Office Excel. Результаты расчетов запишем в таблицу 3.

Наименование потребителей	количество, шт	мощность единичного потребителя, Квт	КПД, %	COSФ	Потребляемая мощность, кВт	Стоянка без грузовых операций	стоянка с грузовыми операциями	Ход	Маневр	Аварийный режим
					Единичная	общая	коэф. одн. работы	коэф. Загрузки	P, Квт	S, кВА	коэф. одн. работы	коэф. Загрузки	P, Квт	S, кВА	коэф. одн. работы	коэф. Загрузки	P, Квт	S, кВА	коэф. одн. работы	коэф. Загрузки	P, Квт	S, кВА	коэф. одн. работы	коэф. Загрузки	P, Квт	S, кВА
1.Брашпиль	1	12	88,5	0,8	15,0	15,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	1,0	15,0	18,8	-	-	-	-
2.Шпиль швартовый	2	8	88	0,8	10,0	20,0	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	1,0	20,0	25,0	-	-	-	-
3.Лебёдка раскрытия люковых крышек грузового трюма	5	15	86,5	0,8	18,8	93,8	-	-	-	-	1,0	1,0	93,8	117,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
4.Лебёдка шлюпочная	1	3,5	86,5	0,8	4,4	4,4	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	1,0	4,4	5,5
5.Рулевая машина	1	9	88	0,9	10,0	10,0	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	9,0	10,0	1,0	0,9	9,0	10,0	1,0	1,0	10,0	11,1
6.Охлаждающий насос главного двигателя	2	4,5	86,5	0,9	5,0	10,0	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	9,0	10,0	1,0	0,9	9,0	10,0	1,0	1,0	10,0	11,1
7.Масляный насос главного двигателя	2	6,3	88	0,9	7,0	14,0	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	12,6	14,0	1,0	0,9	12,6	14,0	1,0	1,0	14,0	15,6
8.Топливоперекачивающий насос дизельного топлива	2	3,5	86,5	0,9	3,9	7,8	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	7,0	7,8	1,0	0,9	7,0	7,8	1,0	1,0	7,8	8,6
9.Топливоперекачивающий насос вспомогательного котла	1	2,2	86,5	0,8	2,8	2,8	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	2,5	3,1	1,0	0,9	2,5	3,1	1,0	1,0	2,8	3,4
10.Форсуночный насос вспомогательного котла	1	1,8	86,5	0,8	2,3	2,3	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	2,0	2,5	1,0	0,9	2,0	2,5	1,0	1,0	2,3	2,8
11.Сепаратор топлива	2	3,5	86,5	0,8	4,4	8,8	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	7,9	9,8	1,0	0,9	7,9	9,8	1,0	1,0	8,8	10,9
12.Сепаратор масла	2	4,8	87,5	0,8	6,0	12,0	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	10,8	13,5	1,0	0,9	10,8	13,5	1,0	1,0	12,0	15,0
13.Компрессор пускового воздуха	1	4	87,5	0,9	4,4	4,4	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	4,0	4,4	1,0	0,9	4,0	4,4	1,0	1,0	4,4	4,9
14.Валоповоротное устройство	1	8	88	0,9	8,9	8,9	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	8,0	8,9	1,0	0,9	8,0	8,9	1,0	1,0	8,9	9,9
15.Вентилятор машинного отделения	2	4	86,5	0,9	4,4	8,9	1	1	8,9	9,9	1,0	1,0	8,9	9,9	1,0	0,9	8,0	8,9	1,0	0,9	8,0	8,9	1,0	1,0	8,9	9,9
16.Насос питьевой воды	1	4,2	86,5	0,8	5,3	5,3	1	1	5,3	6,6	1,0	1,0	5,3	6,6	1,0	0,9	4,7	5,9	1,0	0,9	4,7	5,9	-	-	-	-
17.Насос мытьевой воды	2	5,5	88	0,8	6,9	13,8	1	1	13,8	17,2	1,0	1,0	13,8	17,2	1,0	0,9	12,4	15,5	1,0	0,9	12,4	15,5	-	-	-	-
18.Осушительный насос	2	12	88,5	0,9	13,3	26,7	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	0,9	24,0	26,7	1,0	0,9	24,0	26,7	1,0	1,0	26,7	29,6
19.Пожарный насос	2	22	88,5	0,9	24,4	48,9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0	1,0	48,9	54,3
20.Общесудовая вентиляция	4	3,5	87,5	0,9	3,9	15,6	1	1	15,6	17,3	1,0	1,0	15,6	17,3	1,0	0,9	14,0	15,6	1,0	0,9	14,0	15,6	1,0	1,0	15,6	17,3
Камбуз	1	12	88,5	0,8	15,0	15,0	1	1	15,0	18,8	1,0	1,0	15,0	18,8	1,0	0,9	13,5	16,9	1,0	0,9	13,5	16,9	-	-	-	-
21.Холодильник	1	8	88	0,9	8,9	8,9	1	1	8,9	9,9	1,0	1,0	8,9	9,9	1,0	0,9	8,0	8,9	1,0	0,9	8,0	8,9	-	-	-	-
22.Освещение	-	2,5	88,5	0,9	2,8	2,8	1	1	2,8	3,1	1,0	1,0	2,8	3,1	1,0	0,9	2,5	2,8	1,0	0,9	2,5	2,8	1,0	1,0	2,8	3,1
23.Сигнальные огни	-	1,2	88,5	0,9	1,3	1,3	1	1	1,3	1,5	1,0	1,0	1,3	1,5	1,0	0,9	1,2	1,3	1,0	0,9	1,2	1,3	1,0	1,0	1,3	1,5
24.Прожектор	1	1	77,5	0,9	1,1	1,1	1	1	1,1	1,2	1,0	1,0	1,1	1,2	1,0	0,9	1,0	1,1	1,0	0,9	1,0	1,1	1,0	1,0	1,1	1,2
26.Зарядное устройство	1	6	78	0,9	6,7	6,7	1	1	6,7	7,4	1,0	1,0	6,7	7,4	1,0	0,9	6,0	6,7	1,0	0,9	6,0	6,7	1,0	1,0	6,7	7,4
27.Радиосвязь	-	1,2	88,5	0,9	1,3	1,3	1	1	1,3	1,5	1,0	1,0	1,3	1,5	1,0	0,9	1,2	1,3	1,0	0,9	1,2	1,3	1,0	1,0	1,3	1,5
28.Навигационное оборудование	-	2,5	88,5	0,9	2,8	2,8	1	1	2,8	3,1	1,0	1,0	2,8	3,1	1,0	0,9	2,5	2,8	1,0	0,9	2,5	2,8	0,5	1,0	1,4	1,5
29.Прочая моторная нагрузка	-	50	88	0,8	62,5	62,5	1	1	62,5	78,1	1,0	1,0	62,5	78,1	1,0	0,9	56,3	70,3	1,0	0,9	56,3	70,3	1,0	1,0	62,5	78,1
Суммарная потребляемая мощность	145,8	239,6	228,0	263,0	262,3
Средний коэффициент одновременности	1	1	1	1	1
Суммарная потребляемая мощность умноженная на коэффициент одновременности	145,8	239,6	228,0	263,0	262,3
Суммарная потребляемая мощность с учетом 3% потерь	150,2	246,8	234,9	270,9	270,2
Колличество работающих генераторов	1	2	2	2	2
Процент загрузки генераторов	75,1	61,7	58,7	67,7	67,6

Таблица 3 - Таблица нагрузок судовой электростанции по режимам работы

1.5 Выбор числа и мощности генераторных агрегатов

Таблица 4- Выбранные генераторы по режимам работы

Название	Марка генератора	Мощность, кВт	Количество	Напряжение, В
Ходовой	МСК-103-4	200	2	400
Аварийный без затопления машинного отделения	МСК-103-4	200	2	400
Аварийный с затоплением машинного отделения	МСК-102-4	150	1	400
Швартовный	МСК-103-4	200	2	400
Стоянка с грузом	МСК-103-4	200	2	400
Стояночный	МСК-103-4	200	1	400

Таблица 5- Процент загрузки дизель генераторов

Тип генератора	Режимы
МСК-103-4	Ходовой	Аварийный	Швартовный	Стоянка с грузом	Стояночный
Количество генераторов	2	2	2	2	1
% загрузки генератора	58,7	67,6	67,7	61,7	75,1

Таблица 6- Основные параметры генераторов

Тип	Мощность	r	x''d	Напряжение
	S кВ*А	Р кВт	в относительных единицах
МСК-103-4	250	200	0,0254	0,176	400
МСК-102-4	187,5	150	0,0284	0,124	400

1.6 Выбор схемы электроснабжения судна

Выбираем фидерно-групповую схему распределения электроэнергии для нашего углерудовоза. СЭЭС имеющая радиальную сеть распределения электроэнергии, по сравнению с СЭЭС, имеющей магистральную сеть, обеспечивает более высокую надежность и живучесть электроснабжения приемников, так как большинство из них получает питание от ГРЩ по отдельным линиям. Наиболее ответственные и мощные потребители получают питание напрямую от ГРЩ, а все остальные от РЩ, каждый из которых также получает питание от ГРЩ по отдельному фидеру.

1.7 Расчет сечения кабеля основной силовой сети и проверка его на потерю напряжения

Передача электроэнергии в судовых электроэнергетических системах осуществляется кабелями различных марок, имеющие разное поперечное сечение и количество жил.

В зависимости от места прокладки кабеля и от назначения применяются кабели гибкие, шланговые, экранированные и другие. В основном применяют кабели марки КНР.

Рабочий ток кабеля, соединяющего генератор с ГРЩ, применяют равным номинальному току генератора:

Iг = ; (1.7.1)

где Рг - номинальная мощность генератора, Вт

Uг - номинальное напряжение генератора, В

сosф - номинальный коэффициент мощности генератора.

Рабочий ток кабеля, соединяющего электродвигатель с РЩ или ГРЩ, применяют равным номинальному:

Iд = ; (1.7.2)

где Рд - номинальная мощность двигателя на валу, Вт

Uc - номинальное напряжение сети, В

зд - КПД двигателя,

cosфд - номинальный коэффициент мощности двигателя.

Потерю напряжения на участках сети переменного тока определяем по формуле

?U = ; (1.7.3)

Ia = I*cosц (1.7.4)

где Ia - расчетный ток участка сети, А

й - длинна кабеля, м

г - удельная проводимость меди, м/Ом*м

S - сечение жилы кабеля, мм2

U - номинальное напряжение сети, В.

г - для медных жил кабеля применяется равной 48 м/Ом*м.

Правилам Регистра РФ допускается потеря напряжения в силовой цепи не более 7%, а для цепи освещения 5%.

Дальнейший расчет произведем в Office Excel. Результаты расчетов занесем в таблицу 7.

Таблица 7 -Таблица расчета сечения кабеля основной силовойсети и проверка его на потерю напряжения

Участок сети	Рабочий ток, А	Iа	Длинна кабеля, м	Сечение кабеля, мм	Количество жил	Потери напряжения, %	Марка кабеля
РЩ-1-15	7,8	6,6	15	1	3	1	КНР
РЩ-1-20	6,8	5,7	9	1	3	0,5	КНР
РЩ-2-3	32,9	28,0	42	6	3	1,8	КНРП
РЩ-3-6	8,8	7,5	23	1	3	1,7	КНР
РЩ-3-7	12,1	10,3	22	1	3	2,3	КНР
РЩ-3-8	6,8	5,8	22	1	3	1,3	КНР
РЩ-3-11	7,7	6,5	20	1	3	1,2	КНР
РЩ-3-12	10,4	8,9	18	1	3	1,4	КНР
РЩ-МРЩ	31,9	27,1	3	4	3	0,2	КНР
МРЩ-9	4,8	4,1	6	1	3	0,2	КНР
МРЩ-10	4,0	3,4	9	1	3	0,3	КНР
МРЩ-13	7,7	6,6	12	1	3	0,8	КНР
МРЩ-14	15,3	13,0	15	1,5	3	1,3	КНР
ГРЩ-СПН	102,9	87,5	12	35	3	0,3	КНРП
СПН-21	44,5	37,8	4	6	2	0,4	КНР
СПН-22	26,5	22,5	5	2,5	2	0,8	КНР
СПН-23	5,8	4,9	1	1	2	0	КНР
СПН-25	3,8	3,2	10	1	2	0,6	КНРП
СПН-26	22,4	19,1	10	2,5	2	1,3	КНРЭ
ГРЩ-РЩ1	42,9	36,5	18	10	3	0,7	КНРП
ГРЩ-РЩ2	164,7	140,0	27	70	3	0,5	КНРП
ГРЩ-РЩ3	123,5	105,0	21	50	3	0,4	КНРП
ГРЩ-РЩ4	33,0	28,0	21	6	3	1,0	КНРП
РЩ-4-16	9,2	7,8	6	1	3	0,4	КНР
РЩ-4-17	11,9	10,1	6	1	3	0,5	КНР
АГРЩ-АРЩ-1	130,5	110,9	6	50	3	0,1	КНРП
АРЩ-1-18	22,9	19,5	27	2,5	3	1,4	КНР
АРЩ-1-19	42,0	35,7	42	10	3	1,5	КНР
АСПН-23	2,5	2,1		1	2	0	КНР
АСПН-24	4,0	3,4		1	2	2,1	КНРП
АСПН-27	4,0	3,4		1	2	2,1	КНРЭ
АСПН-28	8,2	7,0		1,5	2	2,9	КНРЭ
АГРЩ-АСПН	18,7	15,9		1,5	2	1,6	КНРП

Общие потери напряжения занесем в таблицу 8

Таблица 8- Общие потери напряжения

Участок сети	потери напряжения
грщ-(1)	0,2
грщ-(2)	0,4
грщ-(3)	2,3
грщ-(4)	1,3
грщ-(5)	2,4
грщ-(6)	2,2
грщ-(7)	2,7
грщ-(8)	1,7
грщ-(9)	0,9
грщ-(10)	0,9
грщ-(11)	1,6
грщ-(12)	1,9
грщ-(13)	1,4
грщ-(14)	1,9
грщ-(15)	1,7
грщ-(16)	1,4
грщ-(17)	1,5
грщ-(18)	1,5
грщ-(19)	1,6
грщ-(20)	1,2
грщ-(21)	0,7
грщ-(22)	1,1
грщ-(24)	2,7
грщ-(25)	0,9
грщ-(26)	1,6
грщ-(27)	2,7
грщ-(28)	2,0
грщ-(29)	0,1

1.8 Выбор и расчет аппаратов управления и защиты

Большую опасность для СЭЭС и всех элементов электрооборудования представляет короткое замыкание или перегрузка. Для защиты СЭЭС и ее элементов от короткого замыкания и перегрузок применяют автоматические выключатели и предохранители.

Защита СЭЭС от ненормальных режимов работы должна быть избирательной т.е производить отключение только поврежденного элемента.

Автоматические выключатели являются наиболее распространенными средствами защиты и управления СЭЭС.

В автоматы встраивают расцепители, которые при определенном значении тока дают импульс на размыкание контактов автомата.

При выборе автоматических выключателей вначале выбирают номинальный ток расцепителей, а затем номинальный ток автомата.

Номинальный ток расцепителя определим по формуле:

;

где Iраб - рабочий ток линии, А

К - коэффициент, равный 1,4 - 1,7.

Дальнейший расчет произведем в Office Excel. Результаты расчетов занесем в таблицу 9.

Таблица 9 -Таблица выбора автоматов

Номер автомата	Участок сети	Рабочий ток, А	Тип автомата	Номинальное напряжение автомата, В	Номинальный ток автомата, А	Номинальный ток расцепителя расчетный, А	Номинальный ток расцепителя табличный, А	Предельно допустимый ударный ток, кА	Время отключения КЗ, с
QF1	ГРЩ-Г1	360,84	А3744СР	400	400	505,176	400	60	0,4
QF2	ГРЩ-Г2	360,84	А3744СР	400	400	505,176	400	60	0,4
QF3	ГРЩ-Гр	360,84	А3744СР	400	400	505,176	400	60	0,4
QF4	ГРЩ-Га	270,63	А3744СР	400	400	378,882	320	60	0,4
QF5	РЩ1-15	7,81	АК50-3М	400	50	10,934	8	9	0,04
QF6	РЩ1-15	7,81	АК50-3М	400	50	10,934	8	9	0,04
QF7	РЩ1-20	6,75	АК50-3М	400	50	9,45	8	9	0,04
QF8	РЩ1-20	6,75	АК50-3М	400	50	9,45	8	9	0,04
QF9	РЩ1-20	6,75	АК50-3М	400	50	9,45	8	9	0,04
QF10	РЩ1-20	6,75	АК50-3М	400	50	9,45	8	9	0,04
QF11	РЩ2-3	32,93	АК50-3М	400	50	46,102	40	9	0,04
QF12	РЩ2-3	32,93	АК50-3М	400	50	46,102	40	9	0,04
QF13	РЩ2-3	32,93	АК50-3М	400	50	46,102	40	9	0,04
QF14	РЩ2-3	32,93	АК50-3М	400	50	46,102	40	9	0,04
QF15	РЩ2-3	32,93	АК50-3М	400	50	46,102	40	9	0,04
QF16	РЩ3-6	8,78	АК50-3МГ	400	25	12,292	10	9	0,04
QF17	РЩ3-6	8,78	АК50-3МГ	400	25	12,292	10	9	0,04
QF18	РЩ3-7	12,09	АС25-3МГ	230	25	16,926	16	3,2	0,04
QF19	РЩ3-7	12,09	АС25-3МГ	230	25	16,926	16	3,2	0,04
QF20	РЩ3-8	6,83	АК50-3М	400	50	9,562	8	9	0,04
QF21	РЩ3-8	6,83	АК50-3М	400	50	9,562	8	9	0,04
QF22	РЩ3-11	7,68	АК50-3М	400	50	10,752	8	9	0,04
QF23	РЩ3-11	7,68	АК50-3М	400	50	10,752	8	9	0,04
QF24	РЩ3-12	10,42	АК50-3М	400	50	14,588	16	9	0,04
QF25	РЩ3-12	10,42	АК50-3М	400	50	14,588	16	9	0,04
QF26	РЩ3-МРЩ	31,89	АК50-3М	400	50	44,646	40	9	0,04
QF27	МРЩ-9	4,83	АК50-3М	400	50	6,762	5	9	0,04
QF28	МРЩ-10	3,95	АК50-3М	400	50	5,53	4	9	0,04
QF29	МРЩ-13	7,72	АК50-3М	400	50	10,808	8	9	0,04
QF30	МРЩ-14	15,25	АК50-3М	400	50	21,35	16	9	0,04
QF31	РЩ4-16	9,22	АК50-3М	400	50	12,908	10	9	0,04
QF32	РЩ4-17	11,87	АК50-3М	400	50	16,618	12	9	0,04
QF33	РЩ4-17	11,87	АК50-3М	400	50	16,618	12	9	0,04
QF34	ГРЩ-29	107,91	А3724СР	400	160	151,074	125	15	0,1
QF35	ГРЩ-1	25,75	АК50-3М	400	50	36,05	30	9	0,04
QF36	ГРЩ-2	17,27	АК50-3М	400	50	24,178	20	9	0,04
QF37	ГРЩ-2	17,27	АК50-3М	400	50	24,178	20	9	0,04
QF38	ГРЩ-РЩ1	42,89	А3724СР	400	80	60,046	50	15	0,1
QF39	ГРЩ-РЩ2	164,67	А3724СР	400	250	230,538	200	15	0,1
QF40	ГРЩ-РЩ3	123,48	А3724СР	400	160	172,872	160	15	0,1
QF41	ГРЩ-РЩ4	32,96	А3724СР	400	80	46,144	40	15	0,1
QF42	АГРЩ-АРЩ1	130,52	А3724СР	400	160	182,728	160	15	0,1
QF43	АГРЩ-4	7,68	АК50-3М	400	50	10,752	8	9	0,04
QF44	АГРЩ-5	17,27	АК50-3М	400	50	24,178	20	9	0,04
QF45	АРЩ1-18	22,89	АК50-3М	230	50	32,046	25	9	0,04
QF46	АРЩ1-18	22,89	АК50-3М	400	50	32,046	25	9	0,04
QF47	АРЩ1-19	41,97	АК50-3М	400	50	58,758	50	9	0,04
QF48	АРЩ1-19	41,97	АК50-3М	400	50	58,758	50	9	0,04

1.9 Расчёт изменения напряжения на шинах ГРЩ при внезапном набросе нагрузки

Отличительной особенностью судовых электроэнергетических систем является в них асинхронных короткозамкнутых двигателей, мощность которых соизмерима с мощностью генераторов.

Отсутствие коллектора у асинхронных короткозамкнутых электродвигателей дает возможность запускать их без пусковых реостатов, применяя простейшие схемы пуска. Однако пусковой ток в процессе разгона таких двигателей в 5 - 7 раз больше номинального и является в основном индуктивным. При набросе подобных индуктивных токов синхронные генераторы сильно размагничиваются и на некоторое время снижают напряжение, что принято называть провалом напряжения. Согласно Регистру РФ, провалы напряжения не должны превышать 25 - 30% номинального.

Определяем расчетный параметр Xd в относительных единицах:

(1.9.1)

Далее определяем максимальный провал напряжения на генераторе:

(1.9.2)

Если провал напряжения превышает 20%, то необходимо предусматривать способы ограничения пусковых токов двигателей . В отдельных случаях может оказаться достаточным применение к искусственным методам снижения пусковых токов.

В нашем случае 8,2<20 провал напряжения удовлетворяет требованиям Регистра.

1.10 Описание ГРЩ

Главный распределительный щит является базовым элементом в системе энергоснабжения. Выполняет функции учет электроэнергии, управление электроснабжением и защиту от утечки, токов короткого замыкания и перегрузок.

ГРЩ состоит из следующих секций:

СУ - секция управления - на ней располагаются межсекционные автоматические выключатели, а также электроизмерительные приборы и приборы, предназначенные для синхронизации генераторов.

ГС1, ГС2, ГС3 - генераторные секции первого, второго, третьего генераторов на них расположены генераторные автоматические выключатели, а также электроизмерительные приборы для слежения за параметрами, вырабатываемой соответствующим генератором электроэнергии.

РС1- распределительная секция №1: с нее запитываются потребители: брашпиль, шпиль швартовый, и прочая моторная нагрузка.

РЩ1 - распределительный щит №1: с него запитываются потребители: общесудовая вентиляция, вентилятор машинного отделения.

РС2 - распределительная секция №2: с нее запитываются потребители: лебедка раскрытия люковых крышек грузового трюма.

МРЩ - малый распределительный щит: с него запитываются потребители: топливоперекачивающий насос вспомогательного котла, форсуночный насос вспомогательного котла, компрессор пускового воздуха, лебёдка шлюпочная.

РЩ2 - распределительный щит №2: с него запитываются:

охлаждающий насос главного двигателя, масляный насос главного двигателя, топливоперекачивающий насос дизельного топлива, сепаратор топлива, сепаратор масла, лебедка раскрытия люковых крышек грузового трюма.

ГРЩ - главный распределительный щит: с него запитываются:

брашпиль, шпиль швартовый, и прочая моторная нагрузка

РЩ4 - распределительный щит №4: с него запитываются:

насос мытьевой воды, насос питьевой воды.

АРЩ - аварийный распределительный щит: с него запитываются: осушительный насос, пожарный насос.

С АГРЩ запитываются: рулевая машина, лебёдка шлюпочная.

СПН - секция пониженного напряжения: с нее запитываются: освещение, сигнальные огни, радиосвязь, навигационное оборудование, камбуз, холодильник, прожектор, зарядное устройство.

2. УСТРОЙСТВО И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

2.1 Системы автоматического регулирования частоты и напряжения судовых дизель-генераторов

Эксплуатация СЭЭС характеризуется систематическим изменением I количества подключенных к ней приемников электроэнергии и, следовательно, постоянным изменением тока и мощности, т. е. нагрузки, генераторов СЭЭС.

Повышение нагрузки генераторов обычно связано с уменьшением частоты их вращения и напряжения. Уменьшение частоты вращения генератора происходит вследствие повышения на валу приводных двигателей (дизелей, турбин) тормозного момента, значение которого становится больше значения вращающего момента, развиваемого двигателем в соответствии с количеством потребляемого им топлива или пара. Для восстановления частоты вращения до первоначального значения необходимо увеличить количество топлива или пара, потребляемого двигателем, обеспечив равенство вращающего и тормозного моментов.

Снижение напряжения генераторов при повышении нагрузки происходит вследствие уменьшения частоты вращения, повышения размагничивающего действия реакции якоря (магнитного потока обмотки якоря) и увеличения падения напряжения в обмотке якоря, что соответствует для генераторов постоянного тока уравнению

U=E - IR = cn(Фo-Фр.я.) - IR,

Для синхронных генераторов:

U = E - IZ = cn (Фо-Фр.я) - IZ,

U -- напряжение на зажимах генератора; E -- ЭДС обмотки якоря; I -- ток нагрузки (обмотки якоря); с -- постоянная; n -- частота вращения генератора; Фо-- основной магнитный поток генератора (при холостом ходе); Фр.я -- магнитный поток реакции якоря; R -- активное сопротивление обмотки якоря; Z -- полное сопротивление обмотки якоря.

Влияние частоты вращения и падения напряжения в обмотке якоря на изменение напряжения любых генераторов можно считать примерно одинаковым. Влияние реакции якоря на изменения напряжения генераторов постоянного тока и синхронных генераторов существенно различается. Реакция якоря генераторов постоянного тока имеет, в основном, поперечную составляющую, которая незначительно уменьшает магнитный поток в воздушном зазоре Фо -- Фр.я, и соответственно напряжение генератора. Реакция якоря синхронных генераторов имеет обычно как поперечную, регулируемую величину.

Представлена функциональная схема комбинированной САР частоты вращения дизель-генератора переменного тока. Сигнал по отклонению частоты вращения в системе воспринимается центробежным измерительным элементом 1 и передается на суммирующий электрогидроусилитель 2. Сигнал по внешнему воздействию воспринимается измерительным элементом активной мощности 3 (или активного тока) генератора, передается на электромагнит 4 и далее на суммирующий электрогидроусилитель. Сигнал суммирующего электрогидроусилителя передается на рейку топливного насоса дизеля 5, с помощью которого изменяется количество топлива, поступающего в цилиндры, и обеспечиваются требуемые значения частоты вращения дизель-генератора и частоты тока генератора. Значение статизма регулирования изменяется настройкой внутренней жесткой (рычажной) обратной связи между электрогидроусилителем и центробежным измерительным элементом.

При подаче напряжения на сервомотор б, который связан с пружиной центробежного элемента, происходит затяжка или ослабление пружины и вместе с этим параллельное смещение характеристики регулирования.

Рассмотренный регулятор обеспечивает в установившихся режимах работы точность стабилизации частоты ± 0,2 %. При набросе номинальной нагрузки „провал” частоты составляет около 10 % и время восстановления частоты до значения, соответствующего статизму, менее 2 с.

Автоматическое регулирование напряжения генераторов постоянного тока и синхронных генераторов с возбудителем постоянного тока осуществляется с помощью отдельно изготавливаемых регуляторов различных типов, в том числе угольных, тиристорных (или транзисторных) и компаундирующих.



3.МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

3.1 Техника безопасности при эксплуатации главного распределительного щита

Самое главное правило безопасности -- это работа в обесточенном помещении. Для этого необходимо отключить автоматы на ГРЩ. Современный ГРЩ должен быть изготовлен с учетом безопасного использования.

При работе в помещениях, где могут находиться посторонние люди необходимо установить знак, предупреждающий о проведении работ с электросетью и запрещающий включать электричество.

Перед проведением работ непосредственно на месте необходимо обесточить на щите ту цепь, на которой планируется работа.

Эксплуатация ГРЩ, предохранителей на щитках любого вида, работа с входным напряжением и заземлением должна проводиться специалистами (электриками), прошедшими обучение и аттестацию.

В случае повреждение кабеля, штекеров, соединительных муфт запрещено проводить ремонт испорченных деталей и элементов, необходимо провести их замену.

При работе с электросетью любой сложности необходимо снять все металлические украшения и другие приспособления, проводить работу, стоя на резиновом коврике.

Вышеуказанные правила техники безопасности при электромонтажных работах относятся к сетям мощностью до 1000В. Все работы необходимо проводить бригадой, состоящей из двух человек, так как при ударе током важно в короткий срок изолировать человека от источника с помощью безопасного предмета (деревянной палки или веревки) и в дальнейшем оказать доврачебную помощь.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении можно сказать, что цель проекта достигнута. Нам удалось спроектировать судовую электроэнергетическую систему углерудовоза. А также в ходе курсового проекта было выполнено:

- выбор рода тока, частоты, напряжения;

- составления таблицы нагрузок по режимам работы судна;

- выбор электроснабжения судна;

- выбор числа и мощности генераторов;

- расчет сечения кабеля и проверка его на потерю напряжения;

- выбор и расчет аппаратов управления и защиты;

- расчет изменения напряжения на шинах ГРЩ при внезапном набросе нагрузки.

Цель курсового проекта достигнута.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1/Веников В.А. Электроэнергетические системы / В.А Веников.

- Москва: Издательство Вывшая школа, 1981.

2. Генкировский Н.Н. Судовые электроэнергетические станции / Н.Н Генкировский. - Москва: Транспорт, 1974.

3. Давидович Ф.С. Испытание судовых электротехнических систем /

Ф.С Давидович. - Ленинград: Издательство Судостроение, 1975.

4. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника / Ф.Е Евдокимов. - Москва: Издательство Вывшая школа, 1987.

5. Каснов В.В. Основы теории и расчета судовых электроэнергетических

систем / В.В Каснов. - Ленинград: Судостроение, 1989.

6. Калязин Е.А. Электрическая защита судового электрооборудования /Е.А Калязин. - Ленинград: Судостроение, 1983.

7. Костин Н.К. Монтаж и эксплуатация систем электроснабжения /Н.К Константин. - Москва: Наука, 1973.

8. Михайлов В.А. Автоматизированные электрические системы судов /

В.А Михайлов. - Ленинград: Судостроение, 1977.

9. Плотровский Л.М. Электрические машины / Л.М Плотроский.

- Ленинград: Энергия, 1972.

10. Никифоровский Н.Н. Судовые электроэнергетические станции /

Н.Н Никифоровский. - Москва: Транспорт, 1974.

11. Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы /Г.С Яковлев. - Ленинград: Издательство судостроение, 1987.

12. Яковлев Г.С. Судовые электрические машины / Г.С Яковлев.

- Ленинград: Судостроение, 1980.

Размещено на Allbest.ru