Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технические характеристики судна

1.1 Общие замечания

1.2 Главные размеры судна

1.3 Главная энергетическая установка судна

1.4 Электрооборудование танкера

1.5 Основные параметры судовой СЭЭС

2. Расчет мощности СЭЭС и выбор генераторных агрегатов

2.1 Предварительные замечания

2.2 Расчет мощности СЭЭС по режимам работы

2.3 Выбор количества и мощности генераторных агрегатов

3. Разработка схемы СЭЭС и ГРЩ

3.1 Разработка схемы СЭЭС

3.2 Разработка ГРЩ и комплектация его аппаратуры

3.3 Расчет основных элементов ГРЩ

3.4 Расчёт надёжности системы генерирования

4. Автоматизация СЭЭС

4.1 Предварительные замечания

4.2 Система стабилизации напряжения синхронных генераторов

4.3 Устройство синхронизации генераторов

4.4 Устройство распределения мощности

4.5 Устройство разгрузки генераторов

4.6 Устройство контроля изоляции

5. Расчет переходных процессов в СЭЭС

5.1 Предварительные замечания

5.2 Расчетная схема цепи короткого замыкания и определение ее параметров

5.3 Расчет токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ

5.4 Расчёт токов короткого замыкания на шине генератора

5.5 Расчет тока короткого замыкания на фидере мощного потребителя

5.6 Проверка основных элементов ГРЩ на термическую и динамическую устойчивость

5.7 Расчет провалов напряжения при пуске мощного АД

6. Коммутатор сигнально-отличительных огней

6.1 Предварительные замечания

6.2 Устройство и принцип работы коммутатора сигнально-отличительных огней

6.3 Расчет параметров генератора прямоугольных импульсов

6.4 Расчет блока питания и стабилизатора напряжения для мультивибратора

7. Эксплуатация судовых синхронных генераторов

7.1 Характерные неисправности и способы их устранения

8. Технико-экономическое обоснование СЭЭС

8.1 Предварительные замечания

8.2 Варианты комплектации СЭЭС

8.3 Расчеты времени работы СЭЭС

8.4 Расчёт мощности СЭЭС по режимам работы судна

8.5 Годовые эксплуатационные расходы

8.6 Расчёт условно-переменной стоимости кВт*ч электроэнергии

8.7 Расчет заработной платы экипажа

8.8 Приведенные расходы

8.9 Расчет сравнительной экономической эффективности капитальных вложений

9. Охрана труда и окружающей среды

9.1 Предварительные замечания

9.2 Анализ условий труда на центральном посту управления

9.3 Охрана окружающей среды

10. Гражданская оборона

10.1 Вводная часть

10.2 Расчетная часть

10.3 Мероприятия по защите судна

Заключение

Библиографический список



Введение

На современном этапе развития научно-технического прогресса невозможно представить себе судно без его широкой электрификации. В числе потребителей электрической энергии на судне - средства, обеспечивающие навигацию и управление судном, многочисленные приводы механизмов, обслуживающие силовую установку судна, приводы палубных механизмов (лебедки, шпили, брашпили и др.), многочисленные устройства, обслуживающие нужды пассажиров и экипажа (камбуз, отопление, вентиляция, насосы и др.).

Современное судно - это сложный технический комплекс с широким использованием различных электрифицированных и автоматизированных технических средств. При этом под судовыми техническими средствами подразумеваются основные и вспомогательные устройства, предназначенные для выполнения определенных функций, к которым относятся: снабжение потребителей необходимым видом энергии, обеспечение движения и маневрирования судна, предотвращение аварий и борьба с их последствиями, создание условий жизнеобеспечения и нормальных условий эксплуатации судового оборудования.

Судовая электроэнергетическая система (СЭЭС), предназначенная для выработки, распределения и потребления электрической энергии, относится к наиболее важным техническим средствам судна. СЭЭС представляет собой единый комплекс, состоящий из электрических станций, подстанций и потребителей электрической энергии, связанных между собой линиями электрических передач. Этот комплекс объединен общим процессом выработки, распределения и потребления электрической энергии.

В состав электрической станции входят источники электрической энергии (машинные генераторные агрегаты постоянного или переменного тока и аккумуляторные батареи) и устройства, осуществляющие распределение электроэнергии, контроль и управление работой электроустановок.

Электроэнергетическая система обычно имеет в своем составе также различные преобразователи тока, напряжения и частоты (трансформаторы, выпрямители, инверторы и т.п.).

Судовые электрические станции классифицируются по различным признакам.

По виду преобразуемой энергии: тепловые, атомные.

По роду тока: постоянного, переменного.

По частоте: промышленной, повышенной.

По типу первичных двигателей: дизельные, паро- и газотурбинные, утилизационные турбогенераторы, валогенераторы.

По назначению:

основные СЭС - станции, обеспечивающие электроэнергией собственные нужды и технологические процессы;

аварийные станции (АС) - обеспечивают питанием жизненно-важную часть приемников на судне в случае выхода из строя основной станции; их устанавливают на всех пассажирских и грузовых судах, а также на ледоколах и самоходных наливных судах специальных типов.

По способу управления: автоматизированные, автоматические.

СЭЭС является многофункциональной системой, поскольку она выполняет несколько функций - выработку, распределение, передачу и потребление электроэнергии. Этим обусловлена ее ярко выраженная иерархическая структура. В общем случае она состоит из трех основных подсистем, а именно: подсистема генерирования и преобразования электроэнергии, подсистема канализации и распределения электроэнергии, а также подсистемы потребления.

Основные требования, предъявляемые к СЭС, следующие:

а) живучесть и высокая надежность всех звеньев системы;

б) бесперебойное снабжение энергопотребителей во всех режимах;

в) относительная простота эксплуатации СЭС;

г) безотказность обслуживания, а также унификация систем, устройств.

Основные направления развития и совершенствования судовой электроэнергетики следующие:

Расширение применения комплексной автоматизации судовых электрических станций и систем, применение такой автоматизации на базе ЭВМ, при которой различные (оптимальные) режимы работы обеспечиваются автоматически.

Для повышения экономичности необходимо расширять использование главного двигателя как единого источника энергии, т.е. применять валогенераторы и утилизационные генераторы.

Повышение качества электроэнергии, т.е. стабилизирование параметров режима, для чего необходимо улучшать системы автоматической стабилизации напряжения и частоты и системы автоматического распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами, а также все виды противоаварийных защит.

Перспективно, также, применение схем автоматики с самоконтролем, различных автоматических устройств поиска неисправностей и самодиагностики.

Целью дипломного проекта является разработка судовой электроэнергетической системы танкера водоизмещением 13500 т, расчет мощности СЭС и выбор генераторных агрегатов, разработка схемы СЭС и ГРЩ, автоматизация СЭЭС, расчет переходных процессов в СЭЭС.

В дипломном проекте поставлены задачи:

- рассмотреть устройство и принцип работы коммутатора сигнально-отличительных огней, рассчитать генератор прямоугольных импульсов;

- проанализировать характерные неисправности при эксплуатации синхронных генераторов и способы их устранения;

- обосновать экономическую эффективность проектируемой СЭС;

- выявить опасные и вредные производственные факторы, воздействующие на человека, которые могут привести к травмам и профессиональным заболеваниям;

- произвести анализ условий труда вахтенного электромеханика в помещении ЦПУ;

- рассмотреть основные факторы, оказывающие вредное воздействие на окружающую среду (поверхность моря) при эксплуатации танкера.

Исходные данные:

Тип судна - танкер

D=15000т - водоизмещение судна;

N=6800 л.с. - мощность главных двигателей судна;

Р_эп=68 кВт - мощность наибольшего из эпизодически включаемых электродвигателей;

Р_пк=36 кВт - установленная мощность электроплит камбуза;

Р_бв=26 - мощность бытовой вентиляции;

Р_кв=28 кВт - кВт - суммарная установленная мощность кондиционеров;

Р_гм=95 кВт - суммарная мощность грузовых механизмов;

Р_бр=52 кВт - установленная мощность электроприводов ЯШУ;

Р_кп=50 кВт - установленная мощность компрессоров сжатого воздуха;

Р_ху=30 кВт - установленная мощность холодильной установки судна;

Р_пв=120 кВт - суммарная мощность периодически включаемых потребителей;

Р_но=31 кВт - установленная мощность потребителей электронавигационного оборудования;

Р_гд=124 кВт - суммарная мощность, потребляемая электромеханизмами обслуживания главных двигателей судна.



1. Технические характеристики судна

1.1 Общие замечания

Судно имеет следующие характеристики:

Водоизмещение D=15000 т.

Дедвейт (полная грузоподъемность судна):

DW=0,8*15000=13500 т.

1.2 Главные размеры судна

Определим главные размеры судна:

Длина между перпендикулярами, м:

,

.

Полная длина, м:

,

.

Ширина по мидель шпангоуту, м:

,

.

Осадка, м:

,

1.3 Главная энергетическая установка судна

Главная энергетическая установка (ГЭУ) - основной механизм судна, преобразующий энергию топлива во вращательное движение гребного вала. В настоящее время на судах в основном используют дизельные установки. У рассматриваемого судна дизельная установка. Упрощенная схема ГЭУ представлена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Упрощенная схема ГЭУ: Д - дизель; М - муфта; МИШ - механизм изменения шага винта; ВРШ - винт регулируемого шага

По заданной мощности N = 6800 л. с. выбираю в качестве главного двигателя дизель марки BVM 350 Дейц (Dн 40/50).

Ниже привожу его основные характеристики:

1. Номинальная длительная эффективная мощность N_е = 7800 л.с.

2. Агрегатная мощность = 10600 э. л.с.

3. Номинальная частота вращения n = 440 об/мин.

4. Угловая скорость - 46,2 рад/c.

1.4 Электрооборудование танкера

Электрооборудование танкера включает в себя судовую электростанцию (СЭС), электрические сети и потребители электроэнергии.

В зависимости от назначения, СЭС делиться на основную и аварийную. По назначению потребители разделяются на следующие основные группы:

а) электромеханизмы судовой энергетической установки (СЭУ);

б) электромеханизмы судовых систем и устройств;

в) палубные электромеханизмы;

г) осветительные установки и устройства;

д) устройства связи, сигнализации и управления;

е) электромеханизмы технологических установок;

ж) бытовые потребители;

з) прочие электромеханизмы и приборы;

По степени важности все потребители электроэнергии делятся на три группы:

особо ответственные (обеспечиваются питанием не менее чем от 2-х источников энергии).

ответственные (радио- и гидролокационные устройства, приборы управления судном, водоотливные и противопожарные средства, сигнальные огни и т.д.);

малоответственные (вентиляторы бытовых помещений, бытовые электроприборы и т.д.);

Мощности основных потребителей электроэнергии приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Основные потребители судовой электроэнергосистемы

Наименование групп потребителей	Обозначение	Мощность, кВт	Группа
Электроплиты камбуза	Рк	36	3
Бытовая вентиляция	Рбв	26	3
Кондиционеры воздуха	Ркв	28	3
Грузовые механизмы	Ргм	95	2
Электропривода брашпиля	Рбр	52	1
Компрессоры воздуха	Ркп	50	2
Холодильная установка	Рху	30	2
Электронавигационное оборудование	Рно	31	1
Механизмы, обслуживающие ГД	Ргд	124	1
Эпизодическая нагрузка	Рэн	68

1.5 Основные параметры судовой СЭЭС

В общем случае можно говорить о применении в судовых электроэнергетических системах постоянного или трехфазного переменного тока. Решающим фактором в этом вопросе являются требования потребителей электроэнергии. Если на данном судне устанавливаются в подавляющем количестве и по суммарной мощности потребители переменного тока, то основной род тока СЭС также должен быть переменным. При этом потребители постоянного тока будут получать питание посредством преобразователей. На переменном токе используются главным образом асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и очень редко - двигатели с фазным ротором и синхронные. Частота вращения АД: судовая электроэнергетическая генераторный переходной

об/мин,

где f - частота тока питающей сети, Гц;

p - число пар полюсов обмотки статора;

S - скольжение ротора.

Частота тока сети обычно поддерживается постоянной. Поэтому, частоту вращения АД с короткозамкнутым ротором можно регулировать либо изменением числа пар полюсов обмотки статора, либо изменением скольжения ротора (изменением напряжения, подводимого к обмоткам статора). Основные преимущества переменного тока: простота конструкции АД делает их надежными и не требовательными в эксплуатации. Из-за наличия коллектора вес и габариты двигателей постоянного тока значительно больше, чем у асинхронных короткозамкнутых двигателей. У АД с короткозамкнутым ротором возможен безреостатный пуск с помощью простейшего аппарата, каким является магнитный пускатель.

Недостатки: плохие регулировочные свойства, низкий пусковой момент. В связи с указанными достоинствами выбирается переменный ток.

Выбор напряжения. Величина номинального напряжения электроэнергетических систем находится в прямой зависимости от их мощности, а также расстояний, на которые необходимо подавать электроэнергию от источника к потребителям.

Правилами Регистра по электрооборудованию судов в настоящее время допускается применение напряжений, приведенных в Таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Применяемые допустимые напряжения

Место применения	Шкала напряжений при постоянном токе	Шкала напряжений при переменном токе
В силовых установках (в электроэнергетической системе)	24, 110, 220	127, 220,380
В электроустановках освещения	12, 24, 110, 220	12, 24, 127, 220

Основным критерием выбора величины напряжения СЭС является вес кабельной сети, который пропорционален площади поперечного сечения токопроводящих жил (пропорционален току нагрузки, который необходимо передать по кабелю: для ~ трехфазного тока).

,

где P - мощность, передаваемая по кабелю, Вт;

U - напряжение сети, В.

При данной мощности ток обратно пропорционален напряжению сети (линии передачи). Поэтому, чем выше напряжение, тем меньше масса кабельной сети. В связи с этим, следует стремиться к применению более высоких значений напряжений. Однако, ввиду отсутствия прямой пропорциональности между током нагрузки и массой кабелей увеличение напряжения дает существенное снижение массы только при значительной величине мощности СЭС.

На судах небольшого водоизмещения целесообразно применять СЭС напряжением 220 В, а на крупных и средних судах - напряжением 380 В.

Принимаем напряжение сети равным 380 В.

Выбор частоты. В судовых электроэнергетических системах переменного тока, также как и в береговых электросистемах, номинальную частоту тока принимают равной 50 Гц. Повышение номинальной частоты до 400 Гц ради снижения массогабаритных показателей не целесообразно. Некоторые судовые потребители электроэнергии, количество которых непрерывно увеличивается (например, радиолокационное и навигационное оборудование), рассчитаны на работу при частоте, отличающейся от 50 Гц.

Питание этих потребителей осуществляется через специальные преобразователи частоты. Несмотря на преимущества повышенной частоты, выбираем промышленную частоту 50 Гц.



2. Расчет мощности СЭЭС и выбор генераторных агрегатов

2.1 Предварительные замечания

Существуют несколько методов расчета мощности СЭС:

табличный метод,

аналитический метод расчета.

При выборе ГА основные затруднения заключаются в сложности определения потребляемых мощностей, большого количества потребителей электроэнергии, работающих с различными нагрузками во многих режимах работы судна.

Аналитический метод расчета исключает применение коэффициентов одновременности, которые в табличном методе расчетов могут привести к некоторым погрешностям при расчетах нагрузки генераторных агрегатов судовых электростанций.

При расчете мощности СЭС и выборе ГА будет использован аналитический метод.

2.2 Расчет мощности СЭЭС по режимам работы

Расчет мощности СЭС в ходовом режиме, кВт:

Р_бп=Р_пк+ 0,47*Р_бв+0,7* Р_кв=36 +0,47*26+0,7*28=67 кВт,

Далее в расчетах применяем Pэн, т.к. Pэн > Pбп. Pэн=68(кВт) > Pбп=67(кВт).

Р_х=18+0,028*N*0,736+Pэн + Р_ху,

Р_х=18+0,028*7800*0,736+68+30=276 кВт.

Проверочный расчет мощности ходового режима.

Р_{р 1}=0,8*Р_гд =0,8*124=99 кВт,

Р_{р 2}= кВт,

Р_{р 3}= кВт,

Р_{р 4}=0,3*Р_пв=0,3*120=36 кВт,

Р_{х 1}= Р_{р 1}+ Р_{р 2}+ Р_{р 3}+Р_{р 4}+Р_эп+Р_ху=99+18+24+36+68+30=275 кВт,

Далее в расчетах принимаем Pх, т.к. Px >Px1, Px=276 (кВт) > Px1=275(кВт).

Расчет мощности СЭС в режиме стоянки без грузовых операций, кВт:

Р_р.ст.=(11+0,002*D)+Р_эн+Р_ху=11+0,002*15000+68+30=139 кВт,

Проверка: Р_ст=Р_{р 3}+ Р_{р 4}+Р_эн+Р_ху=24+36+68+330=157 кВт,

Далее в расчетах принимаем Pст = 157 (кВт).

Расчет мощности СЭЭС в режиме стоянки с грузовыми операциями, кВт:

Р_ст.го=Р_ст+Р_гм=157+95=234 кВт.

Маневренный режим, кВт:

Р_м=Р_{х 1}+0,8*(Р_кп+Р_бр)= 276+0,8*(50+26)=358 кВт.

Аварийный режим с работой основной СЭС, кВт:

Р_ав=1,3*Р_{х 1}=1,3*276=359 кВт.

Аварийная станция, кВт:

Р_аэс=0,2*Р_х=0,3*276=55 кВт.

2.3 Выбор количества и мощности генераторных агрегатов

Генераторные агрегаты (ГА) выбирают на основе рассчитанных данных и следующих требований:

- загрузка ГА во всех эксплуатационных режимах должна быть не менее 70-90 % от номинальной;

- число типоразмеров ГА должно быть минимальным, что обеспечивает взаимозаменяемость, учитывает устойчивость параллельной работы СГ, равномерное распределение нагрузок между ними, упрощает эксплуатацию;

- с целью повышения надежности и живучести на судне необходимо устанавливать, как правило, не менее двух генераторных агрегатов;

- выбор ГА по типу первичного двигателя целесообразно производить так, чтобы моторесурс ГА не был меньше моторесурса главных двигателей;

- должен быть предусмотрен резервный ГА такой мощности, чтобы при выходе из строя одного из ГА суммарная мощность оставшихся агрегатов обеспечивала ответственные потребители электроэнергией;

- в качестве аварийного ГА необходимо устанавливать только дизель-генератор;

- на судах среднего и большого водоизмещения необходимо предусматривать установку приема энергии с береговой сети.

Таблица 2.1 - Режимы работы СЭС по вариантам

Режим	Рр кВт	Потери сети 5 %	Вращ. резерв 10 %	кВт	Руст кВт	К загрузки	Руст кВт	К загрузки
					Вариант 1	Вариант 2
Ходовой режим	276	14	55	345	400 (2*200)	0,86	450 (3*150)	0,77
Стоянка без грузовых операций	139	7	28	174	200 (1*200)	0,87	300 (2*150)	0,6
Стоянка с грузовыми операциями	234	12	47	293	400 (2*200)	0,73	450 (3*150)	0,65
Маневренный режим	358	18	71	447	600 (3*200)	0,74	450 (3*150)	0,92
Аварийный режим	359	18	72	449	600 (3*200)	0,75	600 (4*150)	0,74
Аварийная станция	55	3	11	69	100 (1*100)	0,69	100 (1*100)	0,69

Рассмотрим два варианта при выборе числа и единичной мощности генераторных агрегатов:

Вариант 1 выбираем 4 генератора:

три основных генератора МСК 103-4, мощностью по 200 кВт, U_н=400/230 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=90,5 %;

один резервный генератор МСК 103-4мощностью Р=200 кВт, U_н=400/230 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=90,5 %;

Вариант 2 выбираем 4 генератора:

три основных генератора МСК 102-4, мощностью 150 кВт, U_н=400/230 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=90,2 %;

Один резервный генератор МСК 102-4, мощностью 150 кВт, U_н=400/230 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=90,2 %.

В качестве аварийного генератора для всех вариантов выбираем генератор МСК 92-4, Р=100 кВт, U_н=400/230 В, n=1500 об/мин, к.п.д.=89,9 %;

В качестве основного режима работы выбираем 1 вариант.

Определяем мощность приводного двигателя для генератора МСК 103-4 по формуле:

.

Переводя в лошадиные силы по формуле:

л.с.

По полученной мощности выбираем дизель типа 12ЧН 15/18.

1. Номинальная длительная эффективная мощность N_е = 300 л.с.

2. Цилиндровая мощность N_ец= 25 л.с.

3. Номинальная частота вращения n = 1500 об/мин.

4. Соотношение диаметра цилиндра к ходу поршня D/S = 1,2 см.

5. Число цилиндров I= 12 штук.

6. Удельный расход масла gm = 0,009 кг/кВт•ч.

7. Удельный расход топлива ge = 0,170 кг/кВт•ч.

Аналогичный дизель выбран для резервного генератора.

Дизель для аварийного генератора МСК 102-4.

.

Переводя в лошадиные силы по формуле:

.

По полученной мощности выбираю дизель типа 6ЧН 15/18.

1. Номинальная длительная эффективная мощность N_е = 150 л.с.

2. Цилиндровая мощность N_ец= 25 л.с.

3. Номинальная частота вращения n = 1500 об/мин.

4. Соотношение диаметра цилиндра к ходу поршня D/S = 1,2 см.

5. Число цилиндров I= 6 штук.

6. Удельный расход масла gm = 0,007 кг/кВт•ч.

7. Удельный расход топлива ge = 0,170 кг/кВт•ч.

Выбор количества и номинальной мощности генераторов. По приведенным в таблице значениям нагрузки СЭС и с учетом требований придерживаемся 1 варианта.

Выбираем три основных синхронных генератора типа МСК мощностью по 200 кВт и один резервный синхронных генератора типа МСК мощностью 200 кВт.

Основные параметры генераторов приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные параметры судовых СГ; U=400B, f=50 Гц

Тип	Pн	I	r0	xs	xd	xd`	Xd``	d`	n	к.п.д
	кВт	А	Ом	о.е	о.е	о.е.	О.е.	с	об/мин	%
МСК 103-4	200	452	0,025	0,055	1,9	0,23	0,18	0,23	1500	90,2
МСК 92-4	100	270	0,030	0,078	2,2	0,202	0,18	0,06	1500	89,9



3. Разработка схемы СЭЭС и ГРЩ

3.1 Разработка схемы СЭЭС

Рисунок 3.1 - Схема судовой электростанции

3.2 Разработка ГРЩ и комплектация его аппаратуры

Распределительным устройством (РУ) называют комплекс электрических аппаратов сборных и соединительных шин, приборов, предназначенных для приема и распределении энергии.

По назначению (РУ) подразделяют на следующие категории:

а) главные распределительные щиты (ГРЩ) предназначены для управления и контроля работы ГА, регулирования их параметров и первичного распределения энергии к РЩ потребителей. Конструктивно ГРЩ собираются из отдельных секций: генераторных, распределительных и управления. Все секции ГРЩ комплектуются соответствующими приборами и аппаратурой;

б) распределительные щиты (РЩ) получают энергию от ГРЩ и распределяют ее между потребителями;

в) групповые РЩ получают электроэнергию от РЩ и обеспечивают питание небольшой группы потребителей - преимущественно освещения;

г) аварийные РЩ (АРЩ) получают энергию от аварийного генератора и распределяют ее между потребителями, состав которых обусловлен Регистром, (сеть аварийного освещения, радиостанция и т.п.).

Схема СЭС танкера состоит из систем генерирования, первичного распределения электроэнергии, систем управления, защиты и контроля параметров ГА. Схема разработана с учетом количества, мощности и типа ГА, числа и мощности ответственных и малоответственных потребителей, электрораспределительных щитов, подключенных к шинам ГРЩ. Схема СЭС состоит из четырёх генераторных секций, станции аварийного генератора двух районных щитов, понижающего трансформатора 380/220 В, секций ответственных потребителей. Схема допускает следующие варианты работы двух генераторов:

а) длительную параллельную работу трёх генераторов;

б) раздельную работу генераторов на свои секции;

в) работу аварийного генератора на основные потребители.

ГРЩ является центральным узлом СЭС. Конструкция ГРЩ обеспечивает удобство его обслуживания, возможность доступа к аппаратуре и измерительным приборам. ГРЩ выполнены из конструктивно законченных элементов - секций. На генераторных секциях установлены приборы и аппараты, обеспечивающие контроль и управление работой генератора.

На распределительных секциях - автоматы и амперметры с переключателями на ряд питающих фидеров. На секциях управления - приборы для управления ГА, контроля их параметров при включении их на параллельную работу, аппараты переключения на питание с берега.

Для расчета и выбора автоматов необходимо учитывать: род тока; конструктивные исполнение в соответствии с местом установки; номинальные параметры.

3.3 Расчет основных элементов ГРЩ

Расчет тока сборной шины (СШ):

,

(A).

Из таблицы по току нагрузки определяем сечение шины и допустимый ток.

Это медная шина размером S = 1*(50x6) ммІ.

Допустимый ток нагрузки I = 1480 А.

Проверка шины на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

Тmax - максимальная температура для шин ГРЩ соответствует 90 градусам по Цельсию, т.к. шины не имеют легко плавящейся внешней защитной оболочки.

Токр - температура тропической зоны для шин составляет 65 градусов по Цельсию.

.

I_ДТ = 1154 (A).

I_ДТ = 1154 (A) > I_p = 1083 (A) - СШ удовлетворяют условию нагрева.

Секционные автоматы выбираются исходя из условия расчетного тока.

По току СШ ГРЩ выбираем автомат серии АМ-15 Iн=1500 (А).

Расчет тока ГШ. Для G1, G2 и G3типа МСК 103-4 мощностью 200 кВт каждый:

,

I_pp=361 A.

Выбираем автомат серии АМ-8 I_Н=500 (А).

Для трёх генераторов мощностью по 200 кВт шины выбираем по I_pp=361 A.

Выбираем однополосную медную шину с прямоугольным сечением:

S = 1*(30x4) ммІ.

Допустимый ток нагрузки IД = 475 А.

Проверяем шины на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

,

(А).

I_ДТ = 370 (A) > I_p = 361 (A) - СШ удовлетворяют условию нагрева.

Проверяем шины на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

Для аварийного генератора:

(А).

Выбираем автомат серии АМ 8-М I_Н=260 (А).

Для аварийного генератора мощностью 100 кВт шины выбираются по Iнга = 180А.

Выбираем однополосную медную шину с прямоугольным сечением:

S = 1*(15x3) ммІ.

Допустимый ток нагрузки I_ДТ = 210 (A).

Проверяем шины на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

,

(А).

I_ДТ = 197 (A) > I_p = 180 (A) - СШ удовлетворяют условию нагрева.

Расчет генераторных фидеров. Кабель генераторного фидера генератора мощностью 200 кВт выбираем:

по IнГ 1= 361 А.

Расчёт ведём на фазу, выбираем кабель марки КНР сечением:

S = 2*(3х 120) ммІ.

Iд = 490 А > IнГ 1= 361 А.

Проверяем кабель на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

(A).

.

(А).

I_ДТ = 370 (A) > I нГ 1 = 361 (A) - кабель удовлетворяет условию нагрева.

Проверка кабелей на потери напряжения:

L = 30 м - длина фидера.

J = 48 м/Ом ммІ- удельное сопротивление материала.

S = 240 ммІ - площадь поперечного сечения кабеля.

ДU = 0,36 %.

ДU < 1 %, что удовлетворяет требованиям Морского Регистра по потере напряжения

Кабель фидера аварийного генератора мощностью 100 кВт выбираем по I_ргф =180 А.

Выбираем 3-х жильный кабель марки КНР сечением S=1*(3*95) ммІ.

Iд = 214 А > IнГ 1= 180 А.

Проверяем кабель на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

,

(А).

I_ДТ = 205 (A) > I нГ 1 = 180 (A) - кабель удовлетворяет условию нагрева.

Проверка кабелей на потери напряжения.

L = 30 м - длина фидера.

J = 48 м/Ом ммІ- удельное сопротивление материала.

S = 95 ммІ - площадь поперечного сечения кабеля:

ДU = 0,41 %.

ДU < 1 %, что удовлетворяет требованиям Морского Регистра по потере напряжения.

Расчет тока фидера наибольшего мощного электродвигателя:

Рэн = 68 кВт.

(А).

Выбираем кабель марки КНР сечением S = 1(3x50) ммІ:

Id = 146 А > Iр= 123 А.

Проверяем кабель на термическую устойчивость в условиях тропической зоны.

(A).

.

(А).

I_ДТ = 149 (A) > I нГ 1 = 120 (A) кабель удовлетворяет условию нагрева.

Проверка кабелей на потери напряжения.

L = 95 м - длина фидера.

J = 48 м/Ом ммІ- удельное сопротивление материала.

S = 50 ммІ - площадь поперечного сечения кабеля.

ДU = 0,66 %.

ДU < 7 %, что удовлетворяет требованиям по потере напряжения.

Основные параметры автоматов, установленные на ГРЩ представлены в таблице 3.1.



Таблица 3.1 - Основные параметры автоматов, установленные на ГРЩ

Назначение	Тип	Iн.шины, А	Iн, А	Iрасц, А	Iтс,	Iуд, кА	Тср, с
СШ	АМ-15	1154	1500	1500	3000	110	0,38
G1, G2, G3, G4	АМ-8	361	500	500	580	70	0,63
Аварийный генератор	АМ 8-М	180	260	260	170	55	0,63
Наибольший мощный потребитель	АМ 8-М	120	190	190	100	50	0,18

Выбор аппаратов произведен в таблицах 3.2, 3.3.

Таблица 3.2 - Выбор аппаратов для генераторных секций ГРЩ

Название	Количество приборов	Тип	Класс точности	Пределы измерения	Способ включения
Амперметр	4	Д 1500	1,5	0-600 А	Через тр. тока ТА 600/5 А
Вольтметр	4	Д 1500	1,5	0-450 В	Непосредственно
Ваттметр	4	Д 1503	2,5	0-250 кВт	Через понижающий тр. напряжения 380/127 В и тр. тока 400/5 А
Частотомер	4	Д 1506	2,5	45..55 Гц	Через добавочное устройство

Таблица 3.3 - Выбор аппаратов для секций управления ГРЩ

Название	Количество приборов	Тип	Класс точности	Пределы измерения	Способ включения
Синхронно-скоп	2	Э 1505	±3 %		Через добавочное устройство
мегометр	2	М 1733	2,5	0-5 МОм	Через добавочное устройство
вольтметр	4	Д 1500	1,5	0-450 В	Непосредственно
фазометр	2	Д 145	-	-	Через тр. тока
частотомер	4	Д 1506	2,5	45..55 Гц	Через добавочное устройство

3.4 Расчёт надёжности системы генерирования

Надёжность - это свойство технического объекта (изделия) сохранять свои параметры в заданных условиях эксплуатации. Структурная схема система генерирования приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Схема генерирования

Вероятность отказа:

- интенсивность отказа генераторов;

- интенсивность отказа автоматов.

Принимаю срок службы t = 10000 часов, тогда

.

.

Вероятность безотказной работы:

.

Время безотказной работы:

За заданный срок службы 10000 часов данная система генерирования будет безотказно работать 9006 часов.

4. Автоматизация СЭЭС

4.1 Предварительные замечания

Большинство современных судов подвержены длительному пребыванию в открытом море, с целью снижения утомляемости экипажа и максимального приближения условий труда к береговым, следует автоматизировать СЭЭС.

Автоматизация управления генерирующими агрегатами, а также процесса регулирования качества электроэнергии, делает возможной работу генераторов и другого оборудования при оптимальных параметрах, позволяет устанавливать предельные режимы по нагрузкам, не опасаясь возникновения аварий в системе. Важным назначением устройств автоматики является восстановление нормального режима работы системы после его нарушения.

Применение устройств системной автоматики меняет характер работы электроэнергетических систем: повышается качество электроэнергии в результате стабилизации напряжения и частоты, наиболее экономично распределяется нагрузка между параллельно работающими генераторами, автоматизируется управление агрегатами и установками, что позволяет уменьшить численность обслуживающего персонала.

В комплекс устройств системной автоматики электроэнергетических систем входят автоматические устройства, выполняющие следующие функции:

а) включение агрегатов на параллельную работу в нормальных и аварийных режимах;

б) регулирование возбуждения, распределения реактивной нагрузки между синхронными генераторами и восстановление напряжения после отключения короткого замыкания;

в) регулирование частоты, распределение активной нагрузки между синхронными генераторами и предотвращение опасной перегрузки агрегатов;

г) защиту генераторов и установок от токов короткого замыкания и перегрузки, восстановление нормального режима работы системы с отключением поврежденного элемента;

д) обеспечение устойчивости параллельной работы генераторов и системы;

е) разгрузку генераторных агрегатов и включение резервного оборудования для восстановления питания приемников электроэнергии;

ж) централизованное дистанционное управление и регулирование с пульта управления режимом работы системы;

з) контроль и сигнализацию поведения объектов регулирования и управления.

Соответствующий класс автоматизации удовлетворяющий этим требованиям и примененный на данном судне - А 2. Этот класс предполагает периодическое обслуживание машинных отделений, круглосуточную вахту в ЦПУ. Все оборудование, установленное в машинном отделении, должно иметь локальные системы управления, обеспечивающие его работу без обслуживания в предусмотренных эксплуатационных режимах в течение 12-24 часов.

4.2 Система стабилизации напряжения синхронных генераторов

Для обеспечения высокой точности стабилизации ±1 %, высокой скорости восстановления напряжения t=0.3 с и высокой форсировки возбуждения (это важно при динамических нагрузках) выбираем систему фазового компаундирования с корректором напряжения. Сущность такого компаундирования заключается в том, что изменение напряжения, силы тока, фазы, частоты тока генератора преобразуется в сигнал его тока возбуждения. В результате его напряжение стабилизируется. Корректор повышает точность стабилизации. Схема состоит из универсального трансформатора подмагничивания УТП, имеющего две токовые w_т, обмотку напряжения w_н, вторичную обмотку суммирования. Последовательно с w_н включены дроссель с конденсатором, служащие для улучшения самовозбуждения. Корректор напряжения состоит из измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого включена на ток тройной частоты и трансформатора тока.

Принцип работы: при изменении cosц, или возрастания тока нагрузки, напряжения на зажимах СГ падает, уменьшается результирующий поток ОУ УТП в результате увеличивается I_вых УТП, что приводит к восстановлению напряжения на зажимах СГ до номинального.

Рисунок 4.1 - Система стабилизации напряжения СГ

4.3 Устройство синхронизации генераторов

Включение СГ на параллельную работу методом точной синхронизации требует высокой квалификации оператора и существенных затрат времени.

На проектируемом сухогрузе применяется следующее устройство автоматической синхронизации УСГ-1П (с автоматической подгонкой частоты). При точной синхронизации соблюдается допустимые разности напряжений (6-10 %), частот (0,5-1,5 %) и угла сдвига фаз напряжений (менее 10є) генераторов. Синхронизатор УСГ-1П представляет собой единый прибор, состоящий из отдельных блоков (рисунок 5). Все блоки выполнены на транзисторах типа n-p-n, а выходные блоки - на транзисторах типа p-n-p.

Входной преобразовательный блок БВП осуществляет преобразование входных напряжений, получаемых от измерительных трансформаторов TV1 и TV2, то есть формирует сигналы для других блоков.

Блок контроля разности напряжений БКН получает от БВП напряжения Uг и Uш, пропорциональные линейным напряжениям включаемого генератора и на шинах ГРЩ. Если разность этих напряжений выше установленного значения 8 ±12 % Uном., то с выхода БКН поступает сигнал в блок контроля разности частот БКЧ, который блокирует синхронизацию.

Блок БКЧ получает от БВП напряжение, которое по форме соответствует огибающей кривой напряжения Uб. Период этого напряжения

Тб =1/fб

позволяет судить о разности частот включаемого и работающего СГ. При большой разности частот (Тб меньше установленного значения) также, как и при большой разности напряжений (сигнал с БКН), БКЧ воздействует на блок запрета БЗ, блокируя синхронизацию.

Блок времени опережения БВО получает от БВП два напряжения, одно из которых пропорционально огибающей кривой напряжения биения Uб, а другое - производной dUб/dt той же кривой. Оба эти напряжения становятся равными и противоположными по знаку всегда примерно за один и тот же интервал времени до момента синхронизации независимо от частоты биения.

Этот интервал и позволяет получить постоянное время опережения tоп.

Таким образом, БВО указывает момент времени для подачи сигнала на включение генераторного АВВ. Входной блок БВ и подает этот сигнал в нужный момент, если нет запрета со стороны БКН и БКЧ.

Блок подгонки частоты БПЧ получает от БВП два выпрямленных напряжения биения Uб 1 и Uб 2, сдвинутых одно относительно другого по времени на 1/3Т. Этот постоянный сдвиг достигается в результате того, что напряжение Uб 1 получено от одноименных фаз включаемого СГ и ГРЩ, а Uб 2 - от разноименных. Если напряжение Uб 1 опережает по времени напряжение Uб 2. то БПЧ вырабатывает сигнал, включающий серводвигатель СД на увеличение подачи топлива, а если напряжение Uб 1 отстает, то сигнал БПЧ приводит к уменьшению подачи топлива. Время работы СД, а следовательно, и степень увеличения или уменьшения количества топлива зависят от значения Tб. При увеличении Tб время работы СД уменьшается, что позволяет исключить перерегулирование и осуществить быструю подгонку частоты тока.

УСГ-1П выполнено по принципу постоянства времени опережения с уставками:

по разности напряжений ?U = (8 ± 2 %);

по времени опережения tоп = 0,4-0,05 с;

по разности частот в пределах 0,8-0,6 Гц для уставок времени опережения 0,05-0,2 с и 0,6-0,2 Гц для уставок времени опережения 0,2-0,4 с с отключением срабатывания по уставкам ± 0,15 Гц.

Устройство осуществляет подгонку частоты при разности частот до (10 ± 2) % fн путем воздействия на серводвигатель ГА. Подключает устройство к сети только на время синхронизации.



Рисунок 4.2 - Структурная схема УСГ-1П

4.4 Устройство распределения мощности

УРМ - устройство распределения активной мощности предназначено для пропорционального распределения активной мощности между параллельно работающими ГА. Это устройство построено на полупроводниковых элементах и обеспечивает импульсное управление серводвигателем регулятора частоты вращения ГА. При этом изменяется подача топлива первичному двигателю и соответственно его активная мощность. Устройство УРМ (рисунок 6) состоит из следующих функциональных блоков: датчика активного тока ДАТ и усилителя. УРМ размещается в двух корпусах: в одном находится ДАТ, в другом - формирователь Ф и усилитель А. ДАТ генераторов соединены по дифференциальной схеме, измеряют активные составляющие токов и выдают сигналы (напряжения), пропорциональные этому току. Разность выходных сигналов и датчиков поступает на формирователь и усилитель. Формирователь преобразует этот сигнал в импульсы, длительность которых пропорциональна входному сигналу, и выдает их на усилитель по сигналу от ДАТ при равномерном распределении активной мощности между параллельно работающими генераторами. Длительность начального импульса 0,2-2 с, а период следования импульсов 2-5 с.

Усилитель, выполненный на тиристорах, предназначен для управления серводвигателем. При поступлении импульса на тиристоры они открываются и серводвигатель получает питание, при этом ведомый генератор G1 изменяет уставку регулятора частоты вращения приводного двигателя и перемещает его скоростную характеристику до совмещения её с характеристикой базового генератора G2.

Устройства обеспечивают распределение активной мощности между параллельно работающими ГА с точностью 5 % (при суммарной нагрузке 20-110 % номинальной мощности и cos ц = 0,7-1).

Рисунок 4.3 - Структурная схема УРМ

4.5 Устройство разгрузки генераторов

Для устранения перегрузки агрегатов и восстановления частоты в судовых электроэнергетических системах применяется устройство автоматической разгрузки генераторов типа УРГ. Устройство УРГ применяется с целью отключения части потребителей электростанции при перегрузке генераторных агрегатов выше допустимой. Устройство начинает работать в случае увеличения нагрузки генераторов на 10-15 % от номинальной.

Рисунок 4.4 - Структурная схема аварийной разгрузки генератора

На рисунке 4.4 приведена структурная схема аварийной разгрузки генератора, на ней обозначены:

ИТ - измерительный элемент по току;

ЭРР - электронное реле режима;

РВ - реле времени;

ИЭ - исполнительный элемент;

I, II, III - группы потребителей.

4.6 Устройство контроля изоляции

Для контроля сопротивления изоляции судовых сетей переменного тока при наличии и отсутствии напряжения применяют прибор ПКИ. Он имеет пять уставок сопротивления изоляции (500, 200, 100, 50, 25кОм) и выдаёт сигнал при его снижении. Прибор состоит из преобразователя переменного напряжения в стабилизированное постоянное напряжение (150 В), измерительной схемы, ограничивающего резистора, фильтрующего конденсатора и выходного бесконтактного релейного элемента.

Принцип работы ПКИ: при снижении сопротивления изоляции ниже величины уставки, через стабилитрон VD5 поступает сигнал на вход триггера, выполненного на транзисторах VT3 и VT2. VT2 открывается, VT3 закрывается, в цепи диода VD9 (переключающего) потечёт ток через R21 к стабилитрону VD5. Диод VD9 откроется и через него потечёт ток разгрузки. C5 предназначен для чёткого закрытия управляемого диода при индуктивной нагрузке. Диод VD8 введён в схему для шунтирования VD9 по обратному току. Питание прибора 127 В. Принципиальная схема устройства ПКИ представлена на рисунке 4.5.



Рисунок 4.5 - Принципиальная схема устройства ПКИ



5. Расчет переходных процессов в СЭЭС

5.1 Предварительные замечания

В электрических цепях различают установившиеся и неустановившиеся режимы работы. Первые характеризуются установившимися значениями тока и напряжения, то есть неизменными или периодически изменяющимися по определенному закону, а вторые - переходными, то есть значениями проявляющиеся только при переходе от одного установившегося режима к другому.

Неустановившиеся режимы наблюдаются при включении и отключении цепей (коммутация), коротких замыканиях, а также при всяких изменениях параметров цепей, то есть это переход от одного энергетического состояния к другому. Такой переход всегда длится определенное время, так как изменение энергии магнитной и электрической, связанный с цепями всегда происходит с конечной скоростью. Длительность переходных процессов, как правило, составляет десятые или сотые доли секунды.

Основной причиной КЗ является нарушение изоляции электрического оборудования. Значительная величина тока, текущего при КЗ через машины, аппараты, кабели, шины, оказывает на них сильное механическое и тепловое воздействие. Аппараты защиты, которые предназначены отключать КЗ, должны быть рассчитаны на ожидаемые токи КЗ по разрывной способности, в противном случае они могут оказаться разрушенными. Несвоевременное отключение КЗ может привести к пожару.

Во избежание подобных фактов, аппараты, шины и кабели проверяют на динамическую и термическую устойчивость по ожидаемым токам КЗ.

Вследствие снижения при КЗ напряжения, может произойти затормаживание асинхронных двигателей или срабатывание нулевой защиты, которая отключает двигатели от сети. Возможно нарушение параллельной работы генераторов.

В СЭС переменного тока (трехфазных системах) можно рассматривать одно-, двух-, и трехфазное КЗ.

Однофазное КЗ может происходить в электроэнергетических системах с заземленной нулевой точкой (одна фаза соединена с корпусом судна). Поэтому случай такого замыкания является нехарактерным (нейтраль СГ не заземляют). Исключение составляют четырехпроводные СЭС с изолированным нулем.

Рисунок 5.1 - Однофазное КЗ

Двухфазное КЗ (несимметричное) - замыкание, при котором соединены две фазы. Как правило, двухфазное КЗ переходит в трехфазное КЗ из-за тока КЗ.

Рисунок 5.2 - Двухфазное КЗ

Трехфазное КЗ (симметричное) - замыкание, при котором все фазы соединены. z_A = z_B = z_C.



Рисунок 5.3 - Трехфазное КЗ

Расчет КЗ СЭС сводится главным образом к определению максимальных значений тока при КЗ в различных точках сети. Это дает возможность произвести правильный выбор аппаратов, проверить динамическую устойчивость шин, правильно построить защиту СЭС.

На судне часто происходит включение электроприводов сравнительно большой мощности. В связи с этим возникает необходимость расчета провалов (снижений) напряжения генераторов судовых электростанций.

5.2 Расчетная схема цепи короткого замыкания и определение ее параметров

Расчетная схема цепи короткого замыкания. Расчетная схема включает в себя два генераторных агрегата, эквивалентный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, шины передач и коммутационную аппаратуру. хема приведена на рисунке 5.4.

Параметры генераторных агрегатов приведены в таблице 5.1

Параметры эквивалентного асинхронного электродвигателя приведены ниже.

Рэд = 0,75*УРн = 0,75*2*200 = 300 кВт.

Uнд = 380 В.

cosцнд = 0,8.

Куд = 1,3.

Е"*д = 0,9.

Z"*д = 0,2.

знд = 0,88.

Рисунок 5.4 - Расчетная схема СЭС

Таблица 5.1 - Параметры элементов схемы

Элементы схемы	Длинна м.	Участок	Сечение мм 2	Сопротивление Ом
				Активное	Реактивное
Кабель 1 СГ - ГРЩ	30	1-2	2(3х 120)	0,0032	0,0013
Шина 1 СГ - КЗ-1	3	2-9*	30х 4	0,00033	0,00022
Переходное сопротивление	-	1-9*	-	0,00016	-
ТТ	-	3-4	-	0,00003	-
Автоматический выключатель	-	5-6, 8-9	-	0,000105	0,0002
	0,0038	0,0017
Кабель К 3-3	15	14-13	3х 70	0,0046	0,0014
Шина	2,1	13-10	30х 4	0,001	0,00018
Переходное сопротивление	-	14-9*	-	0,00016	-
Шина	1,2	10-9*	1(50х 6)	0,000035	-
Автоматический выключатель	-	11-12	-	0,000386	0,00021
Итого	0,006	0,0015



5.3 Расчет токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ

Эквивалентная схема замещения исходной схемы.

Рисунок 5.5 - Эквивалентная схема замещения

Приведение всех величин к базисным. Установим базисные величины:

Базисная мощность:

(кВА).

Базисное напряжение: (В).

Базисный ток:

781 (А).

Сопротивление эквивалентных ветвей приводятся к базисным:

(о.е.).

Сверхпереходные индуктивные сопротивления:

(о.е.).

Активное сопротивление от СГ до точки КЗ:

(о.е.).

Реактивные сопротивления от СГ до точки КЗ:

(о.е.).

Полное сопротивление генераторных ветвей:

.

5.3.5 Расчетное сопротивление цепи КЗ 1:

.

Определение ударного коэффициента. Для нахождения ударного коэффициента Ку найдем соотношение расчетных параметров xр/rр и по кривой Ку = f(xр/rр) найдем величину коэффициента.

xр/rр = 0,133/0,031 = 3,32. Следовательно Ку = 1,38.

Найдем кратность токов. По кривым I*t = f(Z*Р) и по величине Z*Р определим кратность токов для t от 0 до ?.

t = 0 I"_*0 = 8,0

t = 0,01 I"_*0,01 = 6,5

t = I"_* = 3,66.

Определение ударного тока КЗ на сборных шинах ГРЩ:

(А).

Определение номинального тока подпитки от эквивалентного АД:

(А).

Кратность тока подпитки от эквивалентного двигателя:

(о.е.).

_- сопротивление обмотки статора;

_- противоЭДС.

Ударный ток подпитки от эквивалентного АД:

(А).

Полный ударный ток на сборных шинах ГРЩ:

(А).

Определение установившегося значения тока КЗ:

(А).

Построение графика I_кз = f(t). Для построения графика I_кз = f(t) определяем кратность периодической составляющей ТКЗ по кривым I"_* = f(t_*Р). Полученные результаты сводим в Таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Зависимость токов КЗ на сборных шинах ГРЩ от времени

t, сек	0	0,01	0,025	0,15	0,25	0,4	0,6
IКЗ, А	902	21434	5863	5232	4826	4600	4221	3815

График токов короткого замыкания на сборных шинах ГРЩ представлен на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 - График токов короткого замыкания сборных шинах ГРЩ

5.4 Расчёт токов короткого замыкания на шине генератора

Эквивалентная схема замещения для тока короткого замыкания на шине генератора (КЗ-2) приведена на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Эквивалентная схема замещения для КЗ-2

Установим базисные величины.

Базисная мощность: (кВА).

Базисное напряжение: (В).

Базисный ток:

390 (А).

Приведение величин к базисным. Сопротивление ветвей приводим к базисным.

(о.е.).

(о.е.).

(о.е.).

(о.е.).

Определение сопротивления в цепи КЗ:

.

Определение полного расчетного сопротивления цепи:

.

Определение ударного коэффициента:

|.

По графику: k_УД = f() = 1,42.

Найдем кратность токов. По кривым I*t = f(Z*Р) и по величине Z*Р определим кратность токов для t от 0 до ?.

t = 0 I"_*0 = 7,8.

t = 0,01 I"_*0,01 = 6,4.

t = ? I"_*0,01 = 3,65.

Определение ударного тока генератора в точке КЗ-2.

.

Определение ударного тока подпитки от эквивалентного асинхронного электродвигателя:

Iнэд = 500 А.

I"_*д = 4,5.

А.

Определение полного ударного ток в точке КЗ-2.

(А).

Определение установившегося значения тока короткого замыкания в точке КЗ-2:

(А).

Построение графика токов короткого замыкания на зажимах мощного генератора. Аналогично п. 5.3.13 определяем кратность периодической составляющей токов короткого замыкания по кривым I"_* = f(t_*р) и токи. Результаты сведены в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Зависимость тока короткого замыкания от времени

T, c	0	0,01	0,025	0,15	0,25	0,4	0,6
I''ti*	7,8	6,4	5,7	5,3	5,03	4,67	4,22	3,65
IКЗ, А	451	13293	2886	2571	2390	2269	2106	1903

График токов короткого замыкания на зажимах мощного генератора представлен на рисунке 5.8.

Рисунок 5.8 - График токов короткого замыкания на зажимах СГ



5.5 Расчет тока короткого замыкания на фидере мощного потребителя

Эквивалентная схема замещения для КЗ-3 представлена на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 - Схема замещения для КЗ-3

Установим базисные величины. Базисная мощность:

(кВА).

Базисное напряжение:

(В).

Базисный ток:

(А).

Приведем параметры схемы замещения к базисным условиям для КЗ-3. Параметры схемы замещения для КЗ-3 соответствуют приведенным параметрам схемы замещения для КЗ-1.

(о.е.).

(о.е.).

(о.е.).

(о.е.).

Приведем сопротивление фидера к базисным условиям:

(о.е.).

(о.е.).

Определение полного сопротивления схемы замещения:

Определение ударного коэффициента:

.

По графику: k_УД = f() = 1,32.

Определение кратности токов. Найдем кратность тока по кривым по кривым I_*t = f(Z_*Р) и по величине Z_*Р определим кратность токов для t от 0 до ?.

t = 0 I"_*0 = 7,7.

t = 0,01 I"_*0,01 = 6,2.

t = I"_* = 3,64.

Определение ударного тока КЗ генератора:

(А).

Этот ударный ток обусловлен действием генераторного агрегата. Определение тока подпитки от эквивалентного двигателя.

При условии, что (о.е.).

(о.е.).

Определение ударного тока подпитки от эквивалентного АД в точке КЗ-3.

(А).

Определение полного ударного тока в точке КЗ-3:

(А).

Определение установившегося значения тока КЗ-3:

(А).

Построение графика I_кз = f(t).

Аналогично п. 5.3.13 определяем кратность периодической составляющей токов короткого замыкания по кривым I"_* = f(t_*р) и токи.

Результаты сведены в таблицу 5.5. График токов короткого замыкания на зажимах потребителя приведен на рисунке 5.10.

Таблица 5.5 - Зависимость токов короткого замыкания от времени