Разработка схемы судовой электростанции

Оглавление
1. Расчет мощности электростанции. Выбор источниковэлектроэнергии и трансформаторов
1.1 Выбор трансформаторов
1.2 Расчёт мощности электростанции
1.3 Выбор источников электроэнергиисудовой электростанции
1.4 Расчет мощности и выбор аварийногогенератора
2. Разработкасхемы судовой электростанции и выбор электрооборудования
2.1 Разработка схемы судовойэлектростанции
2.2 Выбор шин ГРЩ
2.3 Выбор кабеля
2.4 Выбор коммутационных аппаратов
2.5 Выбор электроизмерительных приборов
2.6 Выбор измерительных трансформаторов
3. Проверка оборудованияэлектроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткогозамыкания
3.1 Расчет токов короткого замыкания
3.1.1 Расчёт токов К.З. для точки К1 нафидере генератора
3.1.2 Расчёт токов К.З. для точки К2 на шинах ГРЩ
3.1.3 Расчёт токов К.З. для точки К3 нафидере РЩ6
3.2 Проверка коммутационно — защитнойаппаратуры
3.3 Проверка шин ГРЩ
3.4 Проверка измерительныхтрансформаторов тока
4. Определение изменения напряжения при пуске двигателя
4.1 Графический метод расчета
4.2 Аналитический метод расчета
5. Выбор средств автоматизацииэлектростанции
6. Конструктивная разработка ГРЩэлектростанции
Список литературы

1. Расчет мощности электростанции. Выбор источниковэлектроэнергии и трансформаторов1.1 Выбор трансформаторов
По данным таблицы нагрузок 1.2 для приёмников 220В выбираемтрансформатор.
Условие выбора: /> где
/> - числотрансформаторов;
/> - номинальнаямощность трансформатора;
/>-коэффициентодновременности;
/> кВт; /> кВАр; />кВА
Для АРЩ:
/> кВт; /> кВАр; /> кВА
Выбираем четыре трансформатора ТС3М и их технические данныесведём в таблицу 1.1
Технические данные трансформаторов Таблица 1.1Мощность, кВА Количество Напряжение Потери К. З., кВт Напряжение К. З.,% КПД,% первичное вторичное 250 2 380 230 4100 5,1 98 63 2 380 230 1475 4,75 97,5
Один трансформатор постоянно находятся в работе. Второй, всоответствии с правилами Регистра обеспечивает питание приемников взаменотказавшего. Трансформаторы подключаются к различным секциям ГРЩ.1.2 Расчёт мощности электростанции
В соответствии с требованиями Регистра произведем расчетнагрузки СЭС в ходовом режиме. Воспользуемся табличным методом расчета.
При заполнении таблицы нагрузок в графы 2-4 вносят данныезадания, в графы 5-8 — параметры двигателей, выбранных по условию />, где /> - мощность в графе 4.
Рассмотрим заполнение таблицы нагрузок:
Графа9. Коэффициент загрузки выбирается с учетомрекомендаций табл.2.3
[2, стр.8]. Максимальное значение его не должно превышатьотношение />
Графа10. Коэффициент полезного действия принимают равнымноминальному, если Кз>0,6. Если Кз
/>,
где />
Графа11. Коэффициент мощности приемника определяют взависимости от загрузки ЭД Кз ([4], рис.3.2)
Графа12. Коэффициент одновременности Ко работыприемников выбираем с учетом наличия резервных механизмов и условий плаваниясудна.
Графа13. Потребляемая активная мощность в ходовом режиме

/>
Графа14. Потребляемая реактивная мощность в ходовом режиме
/>
Результаты расчета сводим в таблицу 1.2
Для расчёта нагрузки СЭС других режимов работы воспользуемсяпересчетными коэффициентами.
Маневренный: К=1,1
Аварийный: К=0,86
Стоянка без погрузки: К=0,58
Стоянка с погрузкой: К=1,05
Результаты пересчёта сводим в таблицу 1.3
Мощность СЭС в различных режимах Таблица 1.3Мощность Ходовой Маневренный Аварийный Стоянка без погрузки Стоянка с погрузкой Р, кВт 803,2 884,2 691,44 466,32 844,2 S, кВА 872,39 959,62 750,25 505,98 916,01 1.3 Выбор источников электроэнергии судовойэлектростанции
При выборе комплектации СЭС учитываем тип энергетическойустановки, требования Правил Регистра. Рассчитываемое судно имеет турбиннуюэнергоустановку. По данным таблицы 1.2 и 1.3 выбираем 3 турбогенератора [2,табл 2.6], а их технические данные сводим в таблицу 1.4
В соответствии с Регистром в составе СЭС должен бытьрезервный генераторный агрегат, мощность которого позволяла бы заменить любойиз агрегатов СЭС при его отказе.
В качестве резервного ГА на нашем судне будет использоватьсяДГ (см. табл.1.4).
Технические данные Т-Г и Д-Г Таблица 1.4Тип Pд, кВт Pг, кВт Напряжение, В n, об/мин G, г/кВт*ч T, тыс. ч Количество генераторов ГМС-14-41-12 588 500 400 500 218 60 1 ТГУ-500 - 500 400 - - - 3
Коэффициент загрузки генераторов определяется по формуле:
/>,
где /> - потребляемаяприемниками мощность в данном режиме; /> -суммарная мощность работающих в данном режиме генераторов.
Расчёты сведём в таблицу 1.5Загрузка генераторов в различных режимах Таблица 1.5
 
  Мощность Ходовой Манёвренный Аварийный Стоянка без погрузки Стоянка с погрузкой
 
Рген. 1000 1000 1000 500 1000
 
 Рнагр. 803,2 884,4 691,44 466,32 844,2
 
Nген. 2 2 2 1 2
 
Кз 0,8 0,88 0,69 0,93 0,84 /> /> /> /> /> /> /> />
Примечание: таким образом мы видим, что генераторы во всехрежимах работают с оптимальным коэффициентом загрузки (аварийный режим являетсякратковременным)
1.4 Расчет мощности и выбор аварийного генератора
Аварийный генератор должен обеспечивать питание приемников,обеспечивающих безопасность людей и судна. На основании этого составляемтаблицу 1.6
Таблица 1.6. Нагрузки АДГ.№ п/п Наименование приёмников Кол-во приём ников Аварийный режим Мощность механизма, кВт Мощность электро двигателя кВт Коэф. загрузки электро двигателя КПД приём ника с учётом загрузки Коэф. одновре мённости Общая потребляемая мощность Pi, кВт 1 Рулевое устройство 1 40 45 0,8 92 1 39 2 Насосы пожарные 1 42 45 1 87,5 1 51,4 3 Насосы баластно-осушительные 2 18 19 0,8 91 0,6 10 4 Аварийное освещение   14   1     14 5 Прожекторы 3 0,5      0,5 0,75 6 Радиооборудование   10   0,8     8 7 Электронавигационные приборы   10   0,8     8 8 Сигнально-отличительные огни 1 1 9 Системы управления СЭС и ГЭД 3 3
Суммарная мощность приёмников электрической энергии
получающих питание в аварийном режиме 135,15
По данным таблицы 1.6 выбираем АДГ мощностью 200 кВт.
2. Разработка схемы судовой электростанции и выборэлектрооборудования2.1 Разработка схемы судовой электростанции
При разработке СЭС учитываем число и тип генераторныхагрегатов, трансформаторов, предусматриваем возможность параллельной ираздельной работы генераторов, питание ответственных приемников от основных иаварийных генераторов, питание от береговой сети при стоянке в порту.
При проектировании схемы предусматриваем параллельную работугенераторов на одну систему сборных шин, секционированных с помощьюавтоматических выключателей. Деление ГРЩ на секции позволяет поочереднопроводить обслуживание секций при снятом напряжении. На фидеры, отходящие отГРЩ, ставим автоматические выключатели.
При распределении приемников по схемам ГРЩ руководствуемсятребованиями Регистра. Такие приемники, как рулевой электропривод, шпиль,брашпиль, пожарные насосы, балластно-осушительные насосы, компрессоры,радиооборудование, навигационное оборудование и др. получают питание поотдельным фидерам. Обеспечено подключение основных и резервных приемниководного назначения к разным секциям. Один из фидеров рулевого электроприводаполучает питание от аварийного распределительного щита.
Неответственные потребители, допускающие отключение приперегрузке генератора, группируем. Для уменьшения нагрева ГРЩ наиболее мощныеисточники подключаем ближе к источникам. На схеме показываем связь ГРЩ со ЩПБ,щитом аварийного генератора и подстанцией 220 В. При разработке схемы ГРЩпредварительно определяем число панелей ГРЩ.
На рисунке 2.1 приведена функциональная однолинейная схемаСЭЭС.
С секции шин ГРЩ Ш1 получают питание следующие приемники 380В:
1. Рулевое устройство
2. Насосы охлаждающей воды
3. Насосы масляные
4. Насосы циркуляционные
5. РЩ6-Компрессоров (главный и подкачивающий)
6. РЩ4-Насосов МО
7. РЩ8-Кондиционирования воздуха
8. РЩ2-Вентиляторов МО
9. РЩ9-Вентиляторов трюмов
10. РЩ5-Рефрижераторный
С секции шин ГРЩ Ш2 получают питание следующие приемники 380В:
1. Подруливающее устройство
2. Брашпиль
3. Шпиль
4. Краны грузовые
5. Пожарный насос
6. Компрессор — главный
С секции шин ГРЩ Ш3 получают питание следующие приемники 380В:
1. Лифт камбузный
2. Лифт грузовой
3. Лифт пассажирский
4. РЩ7-Камбузного оборудования
5. РЩ1-Котельного оборудования
6. РЩ3-Топливных насосов
С секции шин ГРЩ Ш4 получают питание следующие приемники 220В:
1. Мастерская
2. РЩ12-освещения МО
3. РЩ13-освещения главной палубы
4. РЩ14-освещения шлюпочной палубы
С секции шин АРЩ Ш5 получают питание следующие приемники 380В:
Пожарный насос
Балластно-осушительные насосы
Шлюпочные лебёдки
Рулевое устройство
С секций шин АРЩ Ш6 получают питание следующие приемники 220В: РЩ10-радиооборудования, РЩ11-электронавигационного оборудования,
Аварийное освещение, РЩ16-сигнальноотличительных огней, Автоматическаясигнализация обнаружения пожара, РЩ15-освещения рулевой рубки и прожекторы.2.2 Выбор шин ГРЩ
Т. к. распределение фидеров по длине шин ГРЩ производилосьтаким 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 токоввсех генераторов, кроме резервного, А.
/> /> А
/> А
Выбираем шины ГРЩ [2, табл.3.1] из условия I4b
h=80 мм — высота шины;
b=8 мм -ширина шины;
L=1000 мм — расстояние между опорами;
Произведем проверку шин на возможность динамическогорезонанса. Для этого определим частоту собственных колебаний:
/> Гц.
Полученное частота не лежит в пределах от 40 до 60 и от 90до 110 Гц, следовательно, механического резонанса не будет.2.3 Выбор кабеля
Выбор кабеля включает в себя выбор марки, сечение кабеля,проверку выбранного кабеля на потерю напряжения. Сечение кабеля выбирается порасчетному току. Условие выбора: /> Кабельгенератора и трансформатора выбирают по номинальному току:
/>.
Рабочие токи кабелей, соединяющих отдельные потребители сГРЩ:
/>.
Рабочий ток фидера, питающего несколько приемников,определяется с учетом одновременности их работы по формуле:

/>
Выбор кабелей оформлен в виде таблицы 2.1 Коэффициенты К1 иК2 учитывают температуру окружающей среды и условия прокладки кабеля.
Для генератора, трансформатора и механизмов МО Т0=500С К1=0,87
Для камбузных моторов и плит Т0=45 0СК1=1
Для остальных приемников Т0=40 0С К1=1,06
Коэффициент К2 выбираем 0,85-для двухжильныхкабелей 0,7-для трех — и четырехжильных кабелей.
Проверку линии на потерю напряжения производим путемсравнения потери напряжения в ней с допускаемой Регистром величиной: />.
Потеря напряжения в линии генератор — шины не должнапревышать 1%.
Потерю напряжения в линии без учета падения напряжения вразделке и наконечниках определяем по формуле:
/>,
где /> - длина кабеля (указываетсяв задании), м;
/> - числопараллельных кабелей в линии;
/>, /> - активное и индуктивноесопротивление линии на единицу длины [2, табл.3.7], Ом/м.
/>
Полученное значение меньше допускаемого Регистром.

Выбор кабеля Таблица 2.3Наименование фидера Номинальные данные Данные рабочего режима Поправрчные коэффициенты Расчетный ток, А Кабель
  Мощность, кВТ Режим работы cos۴ К3 Iраб, А К1 К2 Марка Сечение n*S, мм Iдоп, А Генератор №1 500 длит 0,85 1 849,04 0,87 0,7 975,9 КНР 6 (3*120) 189
  Рулевое устройство 45 длит 0,9 0,6 49,276 1 0,85 49,28 КНРП 3*10 53,5
  Трансф 1 стор 250 длит 0,87 1 414,76 0,87 0,85 476,7 КНР 4 (3*120) 133
  Трансф 2 стор 250 длит 0,87 1 414,76 0,87 0,7 822,2 КНР 6 (3*95) 161
  Брашпиль 55 крат 0,79 0,7 79,617 1 0,85 79,62 КНРП 3*25 85
  Шпиль 55 крат 0,9 0,7 69,886 1 0,85 69,89 КНРП 3*16 71,4
  Кран грузовой 55 крат 0,89 0,6 60,575 1 0,85 60,58 КНРП 3*16 64,6
  Пож. Насос 45 крат 0,9 0,3 25,044 1,1 0,85 22,77 КНР 3*4 27,2
  Лифт грузовой 5,5 крат 0,85 0,5 5,783 0,9 0,85 6,426 КНРП 3*1,5 10,2
  Насос циркуляц. 30 длит 0,89 0,8 45,023 0,9 0,85 50,03 КНР 3*10 53,5
  Насос маслян. 11 длит 0,87 0,8 17,464 0,9 0,85 19,4 КНР 3*2,5 22,1
  Насос охл. Воды 55 длит 0,9 0,8 83,46 0,9 0,85 92,73 КНР 3*35 102
  РЩ1 котельн. Оборудования 67 крат 0,87 0,8 104,01 0,89 0,85 116,9 КНР 3*50 140,25
  РЩ2 вентил. МО 34,5 длит 0,87 0,9 60,25 1 0,85 60,25 КНР 3*16 64,6
  РЩ3 Топл. Насосов 16,5 крат 0,88 0,5 15,826 0,87 0,85 18, 19 КНР 3*2,5 20,4
  РЩ4 Насосов МО 76 крат 0,89 0,7 100,91 0,89 0,85 113,4 КНР 3*70 114,8
  РЩ5 рефрижерат 8,5 длит 0,9 0,6 9,5662 1 0,85 9,566 КНР 3*1,5 10,2
  РЩ7 Камбузн. Обор. 21,7 длит 1 0,8 29,306 0,89 0,85 32,93 КНР 3*10 34
  /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
2.4 Выбор коммутационных аппаратов
При выборе коммутационных аппаратов номинальный токвыключателя Iнв определяется номинальнымтоком расцепителя Iнр, который выбирают порабочему току Iраб приемника из условия: />/>.
Выключатели генераторов и трансформаторов выбирают пономинальному току (Серия АМ). Для сети освещения предпочтительно использоватьпакетные выключатели с предохранителями. Iрабдля генераторов и трансформаторов принимаем равным номинальному. Для Рулевогопривода — защита от к. з. по току, превышающему номинальный на 25%. Дляостальных приемников Iсраб перегруз=Iнрасц, Iсраб к. з. =(5-10) Iнрасц.
Установки по времени срабатывания выбираем для построенияизбирательности зашиты.
Выбор коммутационных аппаратов [1, стр 30-34] оформим в видетаблицы 2.2
Выбор коммутационных аппаратов. Таблица 2.2 № Наименование фидера Тип аппарата Номинальные данные I, A Iнр, А Iу, кА
I2*t, кA2*c 1 Генератор АМ15 1500 1250 110  3000 2 Рулевое устройство А3724СР 80 50 15   3 Брашпиль А3713БР 80 80 75   4 Шпиль А3713БР 80 80 75   5 Пожарный насос А3724СР 80 50 15   6 Кран грузовой А3713БР 80 63 30   7 Трансформатор А3743СР 630 500 60   8 Прожектор ПВМ3-25 16 -  -   9
РЩ6 компрессор ГСУ А3713БР 160 100 75
Проверку на динамическую и термическую стойкость производимпосле расчета токов КЗ.
2.5 Выбор электроизмерительных приборов
По требованию Регистра для каждого генератора переменноготока должны устанавливаться на ГРЩ и АРЩ следующие приборы:
а) амперметр с переключателем для измерения тока в каждойфазе Iном+30%;
б) вольтметр с переключателем для измерения фазных илилинейных напряжений Uном+20%;
в) частотомер (допускается применение сдвоенного частотомерадля 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 — ставятотдельные амперметры. Эти амперметры допускается устанавливать на ГРЩ или упостов управления.
Для синхронизации генераторов на панели управления ГРЩразмещают синхроноскоп вместе с вольтметром, частотомером с переключателями. Выборэлектроизмерительных приборов [2, стр 34-36] оформим в виде таблицы 2.3
Для панели управленияПрибор 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 Синхроноскоп - - Перем. 8,1 Э 1505 Мегометр 1,5 0-5 МоМ Перем. 1,1 М 1503
Для генераторной панелиПрибор 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 берегаПрибор 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 Фазоуказатель 1,5 - Перем. 2 Д-145
Для панели потребителейПриемник
Iраб, А Тип амперметра Класс точности Предел измер.
Рпотр, Вт Пож. Насос 22,77 Д1500 2,5 75 3,5 РЩ камбузного обор. 32,93 Д1500 2,5 75 3,5 Насос охл. Воды 82,73 Д1500 2,5 150 3,5 Насос циркуляц. 50 Д1500 2,5 100 3,5 Насос маслянный 19,4 Д1500 2,5 75 3,5
Схемы включения приборов.2.6 Выбор измерительных трансформаторов
Трансформаторы тока выбираем по номинальному току инапряжению с последующей проверкой соответствия его нагрузки заданному классуточности. Условия выбора ИТТ: />; />; />, где
/>-рабочий ток вцепи; /> - рабочее напряжение вцепи; /> - мощность нагрузкивторичной цепи.
Нагрузка трансформатора тока:
/>,
Где /> - сопротивлениеконтактов;
/> - сопротивлениепроводов, где /> - удельноесопротивление меди; Т — температура окружающей среды, Т=45 оС;
/> - длина проводовв один конец, /> =5м; k=2- коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз; S=2,5мм2 — сечение провода; />; /> - мощность потребляемаятоковой обмоткой прибора. Выбор трансформаторов тока [2, табл.3.22] сводим втаблицу 2.4
Выбор трансформаторов тока Таблица 2.4Наименование Тип  f, Гц Iн, А Класс точности Sн2, ВА Uн, В Iн, А кол-во Амперметр генератора ТШС-0,66 ОМ3 50 1000 1 40 660 5 4 Амперметр ПБ ТШС-0,66 ОМ3 50 1000 1 40 660 5 1 Амперметр брашпиля ТКС-0,66 ОМ3 50 100 1 40 660 5 1 Амперметр рулев. устр. ТКС-0,66 ОМ3 50 100 1 40 660 5 1 Амперметр РЩ топл. насосов ТКС-0,66 ОМ3 50 20 1 40 660 5 1 Амперметр РЩ рефрижерат. ТКС-0,66 ОМ3 50 10 1 40 660 5 1
Выбор измерительных трансформаторов напряжения (ИТН)
ИТН выбираем для вольтметров: генераторных панелей, панелиПБ, сети 220В, мегомметра.
На судах применяются ИТН типа ОСС — 0,16, понижающиенапряжение с 380 до 127 В, номинальная мощность 160 ВА. Класс точности 1. Спервичной и вторичной стороны ИТН защищают предохранителями. ИТН проверяют поусловию работы в заданном классе точности.
Выбираем 8 измерительных ТН ОСС-0,16 для 4-и генераторов.
Выбор ИТН Таблица 2.5приемники Тип U1, В U2, В S1, ВА S2, ВА генератор ОСС-0,16 380 127 0,16 0,16
3. Проверка оборудования электроэнергетическойустановки на работоспособность в условиях короткого замыкания3.1 Расчет токов короткого замыкания
Расчетным видом КЗ при проверке оборудования являетсятрехфазное металлическое короткое замыкание.
В качестве расчетного режима принимаем режим работы СЭС прикотором работает наибольшее количество источников и приемников электроэнергии ивозможны наибольшие токи КЗ.
Используя схему СЭС составляем однолинейную расчетную схему.
На основании расчетной схемы составляется схема замещениядля каждой точки КЗ, получаемая путем замены элементов расчетной схемы ихактивными и индуктивными сопротивлениями.
Дальнейшие расчеты ведем в относительных единицах, поэтомувведем базисные величины:
Базисное напряжение: />;
Базисная мощность: />;
Базисный ток: />;
Базисное сопротивление элемента: />.
Далее определяем сопротивление элементов схемы, используясправочные материалы, приведенные в таблицах. Пренебрегаем сопротивлениемтрансформаторов, шин и автоматических выключателей.
Асинхронную нагрузку СЭС показываем на схеме замещения ввиде эквивалентного АД, подключенного к шинам ГРЩ. Мощность эквивалентногодвигателя:
/> />
Расчет сопротивлений цепи генератора.
/>
Сопротивление кабеля генератора:
/>
Сопротивление кабельных наконечников.
/>/>
Токовая обмотка трансформатора фазового компаудирования:
/>
Электродвижущая сила ЭД />

/>3.1.1 Расчёт токов К.З. для точки К1 на фидерегенератора
Сопротивление кабеля генератора:
/>
При 2-х параллельно работающих генераторах с одинаковымотношением XG/RG
/>

/>
/>
/>
/>
/>
Условные сопротивления:
/>
Действующие значения сверхпереходных токов:
/>
Ударный ток КЗ:
/>3.1.2 Расчёт токов К.З. для точки К2 на шинах ГРЩ
При К.З. на шинах />=0
Сопротивление кабеля генератора:
/>

При 3-х параллельно работающих генераторов с одинаковымотношением XG/RG
/>
Условные сопротивления:
/>
/>
Действующие значения сверхпереходных токов:
/>
Ударный ток КЗ:
/>3.1.3 Расчёт токов К.З. для точки К3 на фидере РЩ6
Необходимо учесть сопротивление дуги: RД=/> Ом [2, табл.3.7]. Контактнымсопротивлением перехода шина — кабельный наконечник пренебрегаем.
/>

Условные сопротивления:
/>
Действующие значения сверхпереходных токов:
/>
Ударный ток КЗ:
/>3.2 Проверка коммутационно — защитной аппаратуры
Выключатели, выбранные по номинальным данным, проверяем навключающую способность по условию: />, где /> - наибольшее мгновенноезначение тока КЗ выключателя, выбираемое из справочника.
АВ генератора: iу доп=110кА
iу=14,25 кА
Секционные выключатели: iу доп.=110 кА
iу=31,65 кА
АВ РЩ6 компрессор ГСУ: iудоп=75 кА
iу=1,29 кА
Все выбранные аппараты удовлетворяют условию проверки.3.3 Проверка шин ГРЩ
Проверяем шины ГРЩ на динамическую стойкость по условию:
/>, где
/> - допустимоенапряжение в материале медных шин;
/> - расчетноенапряжение в материале шин;
/> - максимальныйизгибающий момент;
/> - моментсопротивления сечения шины относительной оси;
h=80 мм — высота шины;
b=8 мм -ширина шины;
а=0,04 м;
/>=1 м — расстояниемежду опорами;
Коэффициент формы определяется из [3, рис.10.23]
/>; Тогда />;
/>;
/>; />; />;
Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого: />.
3.4 Проверка измерительных трансформаторов тока
ИТТ проверяем на динамическую стойкость при прохождении токаКЗ по условию: />, где /> для трансформаторов типаТШС
Проведём проверку ИТТ амперметра генератора />;
/>; /> /> - условие выполнено.
4. Определение изменения напряжения при пускедвигателя
Изменение напряжения в сети, возникающее при пуске мощногоасинхронного двигателя, не должно приводить к уменьшению напряжения на клеммахприемников электроэнергии более, чем на 35%. Это требование выполняется еслиизменение U на шинах ГРЩ не превышает 20%. Для расчетапервоначального провала напряжения будем применять графический метод расчета. Рассчитываявеличину изменения напряжения, выбираем электропривод компрессора главнойсиловой установки, пуск которого вызовет наибольшее изменение напряжения.
КПД и номинальный коэффициент мощности АД: />; />;
Сопротивление двигателя при пуске в о. е.:
/>; />;
где /> - кратностьпускового тока, />;
/> - коэффициентмощности АД при пуске;
/> - полнаямощность генератора;
/> - мощностьэлектродвигателя;
/>
L=105 м — длина кабеля.
/> Ом; /> Ом;
Определяем сопротивление кабеля от ГРЩ до двигателя:
/>;
/>;

Определяем результирующие сопротивление и проводимость цепив о. е.:
/>; />;
/>;
/>;4.1 Графический метод расчета
Полная проводимость цепи двигателя, о. е.
/>;
/> находим пографику 14 [2, стр.59] />=9,5% Величина />не превышает допустимуювеличину (20%).4.2 Аналитический метод расчета
/>
/>
/>
/>
5. Выбор средств автоматизации электростанции
Средства автоматизации СЭС современных судов обеспечиваютрегулирование напряжения и частоты, синхронизацию, распределение активных иреактивных нагрузок между генераторами, разгрузку генераторов при перегрузке,защиту от обрыва фазы и понижения напряжения, защиту от токов КЗ и работы вдвигательном режиме.
В соответствии с Правилами Регистра (Правила классификации ипостройки морских судов Т.2 ч. ХI-505 стр):
1. Технические свойства судовой электростанции должныобеспечивать непрерывность питания электроэнергией согласно требованиям:
на судах, на которых нормальное снабжение электрическойэнергией обеспечивается двумя и более генераторами, работающими параллельно,следует применять средства, не допускающие при аварии перегрузки одного изгенераторов, оставшихся для сохранения хода, управляемости и безопасности судна.
2. При восстановлении напряжения судовой сети послеобесточивания включение ответственных механизмов, необходимых для управлениясудном, должно осуществляться автоматически по заданной программе, причем недолжна возникать перегрузка сети.
3. В тех случаях, когда при снижении нагрузки электростанциипредусматривается автоматическое отключение агрегатов, необходимо, чтобы оно непроисходило также и при кратковременных колебаниях нагрузки.
4. Приводные механизмы генераторов с автоматическим пускомдолжны быть подготовлены к немедленному пуску.
5. Если предусматривается автоматический пуск находящихся врезерве ГА при перегрузке работающих, должно обеспечиваться следующее:
автоматическая синхронизация и подключение.
автоматическое распределение нагрузки.
предварительный выбор очередности пуска агрегатов и ихподключение к сборным шинам ГРЩ.
6. Автоматизированные СЭС должны обеспечивать автоматическоеили дистанционное включение электрических агрегатов с автоматическойсинхронизацией, принятием нагрузки и автоматическим распределением нагрузки.
Согласно 1 пункту произведем группировку менее ответственныхпотребителей по двум ступеням, подлежащим отключению при перегрузке генераторав 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=40 кВт,
2 ступень — 52,8 кВт.
1 ступень. Плиты камбуза 26,8 Моторы камбуза 3,94 Мастерская 4,05 Насос опреснит. установки 3,98 Суммарная Р 38,8
2 ступень. Система кондицион. Воздуха 55,22 Вентиляторы машинного отделения 25,71 Вентиляторы котельного отделения 8,42 Вентиляторы общесудовые 17,88 Суммарная Р 107,23
6. Конструктивная разработка ГРЩ электростанции
При конструктивной разработке ГРЩ исходными данными являютсявыбранная схема коммутации и оборудования ГРЩ с учётом распределения фидеров посекциям сборных шин ГРЩ.
Список литературы
1. Справочник судового электромеханика / Под ред. Г.И. Китаенко: В 3 т. — Л.:Судостроение, 1980. — Т.1. — 923 с.
2. Методические указания к курсовому проектированию для курсантов 4-гокурса и студентов заочного обучения ЭМФ / Л.А. Лёмин, А.А. Пруссаков — Санкт-Петербург, 2004 — 72 с.
3. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: Учеб.для вузов. — М.: Транспорт, 1988. — 328 с.