--PAGE_BREAK--Класс точности трансформатора определяется его назначением. Мощность нагрузки трансформатора тока при номинальном вторичном токе определяется суммарной мощностью включенных во вторичную цепь трансформатора тока обмоток приборов. Суммарная мощность нагрузки не должно превышать величины максимальной, трансформатора тока, при этом учитывается сопротивление соединительных проводов.
Учитывая то, что к трансформатору тока подключается амперметр Д1500 с потребляемой мощностью Рп = 3,5 ВА, то можно выбрать стандартный трансформатор тока ТС0,5 класса точности 1 с номинальной мощностью Рнтт = 40 ВА.
При выборе трансформаторов напряжения исходят из величины вторичного напряжения, назначения, места установки и схемы соединения приборов.
Класс точности трансформатора определяется назначением приборов, подключенных к вторичной обмотке.
После выбора трансформатора напряжения по справочнику [6], по рекомендации Регистра, проверим класс точности трансформатора напряжения путем сравнения значений максимальной мощности трансформатора с суммарной мощностью измерительных приборов.
Трансформатор соответствует принятому классу точности, если
Sтрном SYMBOL 179 \f «Symbol» \s 12і S2 (23)
где (24)
S2 – суммарная мощность нагрузки трансформатора.
К трансформатору напряжения подключаются следующие приборы:
* вольтметр,
* ваттметр,
* частотомер,
* синхроноскоп.
Выбор электроизмерительных приборов СЭС, их расположение на ГРЩ регламентировано Правилами Регистра. При выборе контрольно-измерительных приборов ГРЩ необходимо указать:
— тип прибора и класс точности;
— пределы измерения;
— способ включения;
— тип трансформатора тока, напряжения, добавочного устройства;
— габариты.
Класс точности выбираем не более 2,5.
Для измерения сопротивления изоляции применяем приборы «Электрон». При выборе приборов для генераторов и сетей с постоянной нагрузкой обеспечиваем запас по шкале 25 %, а для сетей с переменной нагрузкой или напряжением – 50 %.
Всем катушкам напряжений приборов обеспечиваем защиту предохранителями или автоматами.
Исходя из мощностей выбранной измерительной аппаратуры, выбираем трансформаторы тока и напряжения и их характеристики заносим в таблицу 4.
Таблица 4 – Характеристики измерительных трансформаторов Трансформатор
Наименование
I/Uном Iобм
Ном частота
Uном
I/Uном II обм
Мощность
кол-во
Тока
Многовитковый
10-400А
50
0,5кВ
5А
40ВА
2
Напряжения
ТН
380В
50
2кВ
127В
40ВА
2
6. Выбор реле обратной мощности
По требованию Регистра необходимо обеспечить генераторам направленную защиту и защиту от перегрузок. Направленная защита – защита, которая в установках переменного тока реагирует на величину тока (мощности) в защищаемом участке системы по отношению к напряжению на шинах. Защита реагирует на изменение фазного угла между током и напряжением. В качестве фазочувствительного органа используют индукционное реле мощности.
В проектируемой судовой электростанции применяем направленную защиту генераторов, исполненную на реле мощности ИМ-149. Цепи тока и напряжения реле получают питание от трансформаторов тока и напряжения, питающих измерительные приборы. Технические характеристики реле ИМ-149:
Uном = 230В,
Iном = 5А,
Потребляемая мощность: по току 25 ВА.
по напряжению 10ВА.
Исходя из мощности генераторов, определим уставки:
* по мощности и обратной мощности срабатывания = 12,8%
* по времени срабатывания при токе срабатывания (cosSYMBOL 106 \f «Symbol» \s 12j = 1 и 1,2 Iном)= 7.
Для обеспечения защиты генераторов от перегрузок устанавливаем реле перегрузки ИМ-145, питающееся от измерительных трансформаторов. Технические характеристики реле ИМ-145:
Uном = 230В,
Iном = 5А,
Потребляемая мощность: по току 5 ВА по напряжению 10 ВА.
Исходя из мощности генераторов, определим уставки:
* по мощности и обратной мощности срабатывания = 115%
* по времени срабатывания при токе срабатывания (cosSYMBOL 106 \f «Symbol» \s 12j=1 и 1,2 Iном)= 2.
Проверим измерительные трансформаторы на перегрузку.
Трансформатор тока: измерительные приборы потребляют 3,5 ВА от ТТ1, реле обратной мощности ИМ149 потребляет 25 ВА от ТТ2, отсюда перегрузки трансформаторов тока нет.
Трансформатор напряжения измерительные приборы потребляют 29,7 ВА от ТН1, реле обратной мощности ИМ149 потребляет 10 ВА от ТН2, отсюда перегрузки трансформаторов напряжения нет.
Все характеристики выбранных измерительных приборов заносим в таблицу 5:
Таблица 5 – Характеристики измерительных приборов Амперметр
Вольтметр
Ваттметр
Частотомер
Синхроноскоп
Мегометр
Тип прибора
Д1500
Д1500
Д1503
Д1506
Э1505
Электрон
Система
Эл.динамич
Эл.динамич
Эл.динамич
Эл.динамич
Электромагнитн
Класс точности
1,5
1,5
2,5
2,5
0,03
5
Пределы измерения
0-300 А
0-450 В
0-250КВт
50(10%)Нz
0-1МОм
Способ включения
к ТТ
к ТН
к ТН
к ТН
к ТН
Потребл. мощность, Вт
3,5
4,5
7,5
9,6
8,1
Габариты, гор. мм
100
100
100
100
100
175
верт. мм
100
100
100
100
100
90
глуб. мм
170
170
170
170
170
125
7. Выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств Передача электроэнергии от генераторов до главного распределительного щита и от главного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями. При выборе типа кабеля требуется учитывать условия, в которых будет работать кабель. Из условий монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке.
Исходя из рекомендаций, выбираем максимальное сечение трехжильных кабелей не выше 3x240 мм2. Минимально допустимое сечение жил кабелей и проводов соответственно равно 1 мм2. Сечение жил кабеля определяем с помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода [2, приложение 10] и [6, таблица 5.4] по величине расчетного тока кабеля Iрасч.
Исходя из составленной однолинейной схемы распределения электроэнергии, определяем необходимое количество автоматических выключателей для каждого щита, которое не должно превышать 12. По справочнику [6, таблица5.2.3] определяем тип распределительного щита.
По примеру для рулевой машины выбираем кабель КНРП, как для ответственного потребителя. По Iрасч = 31,70 А, выбираем кабель 3хфазный сечением 4мм2(3х4) и генераторный автомат А3714СР с комбинированным расцепителем на номинальным током максимального расцепителя 32А.
8. Проектирование схемы распределения электроэнергии 8.1 Схема коммутации ГРЩ
Однолинейная схема коммутации ГРЩ обеспечивает:
- параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;
- питание через трансформаторы секции потребителей 220 В;
- питание секции второстепенных потребителей при выключении любого из генераторов;
- питание с берега;
- связь ГРЩ с аварийным распределительным щитом;
Схема включает в себя следующие элементы:
- сборные шины ГРЩ, разделенные на секции (генераторные, потребителей);
- генераторные кабели со своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);
- секционные АВВ либо разъединители;
- перемычки с переключателями;
- трансформаторы 380/220;
- фидер берегового питания;
- фидер, связывающий ГРЩ с аварийным распределительным щитом;
- аварийный распределительный щит с секциями 380В и 220В и потребителями, получающими питание от него согласно правилам Регистра РФ;
- контакторы, отключающие секции малоответственных потребителей.
8.2 Схема распределения электроэнергии
Следующим этапом проекта является разбивка потребителей, указанных в таблице нагрузок, по фидерам. Данные сводятся в таблицу «РЩ». При этом руководствуемся Правилами Регистра РФ, в котором содержатся указания по разбивке фидеров ответственных потребителей по секциям сборных шин, ГРЩ. Разбивку производим с учетом равномерности нагрузки каждой секции. Компоновка потребителей по распределительным щитам (РЩ) производится с учетом их назначения (например, щит вентиляции трюмов и т.д.), а также расположения потребителей на судне (например, щит, обеспечивающий питание сепараторов и насосов МКО, щит освещения МКО и т.д.). Все фидеры на схеме пронумерованы согласно нумерации в таблице «РЩ».
8.3 Выбор силовых кабелей и шин распределительных устройств
Передача электроэнергии от генераторов до главного распределительного щита и от главного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями.
При выборе типа кабеля учитываем условия, в которых будет работать кабель. Из условия монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке.
Расчет кабельной сети включает в себя следующие этапы:
- определение рабочих токов в кабелях;
- выбор сечения кабелей с учетом условий прокладки;
- определение потери напряжения в кабельной сети.
Сечение жил кабеля определяется с помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода (приложение10 [2]) по величине расчетного тока кабеля по формуле:
(25)
где Iраб – действительный ток, протекающий по кабелю;
К1 – коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи:
К1 = 0,8 – для двухрядных пучков;
К2 – коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля, определяемый по формуле:
(26)
где t3 – суммарное время работы кабеля под нагрузкой.
(для генератора)
Выбор кабеля по напряжению сводится к сопоставлению номинального напряжения, под которым находится кабель, Uк с номинальным напряжением кабеля Uк.н. При этом должно выполняться условие:
(27)
Потери напряжения в трехфазной сети переменного тока без учета индуктивного сопротивления кабеля можно определить по формуле:
(28)
где – I н cosj — номинальная активная составляющая тока приемника
l – длина кабеля в метрах;
g – удельная проводимость меди;
S – сечение жилы кабеля в мм2;
U – линейное напряжение сети, В.
(для генератора)
Правилами регламентируются потери напряжения от ГРЩ до каждого потребителя. В настоящее время действуют следующие нормы потерь напряжения на кабелях:
- от генератора до ГРЩ – не более 1%;
- от ГРЩ до потребителей;
- освещения – не более 5% при Uн > 30 В и не более 10% при Uн £ 30 В;
- силовых потребителей – не более 7% при длительном режиме работы и не более 10% при кратковременном и повторно-кратковременном режиме работы;
- щита радиостанции и кабеля для зарядки аккумуляторных батарей – не более 5%.
Длину генераторного кабеля принимают равной 10 метрам.
Выбор шин распределительного устройства производят исходя из наибольшего длительного тока нагрузки на шины, определяемого по формуле:
(29)
где Кн.з. = 1,15 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки шин по длине;
n – число установленных генераторов.
Величина расчетного тока определяется с учетом температуры окружающей среды (внутри ГРЩ). При водозащищенном исполнении щита температура воздуха внутри щита составляет 52SYMBOL 45 \f «Symbol» \s 14- 560С. Расчетный ток находится по формуле:
(30)
где Qсреды – температура окружающей среды;
900 – максимально допустимая длительная температура нагрева шин.
По расчетному току выбираем сечение шин по таблицам допустимых норм нагрузки на медные шины [2].
Расчетные значения токов кабелей, их марки и сечения заносим в таблицу «РЩ».
8.4 Заполнение таблицы «РЩ»
В таблице «РЩ» выполняем следующее:
- Указываем название рассчитываемого щита (РЩ);
- В столбец «Наименование потребителя/фидера» вводим наименование потребителей, получающих питание от данного щита (Рулевая машина);
- В столбце «Номер фидера» указываем номера фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на однолинейной схеме коммутации ГРЩ (17);
- В столбце «Номер автомата» указываем номера автоматов фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на однолинейной схеме коммутации ГРЩ (QF11);
- В столбце «Номинальная мощность» указываем соответствующие номинальные мощности потребителей (13кВт);
- В столбце «Напряжение сети/генератора» указываем напряжение питающей сети (380В);
- В столбец «Номинальный КПД» вводим соответствующие значения для потребителей (87,5);
- В столбец «Номинальный коэффициент мощности» вводим соответствующие значения для потребителей (0,89);
- Для потребителей, в соответствующих столбцах, указываем коэффициент загрузки самого напряженного режима работы (0,92) и номинальный ток (22,19 А);
- В столбец «Коэффициент уменьшения допустимой нагрузки кабеля» вводим соответствующие значения коэффициента для потребителей (0,8);
- В столбец «Коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля» вводим соответствующее значение (1,0);
- В столбце «Режим работы кабеля» указано условное обозначение режима работы кабеля, П – продолжительный, К – кратковременный, ПВ – повторно-кратковременный;
- Указываем тип и сечение кабеля в соответствующем столбце (КНРП 3´4);
- Для потребителей указываем значение коэффициента апериодической составляющей пускового тока в соответствующем столбце (1,3);
- В столбец «Минусовой допуск на ток срабатывания в зоне КЗ» вводим соответствующие значения для потребителей (для рулевой машины: 0,1);
- Во все оставшиеся незаполненными ячейки заполняем символом «SYMBOL 45 \f «Symbol» \s 14-».
- Потери напряжения на кабеле рассчитываются автоматически.
9. Выбор аппаратуры защиты
Электрические сети во всех ответвлениях имеют защиту от К.З. и перегрузки. Защита от перегрузки не требуется для фидеров питания приемников, имеющих защиту от перегрузки, для фидеров питания некоторых ответственных приемников (рулевое устройство, электроприводы палубных механизмов и др.), а также для фидеров питания распредустройств и перемычек, если питаемые по этим фидерам приемники имеют индивидуальные устройства защиты от перегрузки.
Защита от К.З. осуществляется максимальными расцепителями тока, встроенными в автоматические выключатели, или предохранителями.
Автоматические выключатели или аппараты СЭС выбираются по условиям длительной работы в номинальном эксплуатационном режиме и проверяются по токам короткого замыкания.
Выбор аппаратуры заключается в сравнении напряжения и наибольшего длительного рабочего тока той цепи, где предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и током.
Если аппарат предназначается для работы при температуре, превосходящей расчетную, то величина длительного рабочего тока аппарата должна быть уменьшена до значения, рекомендуемого приближенной формулой
продолжение
--PAGE_BREAK--