Расчет судовой электростанции и сетей для судна класса лесовоз

          Сечение кабелей, условия работы  которых, отличаются от тех,  что приведены в справочных  и каталожных таблицах, должны  выбираться по эквивалентной  токовой нагрузке:

 

где , если f=50 Гц;

      коэффициент, учитывающий характер использования приемника;

      суммарное время работы кабеля в течение суток, ч;

      коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды;

      коэффициент, учитывающий наличие монтажных кожухов ( или труб (, закрывающих кабель на длине 2 м;

      коэффициент, учитывающий пучковую прокладку кабеля в трассах для одно-, двух- и трехрядных пучков.

          При выборе кабеля должно выполняться условие:

.

          В качестве примера рассмотрю кабель для дизель-генератора.

Рабочий ток  кабеля рассчитан выше и равен .

Далее рассчитываю  эквивалентную токовую нагрузку:

 

где ,

       коэффициент, учитывающий наличие монтажных кожухов

       коэффициент, учитывающий пучковую прокладку кабеля в трассах для однорядных пучков

          По [5,83] выбираю трехжильный кабель сечением (, длительного режима работы.

, поэтому собираю пучок  из 4-х кабелей и получаю  Условие выполняется.

          Тип кабеля КНР - кабель негорючий, резиновый.

          Далее аналогичным способом рассчитываю  кабели для остальных приемников  и фидеров РЩ. Результаты сведены в таблицу 4.

          После этого провожу проверку  линий питания на потерю напряжения, путем сравнения расчетной потери  напряжения с допустимой. Правилами Регистра:

,

где соответственно для генераторных линий, силовых кабельных трасс, сетей освещения и низковольтных сетей освещения.

          Потерю напряжения в трехфазной линии, в процентах, без учета падения напряжения в разделке и наконечниках определяют по формуле:

 

где длина кабеля (определяется ориентировочно по размерам судна, через водоизмещение), м;

       n – число параллельных жил на фазу в составном кабеле;

       активное и индуктивное сопротивление на единицу длины, Ом/м;

       коэффициент мощности приемника.

, n=2, , 

 

          Условие выполняется:

.

          Для определения потери напряжения  от генератора до клемм удаленного  потребителя, питающегося через  РЩ, в качестве примера возьму  грузовая лебедка №1.

          Потери напряжения будет складываться  из потерь на участках от  клемм генератора до шин ГРЩ,  от шин ГРЩ до шин РЩ №1, от шин РЩ №1 до клемм  потребителей.

 

 см. выше.

 

где расчетный ток кабеля,

      длина кабеля от шин РЩ №1 до ГРЩ.

 

          Нахожу суммарную потерю напряжения:

 

          Условие выполняется:

.

          Расшифровка марок кабелей:

          В судовых электрических сетях  применяются кабели разных марок,  в зависимости от места назначения, места прокладки кабелей.

          Для неподвижных прокладок применяются  кабели марок КНР, КНРП, КНРЭ. Для  прокладки к подвижным токоприемникам  во внутренних помещениях –  кабель РШМ, а на открытых  местах КРШМ. В сетях слабого  тока применяются кабели КНРТ, СРЭТМ, КНРЭТ, КНРЭТМ, КНРТЭ.

          Марки кабелей расшифровываются  следующим образом:

          К – кабель,

          Н – негорючий,

          Р – резиновый,

          П – панцерный в стальной оплетке,

          Э – экранированный в панцерной медной оплетке (буква Э в середине указывает на экранирование отдельных жил, а в конце – на экранирование всего кабеля),

          Т – телефонный,

          Ш – шланговый,

          Г – гибкий,

          С – освинцованный,

          М – морской,

          Ж – жаропрочный,

          У – усиленная оболочка.

3. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры.

          В качестве коммутационно-защитной аппаратуры применяются АВВ и предохранители. АВВ устанавливаются на фидерах генераторов и приемников, для разделения на секции шин ГРЩ; предохранители – на фидерах неответственных приемников, в сети 220 В; пакетные выключатели в комплекте с предохранителями в фидерах неответственных потребителей.

          При выборе АВВ учитывается  его назначение (шин), род тока, номинальное  напряжение, частоту, конструктивное  исполнение, предельную коммутационную  способность, динамическую и термическую  стойкость, уставки по току и времени срабатывания. При выборе АВВ необходимо учитывать, что для соблюдения селективности защиты, необходимо чтобы последующий от приемника АВВ имел большее время срабатывания, чем предыдущий.

          Род тока определяет количество  главных контактов (2 или 3), а  иногда и его габариты. Поскольку  АВВ применяется в сети трехфазного  переменного тока, то выбираю  трехконтактную систему.

          Выбор АВВ по параметрам номинального режима сводится к соблюдению условий:

,

,

где рабочие значения напряжений и частоты тока в месте установки АВВ,

      номинальные параметры выключателя.

          Выполнение этих условий гарантирует  аппарату прочность и долговечность  его изоляции.

          Выбор АВВ по току производится  в два приема:

1. Выбирают номинальный ток максимального расцепителя по расчетному току приемника исходя из условия:

 

2. Выбирают номинальный ток  самого АВВ ( на него рассчитана главная контактная система) по условию:

 

          Выбор АВВ по конструктивному исполнению включает в себя: исполнение (морское), группы по назначению (установочный или универсальный), селективности (быстродействия), числа полюсов, типа расцепителя, типа привода включения (ручное местное или дистанционное), количества и вида блок - контактов, способа закрепления аппарата и его токопроводов. Конструктивные особенности АВВ отражаются в условных символах их серий посредством соответствующей комбинации цифр и букв. Нужно учитывать, что АВВ, питающие вторичные РЩ малоответственных приемников, должны иметь независимые (или минимальные) расцепители (для их дистанционного отключения защитой Майера), фидеры рулевого устройства – иметь отключающую защиту только от токов КЗ, а на фидерах электроприводов пожарных насосов нельзя применять защитные устройства с термореле.

          Выбор плавких предохранителей включает определение его конструктивного типа (серии), номинального напряжения и тока, проверку на предельную отключающую (разрывную) способность.

          Выбор типа ПП зависит от  его назначения. Различают предохранители  инерционные (для защиты АД), общего  назначения, поддержки, для защиты  полупроводниковых преобразователей, для защиты слаботочных цепей.

          При выборе ПП по току вначале определяют номинальный ток его плавкой вставки . При этом для защиты цепей с активной нагрузкой плавкую вставку выбирают по условию

 

          По номинальному току плавкой  вставки выбирают затем номинальный  ток токопроводящих частей самого  предохранителя

 

          В соответствие с выше сказанным, произвожу выбор КЗА и заношу все необходимые данные по ним в табл.5.

4. Выбор щитовых электроизмерительных приборов и их переключателей.

          По требованиям Регистра на  каждой генераторной панели устанавливают  вольтметр, амперметр, ваттметр, частотомер и другие необходимые  приборы, например, фазометр, синхроноскоп, приборы цепи возбуждения, счетчик  отработавших часов ГА.

          Приборы управления, синхроноскоп  вместе с переключаемым вольтметром  и частотомером устанавливаются  на панели секционных автоматов,  т.к. при числе генераторов  меньше 4 панель управления не  устанавливается. На распределительной  панели устанавливают амперметр с переключателем для измерения нагрузки наиболее ответственных потребителей с номинальным током более 20 А. На одной из этих панелей устанавливается мегомметр. На АРЩ устанавливается только амперметр, вольтметр, ваттметр, частотомер и мегомметр. На щите питания с берег есть фазоуказатель, возможна установка счетчика энергии.

           Класс точности приборов, установленных  на ГРЩ, должен быть 1,5 или 2,5. Пределы измерения амперметра  и ваттметра должны соответствовать120 – 150 процентов от измеряемой  величины, а вольтметров не менее  120 процентов от номинального  значения измеряемой величины.

          Амперметры, рассчитанные на силу  тока более 200 А включаются  в сеть через измерительные  трансформаторы тока (ТТ), вольтметр – параллельно клемм генератора через трансформатор напряжения (ТН). Частотомер подключается через ТН и добавочное устройство. Ваттметр подключается через ТН тремя обмотками к сети параллельно, а через ТТ двумя обмотками последовательно.

          Спецификация выбранных приборов  приведена в табл.6

 

5. Выбор измерительных трансформаторов.

          Измерительные трансформаторы тока  выбирают по типу, номинальному (первичному) напряжению, частоте тока, току первичной  обмотки, вторичной нагрузке и  классу точности.

          По первичному напряжению, частоте  тока, первичному току и вторичной  нагрузке ТТ выбирают из условия:

,

,

 

 

где рабочие напряжение, частота тока, и ток нагрузки в месте       установки трансформатора тока,

      суммарная мощность нагрузки вторичной цепи ТТ с учетом потерь в                                                                                                                                                                                                            соединительных проводах и контактных зажимах,

      номинальные данные ТТ.

          Для  измерения тока в цепи ДГ  выбираю ТТ:

      ТШС – 0,5 – шинный  трансформатор тока,

      , класс точности 1,0; S=40 ВА.

          Для  измерения тока в цепях потребителей, питающихся по фидерам от ГРЩ,  выбираю ТТ:

      ТС – 0,5 – многовитковой трансформатор тока

      , класс точности 1,0; S=40 ВА.

          Измерительный ТН выбирают по номинальному напряжению, частоте и классу точности, в соответствии с их назначением.

          Выбираю  ТН:

      тип ОСБ – 0,2;

      ; S=40 ВА; класс точности 1,0.

          С первичной  стороны ТН защищают АВВ, либо  предохранителем, на вторичной  стороне устанавливают предохранитель  в цепь каждого прибора. Вторичная обмотка ТТ должна быть соединена с корпусом судна.

 

8. Расчет токов короткого замыкания.

          За расчетное принимается трехфазное  КЗ. Для различных точек КЗ  рассчитываю:

• Максимальное значение токов КЗ (ударные токи), используемые для настройки защит, проверки электрооборудования на электродинамическую стойкость и проверки неселективных АВВ и предохранителей на ПКС.
• Действующее значение токов КЗ для , используемые при проверке селективных АВВ на разрывную способность.
• Значение тепловых импульсов.

Расчет  тока КЗ может быть выполнен:

• методом расчетных кривых;
• аналитическим методом.

          В КП расчет выполняется методом  расчетных кривых.

          Расчет начинается с выбора  расчетного режима работы СЭС  и выполнения для него расчетной  схемы КЗ. За расчетный принимается  наиболее тяжелый по условиям  КЗ режим работы СЭС. Ему  соответствует маневренный режим, в котором предусмотрена длительная работы двух ДГА, суммарной мощностью 640 кВт.

 

10. Проверка коммутационно – защитной аппаратуры.
1. Проверка АВВ.
1. Проверка АС – 15:

19823,97 А<120000 А, где

 

                         3872,92 А < 50000 А, где