16426 Судовая электрическая станция

Также длясинхронизации генераторов установим синхроноскоп. Для контролясопротивления изоляции для сетей 220 и 380 В установим мегомметры. Дляответственных приемников с током более 20 А установим амперметры.Для генераторной панели:амперметр (щитовой аналоговый)EQ96-K − амперметр переменного тока.Система измерения − электромагнитная с подвижным сердечником. Класс точности 1.5. Габаритные размеры 96 × 96 мм. Диапазон измерений – 0 − 600 А (используя измерительный трансформатортока). Частота тока 45 − 60 Гц. Потребляемая мощность − 0,5 ВА. Отклонение стрелки прибора – 0 − 90°.Вольтметр (щитовой аналоговый)EQ96-X переменного напряжения. Система измерения − электромагнитная с подвижным сердечником. Класс точности − 1.5. Габаритные размеры 96 × 96 мм. Диапазон измерений –40 − 800 B. Частота тока – 40 − 60 Гц. Потребляемая мощность − 0,5 ВА. Отклонение стрелки прибора – 0 − 90°.Ваттметр (щитовой)WQ96-X − ваттметр переменного тока. Система измерения − магнитоэлектрический прибор с встроенным активным или реактивным преобразователем, помещенными в стандартный корпус. Класс точности − 1.5. Габаритные размеры – 96 × 96 мм. Диапазон измерений тока −непосредственно или через трансформатортока 1A или 5A. Диапазон измерений напряжения – 100 − 480 В. Частота тока – 45 − 65 Гц. Отклонение стрелки прибора – 0 − 90°.Частотомер (щитовой аналоговый) FQ96-X. Стрелочный частотомер, состоящий из магнитоэлектрического приборас встроенной электроникой. Класс точности − 0.5. Габаритные размеры – 96 × 96 мм. Диапазон измерений напряжения – 100 − 440 В. Частота тока – 45 − 55 Гц. Отклонение стрелки прибора – 0 − 90°.Синхроноскоп (прецизионный светодиодный)RSQ3. Точность 2 электрических градуса. Разрешение10 электрических градусов. Максимальнаяразность по частоте − без ограничения. Частотный диапазон 40 − 70 Гц. Входное напряжение – 380 – 415В.Щитовой мегомметрAAL111. Габаритные размеры 96 ×96 × 85,5 мм. Напряжение сети до 440В. Диапазон измерений 0 – 10мОм. Отклонение стрелки прибора 0 − 90°. Амперметры для ответственных приёмников с током более 20 А.Выбор трансформаторов тока для генераторов (475,3 А)ASK 231.5. Номинальное напряжение 600В. Частота 50 Гц. Номинальный первичный ток 750 А. Номинальный вторичный ток 5 А. Класс точности 0.5. Номинальная вторичная мощность 5 ВА. Размер шины 30 × 10мм.Условия выбора ИТГ:(1,2 ÷ 1,5)Iраб = 1,3∙475,3 = 617,89А ≤ I1ном = 750 А;Uраб = 380 В ≤ Uном = 600 В; Р2 ≤ Р2ном,гдеIраб − рабочий ток в цепи; Uраб − рабочее напряжение в цепи; Р2– мощностьнагрузки вторичной цепи. Нагрузка трансформатора тока:гдеRконт = 0,1 Ом − сопротивление контактов; сопротивление проводов:где l − длина проводов в один конец, k = 2 − коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз,S− сечение провода, удельное сопротивление меди:где Т=50 °С – температураокружающей среды.3. Проверка оборудования электроэнергетической системы на работоспособность в условиях короткого замыкания3.1. Расчет токов короткого замыканияВэлектросистемахтрехфазногопеременноготокавозможныодно-, двух- итрехфазныекороткиезамыкания. ОднофазныеидвухфазныеКЗотносятсякнесимметричным, трехфазные—ксимметричнымрежимамработысистем. КаждомуизэтихрежимовсоответствуютопределенныетокиКЗ. ВсистемахпостоянноготокарассматриваюттолькодвухфазныеКЗ. ТрехфазныеСЭЭСподразделяютнасистемысзаземленнойисизолированнойнейтралью. Однофазныезамыканиявтакихсистемах (накорпуссудна) связаныснезначительнымитокамиКЗ, таккакониограничиваютсябольшимисопротивлениямиизоляциидвухдругихфазотносительнокорпусасудна. Замыканияприэтомбыстрообнаруживаютсяиустраняютсяобслуживающимперсоналомвцеляхпредотвращениядвухфазногозамыканиянакорпуссудна. ДвухфазныеКЗмеждудвумяфазамисистемы (чащевсеговкоробкахвыводов, назажимахподключениякабелейилиповрежденииизоляциикабелей) обычносопровождаютсяэлектрическойдугойипереходятвтрехфазные. ПоэтомудляСЭЭСрассчитываюттрехфазноеКЗ. ПроектированиелюбойСЭЭСдолжносопровождатьсярасчетамитоковКЗ.Проверим электрооборудование проектируемой СЭС наработоспособность в условиях короткого замыкания. Расчет будет вестись для трёхфазного металлического замыкание как наиболеетяжёлое.Для этого, используя схему распределения энергии, составимоднолинейную принципиальную схему и выберем точки короткого замыкания.Для проверки автоматического выключателя генератора точку короткогозамыкания выберем на кабеле генератора. Для проверки шин точку короткогозамыкания выберем на шинах ГРЩ.Рисунок 3.1 – Однолинейная принципиальная схема ГРЩ.На основании однолинейной принципиальной схемы составим схемузамещения (рис. 3.2), которая получится путём замены элементов схемы ихиндуктивными и активными сопротивлениями.Асинхронную нагрузку судовой электростанции на схеме замещенияпокажем в виде эквивалентного двигателя М, подключённого к шинам ГРЩ.Мощность эквивалентного двигателяSм = (0,7 – 1)∙ΣSg,где ΣSg− суммарная мощность параллельно работающихгенераторов.Сопротивление эквивалентного двигателя в относительных единицахопределяется по формулеZд = Rд* + jХд = 0,08 + j0,16.Сопротивления в схеме замещения выразим в относительных единицах.В качестве базисных величин выберем: базисную мощностьSб = ΣSgном, кВт, где суммарная полная мощность всех генераторов, которыемогут питать точку КЗ. Базисноеноминальное линейное напряжение генераторовUб=Ug В.Составляем схему замещения и нумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой.Вычисляем сопротивления элементов и наносим на схему замещения.Рисунок 3.2 – Схема замещения для расчета токов КЗЛиния от генератора: КНР (1х240мм²)Для автоматов:1SF: Для кабельных линий:КЛ1: Для ступеней распределения: Упрощаем схему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносим их на схему:Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ и заносим в таблицу 3.1:Определяем коэффициенты КУ и q: - ударные коэффициенты; - коэффициент действующего значения ударного тока.Определяем 3 фазные и 2 фазные токи КЗ и заносим в «Ведомость»:- действующие значения ударного тока:Таблица 3.1 – Сводная ведомость токов КЗТочка КЗК1151,422,38153,0456,7641,014,016,23К2198,727,51200,597,221,012,113,151К322632,64228,346,9241,011,4462,033.2. Проверка выбранного электрооборудованияАвтоматический выключатель генератора А3795Бр:Iу. доп. = 100 кА, Iy = 6,23 кА, Iу. доп.> Iy,следовательно выбранный аппарат удовлетворяет проверке.3.3. Проверка шин главного распределительного щитаСборные шины ГРЩ должны быть проверены на динамическуюстойкость при КЗ по условию:δрасч ≤ δдоп,где δрасч − расчетное максимальное напряжение в материале шин,определяемое исходя из полученного значения тока короткого замыкания; δдоп= 140∙106 Н/м2 − допустимое напряжение для медных шин.Расчетное максимальное напряжение меньше допустимого.4. Определение изменения напряжения при пуск двигателяОтличительной особенностью СЭЭС является наличие в них асинхронных короткозамкнутых двигателей, мощность которых соизмерима с мощностью генераторов.Отсутствие коллектора у асинхронных короткозамкнутых электродвигателей дает возможность запускать их без пусковых реостатов, применяя простейшие схемы пуска. Однако пусковой ток в процессе разгона таких двигателей в 5-7 раз больше номинального и является в основном индуктивным (с коэффициентом мощности, равным 0,4—0,5). Если мощность электродвигателя составляет, например, 30 % мощности синхронного генератора, то в момент пуска ток двигателя по отношению к номинальному току генератора будет составлять 150-200%. При набросе подобных индуктивных токов синхронные генераторы сильно размагничиваются (под действием магнитного потока реакции якоря) и на некоторое время снижаютнапряжение, что принято называть провалом напряжения. Согласно Правилам Регистра РФ, провалы напряжения в СЭЭС не должны превышать 25-30% номинального. Напряжение в начальный момент после включения нагрузки и установившиеся напряжение:,где и – ЭДС установившегося и переходного режима, можно считать, что ;– индуктивные сопротивления обмоток статора генератора в различных режимах; – индуктивное сопротивление двигателя.Тип генератора ГМС 13-41-12 – 320 кВт. Параметры электродвигателя: Постоянная времени обмотки возбуждения генератора Время достижения минимального значения напряжения:Значение минимального напряжения:Максимальный провал напряжения:Изменение напряжения на шинах ГРЩ превышает 15 %, поэтому будемиспользовать схему пуска ЭД подруливающего устройства с ограничениемпускового тока.5. Выбор средств автоматизации электростанцииДля автоматизации СЭС выберем систему фирмы DEIF PPM-3.Система управления электростанцией PPM-3 представляет собой микропроцессорные контроллеры, содержащие необходимый набор функций необходимый для управления судовыми электростанциями. Система обеспечивает функции управления, контроля и защиты основных дизель-генераторов. Система производит измерение всех необходимых параметров электростанции с отображением на ЖК дисплее.Рисунок 5.1 –Блок автоматики PPM-3.РРМ-3 обеспечит: − контроль и управление генераторными агрегатами, обеспечениеодиночной или параллельной работы агрегатов; − синхронизацию работы ГА, распределение активной нагрузки, пуск иостановку резервных ГА при изменении нагрузки электростанции; − предварительный выбор очередности автоматического пуска ГА и ихподключение к шинам; − управление частотой вращения ГА; − обеспечение параллельной работы генераторов; − защиту генератора, самоконтроль системы управления; − при отказе одного из работающих ГА автоматическое отключение групп неответственных приёмников.6. Конструктивная разработка главного распределительного щита электростанцииСтруктураГРШсудовыхэлектростанцийвобщемслучаедолжнаобеспечивать: параллельнуюираздельнуюработугенераторов, установленныхнаэлектростанции; приемэлектроэнергииотбереговойэлектросистемы; передачуэлектроэнергиикГРЩдругихэлектростанций, передачуэлектроэнергиикприемникамилиРЩ, подключеннымкГРЩ; возможностьвыполненияпрофилактическихосмотровиремонтовприотсутствиинапряжениянарабочихместах.ГРЩобычносостоитизотдельныхчастей, которыепринятоназыватьсекциями. Пофункциональнымпризнакамсекцииподразделяютнагенераторные, распределительные, управленияипитаниясберега.Генераторные секции предназначеныдляконтроля, защитыиуправленияработойодногогенератора, атакжепередачиэлектроэнергииотгенераторанасборныешиныГРЩ.Распределительные секции предназначеныдляконтроля, защитыиуправленияпередачей (распределением) электроэнергииотшинГРЩкприемникамилиРЩ.При конструктивной разработке ГРЩ исходными данными является схема распределения электроэнергии, выбранное оборудование ГРЩ и распределение фидеров по секциям сборных шин ГРЩ. На стадии конструктивной разработки уточняется количество панелей ГРЩ с учетом габаритных размеров коммутационных аппаратов.Для каждого генератора в составе ГРЩ выделяют отдельную панель.В цепях, где ставят пакетные выключатели и предохранители, последние должны стоять между выключателем и шинами.Распределительное устройство для потребителей 220 В переменного тока конструктивно объединяется с ГРЩ.При размещении на панелях ГРЩ оборудования следует руководствоваться требованиями Правил РМРС [1].В состав ГРЩ включаем следующие панели:− генераторные панели (ГП1–ГП4), для каждого генератора отдельнаяпанель, всего 4 панели;− распределительные панель потребителей 380В (РП1 − РП2 380В); − распределительная панель потребителей 220В (РП3 220В).Рисунок6.1 –Схема главного распределительного щита.На генераторной панели установлены: − амперметр с переключателем для контроля тока в 3 фазах; − вольтметр с переключателем для измерения напряжения между фазамигенератора; − автоматический выключатель генератора; − частотомер; − ваттметр.На ГП1 устанавливаем синхроноскоп для выполнения ручной точнойсинхронизации генераторов при включении на параллельную работу.На распределительных панелях (РП1– РП2) устанавливаем мегомметр − прибор контроля состояния изоляции электросистемы.Исполнение ГРЩ − защищенное.На высоте 1000 мм устанавливаем горизонтальные деревянные поручни.Над каждой генераторной панелью устанавливаем светильник, получающийпитание от генератора перед главным выключателем. Измерительные приборырасполагаем на высоте 1500 − 1850 мм. ГРЩ в сборе монтируется наамортизационную раму.ЗаключениеВ курсовом проекте произведен расчет судовой системы электроснабжения грузового танкера водоизмещением 40000 тонн. Для выполнения поставленной задачи, в процессе проектирования объекта исходя из требуемой степени надежности электроснабжения потребителей электроэнергии, выбран вариант схемы электроснабжения, разработана схема распределительной сети электроснабжения.В курсовом проекте рассмотрен вариант определения силовой электрической нагрузки, выбраны тип и количество генераторов, устанавливаемых на судне, выбраны аппараты защиты, компенсирующая установка, провода и кабели, используемые для качественного энергообеспечения электроприемников.Приведены организационно технические мероприятия по охране труда при проведении работ в электроустановках до 1 кВ. Список использованной литературыПруссаков, А.В.Судовые автоматизированные электроэнергетические системы: метод, указания к курсовому проектированию для курсантов 4-го курса электромеханического факультета. - Изд. 2-е, испр. и дои. - СПб.: Иэд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2011. - 76 с.Яковлев Г. С.Судовыеэлектроэнергетическиесистемы: Учебник. - 5-еизд., перераб. идоп. - Л. Судостроение, 2007. - 272 с., ил. Справочниксудовогоэлектротехника / Подред. Г. И. Китаенко. JL: Судостроение, 1992, 234 с.Электрическаязащитасудовогоэлектрооборудования / Е. А. Калязинидр. JL: Судостроение, 1983.Правила классификации и постройки морских судов. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2010. -Т. 2. — Ч. ХЦ XV. - 505 с. Лемин Л.А., Пруссаков А.В., Григорьев А.В. Эксплуатация судовых систем электроснабжения: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во ГМА им. адм. С.О. Макарова, 2009. - 180 с.