Проектирование электропитания на судне (стр. 2 из 5)

3. Составление схемы распределения электроэнергии

3.1 Схема коммутации ГРЩ

Однолинейная схема коммутации ГРЩ должна обеспечивать:

- параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;

- питание через трансформаторы секции 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 генераторы;

- 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 380 и 220 В и потребителями, получающими питание от него согласно Правилам Регистра;

- контакторы, отключающие секции малоответственных потребителей.

3.2 Схема распределения электроэнергии

Следующим этапом проекта является разбивка потребителей, указанных в таблице нагрузок, по фидерам. Данные сводятся в таблицу «РЩ». При этом необходимо руководствоваться Правилами Регистра. В этом же разделе содержатся указания по разбивке фидеров ответственных потребителей по секциям сборных шин, ГРЩ. Разбивку производим с учетом равномерности нагрузки каждой секции. Питание неответственных потребителей от отдельной секции сборных шин. Компоновка потребителей по распределительным щитам (РЩ) должна производиться с учетом их назначения, а также расположения потребителей на судне. Однолинейная схема распределения электроэнергии включает в себя схемы коммутации ГРЩ с отходящими от него фидерами (без аварийного распределительного щита), дополненные изображением фидеров питания РЩ со своими АВВ.

4. Рекомендации по выбору аппаратуры защиты, приборов и средств сигнализации

Аппараты СЭС выбираем по условиям длительной работы в номинальном эксплуатационном режиме и проверяем по токам короткого замыкания. Ненормальный режим работы характеризуется отклонением входных параметров от нормируемых (ток, частота, напряжение). Короткое замыкание характеризуется устойчивым механическим замыканием и возникновением тока КЗ равным 250-290% от I_н и посадкой напряжения. К любой защите предъявляются следующие требования:

- селективность,

- быстродействие,

- надежность,

- чувствительность.

Выбор аппаратуры заключается в сравнении напряжения и наибольшего длительного рабочего тока той цепи, где предполагается установить данный аппарат, с номинальным рабочим напряжением и номинальным током. Выбор автоматических выключателей производят исходя из величины номинального напряжения и номинального тока защищаемой цепи;

(16)

При этом номинальный ток максимального расцепителя I_нр выключателя должен быть равен или больше I_расч;

(17)

где К₁- коэффициент учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи. Для курсового проекта принимаем К₁=0,8 [4] как для двухрядной кабельной трассы. Расчетные значения токов заносим в таблицу5.

Для генераторных автоматов величина I_расч равна номинальному току генератора. Для секционных автоматических выключателей величина I_расч рассчитывается по значению мощности, передаваемой через этот выключатель в наиболее тяжелом эксплуатационном режиме. Приближенно эта величина определяется как I_расч = 1,15 I_н (18)

В качестве генераторных и секционных автоматов выбираем автоматы новой серии ВА71, в качестве сетевых АВВ на ГРЩ А37, в качестве сетевых защищающих электрические установки АК50-3.

Уставки генераторных автоматов принимаем, согласно [7], равными:

,(19)

где I_н - номинальный ток фидера.

Уставку на ток срабатывания сетевых АВВ фидеров электродвигателей выбираем из условия отстройки от ложных срабатываний при пусках электродвигателей:

(20)

где K_над - коэффициент надежности, равный -1,05;

K_доп - коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока электродвигателя, равный-1,15;

K_пуск - кратность пускового тока электродвигателя по ТУ

K_а- коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока, равный -1,3;

d - минусовый допуск на ток срабатывания выключателя в зоне КЗ для автоматов типа АК-50, d = 0.1, для автоматов типа А-3700 d = 0.15;

I_дв.ном - номинальный ток двигателя;

I_{ном.расц.}- номинальный ток расцепителя выключателя.

Уставку на ток срабатывания выключателей, защищающих силовой распределительный щит, выбираем следующим образом:

(21)

где I_вкл1- пусковой ток наиболее мощного потребителя;

I_вкл1 = K_пуск I_ном.дв.(22)

K_загр.i – коэффициенты загрузки отдельных потребителей для наиболее загруженного режима, взятые из таблицы нагрузок.

Типы, типоисполнения и значения номинальных токов максимальных расцепителей выбранных АВВ, уставки на время срабатывания вносим в соответствующие графы таблицы5.

Выбранная аппаратура проверяется на термическую и электродинамическую устойчивость.

Термическая устойчивость – способность аппарата, не перегреваясь противостоять току КЗ проходящему через аппарат. Для проведения расчета необходимо сопоставить количество тепла выделившегося при прохождении тока КЗ с допустимым для данного аппарата. Проверка выполняется только для аппаратов с селективной защитой.

5. Выбор измерительной аппаратуры

Выбор трансформаторов тока производим по номинальному напряжению и номинальному току цепи, по конструктивному исполнению с учетом рода установки, по классу точности с учетом фактической вторичной нагрузки трансформатора.

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 Р_п = 3,5 ВА, то можно выбрать стандартный трансформатор тока ТС0,5 класса точности 1 с номинальной мощностью Р_нтт = 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

S_трном і 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: