Схемы включения приборов.
2.6 Выбор измерительных трансформаторов
Трансформаторы тока выбираем по номинальному току и напряжению с последующей проверкой соответствия его нагрузки заданному классу точности. Условия выбора ИТТ: ; ; , где
-рабочий ток в цепи; - рабочее напряжение в цепи; - мощность нагрузки вторичной цепи.
Нагрузка трансформатора тока:
,
Где - сопротивление контактов;
- сопротивление проводов, где - удельное сопротивление меди; Т - температура окружающей среды, Т=45 оС;
- длина проводов в один конец, =5м; k=2 - коэффициент при установке трансформатора в каждую из трех фаз; S=2,5мм2 - сечение провода; ; - мощность потребляемая токовой обмоткой прибора. Выбор трансформаторов тока [2, табл.3.22] сводим в таблицу 2.4
Выбор трансформаторов тока Таблица 2.4
|
Наименование |
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, панели ПБ, сети 220В, мегомметра.
На судах применяются ИТН типа ОСС - 0,16, понижающие напряжение с 380 до 127 В, номинальная мощность 160 ВА. Класс точности 1. С первичной и вторичной стороны ИТН защищают предохранителями. ИТН проверяют по условию работы в заданном классе точности.
Выбираем 8 измерительных ТН ОСС-0,16 для 4-и генераторов.
Выбор ИТН Таблица 2.5
|
приемники |
Тип |
U1, В |
U2, В |
S1, ВА |
S2, ВА |
|
генератор |
ОСС-0,16 |
380 |
127 |
0,16 |
0,16 |
3. Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания
3.1 Расчет токов короткого замыкания
Расчетным видом КЗ при проверке оборудования является трехфазное металлическое короткое замыкание.
В качестве расчетного режима принимаем режим работы СЭС при котором работает наибольшее количество источников и приемников электроэнергии и возможны наибольшие токи КЗ.
Используя схему СЭС составляем однолинейную расчетную схему.
На основании расчетной схемы составляется схема замещения для каждой точки КЗ, получаемая путем замены элементов расчетной схемы их активными и индуктивными сопротивлениями.
Дальнейшие расчеты ведем в относительных единицах, поэтому введем базисные величины:
Базисное напряжение: ;
Базисная мощность: ;
Базисный ток: ;
Базисное сопротивление элемента: .
Далее определяем сопротивление элементов схемы, используя справочные материалы, приведенные в таблицах. Пренебрегаем сопротивлением трансформаторов, шин и автоматических выключателей.
Асинхронную нагрузку СЭС показываем на схеме замещения в виде эквивалентного АД, подключенного к шинам ГРЩ. Мощность эквивалентного двигателя:
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 фидере генератора
Сопротивление кабеля генератора:
При 2-х параллельно работающих генераторах с одинаковым отношением 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 одинаковым отношением 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]. Контактным сопротивлением 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 на включающую способность по условию: , где - наибольшее мгновенное значение тока КЗ выключателя, выбираемое из справочника.
АВ генератора: iу доп=110 кА
iу=14,25 кА
Секционные выключатели: iу доп. =110 кА
iу=31,65 кА
АВ РЩ6 компрессор ГСУ: iу доп=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
- допустимое напряжение в материале медных шин;
- расчетное напряжение в материале шин;
- максимальный изгибающий момент;
- момент сопротивления сечения шины относительной оси;
h=80 мм - высота шины;
b=8 мм -ширина шины;
а=0,04 м;
=1 м - расстояние между 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 тока КЗ по условию: , где для трансформаторов типа ТШС
Проведём проверку ИТТ амперметра генератора ;
; - условие выполнено.
4. Определение изменения напряжения при пуске двигателя
Изменение напряжения в сети, возникающее при пуске мощного асинхронного двигателя, не должно приводить к уменьшению напряжения на клеммах приемников электроэнергии более, чем на 35%. Это требование выполняется если изменение U на шинах ГРЩ не превышает 20%. Для расчета первоначального провала напряжения будем применять графический метод расчета. Рассчитывая величину изменения напряжения, выбираем электропривод компрессора главной силовой установки, пуск которого вызовет наибольшее изменение напряжения.
КПД и номинальный коэффициент мощности АД: ; ;
Сопротивление двигателя при пуске в о. е.:
; ;
где - кратность пускового тока, ;
- коэффициент мощности АД при пуске;
- полная мощность генератора;
- мощность электродвигателя;
L=105 м - длина кабеля.
Ом; Ом;
Определяем сопротивление кабеля от ГРЩ до двигателя:
;
;
Определяем результирующие сопротивление и проводимость цепи в о. е.:
; ;
;
;
4.1 Графический метод расчета
Полная проводимость цепи двигателя, о. е.
;
находим по графику 14 [2, стр.59] =9,5% Величина не превышает допустимую величину (20%).
4.2 Аналитический метод расчета
5. Выбор средств автоматизации электростанции
Средства автоматизации СЭС современных судов обеспечивают регулирование напряжения и частоты, синхронизацию, распределение активных и реактивных нагрузок между генераторами, разгрузку генераторов при перегрузке, защиту от обрыва фазы и понижения напряжения, защиту от токов КЗ и работы в двигательном режиме.
В соответствии с Правилами Регистра (Правила классификации и постройки морских судов Т.2 ч. ХI-505 стр):
1. Технические свойства судовой электростанции должны обеспечивать непрерывность питания электроэнергией согласно требованиям:
на судах, на которых нормальное снабжение электрической энергией обеспечивается двумя и более генераторами, работающими параллельно, следует применять средства, не допускающие при аварии перегрузки одного из генераторов, оставшихся для сохранения хода, управляемости и безопасности судна.
2. При восстановлении напряжения судовой сети после обесточивания включение ответственных механизмов, необходимых для управления судном, должно осуществляться автоматически по заданной программе, причем не должна возникать перегрузка сети.
3. В тех случаях, когда при снижении нагрузки электростанции предусматривается автоматическое отключение агрегатов, необходимо, чтобы оно не происходило также и при кратковременных колебаниях нагрузки.
4. Приводные механизмы генераторов с автоматическим пуском должны быть подготовлены к немедленному пуску.
5. Если предусматривается автоматический пуск находящихся в резерве ГА при перегрузке работающих, должно обеспечиваться следующее:
автоматическая синхронизация и подключение.
автоматическое распределение нагрузки.
предварительный выбор очередности пуска агрегатов и их подключение к сборным шинам ГРЩ.
6. Автоматизированные СЭС должны обеспечивать автоматическое или дистанционное включение электрических агрегатов с автоматической синхронизацией, принятием нагрузки и автоматическим распределением нагрузки.
Согласно 1 пункту произведем группировку менее ответственных потребителей по двум ступеням, подлежащим отключению при перегрузке генератора в 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 являются выбранная схема коммутации и оборудования ГРЩ с учётом распределения фидеров по секциям 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-го курса 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.
