Расчет и проектирование судовой электроэнергетической системы

Далее составляем схему замещения для расчета токов короткого замыкания и определяем сопротивления ее участков, приведенные к базисным условиям.Рис. 5.

2. Схемы замещения для определения сопротивлений СЭЭС. Активное сопротивление обмотки статора генераторов G1, G2 в относительных единицах определяем по формуле, Реактивное сопротивление генераторов G1, G2где и — индуктивное и активное сопротивления (генераторов, двигателей и трансформаторов), выраженное через собственные номинальные напряжения и мощности. Сопротивления участков от генераторов G1−2 до шин ГРЩ: активное, реактивное Общие сопротивления генераторных цепей:

активные, реактивные.

Для определения эквивалентного сопротивления двух параллельных генераторных цепей воспользуемся символьным методом (комплексной формой) их выражения,.Освободимся от комплексного числа в знаменателе (умножением на сопряженный комплекс) Полученное сопротивление является результирующим при коротком замыкании в точке К (на шинах ГРЩ).Отношение, соответственно ударный коэффициент, равен 1,01. Полное сопротивление. Соответственно этому: Куд=1,01ток подпитки двигателя:

Ударный ток К.З.в точке К при коротком замыкании равен: Iуд=2904АДействующее значение периодической составляющей тока к.з. в точке к равно: I=180,42*(5,2+3,4) =1551АПри К.З. в точке К1. Сопротивление кабеля от ГРЩ до точки К1активное:

реактивное:

сопротивление участка кабеля от ГРЩ до точки К1активное:

реактивное:

полное: При К. З. в точке К1результирующие сопротивления:

активное: rрез=0,0012+0,047=0,0482реактивное: xрез=0,0007+0,66=0,136отношениеударный коэффициент равен 1;полное сопротивление Zрез=0,048 ОмДействующее значение периодической составляющей тока К.З. в точке К1 равно: I=180,42*(5,2+1,61) =12,28АПри К.З. в точке К2: Сопротивление кабеля от ГРЩ до РЩ2активное: rкаб=0,108 Омреактивное: xкаб=0,59.

Омсопротивление участка кабеля от ГРЩ до РЩактивное: rкаб=0,085 Омреактивное: xкаб=0,54.

Омполное: Z=0,085 Омрезультирующее сопротивление равноrрез=0,0012+0,085=0,0862хрез=0,0007+0,54=0,124сопротивление кабеля от РЩ до К2активное: r=0,0648реактивное:x=0,354сопротивление участка кабеля от РЩ до К2активное: r=0,051реактивное: x=0.35полное: Z=0,051результирующие сопротивления равно: Zрез=0,0012+0,051=0,0522Xрез=0,0007+0,35=0,105.

Общее сопротивление кабеля: r=0,0862+0,0522=0,138х=0,354+0,105=0,0014полное сопротивление: Z=0,1386.

Расчет провала напряжения при пуске мощного асинхронного двигателя.

Расчет начинается с определения полной мощности АД, которая указана в процентах от мощности одного генератора в разделе VII задания. Там же приводятся характеристики АД: Кпуск — кратность пускового тока двигателя;cosдв.п — коэффициент мощности двигателя при пуске;cosн — номинальный коэффициент мощности;

н — номинальный КПД двигателя. Генератор МСК-102−4 мощностью Sг=187,5кВА; мощность самого мощного асинхронного двигателя равна 50 кВт и составляет 33% от мощности генератора; cosдв. п=0,4; cosн=0,87; н=0,84; Кпуск=6; Uг=400В;Uдв=380 В.Решение:

Полная мощность двигателя.

Индуктивное сопротивление двигателя3. Коэффициент, характеризующий перевод ЭДС генератора в переходный период E’d в начальное напряжение Uнач, где x’d= 0,186 — сопротивление генератора в переходный период (по справочной таблице МУ).С учетом К1Uнач = E’dК1.

4. Коэффициент, характеризующий перевод ЭДС генератора в установившийся период Edв установившиеся напряжение без автоматического регулирования напряжения в конце пуска двигателя Uуст.

о, где xd=1,996 — сопротивление генератора в установившийся период. С учетом К2Uуст.

о = EdК2. Так как наброс нагрузки произошел на генератор, работавший до этого на холостом ходу, то в относительных единицах можно принять, что Uхх=1. Тогда E’d=1 и Ed=1. В этом случае5. Минимальное время tmin достижения генератором минимального напряжения Umin при действии АРН: где.

К=25 — коэффициент, характеризующий величину потолочного напряжения обмотки возбуждения; для генераторов с самовозбуждением К=15…30; 'd = 0,157 с — постоянная времени обмотки возбуждения генератора при замкнутой обмотке статора.

6. Минимальное напряжение Umin, которое достигнет генератор в результате размагничивания при пуске мощного асинхронного двигателя и действии АРН.

7. При наличии минимального напряжения Umin можно вычислить максимальный провал напряжения при пуске мощного АД, т. е.Это значение почти превосходит допустимый 15-процентный провал напряжения. Поэтому применяем метод пуска при двух параллельно работающих генераторах. Их суммарная мощность Sпар=2· 187,5=375кВАСопротивление двигателя.

Коэффициенты К1 и К2Сопротивления генератора в переходный период x’d и в установившийся период xd остаются неизменными. Максимальный провал напряжения, что соответствует требованиям.

7. Схема автоматизации судовой электростанции.

Средства автоматизации СЭС 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:

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 генераторов, при перегрузке работающих, должно обеспечиваться следующее:

стабилизация напряжения и частоты генераторов;

— автоматическая синхронизация генераторов;

— распределение активной и реактивной нагрузок между параллельно-работающими генераторами в пределах ±10%;

— автоматическая защита генераторов;

— при необходимости, ввод или отключение генераторного агрегата;

— защита генераторов от перегрузки с помощью отключения второстепенных потребителей;

— защита от короткого замыкания;

— защита от обрыва фазы при питании с берега;

— непрерывный контроль сопротивления изоляции под напряжением;

— защита от обратной мощности;

— дистанционный пуск и остановка генераторных агрегатов.

6. Автоматизированные СЭС должны обеспечивать автоматическое или дистанционное включение электрических агрегатов с автоматической синхронизацией, принятием нагрузки и автоматическим распределением нагрузки.Рис. 7.

1. Структурная схема системы автоматизации СЭЭС. Пояснения к структурной схеме автоматизации СЭЭС: — 0, I, II, III, IV — уровни иерархии;

— АУУ СУ СТС — автоматическое управляющее устройство комплексной системой управления судовыми техническими средствами;

— АУУ СУ СЭЭС — автоматическое управляющее устройство СЭЭС;

— ПУ — пульты управления;

— О — оператор;

— СУ ГА — система управления генераторным агрегатом;

— АРЧ — автоматический регулятор частоты вращения приводного двигателя;

— АРН — автоматический регулятор напряжения генератора;

— АУЗ — автоматическое устройство защиты генераторного агрегата;

— ЗОФН — устройство защиты СЭЭС от обрыва фазы и сигнализации о снижении напряжения при питании с берега;

— БКИ — блок контроля изоляции СЭЭС;

— 1 — звено контроля и защиты приводного двигателя генератора;

— 2 — звено управления приводным двигателем;

— 3 — звено синхронизации, распределения нагрузки и регулирования частоты.

Заключение

.

В работе разработана СЭЭС рефрижератора. Аналитическим рассчитана комплектация СЭС в различных режимах. По полученным данным выбраны генераторы. Схема СЭС разработана с учетом количества, мощности и типа генераторных агрегатов. Для ГРЩ выбраны приборы и аппаратура, обеспечивающие контроль и управление за работой генераторов. Произведен расчет основных элементов ГРЩ и проверка их на термическую и динамическую устойчивость. В работе рассмотрен вопрос автоматизации технических средств судна, выполняющей централизованное управление и контроль. Определены максимальные значения токов при коротком замыкании в различных точках сети, произведена проверка основных элементов СЭС на термическую и динамическую устойчивость, произведен расчет провала напряжения генератора при пуске мощного электродвигателя. Список использованной литературы1. А. П. Баранов. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. М.: Транспорт, 1988.

2. В. С Богомолов. Судовые электроэнергетические системы и их эксплуатация. М.: Мир, 2006.

3. Никифоровский Н. Н., Норневский Б. И. Судовые электрические станции. М.: «Транспорт», 2004. — 432 с.

4. Соловьев Н. Н., Самулеев В. И. Судовые электроэнергетические системы: Учебник для вузов. — М.: Транспорт, 2001. — 248 с.

5. Яковлев Г. С. Судовые электроэнергетические системы. Учебник. — изд. 4-е, перераб. — Л.: Судостроение, 1998. — 288 с.

6.6. Справочник судового электротехника. Т.

2. Судовое электрооборудование под ред. Г. И. Китаенко. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Судостроение, 2008. 624 с.

7. Справочник судового электротехника. Т.

1. Судовые электроэнергетические системы и устройства / Под ред. Г. И. Китаенко. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Судостроение, 1980. — 528 с.

8. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / Под ред. А. Э. Кравчик. — М.: Энергоиздат, 1982. — 504 с.