Расчет судовой электростанции и сетей

поэтому собираю пучок из 6-х кабелей и получаю Условие выполняется: Тип кабеля КНР — кабель негорючий, резиновый. Расчет кабель для брашпиля:

По [8,340] выбираю трехжильный кабель сечением (, кратковременного режима работы. Условие выполняется: => 31A>23,09AТип кабеля КНРП — кабель негорючий, резиновый, панцирный в стальной оплетке. Расчет кабеля РЩ № 8:По [8,340] выбираютрехжильный кабель сечением, повторно-кратковременного режима работы. Условие выполняется: => 38A>31,84AТип кабеля КНР — кабель негорючий, резиновый. Далее аналогичным способом рассчитываю кабели для остальных приемников и фидеров РЩ.

Результаты сведены в таблицу 4. 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.

6.3Выбор 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:

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

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. 6.

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. Таблица 6.1 — Сводная таблица выбора щитовых электроизмерительных приборов6.

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. 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.

7 Расчет токов короткого замыкания в СЭЭС Электрооборудования проектируемой СЭС должно быть проверено на работоспособность в режиме КЗ. При этом аппараты и тока провода проверяют на электродинамическую и термическую стойкость, а КЗА кроме того на ПКС. Эта задача решается в следующем порядке. Сначала выполняют расчет токов КЗ. Данные расчетов КЗ используют для проверки работоспособности и устойчивости оборудования в режиме КЗ.

7.1 Расчет токов короткого замыкания.

За расчетное принимается трехфазное КЗ. Для различных точек сети рассчитывают: a, Максимальные значения токов КЗ (ударные токи), используемые для настройки защит, проверки электрооборудования на электродинамическую стойкость и проверки неселективных АВВ и предохранителей на ПКС;b, Действующие значения токов КЗ для tк = (0,18; 0,38; 0,63) с, используемые при проверке селективных АВВ на разрывную способность;c, Значение тепловых импульсов. Расчет режима КЗ может выполнен:

Методом расчетных кривых[7, с. 216]. -Аналитическим методом. В данном КП выполняется расчет 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, предусматривающий длительную параллельную работу двух ДГА, суммарной мощностью 1000 кВт. Для этого режима составляю расчетную схему КЗ в однолинейном исполнении (рис 7.1), на котором указывают:

Тип и номинальную мощность генераторов, работающих в расчетном режиме;

марку, сечение и длину кабелей, а также их количество при параллельной прокладке;

Тип, номинальную мощность трансформаторов (силовых, измерительных ТТ и токовых трансформаторов систем автоматического регулирования напряжения (АРН));Мощность эквивалентных двигателей;

Сечение и длину шинопроводов (при длине более 5 м их сопротивление не учитывают);Контактные соединения. Расчет тока КЗ методом индивидуальных изменений в точке К1Uб = Uнг1,2;Sб = Sгн, гдеUнг и Sгн — номинальные напряжения и мощность генераторов. Так как 1 и 2 генераторы одинаковые имеем: Uб = Uнг1,2 = 400 В;Sб = Sгн1,2 = 250кВА. Из каталожных данных выбираем активные и индуктивные сопротивления генераторов: Ra* = 0,016 о.е.; Хd* = 0,085о.

е.Для перевода именованных единиц в о.е. используем формулу:

Рис. 7 Упрощенная схема замещения. Rэк1* = 0,016 о.е.;Хэк1*= 0,085о.

е.;Найдем полные сопротивления: Zэк1* = о.е.;Zэк2* = о.е.;Находим отношения:

По расчетным кривым [6, стр. 175] находим значение ударного тока iу1* = 15 о.е.; iу2* = 15 о.е.;Значение действующего тока КЗ для различных интервалов времени определяем по кривым: I1*(0,01) = 4,2 о.е.; I2*(0,01) = 4,2 о.е.; I1*(0,06) = 3,6о.е.; I2*(0,06) = 3,6о.е.;I1*(0,01) = 1,4о.е.; I2*(0,01) = 1,4о.е.;I1*(0,15) = 4,3 о.е.; I2*(0,15) = 4,3 о.е.; I1*(0,4) = 2,8 о.е.; I2*(0,4) = 2,8 о.е.; I1*(1,0) = 2,1о.е.; I2*(1,0) = 2,1о.е.;Значение теплового импульса в точке КЗ для различных параметров времени [7, стр.

176]: t = 0,1t = 0,1 t = 0,18t = 0,18 t = 0,38t = 0,38 Необходимо перевести iуi, Ii*и в именованные единицы. Это делается по следующим формулам: iу = iу1*Iб1+iу2*Iб2, А;где, А;iу = 15* + 15* = 11 408.

6, А;IΣ = (I1*+ I2*)*, А;IΣ/t=0,01 = (4,2 +4,2)* = 3202.

9А;IΣ/t=0,06 = (3,6+3,6)* = 2745,36А;IΣ/t=0,1 = (1,4+1,4)* = 1067,64А;IΣ/t=0,15 = (4,3+4,3)* = 3279,18А;IΣ/t=0,4 = (2,8 +2,8)* = 2135,28 А;IΣ/t=1,0 = (2,1+2,1)* = 1601,46 А. Найдем ток подпитки от ЭД: где = 0,85 т.к. Pэд ≥ 200 кВт; = 0 — остаточное напряжение на шинах ГРЩ;Пересчитаем ток подпитки ЭД в именованные единицы:

Находим полный ударный ток: iуп = iу+ = 11 408.

6+=11 789,9, А.

7.3 Расчет тока КЗ методом условных сопротивлений в точке К2Составим схему замещения для данного случая (рис 7.4) Она отличается от схемы на рис 7 наличием участка цепи до точки КЗ 2 на РЩ7, которая отстает от ГРЩ на расстояние 14 м. Поэтому изобразим сразу упрощенную схему замещения, подобную схеме на рис 8. Рисунок 8 — Упрощенная схема замещения. В данной схеме: Rс* = Rл**l+ Rфав*+ Rкза* - активное сопротивление участка цепи;

где Rл**lактивное сопротивление кабеля до точки К2;Rфав* - активное сопротивление фидерного АВВ;Rкза* - активное сопротивление КЗА двигателя;

Хс* = Хл**l+ Хфав*+ Хкза* - индуктивное сопротивление участка цепи;

где Хл**lиндуктивное сопротивление кабеля до точки К2;Хфав* - индуктивное сопротивление фидерного АВВ;Определим эти величины: Rл*l= 0,542*14= 0,0758, Ом;Хл*l= 0,109*14= 0,1 526, Ом;Rфав = 0,15, Ом;Хфав = 0,0001, Ом;Rкза = 0,0002, Ом;Найдем сопротивление участка сети до точки К2: Rс= 0,0758+0,15+0,0002 = 0,7 615, Ом;Хс= 0,1 526+0,0001 = 0,1 626, Ом;Поскольку при расчете данным методом на первом этапе придется пользоваться именованными единицами, то производим перевод о.е. в именованные: Найдем полное сопротивление каждой ветви: Zэк1,2 =, Ом;Zс=, Ом. Преобразуем схему на рис 7.4 в трехлучевую (рис 7.5), затем преобразуем ее в двухлучевую. Условные сопротивления перехода найдем по формулам перехода:

Рисунок 9 — Трехлучевая схема замещения.

Рисунок 10 — Двухлучевая схема замещения.

Переводим именованные единицы в относительные:

0.251о.

е.;Зная значения по расчетным кривым [7, стр. 175] находим значение ударного тока: iу1* = 2,6о.е.; iу2* = 2,6 о.е.;Значение действующего тока КЗ для различных интервалов времени определяем по кривым: I1*(0,01) = 1,8 о.е.; I2*(0,01) = 1,8 о.е.;I1*(0,03) = 1,85 о.е.; I2*(0,06) = 1,85 о.е.;I1*(0,01) = 1,93 о.е.; I2*(0,01) = 1,93 о.е.;I1*(1,0) = 2,45 о.е.; I2*(1,0) = 2,45 о.е.;Значение теплового импульса в точке КЗ для различных параметров времени [7, стр.

176]: t = 0,1t = 0,1 t = 0,18 t = 0,18 t = 0,38t = 0,38 Необходимо перевести iуi, Ii*и в именованные единицы: iу = 2,6*381.

3 + 2,6* = 1928.

3, А;IΣ/t=0,01 = (1,8+1,8)* = 1383.

5, А;IΣ/t=0,03 = (1,85+1,85)* = 1421.

2, А;IΣ/t=0,1 = (1,93+1,93)* = 1483,45, А;IΣ/t=1,0 = (2,45+2,45)* = 1883,13, А;Где = 0,85 т.к. Pэд ≥ 200 кВт; = (iу1* +iу2*)*Zc* = 5,2* = 1,044 — остаточное напряжение на шинах ГРЩ;т.к = 1,044 > = 0,85, то ток подпитки от ЭД не учитывается.

Заключение

.

В курсовом проекте произведен расчет судовой системы электроснабжения грузового Лесовоза водоизмещением 6500 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 литературы

Радченко, П. М. Проектируем электростанцию судна [Текст]: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для курсантов и студентов по специальности 180 404 «Эксплуатация судового электрооборудования и автоматики» / П. М. Радченко.

— Владивосток: Мор. гос. ун-т; 2010. — 86с. Радченко, П.

М. Аварийное электропитание судов [Текст]: учеб, пос. / П. М. Радченко. -.

Владивосток: Мор. гос. ун-т; 2008. — 104с. Никифоровский, Н. Н., Норневский Б. И, Судовые электрические станции [Текст]: учеб.

/ Н. Н. Никифоровский, Б.

И. Норневский. — М.: Транспорт, 1974.

— 432 с. Радченко, П. М. Тренажерная подготовка по САУ СЭЭУ [Текст]: конс.

лекц. / П. М. Радченко. — Владивосток: Мор.

гос. ун-ч, 2010. — 110 с. Яковлев, Г.

С. Судовые электроэнергетические системы [Текст]: учеб. 4-е изд. / Г. С. Яковлев. -.

Л.: Судостроение, 1985. — 328 с. 6.

Радченко, П. М. Расчет и проектирование электростанции судна [Текст]: учеб. пос. для механиков У П. М.

Радченко. — Владивосток: Мор. гос. ун-т; 2009.

— 52с.

7. Радченко, П. М. Технические средства наливных судов и их эксплуатация [Текст]: учеб.

справ. пос. / П. М. Радченко. — Владивосток Мор. гос. ун-т., 2006. — 480 с.

8. Роджеро, Н. И. Справочник судового электромеханика и электрика [Текст]: справ. 2-е изд. / Н. И. Роджеро.

— М.: Транспорт, 1986. — 318 с.

9. Справочник судового электротехника [Текст]: справ. / Под ред Г. И. Китаенко. В 3-х томах.

Т2, 1-е изд. — Л. :

Судостроение, 1975. — 519 с.

10. Радченко, П. М. Судовые валогенераторные и валомашинные установки [Текст]: учеб, пособие / П. М. Радченко — Владивосток: ДВГМА, 1999. — 152 с.