Судовая электрическая сеть. 
Общая характеристика

Совокупность распределительных щитов и линий электропередачи образует электрические сети. Судовые электрические сети подразделяют на силовые, сети приемников и аварийные.

Силовая электрическая сеть начинается от ГРЩ и заканчивается у приемников или преобразователей электроэнергии. Последние служат для преобразования рода тока, частоты или числа фаз; к ним относятся выпрямительные устройства для питания электроприводов и заряда аккумуляторов, вращающиеся или статические преобразователи частоты и др. Силовые электрические сети, в свою очередь, подразделяются на фидерные, магистральные и магистрально-фидерные. В перечисленных сетях для передачи электроэнергии используют соответственно или фидеры, или магистрали, или фидеры и магистрали одновременно.

Сеть приемников — это электрическая сеть, предназначенная для распределения электроэнергии среди одинаковых приемников, а также электрическая сеть, отделенная от силовой сети преобразователями электроэнергии (последние входят в данную сеть). Под одинаковыми понимают приемники, одинаковые по назначению и другим признакам.

Аварийная электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии от аварийного источника к приемникам при выходе из строя линий электропередачи силовой сети или исчезновении напряжения на гаммах ГРЩ.

Режим работы судна (ходовой, маневров, аварийный и др.) определяет количество и мощность включенных приемников электроэнергии, создающих нагрузку СЭЭС. Под последней понимают суммарную потребляемую активную мощность приемников, включенных в данном режиме работы СЭЭС. Нагрузку СЭЭС определяют расчетом или по приборам (выражают в киловаттах или мегаваттах).

Работу приемников в каждом режиме обеспечивают включенные источники электроэнергии, суммарную активную мощность которых называют включенной мощностью СЭЭС.

Разность между значениями включенной мощности и нагрузкой называют включенным резервом мощности СЭЭС. С увеличением значения включенного резерва работа СЭЭС становится более надежной, но менее экономичной. многофазный электрический судно Наиболее напряженные режимы работы СЭЭС обеспечивают несколько источников электроэнергии, включенных на параллельную работу.

Различают кратковременную и длительную параллельную работу: кратковременная имеет место при переводе нагрузки с одного источника электроэнергии на другой, длительная — во всех остальных случаях. Если схемой ГРЩ параллельная работа не предусмотрена, то реализуется раздельная работа источников электроэнергии.

Каждая СЭЭС характеризуется конфигурацией, структурой, схемой, состоянием, режимами работы, параметрами и показателями.

Конфигурация СЭЭС — это топографическое изображение расположения входящих в нее электрических станций, кабельных трасс, шинопроводов, преобразователей, распределительных щитов и приемников электроэнергии (на плане судна или виде сбоку).

Структура СЭЭС — это краткая характеристика основных ее элементов с указанием их основных связей и параметров.

Схема СЭЭС — это условное графическое изображение элементов СЭЭС и их связей (структурное, общее или расположения). Отдельные элементы СЭЭС могут изображаться на схемах (принципиальных, функциональных, подключений и соединений).

Состояние СЭЭС может быть нормальным или ненормальным. При нормальном состоянии СЭЭС обеспечивает производство и распределение электроэнергии требуемого качества от основных или резервных источников между приемниками.

Отклонение от такого состояния называется ненормальным состоянием СЭЭС (например, КЗ в любой точке системы, перегрузка отдельных элементов, отключение части источников или приемников электроэнергии, недопустимые изменения параметров электроэнергии). К ненормальному состоянию относят и аварийное состояние СЭЭС, при котором основная электростанция обесточена, а производство и распределение электроэнергии между наиболее ответственными приемниками обеспечивает аварийный дизель-генератор.

Режим работы СЭЭС может быть установившимся или переходным. При установившемся режиме СЭЭС работает при постоянных параметрах или медленных их изменениях в заданных пределах. При переходном режиме происходит быстрое изменение параметров и переход от одного установившегося режима к другому.

К параметрам СЭЭС относят напряжение, ток, мощность, частоту, сопротивление изоляции, коэффициент мощности и т. д.

Основными показателями СЭЭС являются надежность и живучесть, качество электроэнергии, масса и габаритные размеры, строительная стоимость, эксплуатационные расходы, уровень автоматизации, уровень унификации и др.

Электрические сети предназначены для распределения и передачи электроэнергии и состоят из электрораспределительных щитов и линий электропередачи. Электрические сети подразделяют на силовые, аварийные и приемников.

Силовая электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии на участках от ГРЩ до приемников или преобразователей электроэнергии. Различают следующие типы силовых электрических сетей: фидерную, магистральную и магистрально-фидерную (рисунке 1).

Рисунок 1 — Принципиальные схемы силовых электрических сетей На рисунке 1: а — фидерная; б — магистральная; в — магистрально-фидерная принципиальная схема.

В случае использования фидерной сети (рисунок 1, а) ответственные и наиболее мощные приемники П1 и П2 получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а приемники ПЗ-П8 — от электрораспределительных щитов (районного РРЩ1, отсечных ОРЩ1-ОРЩЗ и групповых ГрРЩ1-ГрРЩ2, соединенных с ГРЩ фидерами.

При использовании магистральной сети (рисунок 1, б) приемники электроэнергии П1-П6 получают питание от электрораспределительных щитов РЩ1-РЩЗ или магистральных коробок МК1-МКЗ, присоединенных параллельно к магистральным линиям МЛ1-МЛЗ.

На современных судах применяют смешанную, магистрально-фидерную сеть (рисунок 1, в). В этой сети приемники П1 получают питание по фидерам, а приемники П2-П5 — по магистральным линиям МЛ1 и МЛ2.

Фидерная сеть более надежна по сравнению с магистральной, так как при повреждении любого фидера лишается питания отдельный приемник или группа приемников, в то время как при повреждении магистральной линии прекращается питание всех приемников или части их (в зависимости от места повреждения линии).

Вместе с тем фидерная сеть имеет увеличенную массу по сравнению с магистральной. Ее применяют для питания отдельных ответственных приемников или групп приемников (например, рулевого и якорного устройств, механизмов СЭУ).

Магистральную сеть используют в основном для питания неответственных приемников (например, сети освещения). При этом к одной линии электропередачи (магистрали) подключают светильники и розетки в нескольких смежных помещениях.

Магистрально-фидерная сеть соединяет достоинства и недостатки фидерной и магистральной сетей.

Выбор того или иного типа силовой сети зависит от ряда факторов, среди которых наиболее существенными являются назначение судна, мощность его электроэнергетической системы, а также количество и распределение приемников электроэнергии.

Судовые электрические сети классифицируют по назначению, конструкции и числу проводов, используемых для передачи электроэнергии.

По назначению судовые сети делят на:

• — силовую сеть, питающую электроприводы судовых механизмов машинно-котельных отделений, судовых устройств и т. п.;
• — осветительную сеть, питающую осветительные приборы всех помещений, сигнальных и отличительных огней и т. д.;
• — сеть основного аварийного освещения, питающую цепи, работающие в аварийном режиме — сигнальные и отличительные огни, светильники коридоров и путей эвакуации, постов управления, шлюпочных палуб и т. п.;
• — сеть малого аварийного освещения, питающую от аккумуляторных батарей светильники постов управления, приборов, проходов и трапов, районов около спасательных шлюпок и т. д.;
• — сеть слабого тока, питающую цепи телефонов, судовых телеграфов, радиосвязи, пожарной сигнализации и пр.;
• — сеть переносного освещения, питающую переносные лампы освещения, вспомогательные бытовые или подсобные приборы и т. п.; сеть электронавигационных приборов, питающую гирокомпасы, эхолоты, электромеханические лаги, радиолокацию и пр.

Аварийная электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии на участке от АРЩ до приемников, перечень которых определен Правилами Регистра.

Электрическая сеть приемников предназначена для распределения электроэнергии от определенного распределительного щита или преобразователя электроэнергии до одноименных приемников. К таким сетям относят сети основного освещения, аварийного освещения, переносного освещения, сеть установок слабого тока, сеть радиотрансляции и др.

Сеть основного освещения применяется для снабжения электроэнергией осветительных приборов и получает питание, как правило, от электрораспределительных щитов различного назначения: наружного освещения, освещения МО, служебных и пассажирских помещений и др.

Напряжение сетей основного освещения составляет 220 В (реже 127 В). Правила Регистра СССР допускают применение этих сетей для питания маломощных бытовых электроприборов (каютных вентиляторов, холодильников и др.), а также электрических грелок.

Сеть аварийного освещения является составной частью сети основного освещения. Эта сеть получает питание от АРЩ и поэтому снабжается электроэнергией практически бесперебойно: при нормальном режиме работы основной электростанции от ГРЩ через шины АРЩ, а при выходе ее из строя от АДГ. При обесточивании основной и аварийной электростанций автоматически включается сеть аварийного освещения напряжением 12 или 24 В, питающая от АБ ограниченное количество осветительных точек в постах управления, коридорах и проходах.

Сеть переносного освещения применяется для снабжения электроэнергией переносных светильников напряжением 12 или 24 В, позволяющих усилить местную освещенность при проведении ТО или ремонтных работ. Для получения указанных напряжений используют понижающие трансформаторы соответствующей мощности.

Сеть установок слабого тока обеспечивает работу телефонов внутренней связи, машинных телеграфов, рулевых указателей, звонковой и пожарной сигнализации и других приемников ограниченной мощности.

Сеть радиотрансляции соединяет радиотрансляционный узел с громкоговорителями, установленными в различных помещениях судна.

Электрические сети выполняют изолированными от корпуса судна.

Исключение составляют электрические сети маломерных судов (небольших буксиров, катеров, мотоботов и др.), на которых допускается применение корпуса судна в качестве второго провода при напряжениях до 30 В переменного и 55 В постоянного тока.

Сеть основного освещения делят в свою очередь на несколько сетей. В сети освещения судовых помещений светильники общего освещения получают питание по одним кабельным линиям, светильники местного освещения и розетки — по другим.

В сети освещения машинного отделения светильники получают питание в шахматном порядке как минимум от двух независимых щитов освещения или двух фидеров ГРЩ. В сети наружного освещения, кроме установки местных выключателей, обязателен выключатель централизованного отключения из ходовой рубки.

Сеть трюмного освещения питается от самостоятельного щита трюмного освещения и снабжена трюмными люстрами и стационарными светильниками. Сеть сигнально-отличительных огней получает питание от ГРЩ, АРЩ и ближайшего щита освещения через специальный коммутатор сигнально-отличительных огней. Сеть аварийного освещения получает питание в нормальном режиме от ГРЩ через АРЩ и не имеет выключателей.

Сеть аккумуляторного аварийного освещения автоматически подключается при исчезновении напряжения на ГРЩ или АРЩ при наличии АДГ.

Освещение осуществляется малогабаритными катерными светильниками от общей АБ напряжением 24 В или светильниками с местными малогабаритными АБ с автоматической подзарядкой от сети нормального освещения. Сеть низковольтного переносного освещения служит для обеспечения осмотров и ремонта оборудования и получает питание через общие понижающие трансформаторы или вилки-трансформаторы.

Сети слабого тока включают сети машинных и рулевых телеграфов, тахометров, рулевых указателей, солемеров, газоанализаторов, влагомеров, термометров, пирометров, средств управления, контроля и сигнализации Сеть электрои радионавигационного оборудования включает сети гирокомпаса, лага, эхолота, радиолокатора, радиопеленгатора и др.

Сетью радиотрансляции обеспечивается трансляция радиопередач, служебных команд, магнитофонных записей.

По конструкции сети могут быть воздушными или кабельными. На судах применяют только кабельные сети.

Сети постоянного тока бывают 2-проводными (Рисунок 2, а) и 1-проводными (Рисунок 2, б). В 1-проводной сети роль 2-го проводника выполняет корпус судна. В 1-проводной сети повышается опасность поражения электрическим током и отсутствует возможности контроля качества изоляции сети.

Рисунок 2 — Судовые электрические сети На Рисунке 2 а, б — соответственно 2-, 1-проводные; в, г — 3-проводные соответственно с изолированной и заземленной нейтралью; д, е — 4-проводные соответственно с изолированной и заземленной нейтралью.

По Правилам Регистра Украины допускается применять 1-проводные сети постоянного и 1-фазного переменного тока только под напряжением до 30 В на всех судах, кроме нефтеналивных. Сеть сигнально-отличительных огней в любом случае должна быть 2-проводной.

Сети 3-фазного переменного тока могут быть 3- и 4-проводными с изолированной (рисунок 2, в, д) и заземленной нейтралью (Рисунок 2, г, е). Правилами Регистра Украины на судах допускается применять только 3- и 4-проводные сети с изолированной нейтралью.

Считается, что они обладают высокой электробезопасностью. В действительности же судовая кабельная сеть имеет значительную емкостную связь с корпусом судна.

Это не позволяет считать такую сеть изолированной даже в том случае, когда электрическое соединение ее с корпусом судна отсутствует. Опасность поражения человека током при соприкосновении с оголенным фазным проводом велика даже при очень хорошем качестве изоляции всей сети по отношению к корпусу судна.

На судах сеть освещения всегда получает питание через разделительные трансформаторы, поэтому применяют только З-проводные сети.

К судовым электрическим сетям предъявляют следующие требования: надежность передачи электроэнергии во всех режимах работы судна, безопасность при эксплуатации, невысокая строительная стоимость, минимальные массо-габаритные показатели, технологичность постройки и ремонта, минимум потерь энергии, минимум эксплуатационных расходов, минимальный уровень помех радиоприему, простота в управлении и обслуживании.