Вибір структурної схеми СЕЕС і її опис

2.2 Вибір структурної схеми СЕЕС і її опис

Суднова електрична мережа - це сукупність суднових ліній електропередач, що передають електроенергію від джерел до приймачів електроенергії. За структурою розрізняють наступні силові електричні мережі:

-  фідерну - з розподілом і передачею електроенергії фідерними лініями електропередач (фідерами);

-  магістральну - у який ті ж самі функції здійснюють магістральні лінії електропередач (магістралі) (Рис. 2.1).

Фідерна силова мережа забезпечує живлення перетворювачів і приймачів електроенергії від ГРЩ окремими лініями Ф чи безпосередньо через вторинні розподільні щити (в останньому випадку її іноді називають фідерно-груповою), що гарантує її високу надійність і живучість, але ускладнює ГРЩ, збільшує витрати кабелю і підвищує трудомісткість електромонтажних робіт.

Рис.2.1. а)фідерна; б) магістральна.

Магістральна силова мережа забезпечує живлення приймачів електроенергії: від ГРЩ по декількох магістралях через послідовно включені в них вторинні розподільні щити і має протилежні властивості.

Магістрально-фідерна силова мережа по надійності живлення займає проміжне положення.

На підставі вищевикладеного вибираємо фідерно-групову систему розподілу електроенергії. При складанні схеми (Рис. 2.2) необхідно керуватись наступним міркуванням:

-  фідери від генераторів підключаються через автоматичні вимикачі безпосередньо до ГРЩ;

-  відповідальні споживачі підключаються через автоматичні вимикачі безпосередньо до ГРЩ;

-  другорядні споживачі отримують напругу від розподільних щитів. Кожен розподільний щит підключається через автоматичні вимикачі безпосередньо до ГРЩ;

-  від розподільних щитів отримують живлення споживачі, які розташовані навколо місця установки щитів.

2.3 Розрахунок генераторних фідерів і фідерів, які відходять від

ГРЩ

Коли електричний струм протікає по кабелю, то відбуваються наступні негативні явища:

-  спадання напруги;

-  утрата напруги;

-  утрати потужності;

-  втрати енергії;

-  нагрівання кабелю і виділення тепла.

Утрати напруги і спадання напруги приводять до зниження напруги на затисках споживачів. Утрати потужності і втрати енергії приводять до збільшення потужності генераторних агрегатів. Нагрівання кабелю і виділення тепла приводить до старіння ізоляції і зменшенню терміну служби. Тому при проектуванні суднових енергетичних мереж необхідно враховувати ці явища. Однак, якщо робити розрахунок з обліком усіх цих явищ, то він виявиться складним і трудомістким.

На практиці користуються спрощеним методом розрахунку суднової електричної мережі, що полягає в наступному:

-  визначають робочі струми, які протікають по кабелях;

-  відповідно до отриманих робочих струмів вибирають переріз кабелю, за таблицею норм припустимих навантажень на кабелі і проводи;

-  роблять перевірку обраних кабелів на втрату напруги.

Робочі струми, що протікають по кабелях, визначаються в наступній послідовності: на ділянці G - ГРЩ:

 (2.12)

де Р_HG - номінальна активна потужність генератора, кВт;

 U_HG - номінальна напруга генератора, В;

 Cosφ_HG - номінальний коефіцієнт потужності;

на ділянці ГРЩ - приймач електроенергії (ПЕ):

 (2.13)

де Р_М- номінальна активна потужність ПЕ, кВт;

 К_З - коефіцієнт завантаження ПЕ;

 U - напруга мережі, В;

 cosφ - коефіцієнт потужності приймача електроенергії;

 η - к.к.д. приймача електроенергії.

Утрата напруги в кабелі визначається за формулою:

для трифазної мережі:

 (2.14)

де ℓ — довжина кабелю, м;

 S - переріз кабелю, мм²;

 γ-питома провідність міді, Ом*м/мм²

для однофазної мережі:

 (2.15)

На підставі приведених формул здійснюється розрахунок суднової електричної мережі наведеної на Рис. 2.2. Результати розрахунків зводяться в таблицю 2.2.

2.4 Вибір апаратів захисту для генераторів і споживачів

Надійна робота СЕЕС цілком залежить від правильного вибору застосованих у ній електричних апаратів. Вибір апаратів виконується за технічними умовами на поставляння; каталогами, або офіційними довідниками. При цьому необхідно переконатися, що даний апарат розрахований на роботу в суднових умовах, тобто задовольняє вимогам Регістра за температурою навколишнього повітря, відносної вологості, короткочасним і тривалим нахилам, вібростійкістю і т.і.

Далі вибирають конструкцію апарата в залежності від місця його установки. Якщо апарат вбудовується в щит чи пульт, то він може бути відкритого виконання. Якщо ж апарат встановлюється індивідуально, то він повинний мати захисну оболонку в залежності від місця установки на судні. Одночасно з цим враховують і інші конструктивні особливості апарата:

-  матеріал корпуса - сталевої чи пластмасовий;

-  вид привода - важільний, маховиковий чи електропривод;

-  спосіб кріплення - на вертикальну чи горизонтальну стінку;

-  спосіб підведення кабелів - з переднім і заднім приєднанням.

Потім вибирають апарат за основними номінальними параметрами, до яких відносяться рід струму, частота, напруга і струм навантаження апарата. Кожен апарат розрахований на нормальну роботу постійного чи змінного струму визначеної частоти при номінальній напрузі і струмі. Деякі апарати можуть працювати як на постійному, так і на змінному струмі. При виборі будь-якого апарата необхідне дотримання наступних умов:

 (2.16)

 (2.17)

де U_НОМ, I_НОМ - відповідно номінальні напруга і струм апарата;

 U_РОБ, I_РОБ - робоча напруга і струм апарата в даній схемі включення.

Виконання першої умови необхідно щоб уникнути електричного пробою ізоляції апаратів. Габарити кожного апарата насамперед визначаються номінальною напругою і товщиною ізоляційного матеріалу між його струмоведучими частинами різної полярності (чи різних фаз). Якщо номінальна напруга апарата буде менше робочої напруги мережі, це неминуче приведе до пробою ізоляції апарата, тобто до короткого замикання і виходу його з ладу. Дугогасильні пристрої апаратів також розраховуються на визначену напругу, при якої вони надійно забезпечують гасіння дуги. Якщо робоча напруга апарата, що відключає, перевищує номінальне розрахункове значення, то гасіння дуги може затягтися, у результаті чого контакти апарата перегріються й оплавляться.

Виконання другої умови необхідно щоб уникнути перегріву апаратів. Деталі кожного апарата розраховують на проходження по них визначеного номінального струму. Проходження цього струму буде викликати нагрівання апарата до визначеної максимально припустимої температури. Якщо робочий струм, що протікає по контактам апарата, буде більше номінального, то це викликає перевищення температури нагрівання струмоведучих частин апарата над максимально припустимою температурою, унаслідок чого ізоляційні матеріали, застосовані в апараті, запаляться або стануть провідними, і як наслідок - відбудеться коротке замикання (к.з.) між його окремими струмоведучими частинами. Перевищення робочого струму над номінальним негативно позначається і на дугогасінні. При відключенні такого струму буде діяти надмірно інтенсивна дуга і апарат буде ушкоджений.

Робоча напруга і робочі струми апаратів визначають параметрами електричного кола, де вини застосовуються. Номінальна напруга і номінальні струми апаратів приймають по каталогах або технічним умовам на поставляння апаратів.

При виборі автоматичних вимикачів спочатку вибирають номінальний струм максимальних розчеплювачів, а потім номінальний струм автомата.

Номінальний струм розчеплювачів автоматів, включених у різні живлячі лінії, вибирають за розрахунковими робочими струмами цих ліній, виходячи з умови:

 (2.18)

де І_НОМ.Р - номінальний струм розчеплювача автоматичного вимикача;

І_РОБ - робочий струм.

Після цього необхідно вибрати струм пуску розчеплювачів у зоні к.з. щоб уникнути помилкових спрацьовувань автоматів у моменти пуску електродвигунів за умовою:

 (2.19)

де І_ТР.Р - струм трогання (миттєвого відключення) автомата в зоні к.з.;

 І_{ПУСК.ДВ} - пусковий струм двигуна (або декількох двигунів) [4].

Вибір апаратів захисту генераторів і споживачів суднової мережі за схемою Рис. 2.2 зводиться у таблиці 2.3 і 2.4.

Таблиця 2.3 – Вибір та перевірка селективних автоматів

Таблиця 2.4 – Вибір та перевірка установочних автоматів