Виды схем распределения электроэнергии на судне

Судовая электрическая сеть содержит линии передачи (кабели и провода), соединяющие генераторы, распределительные устройства с приемниками электроэнергии, расположенными в разных частях судна.
Электрические сети делят на первичные и вторичные (рис. 85). Первичная сеть соединяет генераторы с ГРЩ, РЩ и отдельные приемники Я большой мощности, подключенные непосредственно к ГРЩ. Вторичная сеть соединяет приемники электроэнергии и ВРЩ.
В зависимости от схемы распределения электроэнергии выбирают способ соединения ГРЩ с приемниками.

Рис. 85. Однолинейная схема участков первичной (1) и вторичной (2) судовых сетей В зависимости от вида и количества питающих линий СЭС могут быть с радиальной, магистральной или смешанной системой распределения электроэнергии. Радиальной (фидерной) системой распределения электроэнергии называют такую систему, при которой наиболее ответственные и мощные потребители электроэнергии получают питание от главного распределительного щита (ГРЩ). Потребители меньшего значения питаются от распределительных щитов (РЩ), которые в свою очередь получают питание отдельными питающими линиями от ГРЩ. Обычно питание от ГРЩ получают электроприводы руля, шпилей, брашпилей, пожарных насосов, спасательных средств, навигационных и радиоприборов, коммутатор сигнально-отличительных огней, щиты освещения жилых помещений и наружного освещения и другие, имеющиеся на конкретном судне ответственный потребители. Магистральной называют такую систему, при которой потребители получают питание от РЩ или ответвительной коробки (ОК), которые получают питание от ГРЩ. Смешанной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой одна часть потребителей получает питание по радиальной, а другая – по магистральной системе. Радиальная схема (рис. 86, а),магистральная схема (рис 86, б), смешанная схема(рис. 86, в)

При выборе схемы распределения электроэнергии на судах учитывают возможность централизованного управления включением и отключением приемников, максимальную надежность снабжения электроэнергией, общую массу сетей.
Радиальная схема обеспечивает централизованное управление питанием приемников электроэнергией с ГРЩ, обладает повышенной надежностью при питании по отдельным линиям передач. В магистральной схеме при повреждении магистрали лишается питания большая группа приемников электроэнергии и исключается возможность централизованного управления питанием. Смешанная схема сочетает достоинства радиальной и недостатки магистральной схем.

29. Расчет судовых электрических сетей.

В процессе проектирования судовых сетей уделяется внимание рациональному выбору сечения кабеля с учетом его фактической нагрузки.

Максимальная температура нагрева соответствующего сечения кабеля будет определяться значением тока его фактической загрузки. В расчетах кабельной сети можно определять допустимый ток нагрузки кабеля с учетом заданной температуры нагревания или допустимую температуру нагрева жил кабеля при фактическом токе нагрузки.

Обычно для расчетов судовых сетей используют таблицы с величинами токов нагрузки для разных сечений одножильных, двухжильных и трехжильных кабелей и проводов при их одиночной прокладке с расчетом на то, что нагрев кабелей не превышает допустимой температуры нагрева токопроводящей жилы + 65° С при температуре окружающего воздуха 40° С.

Предельно допустимый ток загрузки кабелей зависит от продолжительности режима нагрузки (длительный, кратковременный и повторно-кратковременный). Нормы нагрузки кабелей и проводов для выбора сечения кабеля по величине расчетного тока приведены в Правилах Регистра.

Расчетный ток определяется по следующим формулам:

постоянный ток

однофазный переменный ток

трехфазный переменный ток

где Рп — потребляемая мощность потребителей, кВт;
U — номинальное напряжение, в;
k3 — коэффициент загрузки потребителя;
cosφ — коэффициент мощности потребителя.

Расчетный ток кабеля распределительного щита, питающего группу потребителей, определяется по формуле:

для переменного тока

где k0— коэффициент одновременности работы потребителей;
ΣI — сумма токов всех потребителей;
Іа — активные токи потребителей;
Іr — реактивные токи потребителей.

Расчетный ток потребителей принимается наибольшим c учетом возможной его максимальной загрузки в режимах по таблице нагрузок генераторов.

Согласно величине расчетного тока, по таблицам допускаемых нагрузок выбирается сечение кабеля с учетом режима продолжительности «работы, числа жил кабеля, рода тока.

На пучковую прокладку кабельных трасс и окружающую температуру выше и ниже 40° С вводятся соответствующие поправочные коэффициенты для каждого выбранного сечения. Правила Регистра в зависимости от температуры устанавливают различные поправочные коэффициенты для пересчета расчетного тока (табл. 1).

Таблица 1. Поправочные коэффициенты для пересчета расчетного тока

При выборе сечения кабеля для многорядной открытой (пучковой) прокладки и скрытой прокладки кабелей Правилами Регистра предусматривают снижение расчетного тока на 25%.

В отдельных случаях при пучковой прокладке кабеля допустимый ток нагрузки определяется по существующей методике расчета. При определении расчетного тока нагрузки при пучковой прокладке следует установить, нагружены ли кабели пучка номинальной нагрузкой с учетом фактических режимов работы потребителей, питающихся от проложенных кабелей в пучке.

Расчеты электрических сетей для некоторых типов судов показали необоснованность снижения расчетного тока кабеля, проложенного в пучках, так как в режимах работы судна кабели фактически не загружены номинальным рабочим током.Выбранное сечение кабеля проверяется на потерю напряжения.

30.

Приемник электроэнергии - это устройство, предназначенное для преобразования электроэнергии в другой вид энергии. Приемники электроэнергии обеспечивают безопасность плавания, безаварийную работу энергетической установки, сохранность грузов и нормальные бытовые условия экипажа. Классификация приемников электроэнергии Приемники электоэнергии классифицируют по трем основным признакам: 1. назначению; 2. степени важности (ответственности); 3. режиму работы. По н а з н а ч е н и ю приемники электроэнергии делят на следую­щие группы: средства навигации и связи - гирокомпас, лаг, эхолот, радиолока­торы, радиопелен гаторы, радиостанция; механизмы судовых систем и устройств - насосы, вентиляторы, компрессоры; палубные механизмы - грузовые лебедки и краны, рулевое уст­ройство, брашпили, шпили, автоматические швартовные лебедки; бытовые механизмы и приборы - климатическая установка, оборудование камбуза, прачечной; электрическое освещение. По с т е п е н и в а ж н о с т и приемники электроэнергии подразде­ляют на 3 группы: особо ответственные приемники, перерыв в питании которых может привести к аварии судна и гибели людей. К ним относятся радио- и навигационное оборудование в соответствии с Правилами по конвенционному оборудованию морских судов, рулевое устройство, пожарный насос, аварийное освещение и др. На грузовых судах валовой вместимостью 300 рег. т и более, а также на некоторых других судах приемники этой группы питаются практически бесперебойно от основной, а при ее обесточивании - от аварийной электростанции; ответственные приемники, обеспечивающие работу СЭУ, управле­ние судном и сохранность груза. В эту группу входит основная часть судовых приемников электроэнергии - насосы, вентиляторы, компрес­соры, якорные и швартовные механизмы, грузовые устройства, средст­ва внутрисудовой связи и сигнализации и др. Эти приемники получают питание во всех режимах работы основной СЭС; малоответственные приемники, допускающие перерыв питания в аварийных ситуациях или при перегрузке СЭС - бытовая вентиляция, камбузное оборудование и др. По р е ж и м у р а б о т ы различают приемники электроэнергии с продолжитель- ным S1, кратковременным S2, повторно-кратковремен­ными S3-S5 и перемежающимися S6-S8режимами. В продолжительном режиме работают ЭП насосов постоянной подачи, вентилято- ров, ком­прессоров, воздуходувок и др.; в кратковременном - ЭП шпилей, брашпилей, шлюпочных и траповых лебедок; в повторно-кратковре­менных - грузовые лебедки и краны; в перемежающихся - технологи­ческое оборудование судов технического флота. Основную долю производимой электроэнергии на судах потребляют ЭД. Для ЭП постоянного тока, работающих в продолжительном режиме, применяют электродвигатели общесудового исполнения серий П и 2П в диапазонах мощностей 0,1 - 200 кВт и частот вращения 750-3000 об/мин для серии П и 750-4000 об/мин для серии 2П. Для ЭП перемен­ного тока используют асинхронные электродвигатели серии 4А в диапазонах мощностей 0,1 - 315 кВт с пятью уровнями синхронных частот вращения (600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин). Для приемников кратковременного и повторно-кратковременного режимов с большой частотой включений, тяжелыми условиями пуска и частыми реверсами на по­стоянном токе применяют электродвигатели серии ДПМ мощностью до 100 кВт, серии Д800 мощностью 120-350 кВт и серии ДП мощностью 136-540 кВт, а на переменном токе -асинхронные электродвигатели серии МАП в диапазоне мощностей 1-100 кВт. Электродвигатели серии 2П могут питаться от тиристорных преобразователей постоян­ного тока, серии МАП в специальном исполнении — от тиристорных преобразователей частоты с регулируемой частотой в пределах 5-80 Гц для 1-скоростных и 5-20 Гц для обмоток малой скорости 2- и 3-скоростных ЭД. Электродвигатели серии ВМАП являются взрывозащищенной модификацией элект­родвигателей серии МАП, устанавливаются в судовых помещениях, где возможно образо­вание взрывоопасных смесей газов и паров, и выдерживают до 20 внутренних взрывов без утраты работоспособности. Эксплуатационные качества приемников электроэнергии Э к с п л у а т а ц и о н н ы е к а ч е с т в а приемников электроэнергии оказывают существенное влияние на режим работы СЭЭС. Прямой пуск АД при недостаточной суммарной мощности включенных генерато- ров приводит к понижению частоты тока и провалам напряжения, что может повлечь выпа дение генератора из синхронизма, остановку ПД генератора, а также отключение работаю щих машин и механизмов. Для ограничения пусковых токов АД применяют пуск переклю че­нием со "звезды" на "треугольник", а также автотрансформаторный, реакторный и дру- гие способы пуска. Асинхронные электродвигатели, работающие с недогрузкой, перегру­жают сеть и генераторы реактивными токами, не позволяя использо­вать полностью мощность генера- торов. Эффективным способом компен­сации реактивной мощности является применение конденсаторных батарей с автоматическим регулированием емкости, подключаемых к шинам СЭС. Не выключенные вовремя приемники ЭЭ перегружают судовую электростанцию и линии электропередачи, снижают степень электро- и пожаробезопасности.