Рекомендации к выполнению курсового проекта №2

2.8. Рекомендации по составлению схемы распределения электроэнергии.

2.8.1 Схема коммутации ГРЩ

Однолинейная схема коммутации ГРЩ должна обеспечивать:

1) параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;

2) питание через трансформаторы секции потребителей 220 В;

3) питание секции второстепенных потребителей при выключении любого из генераторов;

4) питание с берега;

5) связь ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

В общем случае схема включает в себя следующие элементы:

1) сборные шины ГРЩ, разделенные на секции (генераторные, потребителей)

2) генераторные кабели со своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);

3) секционные АВВ либо разъединители;

4) перемычки с переключателями;

5) трансформаторы 380/220;

6) фидер берегового питания;

7) фидер, связывающий ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

8) аварийный распределительный щит с секциями 380В и 220В и потребителями, получающими питание от него согласно правилам Регистра РФ;

9) контакторы, отключающие секции малоответственных потребителей.

Изображения однолинейных схем коммутации ГРЩ имеются в литературе [1]; [2]; [3].

 

2.8.2 Схема распределения электроэнергии(от ГРЩ)

Следующим этапом проекта является разбивка потребителей, указанных в таблице нагрузок, по фидерам. (Данные сводятся в таблицу приложения EXCEL рабочий лист «РЩ » если прилагается). В таблицу заносить только генераторы (валогенераторы), трансформаторы и электродвигатели. При этом необходимо руководствоваться Правилами Регистра РФ, в котором содержатся указания по разбивке фидеров ответственных потребителей по секциям сборных шин, ГРЩ:

Вот некоторые положения из требований Регистра, определяющих условияэлектроснабжения ответственных потребителей, (XI, 43)

От шин главного распределительного щита должны получать питание по отдельным фи­дерам следующие потребители:

I электрические приводы рулевых устройств,

2 электрические приводы якорного устройства;

3 электрические приводы пожарных насосов;

4 электрические приводы осушительных насосов,

5 электрические приводы компрессоров и насосов спринклерной системы

6 гирокомпас;

7 щит холодильной установки грузовых трюмов;

8 электрические приводы агрегатов возбуждения электрической гребной установки,

9 секционные щиты основного освещения;

10 щит радиостанции,

11 щит навигационных приборов;

12 щит сигналъно-отличительных фонарей;

13 секционные щиты и распределительные устройства питания других потребителей ответст­венного назначения, объединенных по принципу однородности выполняемых функций;

14 распределительные устройства объединенного пульта управления

15 щит станции автоматической сигнализации обнаружения пожара;

16 электрические приводы механизмов обеспечивающих работу главных механизмов;

17 щиты электрических приводов грузовых швартовных, шлюпочных и других устройств вентиляции и нагревательных приборов;

18 устройства управления винтом регулируемого шага;

19 зарядные устройства стартерных аккумуляторных батарей и батарей, питающих ответственные устройства;

20. щиты питания электрических приводов закрытия водонепроницаемых дверей и устройств, удерживающих противопожарные двери в открытом состоянии, а также щиты сигнализации о положении и открытии водонепроницаемых и противопожарных дверей;

21. щит холодильной установки системы углекислотного тушения низкого давления;

22. щиты освещения ангаров и светотехнического оборудования посадочных площадок для вертолетов;

23. другие, не перечисленные выше потребители - по требованию Регистра

Допускается питание потребителей, перечисленных в 4, 6, 10, 11, 12, 15, 16, 18, 19,.20 от распределительных устройств, указанных в 13 или.14, по отдельным фидерам, имеющим коммутационные и защитные устройства

Если механизмы одного назначения с электрическими приводами, установлены в двойном или большем количестве, то, по крайней мере, один из этих электрических приводов должен получать питание по отдельному фидеру от главного распределительного щита. На электрические приводы остальных таких механизмов допускается подавать питание от секционных щитов или специальных распределительных устройств, предназначенных для питания ответственных потребителей.

Eсли сборные шины на главном распределительном щите разделены на секции, имеющие межсекционные разъединительные устройства, то электрические приводы, секционные щиты, специальные распределительные устройства или пульты, установленные в двойном или большем количестве или питаемые по двум фидерам, должны быть подключены к разным секциям главного распределительного щита.На грузовых судах ограниченных районов плавания II, II СП, III СП и III, а в отдельных случаях на судах неограниченного района и ограниченного района плавании I по особому согласованию с Регистром допускается подключение фидера питания якорного устройства к распределительному щиту грузовых лебедок или другому распределительному щиту при условии их питания непосредственно от главного распределительного щита и соответствующей защиты.

Конечные ответвленные цепи на номинальный ток более 16 А должны питать не более одного потребителя.Разбивку следует производить с учетом равномерности нагрузки каждой секции. Питание неответственных потребителей от отдельной секции сборных шин.

Компоновка потребителей по распределительным щитам (РЩ) должна производиться с учетом их назначения (например, щит вентиляции трюмов, рефустановки и т.д.), а также расположения потребителей на судне (например, щит, обеспечивающий питание сепараторов и насосов МКО, щит освещения МКО и т.д.).

Однолинейная схема распределения электроэнергии включает в себя схемы коммутации ГРЩ с отходящими от него фидерами (без аварийного распределительного щита), дополненные изображением фидеров питания РЩ со своими АВВ. Все фидеры на схеме должны быть пронумерованы согласно нумерации в таблице рабочего листа «РЩ ».

Изображения элементов и их размеры должны соответствовать ЕСКД.

 

2.8.3 Схема распределения электроэнергии от АРЩ

Следуетучесть, чтовсоответствиистребованиямиРегистравсеособоответственныеиответственныеэлектроприемники должныиметьэлектроснабжениеотдвухнезависимыхисточников. Сцельюповышениянадежностиэлектроснабженияпервой группыэлектроприемниководинизфидеровпитанияобычно подключаетсякАРЩивнормальныхрежимахработы ониснабжаютсяэлектроэнергиейотгенераторовосновнойэлектростанциитранзитомчерезГРЩиАРЩ. Второйфидерпитанияпри этомподключаетсянепосредственнокоднойизсекцийГРЩ.Некоторые положения из требований Регистра, определяющих распределение электрической энергии от аварийных источников электроэнергии (XI, 9.4):

В нормальных эксплуатационных условиях АРЩ должен питаться от ГРЩ. Фидер питания должен иметь защитные устройства от перегрузки и короткого замыкания, установленные на главном распределительном щите.

На АРЩ следует предусмотреть выключатель, который должен автоматически отключаться при исчезновении напряжения на шинах ГРЩ.

Если предусматривается питание ГРЩ от АРЩ, автоматический выключатель на АРЩ должен быть оборудован, по крайней мере, защитными устройствами от короткого замыкания.

Если АДГпредусмотрен для питания в исключительных случаях и кратковременно неаварийных потребителей, следует:

- предусмотреть соответствующие мероприятия, обеспечивающие действие аварийных устройств во всех аварийных условиях;

- предусмотреть там, где это необходимо, автоматическое отключение неаварийныхпотребителей от АРЩ для обеспечения питания аварийных потребителей.

Потребители, получающие питание от аварийных источников должны получать питание по отдельным фидерам от шин ГРЩ, оборудованного соответствующей коммутационной и защитной аппаратурой. От АРЩ допускается питание указанных ниже потребителей:

1. сигналъно-отличителъных фонарей, фонарей сигнала «Не могу управляться» и других фонарей, требуемых действующими Международными правилами предупреждения столкновения судов:

2. средств внутренней связи и оповещения, а также авральной сигнализации;

3. радио- и навигационного оборудования;

4. системы сигнализации обнаружения пожара;

5. ламп дневной сигнализации, звуковых сигнальных средств (свистков, гонгов и др.), призывной ручной сигнализации и остальных видов сигнализации, требуемых в аварийных состояниях;

При включении с пульта управления судном, расположенного в рулевой рубке и при наличии переходного источника энергии получают питание следующие потребители:

- пожарный насос;

- электрооборудование, обеспечивающее работу пеногенераторов;

- аварийное освещение;

- средства внутренней связи и оповещения, необходимыев аварийных условиях;

- системы авральной сигнализации, сигнализации обнаружения пожара и устройств управления и сигнализации о положении противопожарных дверей.

- лампы дневной сигнализации, звуковые сигнальные средства (свистки, гонги и др.) и остальные виды сигнализации, требуемые в аварийных условиях;

- устройства закрывания водонепроницаемых дверей, сигнализации их положения и предупреждения их закрывания (должны получать питание через специальный распределительный щит, на фидерах которого не должны устанавливаться выключатели).

Кабели, питающие аварийные потребители, должны прокладываться таким образом, чтобы затопление потребителей ниже палубы переборок не лишило питания остальных потребителей, находящихся выше этой палубы.

Распределительные устройства аварийных потребителей должны находиться выше палубы переборок, вне шахт машинного отделения.

Пусковые устройства аварийных дизель-генераторов (Требования Регистра XI, 9.5)

В качестве пусковых устройств АДГ могут применяться:

- электрическое стартерное устройство с собственной аккумуляторной батареей и зарядным устройством;

- система сжатого воздуха с собственным независимым воздухохранителем;

- гидравлическая система пуска;

- ручные пусковые устройства: пусковая рукоятка для проворачивания двигателя вручную, инерционное пусковое устройство, гидравлические аккумуляторы, заряжаемые вручную, патроны с пороховым зарядом.

Каждый АДГ с автоматическим пускам должен быть оборудован пусковым устройством одобренного типа с запасом энергии, достаточным, по крайней мере, для трех последовательных пусков.Источник накопленной энергии должен быть защищен с тем, чтобы исключить критическое истощение его системой автоматического пуска, если не предусмотрено второе независимое средство для пуска.

Дополнительно должен быть предусмотрен второй источник энергии для производства дополнительных трех пусков в течение 30 мин, если не предусмотрено эффективное ручное пусковое устройство.

При применении системы сжатого воздуха в качестве одного из средств пуска АДГ в помещении АДГ должен располагаться воздухохранитель вместимостью, достаточной на три пуска АДГ. Заполнение этого воздухохранителяможет быть произведено от воздухохранителей, предназначенных для пуска главных или вспомогательных двигателей, через невозвратный клапан, установленный внутри помещения АДГ, или от электрокомпрессора, питаемого от аварийного распределительного щита.

Если для пуска АДГ на судне используется только система сжатого воздуха, должно быть предусмотрено два пусковым баллона каждый вместимостью, достаточной на три пуска.

Если автоматический пуск АДГ не требуется, допускается ручной пуск одним из пусковых устройств.

Питание зарядных устройств аккумуляторных батарей и электрических приводов механизмов, обеспечивающих пусковые системы сжатого воздуха или гидравлические системы запуска АДГ, должно осуществляться от АРЩ по отдельным фидерам.

Такимобразом, приаварийномсостоянииосновнойСЭСаварийнаяэлектростанциястановитсяавтономнымиединственным источникомэлектроэнергиинасудне. ВнормальномрежимеработысуднаАДГнеработает, ночастькоммутационныхустройствщитааварийнойСЭСиспользуютдляподачипитанияот ГРЩ, приразрядеподключаютсяназарядАБ, контролируютсопротивлениеизоляции. ВэтомрежимеприемникиаварийнойСЭС получаютпитаниеотГРЩ, ававарийномрежимеонипереключаютсянаэлектроснабжениеотАДГ.

Нарис.2.5 представленаупрощеннаясхемаодногоизвариантовАРЩаварийнойСЭС. Внеаварийномрежименаегошины отГРЩпокабелямподаетсянапряжение380Ви220 В. СпомощьюкнопкиS1.2включаетсяконтакторК1. Нашины220Вможноподать питаниеотшин380ВчерезтрансформаторТ, автоматический выключательQF2 иконтакторК2. РазмыкающиевспомогательныеконтактыКЗ.2иК2.2исключаютодновременноевключениенапряжения220ВотГРЩиотшин380 Вчерезтрансформатор Т. В аварийномрежимепускаетсяАДГиегогенераторGподключаетсянашины380 Вчерезавтоматическийвыключатель QF1.При этом контактор К.1 отключает кабель питания с ГРЩ 380В, так как его катушка теряет питание благодаря контактуавтомата QF1.1.

ТребованияПравилРегистраСССРкстабилизациинапряжения АДГменеежесткие (допускаетсяпогрешность±3,5 %номинальногонапряжения).

Конструктивно представленная схема щита смонтирована в 4-панельном щите. На его панелях установлена кнопки управления контакторами, контрольно-измерительные приборы с переключателями, кнопки проверки пуска АДГ, устройство контроля сопротивления изоляции, кнопки включения автоматического выключателя генератора.

Нагрузка аварийной СЭС контролируется общим амперметром, наиболее мощные приемники электроэнергии имеют отдельный амперметр с переключателем. Зарядные статические устройства стартерных батарей АДГ и аппаратура САРН установлены в щите или отдельно в помещении аварийной СЭС.Для ответственныхэлектроприемниковэта задача также может быть реализована и другими схемными решениями. Например, наличие двух питающих фидеров, подключенных к разным секциям ГРЩ, получающим электроэнергию от различных генераторов и связанным между собой секционным выключателем.

 

 

2.9Разработка схемы генерирования и распределения электроэнергии

Все остальные электроприемники могут быть запитаны от групповых, отсечных и других распределительных щитов (РЩ) с использованием фидерного, магистрально-фидерного и магистрального способа распределения электроэнергии. При этом целесообразно все или большую часть неответственных электроприемников запитать через РЩ, подключенные к отдельной секции ГРЩ, что упростит работу устройств автоматики.

При разработке схемы СГ и РЭ необходимо также предусмотреть отдельную кабельную линию, связывающую ГРЩ со специальным щитом питания с берега (ЩПБ), установленным на верхней палубе. ЩПБ может быть использован для электроснабжения судовых приемников электроэнергией с берега при длительных стоянках в отстое, ремонте и т.п., когда работа судовой электростанции не экономична Положения из требовании Регистра, определяющих условия питания от внешнего источника электрической энергии (XI, 3. 4)

· Если предусматривается питание судовой сети от внешнего источника электрической энергии, на судне должен быть установлен щит питания от внешнего источника.

· Для судов с электрической установкой малой мощности допускается подключение кабелей питания судовой сети от внешнего источника электрической энергии непосредственно к главному распределительному щиту.

· На щите питания от внешнего источника электрической энергии должны быть предусмотрены:

-клеммные устройства для подключения гибкого кабеля;

- коммутационные и защитные устройства для включения и защиты стационарно проложенного кабеля главного распределительного щита; при расстоянии между щитом питания от внешнего источника электрической энергии и главным распределительным щитом менее 10 м по длине кабеля защитное устройство допускается не устанавливать;

- вольтметр или сигнальные лампы о наличии на клеммах напряжения от внешнего источника тока;

- устройство или возможность включения устройства для контроля полярности или порядка следования фаз;

- клемма для заземления нейтрального провода от внешнего источника;

- табличка, указывающая напряжение, род тока и частоту;

- устройство для механического закрепления конца гибкого кабеля, подведенного к щиту, и скобы для подвески кабеля, которые должны располагаться на щите питания от внешнего источника или вблизи него.

Напромысловыхитранспортныхсудахобычноприменяются различающиесяпоструктуре, составуэлементовифункциональнымсвязямсистемыгенерированияираспределенияэлектроэнергии. Темнеменее, принципыпостроенияунихобщие. Поэтомурекомендуетсяиспользоватьтиповыесхемыгенерированияэлектроэнергии, унифицированноеитипизированноеоборудование. Применение серийностив изготовлениираспределительныхустройств, ГРЩ_, пультов управленияидругогооборудованияСЭЭСприводиткснижению строительнойстоимостипроектируемогосудна.

В Приложении № 5 рассмотреныварианты 1,2,3 схем, получившихнаибольшеераспространениеииспользуемыхвкачестветиповыхсхемприпроектированиисистемыгенерированияираспределенияэлектроэнергиирыбопромысловогосуднатипатраулер.

 

2.10. Расчет судовой электрической сети

2.10.1.Рекомендации по выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств

Литература: Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. Учебник 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Судостроение. 1987.

Передача электроэнергии от генераторов до главного распределительного щита и от главного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями.

Группа кабелей или проводов, имеющая общее крепление, где каждый (кроме крайних) соприкасается с двумя соседними, образуют ряд. Группа соприкасающихся между собой кабелей или проводов, состоящая из трех или более рядов и имеющая общее крепление, образует пучок.

Обозначение кабеля и провода состоит из марки, числа жил и площади их поперечного сечения, а также значения допустимого напряжения (например, кабель КНРЭ З *25-500).

Особенности эксплуатации в судовых условиях помимо учета экономических и массо-габаритных показателей, предъявляют ряд технических требований к кабелям и проводам.

Вот некоторые положения из требований Регистра к выполнению судовой кабельной сети (Xl, 11.16.8).

На сyдaхдолжны применяться негорючuе и не распространяющие горение кабели и npoвoдa с медными жилами,изготовленные в соответствии с требованиями настоящей части Правил или одобренными Регистром действующими стандартами. Применение кабелей и проводов других типов является в каждом случае предметом специального рассмотрения Регистром.

Должны применяться кабели и провода с многопроволочиыми жилами и площадью попе­речного сечения жилы не менее:

· 1,0 мм² в цепях питания, управления и сигнализации ответственных устройств и в цепяхпитания других устройств;

· 0,75 мл ² в цепях управления и сигнализации;

· 0,5 мм² в цепях контрольно-измерительных и внутренней связи с числом жил в кабеле неменее четырех.

Для питания неответственных устройств допускается применение кабелей с однопроволочной жилой площадью сечения 1,5 мм ² и менее.

В сетях с большими индуктивными и емкостными нагрузками должныприменяться кабели, рассчитанные на рабочее напряжение, равное приблизительно удвоенному номинальному напряжению сети.

В местах, подверженных воздействию нефтепродуктов или другой агрессивной среды, должны применяться кабели, имеющие оболочку, стойкую к воздействию данной среды.

Кабели, не обладающие указанными свойствами, допускается прокладывать в таких местах только в металлических трубах.

В местах, где кабели могут подвергаться механическим повреждениям, должны прокладываться кабели, имеющие соответствующую броню, а кабели других типов должны в таких местах защищаться или прокладываться в трубах.

Кабели, питающие электрические приводы спринклерной системы и пожарного насоса от аварийного источника электрической энергии, проложенные через шахты машинных помещений категории А, камбузы, сушильные и другие подобные помещения высокой пожарной опасности должны быть негорючими или защищенными от воздействия пламени. По внешним переборкам таких помещений кабели должны быть проложены на расстоянии не менее 100 мм от источников тепла.

Расчетсудовойэлектрическойсетипредставляетсобой достаточносложнуюзадачусмногофакторнойзависимостью, решениекоторойсущественновлияетнахарактеристикиСЭЭС. Преждевсегоэтоопределяетсятем, чтоприпротеканииэлектрическоготокапокабелюилипроводуимеютместотакиенегативныеявления, какпотеримощности(I²R), потериэнергии (I²Rt) ипотеринапряжения(IR), откоторыхнепосредственно зависитэкономичностьсистемы.

Важнейшимикритериямиправильностивыбораконкретной маркикабеляиегосеченияявляются:

-номинальноенапряжениекабеля, обеспечивающеенеобходимые изоляционныесвойстваприрабочемнапряженииустановки;

- температуранагреважилврасчетномдляданногокабеля режимаработы (длительный, кратковременныйиповторно-кратковременный);

- значениепотерьнапряжениявнем.

Существуютразличныеметодыопределенияоптимальныхпараметровсудовойкабельнойсетитрехфазногопеременноготока, ониподробноизложеныв [1,2,4]. Напрактикенаибольшее распространениеполучилупрощенныйметод, согласнокоторому расчеткабеляпроизводитсяисходяиздопустимойплотноститокана

1 мм²сечениямедипровода, температурыокружающейсредыиусловийпрокладкикабеля. Данныйметодпозволяетне производитьпроверкувыбранныхсеченийкабелейнатермическуюустойчивостьиограничитьсятолькопроверкойнапотери напряжения.

Расчетэлектрическойсетисводитсякследующему:

-определениерасчетных (рабочих) токоввразличныхучасткахсудовойэлектрическойсети;

-выборсеченийкабелейипроводниковиихпроверкапоусловиямработыипрокладки;

- определениепотерьнапряжениявсетисвыбраннымикабелямиипроводами. Рассмотримпроцедуруиособенностиэтогорасчета.

 

2.10.2. Выбортипаисечениякабелейипроводов.

Выборкабеляпонапряжениюсводитсякобеспечениюусловия

U_{каб. ном} ≥U уст.ном (2.10.1)

Расчет сечения и выбор кабеля рекомендуется выполнять в последовательности заполнения таблицы приложения Excel (рабочий лист «РЩ »)

 

В таблице, приведенной в приложении необходимо:

- указать название и номер рассчитываемого щита;

- в столбец «Наименование потребителя/фидера» ввести наименование потребителей, получающих питание от данного щита, номер генератора (валогенератора) и трансформатора;

- в столбце «Номер фидера» указать номера фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на однолинейной схеме СЭС;

- в столбце «Номер автомата» указать номера автоматов фидеров питания потребителей в соответствии с нумерацией на однолинейной схеме коммутации ГРЩ;

- в столбце «Номинальная мощность» указать соответствующие номинальные мощности потребителей, генератора (валогенератора) и трансформатора;

- в столбце «Напряжение сети/генератора» указать напряжение питающей сети, напряжение генератора и трансформатора;

- в столбец «Номинальный КПД» ввести соответствующие значения для потребителей и трансформатора;

- в столбец «Номинальный коэффициент мощности» ввести соответствующие значения для потребителей и генератора (валогенератора);

- для потребителей, в соответствующих столбцах, указать коэффициент загрузки самого напряженного режима работы и номинальный ток (номинальный ток генератора и трансформатора вычисляются автоматически после заполнения предыдущих столбцов);

- в столбец «Коэффициент уменьшения допустимой нагрузки кабеля» ввести соответствующие значения коэффициента для потребителей, генератора (валогенератора) и трансформатора;

- для того, чтобы столбец «Коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля» заполнился автоматически, необходимо заполнить ячейки Е33, Е34 и Е35 соответствующими значениями температур;

- в столбце «Режим работы кабеля» указать условное обозначение режима работы кабеля (П-продолжительный, К - кратковременный, ПВ - повторно - кратковременный);

- для потребителей, генератора (валогенератора) и трансформатора указать тип и сечение кабеля в соответствующем столбце;

Потери напряжения на кабеле рассчитываются автоматически при заполнении всех ячеек и отображается в столбце Z.

а) На схеме генерирования и распределения электроэнергии намечают наиболее характерные участки кабельной сети, подлежащие расчету:

- кабель от генератора до ГРЩ;

- кабель от ГРЩ до одного из распределительных щитов (РЩ);

- кабель от одного из РЩ до отдельного приемника электро-
энергии, подключенного к его шинам.

б) По значениям мощности приемников электроэнергии, полученным в таблице нагрузок СЭС, определяются рабочие токи кабелей судовой сети на участках, указанных в п. а):

Рабочийтоккабеля, соединяющегогенератор 3-х фазногопеременноготокасГРЩ

(2.10.2)

Рабочийток[А] кабеля, питающеготрехфазныйасинхронныйдвигатель

(2.10.3)

Приопределениисечениякабелякраспределительномущиту РЩрабочийтоккабеляопределяетсякакгеометрическаясумма активныхиреактивныхтоковвсехподключенныхкэтомуРЩ приемниковэлектроэнергии. Расчетный ток кабеля, питающего от РЩ группу из nприемников переменного тока

nn Iраб.рщ= (ΣIαi)2 +(ΣIpi)2(2.10.4) i=1 i=1

 

 

гдеΣI_αi= I_{α 1} +I_{α 2} + _…..+I_αn

ΣI_pi= I_{p 1} +I_{p 2} + _…..+I_pn

I_αi =I_icosφ_i- активная составляющая полного тока i-го присоединения;

I_рi =I_isinφ_i- реактивная составляющая полного тока i-го присоединения;

I_i - полный ток i-го присоединения

n– число приемников в группе.

Рабочий ток кабеля, питающего трансформатор

I_{1 раб. тр.}= S_ном.тр. * 10³ /√3U_1ном(2.10.5)

Рабочий ток кабеля, питающего потребители 220В

I_{2раб. тр.}= S_ном.тр. * 10³ /√3U_2ном(2.10.6)

При выборе типа кабеля необходимо учитывать условия, в которых будет работать кабель. Из условия монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке.

Рекомендуется выбирать максимальное сечение трехжильных кабелей не выше 3*240 мм ². Минимально допустимое сечение жил кабеля и проводов соответственно равно 1 мм ².

Расчет кабельной сети включает в себя следующие этапы:

- определение рабочих токов в кабелях;

- выбор сечения кабелей с учетом условий прокладки;

- определение потери напряжения в кабельной сети.

Сечение жил кабеля определяется с помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода (Приложение 6) по величине расчетного тока кабеля по формуле:

(2.10.7)

где I_раб.-действительный ток, протекающий по кабелю;

К ₁- коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи при прокладке кабелей пучком:

К₁ = 0,6 - для трехрядных пучков;

К₁ = 0,8 - для двухрядных пучков;

К₁ = 0,9 - для однорядных пучков;

 

В таблицах значений нагрузок одиночно проложенных кабелей (Приложение 6) предусмотрен учет продолжительности их работы. В тех случаях, когда температура окружающей среды выше 40 ⁰, ток кабеля следует уменьшить, руководствуясь формулой:

_. (2.10.8)

где I_т - табличное значение тока;

Q _сред.-температура окружающей среды.

Из данного выражения определяется коэффициент К₂:

К_{2 =} 0,2 _Ö65⁰ - Q_сред. (2.10.9)

Известно, что номинальная температура жилы кабеля типа КНР равна 65 ⁰. Для других типов кабелей (например, КБН, КОВЭ и др.) следует брать их номинальную температуру.

Выбор кабеля по напряжению сводится к сопоставлению номинального напряжения, под которым находится кабель, U_к с номинальным напряжением кабеля U_к.н. При этом должно выполняться условие:

(2.10.10)

 

2.10.3. Проверка выбранных сечений кабелей на допустимое падение (потери) напряжения.

Падение напряжения на кабеле для расчетных участков (от генератора до ГРЩ и от ГРЩ до отдельного приемника электроэнергии) определяется на основании выбранных для них сечений и принятых длин кабеля.

При отсутствии точных данных по длине кабельных трасс длины расчетных участков кабельных линий дляопределении падения напряжения на кабеле принимаются ориентировочно, приэтомследуетучитыватьтипсудна, егогабаритныеразмерыиместорасположениянасуднерассматриваемыхэлементов электрооборудования.

Длярасчетапотерьнапряжениявотдельномфидерекабельнойэлектрическойсетипостоянноготокапользуютсяследующим выражением

Δ U = 2I *R*100%/U_ном =2I*λ *100%/U_HOM*γ *S(2.10.11)

где 2 - коэффициент, учитывающий потери в прямом и обратном проводе электрической цепи;

I - ток нагрузки, А;

R- сопротивление одного провода, Ом;

U_hom-номинальное напряжение сети,

λ - длина кабеля, м

γ- удельная проводимость меди, м/(Ом*мм)}

γ= 48м/(Ом*мм) при температуре 65°С^о

S- сечение кабеля, мм².

Расчетпотерьнапряжениявкабельнойэлектрическойсетипеременноготокасущественноотличаетсяотрассмотренноговыше.

 

Рис.2.6

Этообъясняетсятем, чтоэлектроприемникипеременноготокаработаютс различнымкоэффициентоммощности, поэтомунеобходимоопределятьпотери напряжениякакнаактивном, такина реактивномсопротивлениирасчетного участкасети.Какследуетизвекторнойдиаграммы, приведеннойнарис.6, падениенапряженияΔUопределяетсягеометрическойсуммойвекторов2I*Rи2j*х исоответствуетотрезкуае(ΔU=U_г–U_л).

.Потеринапряжения, вотличиеот падениянапряжения, представляютсобойарифметическуюразностьнапряженийU_гиU_лсоответствующуюотрезкуа-с наприведеннойдиаграмме.

Посколькуас ≈ае,тосдостаточнойстепеньюточностиможнозаписать

∆U = 2I (r*Cosφ+ x*Sin φ) (2.10.12)

Для расчета потерь напряжения в однофазной электрической сети переменного тока в процентах пользуются следующим выражением

 

ΔU = 2I (r*Cosφ +x*Sinφ)100% / U_ном(2.10.13)

 

В трехфазной электрической сети имеют место как фазные потери напряжения в каждом из проводов, так и линейные потери между двумя линейными проводами. При равномерной нагрузке фаз фазные потери напряжения определяются в соответствии с выражением (2.9.17),а линейные потери напряжения находят из соотношения

DU_л = (Ö3 Icosj*λ * 100%)/ (gSU²) (2.10.14)

где – I cosj - номинальная активная составляющая тока приемника

λ – длина кабеля в метрах

g - удельная проводимость меди

S – сечение жилы кабеля в мм²

Посколькувсетяхпеременноготокасчастотой 50Гцзначениехкакправиломногоменьшезначенияг, товпрактическихрасчетахреактивнойсоставляющейпренебрегают и определяют потеринапряжениякак в формуле (2.9.18.)

Сувеличениемчастотыпеременноготоказначениягихтакжевозрастают, причемнеравномерноиотношениег/х уменьшается. Поэтомувсетяхповышеннойчастоты (более 50Гц) уженельзяпренебрегатьреактивнойсоставляющейпотерьнапряжения. Например, начастоте 400Гцреактивнаясоставляющаяоказываетсядажесущественнобольшеактивной составляющей.

Допустимыепотеринапряжениярегламентируются Правилами Регистра.

ВотнекоторыеположенияизтребованийРегистра ( XI, 16.8 ), определяющих допустимыепотеринапряжения:

- падение напряжения на кабеле, соединяющем генераторы с главным распределительным щитом или с аварийным распределительным щитом, не должно превышать 1%.

-падение напряжения между сборными шинами главного распределительного щита и аварийного распределительного щита и любыми точками установки при нормальных условиях работы не должно превышать 6% номинального напряжения, а для потребителей, питаемых от аккумуляторной батареи с номинальным напряжением до ЗОВ, эта величина может быть увеличена до 10%.

При кратковременных нагрузках, например, при пуске электрических двигателей, могут быть допущены большие падения напряжения, если это не вызовет нарушения в работе судовой электрической установки.

Кабели, служащие для питания электрических двигателей переменного тока с прямым пуском, должны быть так рассчитаны, чтобы падение напряжения на клеммах двигателя в момент пуска не превышаю 25% номинального напряжения.

Возможность увеличения указанного падения напряжения в каждом конкретном случае является предметом специального рассмотрения Регистром.

Вышеуказанные требования касаются также кабелей дистанционного управления этих устройств.

ЕслинаучасткеотГРЩдоприемникаэлектроэнергиисуммарныепотеринапряженияполучилисьбольшедопустимогозначения, торекомендуетсялибоувеличитьсечениекабеляна участкеснаименьшимсечением, либоэтотучастоквыполнить пучкомизнесколькихкабелейменьшегосечения.

Правилами регламентируются потери напряжения от ГРЩ до каждого потребителя.

В настоящее время действуют следующие нормы потерь напряжения на кабелях:

1. от генератора до ГРЩ - не более 1%;

2. от ГРЩ до потребителей:

освещения - не более 5% при U_н> 30 В, не более 10% при U_н£ 30 В;

силовых потребителей - не более 7% при длительном режиме работы, не более 10% при кратковременном и повторно - кратковременном режиме работы;

щита радиостанции и кабеля для зарядки аккумуляторных батарей - не более 5%.

Длину генераторного кабеля принимают равной 10 метрам.

 

2.10.4. Выборсборныхшинраспределительныхустройств.

ВнастоящеевремявбольшинствеслучаевпроектнойпрактикидлявыполненияГРЩидругихРУпринимаютсятиповые нормализованныесериипанелейищитовблочноготипа, вкоторыхсборныешиныявляютсясоставнойчастьюкомплектациии ужерассчитанынаопределенныеусловияработы.

Приэтомотдельнаяпроцедуравыбораипроверкисборныхшиннетребуется. ВотдельныхслучаяхпроектированияСЭЭСсиспользованиемРУиндивидуальногокаркасногоисполненияонанеобходима.

ВобщемслучаевыборсборныхшинРУвключаетвсебя:

• определениевозможногонаибольшегодлительноготокана
грузкинашины;

• выборформы, расположения, сеченияичислаполосшин;

• проверкушиннадинамическуюитермическуюустойчивость.

Рассмотримособенностиуказанныхпроектныхпроцедур.

НаибольшийдлительныйтокшинГРЩидругихРУопределяетсяисходяизраспределениянагрузкивдольсборныхшинс учетомкоэффициентаодновременностиработып<