Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Первый украинский морской институт

Факультет Судовой энергетики

Кафедра Электромеханики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ

СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ»

Севастополь

2011

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизированные судовые электроэнергетические системы» для студентов направления подготовки 6.070104 «Морской и речной транспорт» специальности «Электромеханика» дневной и заочной форм обучения.

Методические указания разработали:

доцент Берлад Н.В. и преподаватель Крастелёв О.М.

Целью методических указаний является оказание помощи студентам в выполнении и оформлении курсового проекта на базе изученных учебных дисциплин профессионально-практической подготовки и плавательной практики на морских судах.

Методические указания одобрены Ученым Советом Первого украинского морского института .

Протокол №_______ от _____________2011г.

Ученый секретарь ________________Серикова Е.Л.

Содержание

Введение

1. Структура курсового проекта

2. Основная часть проекта

3. Технические характеристики судна

3.1 Главные размерения судна

4. Расчет судовой электростанции, выбор числа, единичной мощности и типа генераторных агрегатов

4.1 Предварительные замечания

4.2 Ходовой режим

4.3 Режим стоянки без грузовых операций

4.4 Режим работы с грузовыми операциями

4.5 Режим маневрирования

4.6 Аварийный режим работы основной СЭС

4.7 Специальные режимы

4.8 Выбор генераторных агрегатов

5. Разработка схемы СЭС, выбор системы распределения электроэнергии и расчет элементов ГРЩ и электрических сетей

5.1 Расчет электрических сетей

5.2 Расчет сборных шин

5.3 Расчет генераторных шин

5.4 Расчет кабеля потребителя

6. Разработка ГРЩ и комплектация его аппаратурой

7. Разработка комплексной автоматизации СЭС

8. Расчет токов короткого замыкания

8.1 Расчетная схема и определение ее параметров

8.2 Определение тока КЗ по расчетным кривым

9. Расчет провала напряжения при пуске мощного потребителя

10. Оформление курсового проекта

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Приложение И

Приложение К

Приложение Л

Приложение М

Приложение Н

Введение

Основной задачей курсового проектирования является разработка эскизного проекта электростанции для конкретного, реального типа судна.

Судно является автономным сооружением и свою жизнедеятельность, как правило, должно обеспечивать собственными средствами. Поэтому к проектируемой электростанции в производстве и распределении электроэнергии предъявляется ряд жестких требований, основные из них таковы:

1) Надежная работа электростанции во всех эксплуатационных режимах работы судна, чтобы обеспечить бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией. Для этого обычно предусматриваются:

- установка на судне двух или более генераторных агрегатов (ГА);

- резерв мощности источников питания;

- применение специальных схем соединения электростанций.

2) Обеспечение высокого качества вырабатываемой электроэнергии, т.е. поддержание постоянства напряжения и его частоты на заданном уровне. Стабильность этих параметров, как правило, обеспечивается применением систем автоматического регулирования возбуждения генераторов и частоты их вращения.

3) Эффективная и экономичная работа источников электроэнергии возможность быстрой ликвидации поврежденных участков простота в управлении при переходе от одного режима работы к другому безопасность обслуживания. Несоблюдение этих правил является причиной снижения технико-эксплуатационных параметров СЭС, а, следовательно, и надежности ее работы.

1 Структура курсового проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графического материала

Пояснительная записка должна содержать следующие составные части и элементы

стандартный титульный лист

бланк технического задания

оглавление (содержание)

введение

основную часть проекта, включающую инженерно-технические разработки и расчеты

заключение

- библиографический список - перечень всех использованных в проекте источников информации

приложения если необходимо

Во введении необходимо дать краткую информацию о современном состоянии проблемы изложить цель и содержание работы методы решения рассматриваемых вопросов отметить значение разрабатываемой темы для соответствующей отрасли народного хозяйства

Содержание и методика проработок основной части проекта излагается ниже. Эта часть проекта, как правило, разделяется на главы, последние делятся на пункты и подпункты

В заключении дается инженерная оценка проекта, излагаются технические рекомендации, указываются возможные области использования разработанного проекта

Графическая часть проекта включает разработку структурной схемы судовой электроэнергетической системы проработку принципиальной схемы электростанции и конструкции главного распределительного щита (ГРЩ), а также разработку структурной схемы автоматизации СЭС класса рекомендованного в техническом задании на проект

В приложение если такое имеется, включаются таблицы и иллюстрации вспомогательного характера описания частных технических решений полученных в процессе разработки проекта

2 Основная часть проекта

Основной задачей курсового проекта является разработка проекта автоматизированной электростанции для конкретного судна

В соответствии с поставленной задачей в курсовом проекте отрабатываются следующие разделы:

1) Техническая характеристика судна

2) Расчет мощности электростанции и выбор генераторных агрегатов

3) Разработка схемы электростанции и выбор системы распределения электроэнергии на борту судна

4) Разработка главного распределительного щита (ГРЩ) и его комплектация коммутационной защитной и измерительной аппаратурой

5) Разработка комплексной автоматизации СЭС

6) Расчет токов короткого замыкания в СЭС и проверка по ним элементов и аппаратов ГРЩ

7) расчет сборных шин ГРЩ на термическую и динамическую устойчивость.

8) Расчет провалов напряжения при пуске мощного потребителя (АД)

3. Технические характеристики судна

В данном разделе рассматриваются: назначение судна его водоизмещение главные размерения класс постройки по Регистру тип главной энергетической установки и ее основные параметры тип движителя скорость хода судна дальность и район плавания, возможные режимы работы судна Также указываются основные группы механизмов и устройств перечень потребителей электроэнергии и расположение основных потребителей в пределах судна или расстояние от ГРЩ до основных потребителей

3.1 Главные размерения судна

3.1.1 Дедвейт - полная грузоподъемность судна, т (масса всех грузов, которые может принять судно).

Для сухогрузов:

, (3.1)

для танкеров:

(3.2)

где D- водоизмещение, т (количество воды вытесненной судном).

3.1.2 Длина между перпендикулярами, м - расстояние между носовым перпендикуляром (линия пересечения - диаметральной плоскости (ДП) с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовую точку (КВЛ) - конструктивной ватерлинии) и кормовым перпендикуляром (линия пересечения ДП с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси вращения руля с плоскостью КВЛ)

(3.3)

3.1.3 Ширина наибольшая, м - расстояние между внутренними поверхностями обшивки в поперечном к ДП направлении измеренное в наиболее широкой части корпуса без учета выступающих частей:

(3.4)

3.1.4 Осадка судна, м - вертикальное расстояние в плоскости мидель-шпангоута от (ОП) основной плоскости до плоскости КВЛ:

(3.5)

3.1.5 Максимальная длина, м - расстояние в горизонтальной плоскости между крайними точками носовой и кормовой оконечностей корпуса без выступающих частей:

(3.6)

4. Выбор мощности СЭС и выбор генераторных агрегатов

4.1 Предварительные замечания

В предварительных замечаниях главы рассматриваются основные параметры судовой электроэнергетической системы и особенности комплектации ее главных звеньев.

Расчет мощности электростанции судна производится с целью определения ее оптимальной комплектации. Выбор числа и единичной мощности ГА надо производить на основании расчетных данных мощностей для всех эксплуатационных режимов работы судов.

При определении мощности СЭС трудность вызывает сложность расчета потребляемых мощностей приемников электроэнергии, работающих с различными нагрузками в разных режимах. Для каждого режима судна имеются свои нагрузки, зависящие от назначения, водоизмещения судна, типа энергетической установки и мощности приемников электроэнергии

Путем непосредственного учета установленной мощности приемников и степени энерговооруженности судна, рассчитывают мощность для характерных групп приемников с помощью коэффициентов спроса к_С для каждой группы. электростанция судно морской автоматизированный

Расчет мощности ЭС аналитическим методом выполняется для основных режимов: ходового, стояночного с грузовыми операциями и без них, маневрирования, аварийных и специальных режимов.

В таблице (Приложение А) приведены необходимые исходные данные ряда вариантов задания по расчету мощности СЭС, где приняты следующие обозначения

- водоизмещение судна, т

- мощность главных двигателей (ГД) судна кВт.

_С- номинальное напряжение судовой сети, В

_Н - номинальная частота тока, Гц

Р_ЭН - мощность наибольшей эпизодической нагрузки, кВт

Р_КВ - мощность кондиционеров воздуха, кВт

Р_К - установленная мощность электроплит камбуза, кВт

Р_БВ - суммарная мощность бытовой вентиляции, кВт

Р_БР - установленная мощность электроприводов брашпилей, кВт

Р_ГМ - суммарная мощность грузовых механизмов, кВт

Р_КП - установленная мощность компрессоров сжатого воздуха, кВт

Р_ХУ - мощность холодильной установки, кВт

Р_ПВ - мощность периодически включаемых потребителей, кВт

Р_НО - мощность электронавигационного оборудования, кВт

Р_ГД - суммарная мощность механизмов, обсуживающих СЭУ, кВт

Р_ТЛ - мощность траловых лебедок, кВт.

Основные параметры СЭЭС род тока -трехфазный переменный; напряжение системы _С =400 В частота тока _С= 50 Гц.

Мощность судовой ЭС рассчитывают для каждого режима в следующем порядке:

4.2 Ходовой режим

Среднюю мощность р_Х, кВт, определяют из выражения:

р_X = 18 + 0,028N + k_О Р_ХУ , (4.1)

где N - мощность главных двигателей энергетической установки, кВт; Р_ХУ - мощность холодильной установки, кВт;

k_О - коэффициент одновременной работы, k_О=0,85.

Выражение (4.1) справедливо только для дизельной малооборотной энергетической установки судна с электрифицированными масляными охлаждающими насосами, а также насосами забортной и пресной воды. При этом учитывают мощности приемников, работающих непрерывно или периодически, и не учитывают мощности эпизодически работающих приемников. Для включения эпизодической нагрузки, к средней мощности р_СРХ прибавляют максимальную мощность одного эпизодически включаемого приемника.

Расчетная мощность (кВт) ЭС с учетом эпизодической нагрузки составляет:

р_Х1 = р_Х + р_ЭН , (4.2)

где р_Х1 - средняя мощность приемников ходового режима с учетом эпизодической нагрузки, кВт;

р_ЭН- наибольшая мощность приемника эпизодической нагрузки, кВт.

Запас мощности ГА, равный наибольшей мощности приемников эпизодической нагрузки, может быть использован при включении неответственных бытовых приборов (электрифицированного оборудования камбузов, общесудовых вентиляторов, системы кондиционирования воздуха и др.).

При перегрузках ГА в ходовом режиме отключаются неответственные бытовые приемники. В расчете мощности ГА, когда мощность эпизодической нагрузки меньше мощности бытовых приемников, необходимо учитывать расчетную мощность последних.

Формулы для расчета мощности ГА в ходовом режиме имеют следующий окончательный вид:

р_РХ = (18+0,028N) + р_ЭН +k_ОР_ХУ, при р_ЭН > р_Р.Б; (4.3)

р_РХ = (18+0,028N) +р_Р.Б +k_О Р_ХУ, при р_РБ > р_ЭН, (4.4)

где р_РБ- расчетная мощность бытовых приемников, равная:

р_Р.Б = р_Р.К + р_Р.В + р_Р.КВ (4.5)

р_Р.К , р_Р.В - расчетная мощность камбузов и бытовых вентиляторов, кВт; р_Р.КВ - расчетная мощность для систем кондиционирования воздуха, кВт.

Расчетные мощности р_Р.В и р_Р.КВ определяются по формулам:

Р_Р.В = k_СВ; (4.6)

Р_Р.КВ = k_С.КВ, (4.7)

где k_С.В и k_С.КВ. - коэффициенты для систем соответственно вентиляции и кондиционирования воздуха. Коэффициент k_С.КВ принимается равным 0,7. Коэффициент k_С.В находиться в функциональной зависимости от суммы установленных мощностей бытовых вентиляторов. Например, при равной 20, 50 и 100кВт, коэффициент k_С.В равен соответственно 0,75; 0,47; 0,45.

Результаты расчетов по формулам (4.3) и (4.4) рекомендуется проверять по следующим выражениям, учитывающим энерговооруженность и особенности электрооборудования судна:

р_Х1=р_Р1+р_Р2+р_Р3+р_Р4+р_ЭН+k_ОР_ХУ, при р_ЭН > р_РБ; (4.8)

р_Х1=р_Р1+р_Р2+р_Р3+р_Р4+р_РБ+k_ОР_ХУ, при р_РБ > р_ЭН, (4.9)

где р_Р1, р_Р2, р_Р3, р_Р4 - расчетные мощности соответственно вспомогательных механизмов, обслуживающих главную энергетическую установку, электронавигационного оборудования, светильников, периодически включаемых приемников, определяемых по формулам:

(4.10)

(4.11)

; (4.12)

(4.13)

где - к.п.д. трансформаторов или преобразователей, =0,9;

D - водоизмещение судна, т.

Формулы (4.8) и (4.9), учитывающие энерговооруженность судна, используют для определения мощности ЭС различных судов при наличии установленных расчетами и опытом эксплуатации, коэффициентов спроса для групп и приемников.

4.3 Режим стоянки без грузовых операций

Среднюю расчетную мощность в данном режиме находят по формуле:

р_СТ = 11 + 0,002D+ k_О Р_ХУ. (4.14)

В эту мощность не входят мощности эпизодически включаемых приемников, систем кондиционирования воздуха, специальных вентиляторов, электрифицированного оборудования камбуза.

Потребляемые мощности указанных приемников в режиме стоянки определяют как мощности в ходовом режиме. Расчетная мощность СЭС с учетом нагрузок эпизодических и бытовых приемников составляет:

р_Р.СТ =(11+0,002D)+р_ЭН + k_ОР_ХУ при р_ЭН > р_Р.Б; (4.15)

р_Р.СТ =(11+0,002D)+р_рб + k_ОР_ХУ при р _Р.Б > р_ЭН. (4.16)

Результаты расчетов (4.15) и (4.16) рекомендуется проверять по формулам:

р_СТ1 = р_Р3 + р_Р4 + р_ЭН + k_ОР_ХУ, при р_ЭН > р_РБ; (4.17)

р_СТ1 = р_Р3 + р_Р4 + р_РБ + k_ОР_ХУ, при р_РБ > р_ЭН. (4.18)

4.4 Режим работы с грузовыми операциями

Мощность ЭС здесь определяет режим работы грузовых лебедок и механизмов, работающих на стоянке. Рабочий цикл грузовых лебедок (работа в повторно-кратковременном режиме) обусловливает полный характер суммарного графика нагрузки судовой ЭС и, соответственно, сложность расчета мощности электроприводов. Мощность ЭС определяется выражением:

р_СТ.Г = р_СТ + р_ГМ , (4.19)

где р_СТ, р_ГМ - расчетные мощности в режиме стоянки без грузовых операций и мощности грузовых механизмов, кВт. Мощность грузовых лебедок при необходимости определяется выражением

(4.20)

где n- число лебедок;

V_H - номинальная скорость подъема полного груза, м/с;

G_H- номинальная грузоподъемность лебедок, т.

4.5 Режим маневрирования

Режим является обычно кратковременным (не более 1% времени работы судна), поэтому не влияет на определение мощности ГА. При необходимости ее находят по формуле:

р_М = р_рХ + 0,8(р_БР + р_ПК), (4.21)

где р_БР и р_ПК - номинальные потребляемые мощности электродвигателей брашпилей и компрессора пускового воздуха, кВт.

4.6 Аварийный режим работы основной СЭС

В этом режиме за счет работы пожарных насосов и водоотливных средств мощность СЭС необходимо увеличить на 25-30 % по сравнению с мощностью в ходовом режиме:

Р_А = (1,25 …1,30)Р_рХ . (4.22)

Аварийная ЭС. Согласно требованиям Морского Регистра, мощность СЭС выбирается в соответствии с нагрузкой потребителей, которые должны работать в аварийном режиме. Такими потребителями являются: штурманское и радионавигационное оборудование, аварийное освещение, сигнальные огни, пожарные насосы, прожекторы, аварийная пожарная сигнализация, рулевые механизмы.

При предварительном определении мощности АЭС, когда неизвестны мощности потребителей, работающих в аварийном режиме, можно принять:

р_АЭС = (0,3…0,35)Р_рХ . (4.23)

4.7 Специальные режимы

В зависимости от назначения судна рассчитывают мощности СЭС для специальных режимов. Например, для РТМ специальным режимом будет ходовой промысловый режим. Мощность этого режима рассчитывается по формуле:

Р_СР = Рр_Х + Р_ТЛ , (4.25)

где Рр_Х - номинальная установленная мощность для ходового режима;

Р_ТЛ - мощность траловой лебедки.

Для рыбоконсервного завода:

Р_СР = Р_РХ + Р_ТО, (4.26)

где Р_ТО - мощность технологического оборудования.

По результатам расчета мощности СЭС в различных режимах работы судна составляется таблица 4.1.

Таблица 4.1 - Мощность СЭС в различных режимах работы судна

Режимы работы судна	Расчет-ная мощ-ность РР	Поте-ри в сетях 5% от РР	Враща- ющийся резерв мощности 10-20% от РР	Суммар-ная расчетная мощность РР	Суммар-ная установ-ленная мощ-ность РУСТ	Коэффи-циент загрузки КЗ
	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт	%
Ходовой
Стоянка без грузовых операций
Стоянка с грузовыми операциями
Маневренный
Аварийный режим
Аварийная СЭС
Специальный режим

4.8 Выбор генераторных агрегатов

При выборе числа и единичной мощности генераторных агрегатов (ГА) руководствуются требованиями и правилами Морского Регистра, которые выражаются следующими положениями:

а) количество генераторных агрегатов на СЭС не может быть меньше двух и больше шести. Как правило, на судах устанавливаются три-четыре генераторных агрегата с учетом аварийного;

б) число генераторных агрегатов должно быть минимальным;

в) загрузка работающих генераторных агрегатов должна составлять 7090 их номинальной мощности;

г) установка резервного генераторного агрегата такой мощности, чтобы при выходе из строя любого основного генераторного агрегата СЭС работала нормально;

д) экономичность работы судовой электростанции, что достигается:

1) исключением длительной параллельной работы генераторных агрегатов с загрузкой менее 30…40 %;

2) отказом от параллельной работы генераторных агрегатов в наиболее длительных режимах при пониженной нагрузке СЭС;

3) уменьшением типоразмеров генераторных агрегатов;

4) применением разумной степени автоматизации СЭС и выбором дистанционного управления ГА;

5) обеспечение нормального качества вырабатываемой электроэнергии генераторами, то есть поддержание постоянства напряжения и частоты тока на заданном уровне

Стабильность этих основных параметров обычно обеспечивается применением систем автоматического регулирования напряжения генераторов и частоты их вращения

Из таблицы (Приложение Б) выбираются генераторные агрегаты.

5. Разработка схемы СЭС

Исходными данными для составления однолинейной схемы СЭС являются результаты расчета мощности СЭС и выбор числа и типов генераторных агрегатов первой части задания того варианта который автор выполнял непосредственно Схема должна удовлетворять требованиям Правил Морского Регистра. На рисунке 5.1 приведен один из возможных вариантов однолинейной принципиальной схемы СЭС

При расчете сборных шин (СШ) и генераторных шин (ГШ), в качестве исходных данных использовать только авторские результаты расчета мощности СЭС и ее принципиальную схему

5.1 Расчет электрических сетей

При расчете шин ГРЩ и кабелей электрических сетей когда судно находится в неограниченном районе плавания температуру окружающей среды Т_окр в ГРЩ следует принимать 65 С а в помещениях кабельных трасс - 50 С Удельную проводимость меди следует принимать 48мОм мм² Условие проверки кабелей на потерю напряжения имеет вид_:

_{факт доп}

Правилами Регистра допустимую потерю напряжения в силовых цепях трехфазного тока устанавливают:

для потребителей _ДОП 7 %; для генераторных фидеров _ДОП 1 %. При выборе сечения кабеля следует учитывать его фактическую нагрузку, от которой зависит максимальная температура нагрева.

Для расчетов судовых сетей используют данные по токам нагрузки для одно, двух- и трехжильных кабелей и проводов разных сечений при их одиночной прокладке с расчетом на то, что нагрев кабелей не превышает допустимой температуры +65С при температуре окружающей среды +40 С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.1. - Однолинейная схема СЭС

Предельно допустимый ток нагрузки кабелей зависит от режима нагрузки (длительный, кратковременный, повторно- кратковременный).

Нормы нагрузки кабелей и проводов определены Правилами Морского Регистра.

Допустимый ток нагрузки для трехфазного переменного тока определяют по формулам:

; , (5.1)

где Р1 Р2- потребляемая и номинальная мощности приемников, кВт;

cos, k3 - коэффициенты мощности и загрузки приемников;

, U - к.п.д. и номинальные напряжения приемников, В.

Из выражений (5.1) следует, что расчетные токи можно определять по полезной или потребляемой мощности приемников.

Для фидера РЩ, питающего группу потребителей, ток определяют по формуле:

, (5.2)

где k0 - коэффициент одновременности работы приемников;

- сумма токов всех приемников;

- активные и реактивные токи приемников, А

(5.3)

Для пучковой прокладки кабелей разных сечений, в зависимости от температуры в помещении вводятся поправочные коэффициенты.

Для многорядной открытой (пучковой) прокладки и скрытой прокладки кабелей предусматриваются снижение расчетного тока примерно на 25 %.

Для расчета тока нагрузки при пучковой прокладке устанавливают нагрузку кабелей пучка с учетом режима работы питающих приемников.

Таблица 5.2 - Поправочные коэффициенты

Температура окружающего воздуха, С	Поправочный коэффициент	Температура окружающего воздуха, С	Поправочный коэффициент	Температура окружающего воздуха, С	Поправочный коэффициент
0	1.61	30	1.18	50	0.78
10	1.48	34	1.1	55	0.63
20	1.34	40	1.0	60	0.45
25	1.26	45	0.89

Кабель выбранного сечения проверяют на потерю напряжения в электрических сетях от ГРЩ до каждого приемника электроэнергии.

Согласно установленным нормам потери (падения) напряжения в сетях не должны превышать (в % номинального): для силовой сети и нагревательных приборов- 7 %, для осветительной сети напряжением 110 В и выше- 5 %, напряжением 36 В и ниже - 10 %, для телефонных установок- 5%, для генераторных фидеров- до 1%.

5.2 Расчет сборных шин

Расчет производится в следующем порядке:

1) Определяется расчетный ток

(5.4)

где -суммарная мощность генераторов, кВт;

U_НГ - напряжение на сборных шинах ГРЩ, В.

2)По таблице (Приложение В) выбирается сечение шин из расчета:

Если нет подходящего сечения, то берется пакет из двух шин, включаемых параллельно.

3) Проверка шин на нагрев

, (5.5)

где Tmax = 90 C, Tокр. = 50 C. Если , то выбирается следующее сечение шин.

5.3 Расчет генераторных шин

1) Определяется расчетный ток I р.г.

(5.6)

2) Выбирается по таблице (Приложение В) сечение шин из расчета:

3) Для пакета из двух шин имеем

, (5.7)

где k = 1.8.

4) Проверка шин на нагрев производится по формуле:

, (5.8)

где T_max = 90С, Tокр. = 50С.

Если , то выбирается следующее сечение шин.

5.4 Расчет кабеля потребителя

Расчет токовой нагрузки производится на одну фазу.

1) Определяется расчетный ток:

. (5.9)

2) Расчетный ток фидера:

; (5.10)

, (5.11)

где - коэффициент одновременной работы.

3) Выбирается по таблице сечение кабеля из расчета:

4) Если кабели укладываются пучком, то:

, (5.12)

где ₁; ₂ - коэффициенты, учитывающие нагрев кабелей от близости, берутся из соответствующих таблиц (_{1 2} 1.25).

5) Проверка кабеля на нагрев

, (5.13)

где Тmах = 65 ⁰С, Tокр. = 42С. Если , то выбирается большее сечение кабеля.

6) Проверка кабелей на потерю напряжения по приведенным выше формулам из расчета р доп.

Нормы токовых нагрузок на кабели приведены в таблице (Приложение Ж).

6. Разработка ГРЩ и комплектация его аппаратурой

Электрораспределительные щиты предназначены для приема и распределения электроэнергии между потребителями. Конструктивно, ГРЩ собирается из унифицированных секций [5].

Структурная схема ГРЩ разрабатывается на основе принятой схемы СЭС и системы распределения электроэнергии. Все секции - комплектуются приборами и аппаратурой и представляются в виде таблицы в соответствии с правилами и расчетными значениями параметров.

Количество генераторных секций в ГРЩ равно количеству генераторов, установленных на данной электростанции, секций управления предусматривают одну или две, в зависимости от структуры и состава СЭС, а так же одну секцию питания с берега.

Генераторные секции предназначены для контроля, защиты и управления работой генераторов, а также передачи электроэнергии от генераторов на сборные шины.

Распределительные секции служат для контроля, защиты и управления распределением электроэнергии от шин ГРЩ к потребителям или РЩ.

Секция управления предназначена для контроля и управления работой СЭС. (Для этого иногда устанавливают отдельный пульт управления).

Секция питания с берега служит для контроля, защиты и управления приемом электроэнергии от береговой сети, а также для передачи электроэнергии от шин ГРЩ к потребителям, которые действуют при стояночном режиме работы судна.

После конструктивной проработки ГРЩ составляется принципиальная схема генераторной секции, распределительной секции и секции или пульта управления.

7. Разработка комплексной автоматизации СЭС

При составлении комплекса автоматизации СЭС [3] необходимо предусматривать, чтобы система автоматического управления обеспечивала выполнение следующих наиболее характерных операций:

а) Пуск и остановку ГА по команде оператора.

б) Автоматическую синхронизацию и включение ГА на параллельную работу.

в) Автоматическую стабилизацию напряжения и регулирование частоты вращения ГА.

г) Автоматическое распределение активной и реактивной нагрузки между параллельно работающими ГА.

д) Автоматическую разгрузку ГА, путем отключения малоответственных потребителей при возможных перегрузках и в экстремальных условиях включением резервного ГА.

е) Автоматическую защиту от аномальных явлений в электрической части системы, контроль параметров, характеризующих работу ГА и качество изоляции токоведущих элементов системы.

Автоматизация звеньев СЭС осуществляется как индивидуальными приборами и аппаратами, так и специальным комплексом унифицированной аппаратуры. В результате проработки должна быть представлена структурная схема автоматизации СЭС.

8. Расчет токов короткого замыкания

Короткие замыкания (КЗ) в СЭЭС являются аварийными переходными процессами, но они возможны. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются возникновением значительных токов и резким снижением напряжения. Токи короткого замыкания оказывают тепловое и электродинамическое действие на токоведущие элементы. Поэтому все такие элементы системы должны быть рассчитаны на кратковременное действие токов короткого замыкания.

Наиболее тяжелыми видами КЗ являются в системах переменного тока - трехфазное, а в системах постоянного тока - двухполюсное. Такие токи КЗ обычно и определяются.

Расчет тока трехфазного КЗ может производиться аналитическим методом или по расчетным кривым. По практической точности оба метода примерно одинаковы. Аналитический метод рекомендуется применять в тех случаях, когда отсутствуют расчетные кривые. При проектировании СЭС, для определения токов короткого замыкания чаще применяется метод расчетных кривых. При большом объеме расчетов целесообразно применять ЭВМ.

Определение ТКЗ необходимо производить по наиболее тяжелому по условиям КЗ режиму работы СЭС, исключая кратковременный режим перевода нагрузки. Поэтому, в расчет должна приниматься суммарная номинальная мощность всех генераторов, которые могут длительно работать параллельно на сборные шины ГРЩ в предусмотренных режимах работы СЭС.

8.1 Расчетная схема и определение ее параметров

По принципиальной схеме СЭС составляется расчетная схема, на которой указываются номинальные параметры всех элементов системы. Из нагрузок указываются только параметры электродвигателей, которые будут учтены при расчете.

На расчетной схеме выбираются расчетные точки короткого замыкания, для которых необходимо определить ТКЗ, а по ним будут проверяться все токопроводы и установочные аппараты.

В курсовом проекте выбираются три характерные расчетные точки КЗ - на сборных шинах ГРЩ, на зажимах генератора большей мощности и на фидере одного из мощных потребителей. Точку КЗ на фидере следует принимать на расстоянии 15 м от ГРЩ.

На рисунке 8.1 приведена типовая расчетная схема СЭС, на которой установлено три дизель-генераторных агрегата (ДГА). Мощность эквивалентного электродвигателя Рэ определяется по таблице нагрузок как сумма номинальных мощностей асинхронных двигателей, работающих в рассматриваемом режиме. В случае отсутствия указанных мощностей эд принимается равной 0,75 от суммарной активной мощности СГ, работающих параллельно.

При определении параметров расчетной схемы рекомендуется учитывать:

а) активные и реактивные сопротивления синхронных генераторов, автоматов и другой коммутационной защитной аппаратуры (Приложение Г,Д,Е,Ж,И,Н);

б) переходное сопротивление контактов _пк учитывать эквивалентным активным сопротивлением (Приложение К);

в) активное r_к и реактивное x_к сопротивления кабелей

(Приложение Ж) определяются по формулам:

r_к = (r_удl_к)/n ; x_к = (x_удl_к)/n , (8.1)

где r_уд , x_уд - активное и индуктивное сопротивления 1 м

кабельной линии, приведенные к одной фазе, мОм/м;

l_к - длина кабельного участка., м; n-число кабелей на фазу.

Все пассивные расчетные параметры расчетной схемы сводятся в таблицу.

Рисунок 8.1 - Расчетная схема СЭС

8.2 Определение тока КЗ по расчетным кривым

1) Для каждой точки КЗ составляется схема замещения. Например, для точки КЗ-1 схема замещения приведена на рисунке 8.2

Е₁

Е₂ КЗ-1

Е₃

Рисунок 8.2 Схема замещения

2) Устанавливаются базисные величины:

, , . (8.2)

3) Все параметры схемы замещения приводятся к базисным условиям по выражениям:

,

,

,

. (8.3)

где , активное и сверхпереходное продольное индуктивное сопротивление генератора, ом;

-активное и индуктивное сопротивления цепи СГ до точки КЗ, Ом.

4) Находятся комплексы сопротивлений ветвей:

. (8.4)

5) Определяется расчетное сопротивление цепи короткого замыкания:

. (8.5)

По кривой к_У = (_РР ) (Приложение Л) для данного отношения _*Р*Р находят величину ударного коэффициента К_У.

7) По соответствующим кривым (Приложение М) и по величине найденного Z_Р определяют кратность периодической составляющей для .

8) Определяется ударный ток КЗ, созданный генераторами:

, (8.6)

где кратность периодической составляющей тока при .

9) Находится ударный ток подпитки, кА от эквивалентного асинхронного электродвигателя по выражению:

, (8.7)

где k_Уд ударный коэффициент, равный 11.3 для АД мощностью до 200 кВт; 1.31.55 для АД мощностью от 200 до 700 и более кВт;

I_Н.ЭД-номинальный ток эквивалентного асинхронного электродвигателя;

- кратность тока подпитки.

10) Определяется полный ударный ток КЗ, кА:

, (8.8)

или с учетом затухания I_*t и тока подпитки:

. (8.9)

11) Наибольшее действующее значение тока КЗ, при этом:

, (8.10)

где - базисный ток подпитки.

12) Установившийся ток КЗ определяют по выражению:

. (8.11)

По полученным значениям i_УУ проверяются аппараты защиты, а также термическая и динамическая устойчивость сборных шин ГРЩ [5].

9. Расчёт провала напряжения при пуске мощного потребителя

Провал напряжения при пуске мощного асинхронного двигателя целесообразно производить при наиболее тяжелом режиме работы СЭС. Расчет можно выполнить аналитическим методом.

1) По принципиальной схеме пуска составляется расчетная схема (рисунок 3.4), на которой 1можно указать номинальные параметры всех элементов схемы.

GS М

r₁,x₁ r₂,x₂

а)

Рисунок 9.1. Расчетная схема пуска: а) для одного СГ;

1GS

r₁,x₁

r₂,x₂

2GS

б)

Рисунок 9.1. Расчетная схема пуска: б)- для двух СГ

2) Составляется уточненная расчетная схема пуска (рисунок 9.2) и находят параметры асинхронного электродвигателя и питающего кабеля по формулам:

,

,

,

. (9.1)

z_*K z_*дп

GS M

Рисунок 9.2. Уточненная расчетная схема

3) Приняв базисные величины S_б, U_б, I_б, приводят все сопротивления к базисным условиям и определяют комплекс полного сопротивления внешней цепи:

. (9.2)

4) Находят:

(9.3)

5) Определяют провал напряжения, о.е.:

. (9.3)

6) Для построения кривой U_t=f(t) находят U_у в конце пуска АД:

(9.4)

где - постоянная времени ОВ СГ при разомкнутой обмотке статора; - постоянная времени обмотки возбуждения СГ при замкнутой обмотке статора;

- коэффициент форсировки возбуждения, выбираемый из условий

=1,05…1,1 при =0,5…1 с;

=1,2…1,5 при =1…2 с;

=1,6…1,8 при > 2 с.

7) Определяют текущие значения U_t по выражению:

, (9.5)

где при работе СГ вхолостую.

8) Задаваясь интервалом времени t = 0; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03 с и далее через 0,05 с, определяют и строят кривую (рисунок 9.3). При процесс считается установившимся.

Рисунок 9.3 График изменения напряжения

10. Оформление курсового проекта

Пояснительная записка к курсовому проекту может выполняться рукописным (черными чернилами) или печатным способом (14 пт.) на бумаге формата А4.

Размеры полей на листе следующие: - левое поле - 20 мм; правое поле - 10 мм; нижнее и верхнее поля по 20 мм.

Главы проекта нумеруются по порядку арабскими цифрами, после цифры ставится точка. Введение, заключение и библиографический список не нумеруются.

Пункты нумеруются арабскими цифрами в пределах каждой главы самостоятельно, например 1.4. - первая глава, пункт четвертый. Все главы, параграфы и пункты записки должны иметь названия, полностью соответствующие своему содержанию. Основной текст записки пишется своим нормальным шрифтом, а название глав - в 2 раза крупнее основного шрифта.

Все иллюстрации, схемы, рисунки, фотографии и т.д. нумеруются последовательно в пределах главы арабскими цифрами, например 5.3 - третий рисунок пятой главы. Иллюстрации сопровождаются краткой конкретной записью, которая пишется сразу после цифры ее номера. Надписи на графических иллюстрациях выполняются чертежным шрифтом единообразно по размеру на протяжении всей записки.

Таблицы помещаются в центре и нумеруются отдельно, но также последовательно в пределах каждой главы. Слово таблица (помещается в левом верхнем углу), рисунок (помещается посередине под рисунком) соответствующие этим элементам текста пишутся полностью, по тексту допускается ссылки следующего вида таблица 1.5, рисунок 2.7. Таблицам и рисункам, как правило, дают название, отвечающее содержанию, они помещаются сверху посередине и снизу посередине соответственно.

Формулы, которые приводятся в тексте, нумеруются последовательно в пределах главы, заключаются в круглые скобки, например (3.1) - первая формула третьей главы. В тексте также записывается (3.1) и слова ссылки на формулу.

По тексту необходимы ссылки на литературные источники, это фиксируется порядковым номером источника по списку литературы, заключенным в квадратные скобки.

Нумерация страниц записки делается сквозной:

титульный лист считается первой страницей;

второй - бланк задания;

третьей - содержание (оглавление) и т.д.

На титульном листе номер не ставится, а на последующих - номера пишутся арабскими цифрами в правом верхнем углу.

В библиографическом списке литература записывается в алфавитном порядке фамилий авторов

Графический материал выполняется на листах формата А1 в соответствии с требованиями ГОСТ, и ЕСКД.

Библиографический список

Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы / А.П. Баранов: Учебник для вузов. - М.: Транспорт, 1988. - 328 с.

Воскобович В.Ю. Электроэнергетические установки и силовая электроника транспортных средств / В.Ю. Воскобович, Т.Н. Корнилова, В.А. Павлова. - СПб.: «Элмор», 2001.-384 с.

Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок / В.Н. Константинов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. - 312 с.

Куликов Ю.А. Переходные процессы в электрических системах/ Ю.А. Куликов. - М.: Мир, 2003. - 283 с.

Лейкин В.С. Судовые электрические станции и сети / В.С. Лейкин. - М.: Транспорт, 1982. - 256 с.

Никифоровский Н.Н. Судовые электрические станции /Н.Н. Никифоровский, Б.И. Норневский - М.: Транспорт, 1984. - 431 с.

Правила классификации и постройки морских судов. Морской Регистр судоходства.-СПб.: Регистр РФ, 2001. - 843 с.

Приложения

Приложение Б

Таблица Б.1-Технические характеристики синхронных генераторов серий МСК, МСС, 2СН, и ГМС

Тип генератора	Мощность кВт	Номин. напряжение В	Частота вращения, обмин	кпд, %	Соединение фаз
1	2	3	4	5	6
МСК 82-4	30	400230	1500	86.0	Звезда с выведенной нейтралью
МСК 83-4	50	400230	1500	87.5
МСК 91-4	75	400230	1500	88.7
МСК 92-4	100	400230	1500	89.9
МСК 102-4	150	400230	1500	90.2	400 В - звезда с выведенной нейтралью, 230 В - без выведенной нейтрали
МСК 103-4	200	400230	1500	90.5
МСКФ 103-4	200	400230	1500	90.5
МСК 113-4	300	400	1500	91.5
МСК 500-1500	400	400230	1500	91.7	400 В -, 230 В -
МСК 625-1500	500	400230	1500	92.0
МСК 750-1500	600	400	1500	92.5
МСК 940-1500	750	400	1500	93.0
МСК 1250-1500	1000	400	1500	93.0
МСК 1560-1500	1250	400	1500	93.5
МСК 1875 -1500	1500	400	1500	93.5
МСК 375-1000	300	400230	1000	92.0	400 В -
МСК 500-1000	400	400230	1000	90.2	230 В -
МСК 625-1000	500	400230	1000	90.2
МСК 790-1000	630	400	1000	91.2
МСК1000-1000	800	400	1000	92.0
МСК1250-1000	1000	400	1000	94.0
ГМС 13-26-12	200	400230	500	91.0	звезда с выведенной нейтралью
ГМС 13-31-12	250	400	500	91.5
ГМС 13-41-12	320	400	500	92.5
ГМС 14-29-12	400	400	500	92.8
ГМС 14-41-12	500	400	500	93.5
МСС 82-4	30	400230	1500	85.5
МСС 83-4	50	400230	1500	88.5
МСС 91-4	75	400230	1500	89.5
МСС 92-4	100	400230	1500	91.0
МСС 102-4	160	400230	1500	91.5	400 В - звезда с выведенной нейтралью
МСС 103-4	200	400230	1500	92.0
МСС 115-4	200	400	1500	92.0	230 В - треугольник
2СН59/26-4	100	400	1500	90.5	звезда с выведенной нейтралью
2СН59/31-4	200	400	1500	91.2
2СН59/39-4	250	400	1500	92.2
2СН74/31-4	315	400	1500	92.5
2СН59/29-8	100	400230	750	91.0
2СН74/28-8	160	400	750	91.5	"
2СН74/35-8	200	400	750	92.0	"
2СН74/44-8	250	400	750	92.5	"
2СН85/40-8	315	400	750	93.0	"

Таблица Б.1-Технические характеристики синхронных генераторов серий МСК, МСС, 2СН, и ГМС

Тип генератора	Мощность кВт	Номин. напряжение В	Частота вращения, обмин	кпд, %	Соединение фаз
1	2	3	4	5	6
МСК 82-4	30	400230	1500	86.0	Звезда с выведенной нейтралью
МСК 83-4	50	400230	1500	87.5
МСК 91-4	75	400230	1500	88.7
МСК 92-4	100	400230	1500	89.9
МСК 102-4	150	400230	1500	90.2	400 В - звезда с выведенной нейтралью, 230 В - без выведенной нейтрали
МСК 103-4	200	400230	1500	90.5
МСКФ 103-4	200	400230	1500	90.5
МСК 113-4	300	400	1500	91.5
МСК 500-1500	400	400230	1500	91.7	400 В -, 230 В -
МСК 625-1500	500	400230	1500	92.0
МСК 750-1500	600	400	1500	92.5
МСК 940-1500	750	400	1500	93.0
МСК 1250-1500	1000	400	1500	93.0
МСК 1560-1500	1250	400	1500	93.5
МСК 1875 -1500	1500	400	1500	93.5
МСК 375-1000	300	400230	1000	92.0	400 В -
МСК 500-1000	400	400230	1000	90.2	230 В -
МСК 625-1000	500	400230	1000	90.2

Страница:

•  1 
•  2 

курсовая работа "Автоматизированные судовые электроэнергетические системы" скачать

Подобные документы

• Судовые автоматизированные электроэнергетические системы

  Выбор числа и мощности генераторов, преобразователей и аварийных источников электроэнергии. Разработка судовой электростанции рейдового буксирного теплохода, мощностью 800 л. Расчет судовых электрических сетей. Проверка генераторов по провалу напряжения.
  
  курсовая работа [170,8 K], добавлен 09.09.2012
  

• Разработка системы автоматического управления электроэнергетической установкой судна технического флота

  Обзор устройств фирмы DEIF, предназначенных для защиты и контроля генераторных агрегатов. Требования российского речного регистра к автоматизированным системам управления. Модернизация судовой электроустановки судна. Автоматизация судовой электростанции.
  
  дипломная работа [318,5 K], добавлен 02.02.2016
  

• Расчет автоматизированной судовой электроэнергетической системы

  Анализ показателей судна и его энергетической системы, обоснование и расчет состава главной установки. Комплектация судовой электростанции, характеристика основных элементов, обоснование, расчет и выбор главных двигателей; рекомендации по эксплуатации.
  
  курсовая работа [44,9 K], добавлен 07.05.2011
  

• Определение мощности судовой электростанции

  Определение мощности судовой электростанции табличным методом, выбор генераторных агрегатов и преобразователей электроэнергии. Разработка структурной однолинейной электрической схемы генерирования и распределение электроэнергии. Выбор аккумуляторов.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.06.2009
  

• Расчет судовой электростанции электрических сетей и систем потребителей

  Порядок расчета судовой электрической сети аналитическим методом. Выбор количества и единичной мощности генераторных агрегатов. Расчет Фидера от генератора до распределительного щита. Расчет силовой и осветительной систем. Схема судовой электростанции.
  
  курсовая работа [590,4 K], добавлен 27.12.2012
  

• Атомные и океанские электростанции

  Схема работы атомных электростанций. Типы и конструкции реакторов. Проблема утилизации ядерных отходов. Принцип действия термоядерной установки. История создания и разработка проекта строительства первой океанской электростанции, перспективы применения.
  
  реферат [27,0 K], добавлен 22.01.2011
  

• Проект модернизации энергетической установки буксирного судна с целью повышения его тягового усилия

  Разработка проекта модернизации энергетической установки судового буксира для повышения его тягового усилия, замена двигателей на более экономичные. Выбор энергетической и котельной установки, комплектация электростанции: дизель–генераторы, компрессоры.
  
  курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.11.2011
  

• Новые системы безопасности атомной электростанции "ВВЭР-ТОИ"

  Основные технико-экономические показатели энергоблока атомной электростанции. Разработка типового оптимизированного и информатизированного проекта двухблочной электростанции с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1300. Управление тяжелыми авариями.
  
  реферат [20,6 K], добавлен 29.05.2015
  

• Разработка судовой электроэнергетической системы сухогруза дедвейтом 10000 т

  Разработка схемы судовой электрической станции и главного распределительного щита. Автоматизации судов класса AUT 1. Выбор генераторных агрегатов. Анализ неисправностей при их эксплуатации и способы их устранения. Расчет переходных процессов СЭЭС.
  
  дипломная работа [8,1 M], добавлен 10.12.2013
  

• Расчет судовой электрической станции

  Обоснование выбора рода тока и рабочего напряжения электрической станции проекта. Выбор типа, числа и мощности генераторных агрегатов. Выбор устройств автоматизации проектируемой электрической станции. Разработка схемы распределения электроэнергии.
  
  курсовая работа [4,9 M], добавлен 17.02.2015
  

• Разработка системы автономного энергоснабжения и управления энергоресурсами спортивного комплекса

  Автономное энергоснабжение жилых, общественных и промышленных объектов. Использование теплоэлектроцентралей малой мощности в системах автономного энергоснабжения. Энергоэффективность в зданиях: мировой опыт. Энергетическое обследование спорткомплекса.
  
  дипломная работа [2,5 M], добавлен 23.03.2017
  

• Проектирование электропитания на судне

  Расчет мощности и числа генераторов судовой электростанции табличным методом. Выбор источников питания и трансформаторов, силовых кабелей и шин. Проектирование схемы распределения электроэнергии. Проверка электрооборудования по режиму короткого замыкания.
  
  курсовая работа [68,1 K], добавлен 20.01.2010
  

• Выбор котельных агрегатов ТЭС

  Характеристика котельных агрегатов: вид топлива, параметры и расход пара, способ удаления шлака, компоновка и технологическая схема котла, его габаритные размеры. Выбор вспомогательного оборудования котельной установки и расчет системы водоподготовки.
  
  реферат [50,1 K], добавлен 25.08.2011
  

• Расчет источника снабжения теплоэлектроцентрали

  Определение потребности района в электрической и тепловой энергии и построение суточных графиков нагрузки. Расчет мощности станции, выбор типа и единичной мощности агрегатов. Определение капиталовложений в сооружение электростанции. Затраты на ремонт.
  
  курсовая работа [136,9 K], добавлен 22.01.2014
  

• Строение и принцип действия электростанции

  Основные особенности принципа действия конденсационной электростанции, принцип работы. Характеристика Ириклинской ГРЭС, общие сведения. Анализ структурной схемы проектируемой электростанции. Этапы расчета технико-экономического обоснования проекта.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.11.2012
  

• Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"

  Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением и комплексного учета энергоресурсов. Анализ промышленных шин для систем автоматизации. Расчет экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы управления электроснабжением.
  
  дипломная работа [325,3 K], добавлен 18.05.2010
  

• Расчёт утилизационного котла судна

  Характеристики элементов энергетической установки судна. Расчет теплового баланса главных двигателей. Определение количества теплоты, которое может быть использовано в судовой системе утилизации теплоты. Расчет потребностей в тепловой энергии на судне.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 01.11.2013
  

• Приливные электростанции

  Понятие приливной электростанции, особенности принципов действия. Анализ работы российской приливной электростанции на примере Кислогубской электростанции. Характеристика экологических и экономических эффектов эксплуатации приливных электростанций.
  
  реферат [4,1 M], добавлен 21.03.2012
  

• Проектирование электрической части электростанции

  Разработка проекта и расчет электрической части тепловой пылеугольной электростанции. Выбор схемы ТЭЦ, коммутационных аппаратов, измерительных и силовых и трансформаторов. Определение целесообразного способа ограничения токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [2,1 M], добавлен 18.06.2012
  

• Источники энергии

  Гидравлическая электростанция (ГЭС) как комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. Характеристика тепловой электростанции (ТЭС). Особенности работы атомной электростанции (АЭС).
  
  контрольная работа [32,5 K], добавлен 10.11.2009
  

Другие документы, подобные "Автоматизированные судовые электроэнергетические системы"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам