Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

1. Расчет мощности СЭС и выбор дизель - генераторов

2. Обоснование значения напряжения

3. Выбор САРН СГ

4. Выбор функциональной схемы СЭС

5. Расчет фидеров, отходящих от ГРЩ

6. Выбор аппаратуры ГРЩ

7. Расчёт токов короткого замыкания

8. Проверка элементов СЭС на термическую и динамическую стойкость

9. Расчёт отклонений напряжения

10. Выбор системы управления СЭС

11. Расчет электрической безопасности: определение токов проходящих через тело человека при случайном прикосновении к фазе САЭЭС

12. Оценка технико-эксплуатационных показателей САЭЭС

13. Список используемой литературы

электрический фаза фидер ток

1. Расчет мощности СЭС и выбор дизель - генераторов

Расчет сведен в таблицу 1.

Для расчета использовались следующие формулы:

1.1. Коэффициент использования:

1.2. Коэффициент загрузки механизма:

1.3. Коэффициент одновременности работы однотипных механизмов:

,

где n - количество работающих механизмов;

n - количество однотипных механизмов.

1.4. Общий коэффициент одновременности:

kо = 0,9 1 - для постоянно работающих потребителей;

kо = 0,5 0,8 - для периодически работающих;

kо = 0,1 0,4 - для эпизодически работающих.

1.5. Активная мощности для одного потребителя, кВт:

1.6. Реактивная мощность для одного потребителя, кВт;

электрический фаза фидер ток

1.7. Активная и реактивная мощности потребителей для данного режима работы судна:

(кВт)

(кВт)

1.8. Общая потребная мощности электроэнергии по каждому режиму:

, (кВт)

, (кВт)

1.9. Полная потребная мощность, кВ·А:

1.10. Средневзвешенный коэффициент мощности

Так как cos ср.в > cos сгном, то мощность генератора для каждого режима выбирается по активной мощности: Рсгном Роб

Вывод: Исходя из расчетов таблицы нагрузок, целесообразно использовать дизель-генераторы мощностью 75кВт, как наиболее соответствующие соотношению нагрузка/мощность.

2. Обоснование значения напряжения

Согласно правилам Российского Речного Регистра номинальное напряжение на выводах источников электроэнергии при трехфазной системе переменного тока не должно превышать 400 В.

Масса, габаритные размеры и стоимость кабельных линий при данной мощности, с повышением напряжения, уменьшаются.

Исходя из руководящего технического материала (РТМ), для силовых приемников при источниках мощностью свыше 50 кВт, выбираем напряжение 400 В переменного тока и частоту сети f=50 Гц.

Вывод: выбираем рабочее напряжение 380В тк масса, габаритные размеры и стоимость кабельных линий при данной мощности, с повышением напряжения, уменьшаются.

3. Выбор САРН СГ

Параметры выбранного генератора:

Выбран генератор МСК 91-4, количество 3 шт.

Sном = 94 кВА; Pном = 75 кВт; Uном = 400 В; Iном = 135 А;

88,7%; cos = 0.8; ra = 0.05; Xd = 2.06;

X'd = 0.245; X”d = 0.185; Xg = 0.875; X'g = 0.875;

T'd = 0.166; T”d = 0.0083

Основные технические данные системы

Система выполнена по принципу компаундирования с электромагнитным сложением сигналов. Система обеспечивает поддержание напряжения генератора с отклонением 1% при изменении нагрузки от 0 до 100% номинала, коэффициента мощности от 0,6 до 1, частоты вращения 2%.

Реостат уставки обеспечивает изменение напряжения в пределах 0,95 - 1,05 номинального во всём диапазоне нагрузки от Х.Х. до номинальной.

4. Выбор функциональной схемы СЭС

Расчёт надёжности.

Для 1-ого варианта:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

P1 = X1 X3 X5 X6

P2 = X2 X4 X5 X6

P = 2R4 - R6

P = 0,89

Для 2-ого варианта:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

P1 = X1 X5 X9 X10

P2 = X2 X6 X9 X10

P3 = X3 X7 X9 X10

P2 = X4 X8 X9 X10

P = 4R4 - 6R6 + 4R8 - R10

P = 0.9024

Для 3-ого варианта:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

P1 = X1 X4 X7 X8

P2 = X2 X5 X7 X8

P3 = X3 X6 X7 X8

P2 = X4 X5 X7 X8

P = 3R4 - 3R6 + R8

P = 0.9016

Схема 2:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

P1 = X1 X4 X7 X8 P6 = X2 X5 X8 X9

P2 = X1 X4 X7 X9 P7 = X3 X6 X7 X8

P3 = X1 X4 X8 X9 P8 = X3 X6 X7 X9

P4 = X2 X5 X7 X8 P9 = X3 X6 X8 X9

P5 = X2 X5 X7 X9 P = 0.9324

Вывод: выбираем 3-й вариант СЭЭС, схему №2 как наиболее надежную

5. Расчет фидеров, отходящих от ГРЩ

Выбор сечения жилы по току перегрузки производится из условия, что Iрасч?Iтабл, где:

- для трёх фазной цепи переменного тока

- для однофазной фазной цепи переменного тока

Производим расчёт токов для каждого потребителя. Все выбранные значения (Q) заносим в таблицу.

№	Наименование	Kз	Iном,А	Iрасч, А	q, мм2
1.	Рулевая машина	0,6	11,7	7,02	1,5
2.	Брашпиль	0,7	23,4	16,38	4
3.	Шпиль	0,7	14,9	10,43	1,5
4.	Шлюпочная лебедка	0,6	16	9,6	2
5.	Носовое подруливающее устройство	0,8	159,6	127,6	120
6.	Насос гидропривода люковых крышек	0,6	21,3	12,78	4
7.	Компрессор	0,7	31,9	22,33	8
8.	Топливоперекачивающий насос главных двигателей	0,7	4,7	3,29	1
9.	Сепаратор топлива	0,7	16	11,2	2
10.	Масляный зачистной насос	0,7	16	11,2	2
11.	Резервный насос охлаждения пресной водой	0,7	21,3	14,91	4
12.	Вентилятор МО	0,9	11,7	10,53	1,5
13.	Вытяжной вентилятор МО	0,9	21,3	19,17	4
14.	Балластно-осушительный насос	0,8	21,3	17,04	8
15.	Пожарный насос	1	53,2	53,2	8
16.	Насосы пресной, забортной и мытьевой воды	0,8	1,6	1,28	1
17.	Санитарный насос горячей воды	0,8	1,2	0,96	1
18.	Осушительный насос сточных вод	0,7	4,7	3,29	1
19.	Цирлуляционный насос	0,8	3,2	2,56	1
20.	Вытяжной вентилятор санитарных помещений.помещ.	0,8	1,6	1,28	1
21.	Вентиляторы камбуза и санитарно-бытовых помещений	0,8	1,2	0,96	1
22.	Вытяжной вентилятор помещения для углекислотного тушения	0,8	1,2	0,96	1
23.	Вытяжной вентилятор аккумуляторной	0,7	0,5	0,35	1
24.	Вентилятор воздушного отопления	0,7	1,2	0,84	1
25.	Вентилятор гидромпасного, аккум. и агрегат. помещений	0,8	0,5	0,4	1
26.	Электротельфер	0,4	1,6	0,64	1
27.	Токарный станок	0,4	39,4	15,76	8
28.	Сверлильный станок	0,4	16	6,4	2
29.	Заточной станок	0,4	21,3	8,52	4
30.	Камбузное оборудование	0,6	23,8	14,28	4
31.	Радио оборудование	1	22,6	22,6	4
32.	Освещение	0,8	20,9	16,72	2
33.	Навигационные приборы	0,8	16	12,8	2
34.	Генератор	1	135	135	120

Проверка кабеля на механическую прочность

Проверка кабеля на механическую прочность сводится к выполнению требований РРР:

кабели и провода с многопроволочными жилами должны иметь поперечное сечение жилы не менее 1 мм2;

для цепей сигнализации и связи допускается применять кабели и провода с площадью сечения не менее 0,5 мм2;

для переносного электрического оборудования допускается применение гибких кабелей и шнуров с площадью сечения не менее 0,75 мм2.

Вывод: Выбранный кабель марки КНР соответствует требованиям РРР.

Проверка кабеля на потерю напряжения

Потеря напряжения выражается в процентах от номинального значения. При расчётах должно полностью соблюдаться условие ?U% < ?Uдоп%, где:

где:

71,4 для трёх фазной цепи приёмников.

79,2 - для трёх фазной цепи генераторов.

11,9 - для однофазной цепи приёмников.

L - длина кабеля отдельного потребления

q - сечение кабеля отдельного потребления

g - удельное сопротивление меди для Q = 600C

Ю - коэффициент полезного действия для генератора.

Величина Uпуск% и Uдоп% взята из п.2.13.3. РРР в зависимости от режима работы потребления

Потеря напряжения на участке ГРЩ - приёмник при номинальной загрузки не должна превышать 7% для силовых, нагревательных и отопительных приёмников с длительным режимом работы; 10% для силовых нагревательных и отопительных приёмников с кратковременным и повторно кратковременным режимом работы. 10% и 5% для сетей освещения и сигнализации, при напряжении соответственно не более 55В и свыше 55В. Потеря напряжения на участке ГРЩ - генератор не должна превышать 1% номинального, а на кабеле, питание 3-х фазный синхронный двигатель, - 25% номинального в момент прямого пуска.

Потеря напряжения при пуске равна:

Uпуск% = Кп • U%

где Кп - кратность пускового тока;

Если Uпуск% будет больше 25%, то проверку проводим по формуле:

Uпуск% = Кп • Кц • E%

где Кц - отношение коэффициента мощности, который равен;

где: cosцн - коэффициент мощностей при пуске АД

cosцном - номинальная мощность при потере cosц приёмника

Все расчётные значения сведены в таблице.

№	Наименование	Рном	L	q		E%<Eдоп%	kп	E%<25%
1.	Рулевая машина	5,5	12	1,5	0,855	0,719949	7	5,039646
2.	Брашпиль	11	76	4	0,863	3,388059	6,5	22,02238
3.	Шпиль	7	20	1,5	0,872	1,497393	7	10,48175
4.	Шлюпочная лебедка	7,5	15	2	0,875	0,899352	7	6,295467
5.	Носовое подруливающее устройство	75	72	120	0,93	0,676932	7	4,738524
6.	Насос гидропривода люковых крышек	10	10	4	0,875	0,399712	7,5	2,997842
7.	Компрессор	15	5	8	0,875	0,149892	6	0,899352
8.	Топливоперекачивающий насос главных двигателей	2,2	10	1	0,79	0,389593	6	2,337557
9.	Сепаратор топлива	7,5	10	2	0,82	0,639783	7	4,478483
10.	Масляный зачистной насос	7,5	10	2	0,8	0,655778	6,5	4,262556
11.	Резервный насос охлаждения пресной водой	10	12	4	0,79	0,531263	6	3,187578
12.	Вентилятор МО	5,5	9	1,5	0,88	0,524622	7,5	3,934667
13.	Вытяжной вентилятор МО	10	9	4	0,76	0,414175	6	2,485053
14.	Балластно-осушительный насос	10	11	8	0,9	0,213735	7	1,496145
15.	Пожарный насос	25	15	8	0,87	0,753768	7,5	5,653257
16.	Насосы пресной, забортной и мытьевой воды	0,75	12	1	0,8	0,157387	6,5	1,023013
17.	Санитарный насос горячей воды	0,55	12	1	0,8	0,115417	7	0,807918
18.	Осушительный насос сточных вод	2,2	5	1	0,68	0,226308	5	1,131538
19.	Цирлуляционный насос	1,5	12	1	0,76	0,33134	5,5	1,822372
20.	Вытяжной вентилятор санитарных помещений.помещ.	0,75	9	1	0,68	0,138871	5	0,694353
21.	Вентиляторы камбуза и санитарно-бытовых помещений	0,55	9	1	0,73	0,094863	5,5	0,521748
22.	Вытяжной вентилятор помещения для углекислотного тушения	0,55	9	1	0,63	0,109921	5	0,549604
23.	Вытяжной вентилятор аккумуляторной	0,25	9	1	0,63	0,049964	5	0,24982
24.	Вентилятор воздушного отопления	0,55	9	1	0,79	0,087658	6,5	0,56978
25.	Вентилятор гидромпасного, аккум. и агрегат. помещений	0,25	9	1	0,68	0,04629	5	0,231451
26.	Электротельфер	0,75	10	1	0,68	0,154301	5	0,771503
27.	Токарный станок	18,5	10	8	0,855	0,378383	7,5	2,837869
28.	Сверлильный станок	7,5	10	2	0,87	0,603014	7	4,221099
29.	Заточной станок	10	10	4	0,87	0,402009	7	2,814066
30.	Камбузное оборудование	11,2	15	4	1	0,587577	1	0,587577
31.	Радио оборудование	10,6	20	4	1	0,741466	1	0,741466
32.	Освещение	9,8	20	2	1	1,371013	1	1,371013
33.	Навигационные приборы	7,5	20	2	1	1,049245	1	1,049245
34.	Генератор	75	12	120	1	0,189394	1	0,189394

6. Выбор аппаратуры ГРЩ

Правила РРР требуют применять электроизмерительные приборы с пределами шкал:

U = 1,2 * Uном = 1,2 * 400 = 480 В

I = 1,3 * Iном = 1,3 * 135 = 175,5 А

P = 1,3 * Pном = 1,3 * 75 = 97,5 кВт

f = (±10%) • fном = (45 ч 55) Гц

Выбираем измерительные приборы:

Вольтметр: Э140 Кm = 2,5 U = 0 ч 450 В

Амперметр: Э140 Кm = 2,5 I = 0 ч 200 A

Ваттметр: Д142 Кm = 2,5

Iн = 150A Р = 100кВт

Uн = 250 В f = 50 Гц

Частотомер: Д146 Кm = 2,5 f = (45 ч 55) Гц

Мегомметр: М147 Кm = 2,5 f = 50 Гц

Трансформатор тока: ТС0,5 Кm = 2,5 U = 250 В

I” = 5 А

Синхроноскоп: Э1505 Кm = 2,5

Выбранные автоматические выключатели сведены в таблицу.

№	Наименование	Iном, А	Iпуск, А	Iрасч, А	Параметры АВ.
					Тип	Iрасч ном, А	Iуст, А
1.	Рулевая машина	11,70	81,9	142,506	АК63ТМ-3М	16	160
2.	Брашпиль	23,40	152,1	281,385	А3134Р	25	320
3.	Шпиль	14,90	104,3	192,955	А3134Р	16	200
4.	Шлюпочная лебедка	16,00	112	207,2	А3134Р	25	250
5.	Носовое подруливающее устройство	159,60	1117,2	2066,82	А3134Р	200	0
6.	Насос гидропривода люковых крышек	21,30	159,75	295,5375	А3134Р	25	320
7.	Компрессор	31,90	191,4	354,09	А3134Р	32	500
8.	Топливоперекачивающий насос главных двигателей	4,70	28,2	49,068	АК50-3М	6	50
9.	Сепаратор топлива	16,00	112	194,88	АК50-3М	25	200
10.	Масляный зачистной насос	16,00	104	180,96	АК50-3М	25	200
11.	Резервный насос охлаждения пресной водой	21,30	127,8	236,43	А3134Р	25	250
12.	Вентилятор МО	11,70	87,75	162,3375	А3134Р	16	200
13.	Вытяжной вентилятор МО	21,30	127,8	236,43	А3134Р	25	250
14.	Балластно-осушительный насос	21,30	149,1	275,835	А3134Р	25	320
15.	Пожарный насос	53,20	399	738,15	А3134Р	80	800
16.	Насосы пресной, забортной и мытьевой воды	1,60	10,4	18,096	АК50-3М	2	25
17.	Санитарный насос горячей воды	1,20	8,4	14,616	АК50-3М	1,5	16
18.	Осушительный насос сточных вод	4,70	23,5	40,89	АК50-3М	6	50
19.	Цирлуляционный насос	3,20	17,6	30,624	АК50-3М	4	32
20.	Вытяжной вентилятор санитарных помещений.помещ.	1,60	8	13,92	АК50-3М	2	16
21.	Вентиляторы камбуза и санитарно-бытовых помещений	1,20	6,6	11,484	АК50-3М	1,5	16
22.	Вытяжной вентилятор помещения для углекислотного тушения	1,20	6	10,44	АК50-3М	1,5	16
23.	Вытяжной вентилятор аккумуляторной	0,50	2,5	4,35	АК50-3М	0,6	6
24.	Вентилятор воздушного отопления	1,20	7,8	13,572	АК63ТМ-3М	1,5	16
25.	Вентилятор гидромпасного, аккум. и агрегат. помещений	0,50	2,5	4,35	АК50-3М	0,6	6
26.	Электротельфер	1,60	8	13,92	АК50-3М	2	16
27.	Токарный станок	39,40	295,5	546,675	А3134Р	50	800
28.	Сверлильный станок	16,00	112	194,88	АК50-3М	25	200
29.	Заточной станок	21,30	149,1	259,434	АК50-3М	25	320
30.	Камбузное оборудование	23,80	23,8	44,03	А3134Р	25	50
31.	Радио оборудование	22,60	22,6	41,81	А3134Р	25	50
32.	Освещение	20,90	20,9	38,665	А3134Р	25	50
33.	Навигационные приборы	16,00	16	29,6	А3134Р	25	32
34.	Генератор	135,0	135	249,75	А3714СР	160	1500

7. Расчёт токов короткого замыкания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определяем базисные величины:

Uб = Uср.ном = 230 В

Iб = 3Iном = 405 А

Zб = Uб / Iб = 0,568

Sб = 3Sном = 281,25 кВА

YБ = 1 / ZБ = 1 / 0,568 = 1,76

Расчёт тока короткого замыкания в точке К1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение значений сопротивлений.

№ п/п	Наименование	Сопротивление, мОм	примечание
		активное	реактивное
Участок до точки К1
1	Участок 1-12 цепи G1
1.1	Автоматический выключатель 150/1500 - 1 шт.	0,435	0,29
1.2	Разъединитель 200А 1 шт.	6,3	-----
1.3	Трансформатор тока 200/5 2шт.	0.24	0.04
1.4	Кабель 3*120 10 м.	2,23	0.76
1.5	Провод 1 120 2 м.	0.48	0.606
1.6	Соединительная клемма 120 мм 10 шт.	1.1	-----
1.7	Соединительная клемма 120 мм 2 шт.	0.15	-----
1.8	Суммарное сопротивление	10,935	1.696
1.9	Суммарное в о.е.	0.019	0.003
	Генератор МСК 91-1
1	Сверхпереходное	0,0359	0,185
2	Установившиеся	0,0359	2,149
	Сопротивление цепи
1	Сверхпереходное	0,0549	0,188
2	Установившиеся	0,0549	2,152

Определение значений ЭДС схемы замещения:

ЭДС (в о.е.) СГ за сверхпереходным сопротивлением может быть определена как:

E” = 1 + x”d * Ip

где Ip = Qоб / Sб - реактивная составляющая силы тока СГ до момента КЗ.

E” = 1+ 0.185 * 178.2 / 281.1 = 1.1173

Сила тока КЗ от генераторов:

1.Действующее значение периодической составляющей в начальный момент короткого замыкания:

I”кз = E” / Z”p = 1.1173 / 0.07 = 15.96

2.Ударный коэффициент:

Zp = 0.76

T”dУэ = 0.009

из графика находим гn.

Xp = 0.07161

Rp = 0.01225

Xp / Rp = 5.85

из графика находим гa.

Kу = 0.87 + 0.58 = 1.74

3.Ударный ток от генераторов:

iуд = (2^0.5) * Kу * I”кз = (2^0.5) * 1,74 * 15.96 = 39.27

4. Действующее значение ударного тока

5. Проверка автоматического выключателя на динамическую стойкость:

iуд ? iуд доп

Iуд = 3145 А

Iуд доп = 23000 А

Условие выполняется.

Расчёт тока короткого замыкания в точке К2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определяем номинальную мощность эквивалентного Э.Д.

Sэкв. = 0,75 * 172,42 = 129,315

Определяем полное сопротивление в о.е. эквивалентного Э.Д.

Zэкв. = Sб /(Кэп*Sэкв.) = 281,25 /(6 * 129,315) = 0,3625

где Кэп = 5 ч 8 - кратность пускового тока эквивалентного Э.Д.

ЭДС синхронного генератора за сверхпереходным сопротивлением.

E” = 1 + x”d * Ip

где Ip = Qоб / Sб - реактивная составляющая силы тока СГ до момента КЗ.

E” = 1+ 0.185 * 178.2 / 281.1 = 1.1173

ЭДС эквивалентного двигателя принимаем равным:

Еэкв. = 0,9

Определение значений расчётных сопротивлений:

R1 = R2 = R3 = 0.0549

X1 = X2 = X3 = 2.152

X”1 = X”2 = X”3 = 0.188

Rэ = 0,0549/3 = 0,018

Xэ = 2,152/3 = 0,716

X”э = 0,188/3 = 0,063

Rр = Rэ + Rз = 0,018 + 0,0024 = 0,0204

X”р = X”э + Xз = 0,063 + 0,001 = 0,064

Xр = Xэ + Xз = 0,717 + 0,001 = 0,717

Z”p = (Rр2 + (X”р)2)0.5 = 0.067

Zp = (Rр2 + (Xр)2)0.5 = 0.717

Zз = (Rз2 + (Xз)2)0.5 = 0.0031

Действующее значение периодической составляющей в начальный момент времени К.З.

I”кз = E” / Z”p = 1.1173 / 0.067 = 16.67

Ударный коэффициент.

Ky = гn + гa = 0,9 + 0,76 = 1,66

где гп = f (Zp • Tтdэ) = 0,9

гa = f(Xp/Rp) = 0.76

Ударный ток от генераторов

iуд = 20.5 * Ky * I”кз = 20.5 * 1.66 * 16.67 = 27.81

Сила тока подпитки.

а) Остаточное напряжение в точке «О».

Uост = E” * Zз / Zp = 1.1173 * 0.0031 / 0.717 = 0.047

б) Действующее значение тока подпитки.

Iэкв. = (Еэкв. - ?Uост) / Zэкв. = (0,9 - 0,047) / 0,3625 = 2,35

в) Мгновенное наибольшее значение тока

iэкв.уд = 2^0,5 * Iэкв. = 1,41 * 2,35 = 3,32

Суммарный ток К3.

iуд.сум. = iуд + iэкв.уд = 27.81 + 3.32 = 31.13

Действующее значение ударного тока.

Iуд.сум. = ((гn * I”кз + Iэкв.)^2 + 2(гa * I”кз)^2)^0.5 = ((0,7 * 16,67 + 2,35)^2 + 2(0.48 * 16.67)^2)^0.5 = 18

Проверка автоматического включения на динамическую стойкость при условии

Iуд = 2439 А

Iуд доп = 9000 А

Условие выполняется.

Проверку на термическую стойкость не производим, т.к. автомат быстродействующий.

Расчёт токов короткого замыкания в точке К3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определяем номинальную мощность эквивалентного Э.Д.

Sэкв. = 0,75 * 172,42 = 129,315

Определяем полное сопротивление в о.е. эквивалентного Э.Д.

Zэкв. = Sб /(Кэп*Sэкв.) = 281,25 /(6 * 129,315) = 0,3625

где Кэп = 5 ч 8 - кратность пускового тока эквивалентного Э.Д.

ЭДС синхронного генератора за сверхпереходным сопротивлением.

E” = 1 + x”d * Ip

где Ip = Qоб / Sб - реактивная составляющая силы тока СГ до момента КЗ.

E” = 1+ 0.185 * 178.2 / 281.1 = 1.1173

ЭДС эквивалентного двигателя принимаем равным:

Еэкв. = 0,9

Определение значений расчётных сопротивлений:

R1 = R2 = R3 = 0.0549

X1 = X2 = X3 = 2.152

X”1 = X”2 = X”3 = 0.188

Rэ = 0,0549/3 = 0,018

Xэ = 2,152/3 = 0,716

X”э = 0,188/3 = 0,063

Rр = Rэ + Rз = 0,018 + 0,004 = 0,022

X”р = X”э + Xз = 0,063 + 0,002 = 0,065

Xр = Xэ + Xз = 0,716 + 0,002 = 0,718

Z”p = (Rр2 + (X”р)2)0.5 = 0.068

Zp = 0.51

Zз = 0.0026

Действующее значение периодической составляющей в начальный момент времени К.З.

I”кз = E” / Z”p = 1.1173 / 0.068 = 16.43

Ударный коэффициент.

Ky = гn + гa = 0,7 + 0,48 = 1,18

Zp = 0.51

где гп = f (Zp • T”dэ) = 0,7

Ударный ток от генераторов

iуд = 20.5 * Ky * I”кз = 20.5 * 1.18 * 16.43 = 19.38

Сила тока подпитки.

а) Остаточное напряжение в точке «О».

Uост = E” * Zз / Zp = 1.1173 * 0.0026 / 0.51 = 0.0056

б) Действующее значение тока подпитки.

Iэкв. = (Еэкв. - ?Uост) / Zэкв. = (0,9 - 0,0056) / 0,3625 = 2,47

в) Мгновенное наибольшее значение тока

iэкв.уд = 2^0,5 * Iэкв. = 1,41 * 2,47 = 3,49

Суммарный ток К3.

iуд.сум. = iуд + iэкв.уд = 19,38 + 3.49 = 22,87

Действующее значение ударного тока.

Iуд.сум. = ((гn * I”кз + Iэкв.)^2 + 2(гa * I”кз)^2)^0.5 = ((0,7 * 16,43 + 2,47)^2 + 2(0.48 * 16.43)^2)^0.5 = 17,87

Проверка автоматического включения на динамическую стойкость при условии

Iуд = 2422 А

Iуд доп = 9000 А

Условие выполняется.

8. Проверка элементов СЭС на термическую и динамическую стойкость

Проверим автоматический выключатель генератора на отключающую способность, для чего должно выполняться условие:

iуд ? iуд.доп,

где iуд - ударный ток КЗ на шинах, iуд.доп - допустимый ударный ток автоматического выключателя.

iуд = 1,4 кА

iуд.доп = 45 кА.

1,4 кА < 45 кА.

Условие выполняется. Выбранный автоматический выключатель подходит по режиму КЗ.

Вывод: Выбранный автоматический выключатель подходит проверку на динамическую стойкость.

9. Расчёт отклонений напряжения

Исходные данные.

Тип синхронного генератора.

Количество, шт.

Полная Номинальная мощность, SкВт

Номинальное напряжение Uном, В

Номинальный ток Iном, A

Сопротивление

Сопротивление

Постоянная времени

По продольной оси

По поперечной оси

Xd

X`d

X``d

Xg

X``g

Т`d.c

T``d.c

МСК 91-1

3

93.7

400

135.5

2,149

0,245

0,185

0,965

0,965

0,155

0,009

Предварительная нагрузка:

Полная мощность: S1 = 178,2 - 84,91 = 93,29 кВА

Коэффициент мощности: Cos 1 = 0,89

1) Включаемый приёмник (нагрузка) -подруль, его данные изложены в таблице:

Pдном	Nдном	Uдном	Iдном	Здном	Cosц3 ном	К=Мп/Мном
75	2955	380	134	0,905	0,94	1	7

Sвк = Sдп = Kiп * Sдном

Sдном = 75/0,94 = 79,79

Sвк = 7 * 79,79 = 558,53

Cos вк = Cos п

Cos п = (1 +)/(1 + 2 + (1/Sк)^2)^0.5 = 0,4

2) Базисные значения величин (в системе С.Г.)

Напряжение: Uб = Uном/(3)^0.5 = 400/(3)^0.5 = 230.94

Сила тока: Iб = Iном = 135,5

Сопротивление: Zб = Iб / Uб = 0.587

Мощность: Sб = 3Sном = 281,1 кВА

Проводимость: Yб = Uб / Iб =1,7

3) Проводимость нагрузок (приёмников) в о.е.

а) Предварительная

полная Y1 = S1 / Sб = 93.29/281.1 = 0,33

активная G1 = Y1 * Cos 1 = 0.33 * 0.89 = 0.2937

реактивная B1 = Y1*Sin 1 = 0.33 * 0.47 = 0.16

б) Включаемой

полная Yвк = Sвк / Sб = 558,53 / 281,1 = 1,99

активная Gвк = Yвк * Cos вк = 1,99 * 0,4 = 0,8

реактивная Bвк = Yвк*Sin вк = 1,99 * 0,92 = 1,83

в) Суммарная

активная Gсум = G1 + Gвк = 0,2937 + 0,8 = 1,1

реактивная Bсум = B1 + Bвк = 0,16 + 1,83 = 1,99

полная Yсум = Y1 + Yвк = 0,33 + 1,99 = 2,32

4) Напряжение на выводах синхронного генератора при исходном установившемся режиме.

а) Вспомогательный параметр

г1 = G1 * Хg = 0,2937 * 0,965 = 0,28

б) Составляющие напряжения

Ug1 = 1/(1+( г1)^2)^0.5 = 1/(1+(0.28)^2)^0.5 = 0.96

Ud1 = г1 * Ug1 = 0.28 * 0.96 = 0.2688

в) Полное напряжение

U1 = ((Ug1)^2 + (Ud1)^2)^0.5 = 0.997 - проверка = 1

5) Сила тока синхронного генератора при том же режиме

а) Составляющие:

Id1 = G1 * Ud1 + B1 * Ug1 = 0.2937 * 0.2688 + 0.16 * 0.96 = 0.23

Ig1 = Ud1 / Хg = 0.2688 / 0.965 = 0.27

б) Полная сила тока

I1 = ((Ig1)^2 + (Id1)^2)^0.5 = 0.34 - проверка = Y1

6) ЭДС синхронного генератора при том же режиме.

а) Сверхпереходная

E”d1 = Ud1 - Х”g * Ig1 = 0.2688 - 0.965 * 0.27 = 0.01

E”g1 = Ug1 + Х”d * Id1 = 0.96 + 0.185 * 0.23 = 1

б) переходная

E'g1 = Ug1 + Х'd * Id1 = 0.96 + 0.245 * 0.23 = 1.01

в) Наведённая основным магнитным потоком

Eg1 = Ug1 + Хd * Id1 = 0.96 + 2.149 * 0.23 = 1.41

7) Напряжение синхронного генератора в начале сверхпереходного процесса после включения приёмника (нагрузки).

а) Вспомогательные параметры

по оси d: a”d = Gсум * Х”d = 1.1 * 0.185 = 0.2

b”d = 1+ Bсум * Х”d = 1 + 1.99 * 0.185 = 1.37

по оси g: a”g = Gсум * Х”g = 1.1 * 0.965 = 1.06

b”g = 1+ Bсум * Х”g = 1 + 1.99 * 0.965 = 2.92

c” = a”d * a”g + b”d * b”g = 0.2 * 1.06 + 1.37 * 2.92 = 4.22

б) Составляющие напряжения:

U”d = E”g1*a”g/c” + E”d1*b”d/c” = 1*1,06/4,22 + 0,01*1,37/4,22 = 0.29

U”g = E”g1*b”g/c” - E”d1*a”d/c” = 1*2,92/4,22 - 0,01*0,2/4,22 = 0.69

в) Полное напряжение

U” = ((U”d)^2 + (U”g)^2)^0.5 = ((0.29)^2 + (0.69)^2)^0.5 = 0.75

г) Отклонения напряжения

U = U” - 1 = - 0.25

8) Напряжение синхронного генератора в начале переходного процесса

а) Вспомогательные параметры

a'd = Gсум * Х'd = 1.1 * 0.245 = 0.27

b'd = 1+ Bсум * Х'd = 1 + 1.99 * 0.245 = 1.49

a'g = Gсум * Хg = 1.1 * 0.965 = 1.06

b'g = 1+ Bсум * Хg = 1 + 1.93 * 0.965 = 2.92

c' = a'd * a'g + b'd * b'g = 0.27 * 1.06 + 1.49 * 2.92 = 4.65

б) Составляющие напряжения:

U'd = E'g1 * a'g / c' = 1.01 * 1.06 / 4.65 = 0.24

U'g = E'g1 * b'g / c' = 1.01 * 2.86 / 4.65 = 0.62

в) Полное напряжение

U' = ((U'd)^2 + (U'g)^2)^0.5 = ((0.24)^2 + (0.62)^2)^0.5 = 0.66

г) Отклонения напряжения

U' = U' - 1 = - 0.34

9) Установившееся значение напряжений после переходного процесса:

а) Вспомогательные параметры

ad = Gсум * Хd = 1.1 * 2.149 = 2.36

bd = 1+ Bсум * Хd = 1 + 1.99 * 2.149 = 5.28

ag = Gсум * Хg = 1.1 * 0.965 = 1.06

bg = 1+ Bсум * Хg = 1 + 1.99 * 0.965 = 2.92

c = ad * ag + bd * bg = 2.36 * 1.06 + 5.28 * 2.92 = 17.92

б) Составляющие напряжения:

Ud = Eg1 * ag / c = 1.41 * 1.06 / 17.92 = 0.08

Ug = Eg1 * bg / c = 1.41 * 2.92 / 17.92 = 0.23

в) Полное напряжение

U = ((Ud)^2 + (Ug)^2)^0.5 = ((0.08)^2 + (0.23)^2)^0.5 = 0.24

г) Отклонения напряжения

U = U - 1 = - 0.76

10) Изменение отклонений напряжения во времени. Постоянные времени с учетом влияния нагрузки С.Г

а) Сопротивление суммарной нагрузки

активное rсум = Gсум /(Yсум)^2 = 1,1 /(2,32)^2 = 0,2

реактивное Xсум = Bсум /(Yсум)^2 = 1,99 /(2,32)^2 = 0,37

б) Расчётное сопротивление

активное rр = rа + rсум = 0,0359 + 0,2 = 0,2359

в) Реактивные установившиеся

Xpd = Xd + Xсум = 2,149 + 0,37 = 2,519

Xpg = Xg + Xсум = 0.965 + 0,37 = 1.335

г) Реактивное переходное

X'pd = X'd + Xсум = 0.245 + 0,37 = 0.617

д) Реактивные сверхпереходные

X”pd = X”d + Xсум = 0.185 + 0,37 = 0.555

X”pg = X”g + Xсум = 0.965 + 0,37 = 1.335

е) Постоянная времени переходного процесса

T'dсум = T'd*X'pd*Xd/(Xpd*X'd) = 0.155*0,617*2,149/(2,519*0,245) = 0.39

ж) постоянная времени сверхпереходного процесса

T”dсум = T”d*X”pd*X'd/(X'pd*X”d) = 0.009*0.555*0.245/(0.617*0.185) = 0.1

11) Закон изменения отклонения напряжения.

а) Значения расчётных напряжений.

Up1 = U” - U' = 0.75 - 0.66 = 0.09

Up2 = K * (1 - U) = 0

Up3 = (1 - U) - K * (1 - U) = 0.34

б) Выражение для отклонения напряжения

U(t) = Up1 - Up2 - Up3 = 0,000000002 - 0 - 0,0076 = - 0,0076

Up1 = Up1 * e^(-t/ T”dсум) = 0.09 * e^(-1.5/0.1) = 0,000000002

Up2 = Up2 * e^(-2t/ T'dсум) = 0

Up1 = Up3 * e^(-t/ T'dсум) = 0.34 * e^(-1.5/0.39) = 0,0076

12) Проверка СЭЭС на отклонение напряжения.

а) Значение наибольшего отклонения напряжения в течение сверхпереходного процесса в синхронном генераторе с AФК равно:

U1 = (U” + U')/2 = (-0.25 - 0.34)/2 = -0.295

б) В течении сверхпереходного процесса

U1доп min <= U1 <= U1доп max

U1доп min = -0.15

U1доп max = 0.20

-0.15 > -0.295 < 0.21

в) Через 1,5 сек. после включения приёмника

U2доп min <= U2 <= U2доп max

U2доп min = -0,03

U2доп max = 0,03

-0,03 < -0,0076 < 0,03 - условие выполняется.

11. Выбор системы управления СЭС

Технические средства автоматизации СЭС должны обеспечивать непрерывность питания электрической энергией. В данном проекте нормальное снабжение электрической энергией обеспечивается двумя генераторами, работающими параллельно, поэтому в состав средств автоматизации должны входить средства, не допускающие при аварии, перегрузке одного из генераторов, потерю управляемости и безопасности судна. Это такие средства как автоматическое отключение приемников менее ответственного назначения, пуск резервного генератора.

Включение ответственных механизмов, необходимых для управления судном после обесточивания, должно осуществляться автоматически (при этом перегрузка электростанции недопустима).

В тех случаях, когда при снижении нагрузки электростанции Предусматривается автоматическое отключение агрегатов, необходимо, чтобы оно не происходило при кратковременных снижениях нагрузки. Приводные механизмы генераторов с автоматическим пуском должны быть подготовлены к немедленному пуску. При неготовности пуска должна быть предусмотрена индикация, предупреждающая о невозможности автоматического пуска агрегата. Если предусмотрен автоматический пуск находящихся в резерве генераторных агрегатов при перегрузке работающих, должны быть обеспечены автоматическая синхронизация, подключение и распределение нагрузки, а также предварительный выбор очередности пуска агрегатов и их подключение к сборным шинам ГРЩ.

Автоматизированные судовые электростанции должны обеспечивать автоматическое или дистанционное включение генераторных агрегатов с автоматической синхронизацией принятием и автоматическим распределением нагрузки.

Контролируемые параметры автоматизированных судовых электростанций (кроме аварийных), места замера, предельные значения параметров и виды автоматической защиты и индикации параметров приведены в Правилах Российского Регистра.

12. Расчет электрической безопасности: определение токов проходящих через тело человека при случайном прикосновении к фазе САЭЭС

При однофазном включении человека в сеть сила тока во многом определяется режимом нейтрали источника тока.

Нейтраль - это точка соединения обмоток трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через аппараты с большим сопротивлением (сеть с изолированной нейтралью), либо непосредственно соединенная с заземляющим устройством - сеть с глухозаземленной нейтралью.

Корпуса электрических машин, наружные поверхности электрического оборудования и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус.

Кроме того, при однофазном включении величина тока, проходящего через тело человека, зависит от сопротивления изоляции проводов сети относительно земли, пола, на котором стоит человек, сопротивления его обуви (диэлектрических галош, бот) и некоторых других факторов.

В сети с изолированной нейтралью (рис.11.1) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

Рис. 11.1 Однофазное включение человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью

a, b, c - фазы; Uф - фазное напряжение; Uл - линейное напряжение; Iчл - ток, протекающий через тело человека; Ia, Ib, Ic - токи, стекающие на землю через сопротивления изоляции фазы (токи утечки); Rа, Rb, Rc - сопротивления изоляции фаз a, b, c относительно земли; - обозначение пробоя на корпус (в данном случае с фазы а)

В этом случае, ток, проходящий через тело человека Iчл (А), может быть определен по формуле:

Iчл = Uф / (Rчл + Rоб + Rп + Rиз/3),

где Uф - фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки, В;

Rчл - сопротивление тела человека, Ом;

Rоб - сопротивление обуви, Ом;

Rп - сопротивление пола, Ом;

Rиз - сопротивление изоляции одной фазы относительно земли, Ом.

При наиболее неблагоприятном варианте, когда человек имеет проводящую ток обувь (сырая или имеет металлические набойки, следовательно, Rоб = 0), стоит на токопроводящем полу (земляной или металлический, следовательно, Rп = 0) при Uф =380 В, Rчл = 1 кОм и сопротивлении изоляции одной фазы относительно земли Rиз = 90 кОм величина тока Iчл (А) составит:

Iчл = 380/(1000+0+0+90000/3) = 0,012 А = 12 мА - ощутимый ток

Вывод: Таким образом, в сети с изолированной нейтралью ток, проходящий через человека - ощутимый и условия безопасности во многом будут зависеть от сопротивления изоляции проводов относительно земли.

13. Оценка технико-эксплуатационных показателей САЭЭС

При проектировании судовых электростанций рассматривают основные эксплуатационные и технико-экономические обоснования отбора количества и мощности генераторных агрегатов. Все предлагаемые варианты выбора генераторов и технико-эксплуатационные показатели выносим в табл.1.

Показатели	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Комплектация	2*100	4*50	3*75
Мощность ОЭЭС (кВт)	200	200	225
Масса агрегатов (т)	10,76	4,4	6,6
Стоимость агрегатов (тыс. руб.)	120	160	150
Обслуживание	простое	сложное	простое
Себестоимость (руб./кВтч. эл.эн.)	0,912	0,912	0,905
Надёжность	0,89	0,9024	0,9016

Себестоимость продукции находится

;

где:

Cт - стоимость топлива, включая буксировочные расходы (тыс. руб.).

Для дизельного топлива Cт = 3320 руб./т и к ним ещё дополнительные буксировочные расходы составляют от 300 - 400 руб./т топлива.

Поэтому:

Cт = 3320 + 300 = 3620 руб./т.;

g - удельный расход топлива с учётом среднего коэффициента загрузки генера...