Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Данный курсовой проект посвящён расчёту судовой автоматизированной электроэнергетической системы. Исходя из данных потребления электроэнергии судном в разных режимах его работы подобраны генераторы в соответствии с требованиями Регистра. Рассчитаны и выбраны коммутационная и защитная аппаратура. Рассчитаны и подобраны кабели для соединения генераторов с приемниками электрической энергии.

This course project devoted to the calculation of the ship's automated electric power system. Based on data from the consumption of electricity in vessel different operation modes selected generators in accordance with the Register. Designed and selected switching and protective equipment. Cables are designed and matched to connect receivers with generators of electricity.

Содержание

• 1. Задание на проектирование
• 2. Расчёт электрических нагрузок судовой электростанции и выбор количества и мощности генераторных агрегатов
• 3. Расчёт и выбор контрольно-измерительных приборов
• 4. Расчёт и выбор автоматических выключателей
• 4.1 Предварительный выбор автоматических выключателей
• 4.2 Проверка остройки выбранных АВ электродвигателя от тепловых реле
• 4.3 Расчёт уставок расцепителя автомата в зоне токов короткозамыкания
• 5. Выбор защитных реле
• 6. Расчёт и выбор кабелей
• 7. Расчёт провала напряжения при пуске асинхронного двигателя
• 8. Расчёт токов короткого замыкания и проверка автоматических выключателей на термическую и электродинамическую устойчивость
• 8.1 Короткое замыкание происходит в точке К1
• 8.2 Короткое замыкание происходит в точке К2
• 8.3 Короткое замыкание происходит в точке К3
• 8.4 Короткое замыкание происходит в точке К4
• Список литературы

1. Задание на проектирование

Цель курсового проекта - получение, закрепление и углубление знаний студентами специальность 180407.65 "Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики" в процессе изучения дисциплины "Судовые автоматизированные электроэнергетические системы". А также, развитие ими практических навыков в работе с нормативными документами при расчёте статических и динамических режимов судовой автоматизированной электроэнергетической системы (САЭЭС) и для рационального выбора источников электроэнергии, электрических сетей, коммутационно-защитных аппаратов и устройств автоматизации с учетом физико-технических, механико-технологических, эстетических, экологических, эргономических и экономических требований. Разработка мероприятий по эксплуатации САЭЭС в соответствии с требованиями ПТЭ и ПДНВ.

2. Расчёт электрических нагрузок судовой электростанции и выбор количества и мощности генераторных агрегатов

Расчёт электрических нагрузок судовой электростанции приведён в таблицу 1.

Таблица 2: Результат расчёта суммы электрических нагрузок на всех режимах

Наименование	(кВт)	(кВт)
Ходовой	792,7	486,5
Перегрузка	1120	674,3
Ходовой с РФ	726,2	411,8
Стоянка на море	401,8	209,5
Аварийный	916	517
Стоянка в порту	211,7	121,5

Выбираем 6 генератора серии ГМС 13-41-12, номинальные параметры которых показывается ниже:

Мощность: 320 кВт

Ток: 580 А

Частота вращения: 500 об/мин

КПД: 92,5 %

3. Расчёт и выбор контрольно-измерительных приборов

Согласно требованиям Регистра каждый генератор должен иметь вольтметр, позволяющий мерить напряжения всех фаз, амперметр, позволяющий мерить токи всех фаз, ваттметр позволяющий мерить мощность генераторов, частотомер.

Вольтметр

0 - 120% => (0-500)В

Д 1600кл.т 1.5, пределы измерения: 0-500 В, с непосредственным включением, угол шкалы 230 град.

Амперметр

0 - 130% => (0 - 1500) А

Д 1500 кл.т 1,5, пределы измерения 0-1500А, с включением через трансформатор, угол шкалы 230 град. Трансформатор тока ТЛС 0,5 400/5, мощность 40 ВА, частота 50 Гц.

Ваттметр

15% - 0 - 120% => (75 - 0 - 180) кВт

Д 1503, с номинальным током I=5А, U=380.

Ваттметр имеет положительную и отрицательную шкалу. Класс точности 2.5.

Токовая обмотка включена через трансформатор тока ТЛС 0,5 400/5, мощность 40 ВА, частота 50 Гц.

Частотомер

±10% => 45-55 Гц

Д 1506 с добавочным устройством Р 1826/4. Класс точности 2.5 Пределы измерения 45-55 Гц. U=380 В Потребляемая мощность при номинальном режиме не более 9 ВА, включение в сеть непосредственное

Выбираем трансформатор тока ТШС-0.5: f_H=50 Гц U_H=500 В =40ВА

4. Расчёт и выбор автоматических выключателей

4.1 Предварительный выбор автоматических выключателей

1,2,3-ые фидеры: Синхронные генераторы

Выбираем QF1, QF2, QF3 серии ВА 74-40

4-ый фидер: Компрессор пускового воздуха

Выбираем QF4 серии А 3714

6-ой фидер: Шпиль

Выбираем QF6 серии А 3714

8,9,10,11-ые фидеры: Вентиляторы котельного отделения

Выбираем QF8, QF9, QF10, QF11 серии АК 50-3М .

РЩ 7

Выбираем QF7 серии А 3714 .

12-ый фидер: Первичный фидер трансформатора

Параметры трансформатор ТСЗМ-25:

Мощность: 25 кВт, КПД 98%

Выбираем QF12 серии А 3714 .

14-ый фидер: Электросковородка

Выбираем QF14 серии А 3714 .

15-ый фидер: Светильник

Выбираем QF15 серии АК 50-3М .

РЩ 13: Вторичный фидер трансформатор

Выбираем QF13 серии А 3714 .

ГРЩ 5

Выбираем QF5 серии ВА 74-43

4.2 Проверка остройки выбранных АВ электродвигателя от тепловых реле

- Четвёртый фидер: проходить.

- Шестой фидер: проходить.

- 8,9,10,11-ый фидеры: проходить.

4.3 Расчёт уставок расцепителя автомата в зоне токов короткого замыкания

4-ый фидер

Кратность пускового тока

Где: р - коэффициент, учитывающий бросок тока при переключении питания

- коэффициент, учитывающий допуск срабатывания расцепителя при токе короткого замыкания;

- коэффициент, учитывающий апериодический составляющий пускового тока.

6-ой фидер

Кратность пускового тока

.

.

8,9,10,11-ые фидеры

Кратность пускового тока

Выбираем АК 50-3М

.

12-ый фидер

Кратность пускового тока при включении трансформатора

.

( - коэффициент, учитывающий отрицательный допуск на точность срабатывания расцепителя, .

13-ый фидер

.

14,15-ый фидеры:

5. Выбор защитных реле

Реле обратного активного тока РОТ - 54Р

Реле активной мощности типа РМ - 55Р

6. Расчёт и выбор кабелей

1,2,3-й фидер:

Где: К1 - коэффициент учитывающий число жил кабеля;

0,85-двухжильный; 0,7-трехжильный.

К2 - коэффициент, учитывающий способ прокладки (при прокладке >6 кабелей в пучке равна 0,85; при прокладке <6 кабелей в пучке равна 1);

К3 - коэффициент, учитывающий режим работы; при длительном К3 = 1; при кратковременном К3 =1,06...1,46; при повторно - кратковременном К3 = 1,24...1,51;

К4 - коэффициент, учитывающий отличие температуры окружающей среды, при температуре 45°С равна 1.

По справочнику выбираем сечение 150 , предельно - допустимый ток 281А, прокладываем по двум рядам, S=3(3x150) .

Потерь напряжения на кабеле:

По правилу регистра, нормы потерь напряжения на кабелях:

от генератора до ГРЩ - не более 1%;

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

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

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

От РЩ до АД < 6%.

1-ый фидер:



Где: r,x - активное и реактивное сопротивления кабеля, (мОм/м), определить по справочнику для данного сечения кабеля;

l - длина фидера (м).

2-ой фидер:

3-ий фидер:

4-ый фидер:

Принимаем , так как компрессор работает по кратковременному режиму.

По справочнику выбираем сечение 6 , предельно - допустимый ток 67А при кратковременном режиме. S=3x6 .

Потерь напряжения на кабеле:

6-ый фидер:

Принимаем , так как шпиль работает по повторно-кратковременному режиму.

По справочнику выбираем сечение 6 , предельно - допустимый ток 80А при повторно-кратковременному режиме, S=3x6 .

Потерь напряжения на кабеле:

8,9,10,11-ые фидеры:

По справочнику выбираем сечение 1 , предельно - допустимый ток 14А при длительном режиме. S=3x1 .

Потерь напряжения на кабеле:

8-ый фидер:

9-ый фидер:

10-ый фидер:

11-ый фидер:

Вторичный шит 7

По справочнику выбираем сечение 10 , предельно - допустимый ток 55А при длительном режиме. S=3x10 .

Потерь напряжения на кабеле

12-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 16 , предельно - допустимый ток 70А при длительном режиме. S= 3x16 .

Потерь напряжения на кабеле

13-ый фидер:



По справочнику выбираем сечение 35 , предельно - допустимый ток 118А при длительном режиме. S= 3x35 .

Потерь напряжения на кабеле

14-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 1,5 , предельно - допустимый ток 36А при повторно-кратковременному режиме. S=3x1,5 .

Потерь напряжения на кабеле

15-ый фидер:

По справочнику выбираем сечение 1 , предельно - допустимый ток 16А при длительном режиме. S=3x1 .

Потерь напряжения на кабеле

- От РЩ до EL1

.

- От EL1 до EL2

.

7. Расчёт провал напряжения при пуске асинхронного двигателя

Для заданной схемы рассчитаем провал напряжения при пуске шпиля в режиме стоянка в порту.

По таблицы нагрузок и справочнику:

Синхронного генератора:

+ номинальная мощность: ;

+ Индуктивное сопротивление рассеяния статорной обмотки: ;

+ Индуктивное сопротивление по продольной оси: ;

+ Индуктивное сопротивление по поперечной оси: ;

+ Индуктивное переходное сопротивление по продольной оси ;

+ Индуктивное сверхпереходное сопротивление по продольной оси

+ Взаймоиндуктивное сопротивление по продольной оси:

+ Взаймоиндуктивное сопротивление по поперечной оси:

+ Индуктивное сопротивление рассеяния роторной обмотки:



+ Индуктивное сопротивление рассеяния демпферной обмотки:

+ Индуктивное сверхпереходное сопротивление по поперечной оси:

+ Коэффициент взаимоиндукции

Предварительная начальная мощность:

; .

;

;

АД шпиля: ; ;

1. Проводимость асинхронного двигателя в моменте включения



Активная составляющая:

;

Реактивная составляющая:

2. Проводимость предварительной начальной нагрузки

Активная составляющая:

;

Реактивная составляющая:

.

3. Суммарная активных и реактивных проводимостей в моменте включения

;

.

4. Параметры генератора в исходном режиме

Продольная составляющая напряжения:

.

Поперечная составляющая напряжения:

5. Составляющие напряжения генератора с учётом демпферний обмотки

6. Провал напряжения генератора с демпферными обмотками в моменте включения



7. Составляющие напряжения генератора без учёта демпферных обмоток

8. Провал напряжения генератора без демпферных обмоток в первый момент

9. Провал напряжения генератора при пуске АД

10. Провал напряжения на кабеле при пуск АД

Красность пускового тока АД:

При номинальном режиме потерь напряжения на кабеле от ГРЩ до АД занимает 3,6% напряжения генератора. Поэтому провал напряжения на кабеле от ГРЩ до АД: %.



Выбираем кабель от ГРЩ до АД сечением 10

8. Расчёт токов короткого замыкания и проверка автоматических выключателей на термическую и электродинамическую устойчивость

8.1 Короткое замыкание происходит в точке К 1

Схема замещения

Базисные параметры

Сопротивления статорной обмотки генератора, приводящие к базисному

Сопротивления автоматических выключателей QF1, QF2, QF3, приводящие к базисному

Сопротивления кабелей, приводящие к базисному

Сопротивления фидеров

Для определения эквивалентного сопротивления двух генераторных ветвей воспользуемся комплексной формой их выражений:



;

Расчетные результирующие сопротивления цепи короткого замыкания

По расчетной кривой зависимости периодической составляющей тока КЗ от результирующего сопротивления цепи КЗ и времени, определяем:

;

Отношение

По кривой зависимости ударного коэффициента от отношения , определяем

Ударный ток от генератора при КЗ



A

Напряжения на ГРЩ

Где:

Ударный ток от АД при КЗ

Ударный ток в точке КЗ К1:

(<100 KA)

Ударный ток в точке КЗ не превышает придельный допустимый ударный ток КЗ автоматического выключателя QF1 (А 3744).

8.2 Короткое замыкание происходит в точке К 2

Схема замещения

Базисные параметры

Сопротивления статорной обмотки генератора, приводящие к базисному

Сопротивления автоматических выключателей QF1, QF2, QF3, приводящие к базисному

Сопротивления кабелей, приводящие к базисному

Сопротивления фидеров

Расчетные результирующие сопротивления цепи короткого замыкания

;

По расчетной кривой зависимости периодической составляющей тока КЗ от результирующего сопротивления цепи КЗ и времени, определяем:

;

Отношение

По кривой зависимости ударного коэффициента от отношения , определяем

Ударный ток от генератора при КЗ

A

Напряжения на ГРЩ

Ударный ток от АД при КЗ

Ударный ток в точке КЗ К 1:

(<110 кА)

Ударный ток в точке КЗ не превышает придельный допустимый ударный ток КЗ автоматического выключателя QF5 (ВА 74-43).

8.3 Короткое замыкание происходит в точке К 3

Схема замещения

Сопротивления ветви 4

Сопротивления автоматических выключателя QF4, приводящие к базисному

Сопротивления кабелей, приводящие к базисному

Сокращенная схема замещения

Расчетные результирующие сопротивления цепи короткого замыкания

;

=

По расчетной кривой зависимости периодической составляющей тока КЗ от результирующего сопротивления цепи КЗ и времени, определяем:

;

Отношение

По кривой зависимости ударного коэффициента от отношения , определяем

Ударный ток от генератора при КЗ

A

Напряжения на ГРЩ

Токов подпитки от остальных асинхронных двигателей нет

Ударный ток в точке КЗ К 3:

Ударный ток в точке КЗ K3 не превышает придельный допустимый ударный ток КЗ автоматического выключателя QF4.

8.4 Короткое замыкание происходит в точке К 4

электрический генератор кабель коммутационный

Схема замещения

Сопротивления автоматических выключателей QF7 и QF9, приводящие к базисному

Сопротивления кабелей, приводящие к базисному

Сокращенная схема замещения

;

По расчетной кривой зависимости периодической составляющей тока КЗ от результирующего сопротивления цепи КЗ и времени, определяем:

;

Отношение

По кривой зависимости ударного коэффициента от отношения , определяем

Ударный ток от генератора при КЗ



A

Напряжения на ГРЩ

Т оков подпитки от остальных асинхронных двигателей нет

Ударный ток в точке КЗ К4:

Ударный ток в точке КЗ K4 не превышает придельный допустимый ударный ток КЗ автоматического выключателя QF9.

Список литературы

1. Г.С. Яковлев. Судовые электроэнергетические системы. Л. Судостроение. 1987,1980.

2. Правила классификации и постройки морских судов. Российский регистр морского судоходства. СПб. Транспорт 2013 г.-928с

3. Китаенко Г.И. - Справочник судового электротехника. Том 2. Судовое электрооборудование - 1980

Размещено на Allbest.ru

...