Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «Казанский национальный исследовательский

технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ»

Зеленодольский институт машиностроения и информационных технологий (филиал)

Среднее профессиональное образование

МДК 04.02 Технология установки и ремонта судового электрооборудования и аппаратуры

Курсовой проект

По ПМ.04 Выполнение работ по профессии 19816 Электромонтажник судовой

Тема: Электроснабжение энергетической системы и способы прокладки кабеля на примере судна проект 16601- «Балкер»

ЗИМИТ-КНИТУ-КАИ 26.02.06.ПЗ

специальность 26.02.06 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики

Руководитель: Костюхин В.И.

Выполнил: Данилов Илья Гр.31397

г.Зеленодольск, 2017г.



Cодержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Использование электроэнергии на судах

1.2 Классификация судовых электростанций

1.3 Генераторы судовых электростанций

1.4 Условия расчета

2. Расчетная часть (Судовая Электроэнергетическая Система)

2.1 Расчет сечения и выбор марки кабеля (старого образца)

2.2 Расчет сечения и выбор марки кабеля (нового образца)

2.3 Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания

Вывод

Список литературы



Введение

электроэнергия судно замыкание кабель

Широкое и интенсивное освоение Мирового океана обуславливает постоянно растущее строительство разнообразных надводных и подводных судов, имеющих различное назначение: от перевозки грузов между континентами и ловом рыбы до выполнения специальных научных исследований.

Все эти суда оснащаются современными, в высшей степени надежными электротехническими системами, включающими в себя сотни электрических машин, тысячи электрических аппаратов и других приборов; протяженность кабельных трасс составляет сотни километров.

Мощность электроэнергетических установок современных судов транспортного флота достигает десятков тысяч киловатт.

Надежность работы судовых энергетических установок обеспечивается не только качественным изготовлением элементов этих установок, но и широким внедрением автоматических устройств контроля, управления и регулирования на основе современных достижений электро-, радио- и вычислительной техники.

Проектирование электротехнической части судов в настоящее время является многоцелевой задачей, поскольку режимы электроэнергетических систем, электроприводов, гребных электрических установок, так же как и их конструкции, отличаются сложностью. Поэтому справочник судового электротехника должен отражать все многообразие электротехнических судовых устройств, их сложные конструкции, режимы работы и необычные условия эксплуатации их главных и вспомогательных элементов.

Цели и задачи курсового проекта:

На судне проекта 16601 «Балкер» изготовленное в 1986 году стоит оборудование, которое морально и физически устарело ,уступая в показателях современным судам.

Цель: Основываясь на современных технологиях и расчетах предложить замену системы электроснабжения с использованием современных материалов,комплектующих и оборудования.

Задача: Определить расчетным и табличным способом современное оборудование,которым предлагается заменить устаревшую СЭЭС6

1) Выбрав 2 основных дизель генератора работающие в зависимости от режима работы судна как по отдельности, так и в параллельном режиме мощностью 38 кВт и 20 кВт.

2).Выполнив расчет сечения силовых кабелей старого и нового образца.

Актуальность курсового проекта:

В настоящее время в связи с развитием компьютерных технологий ,электронной техники возникла необходимость использовать их в судостроении .в частности и для судна проекта 16601 название «Балкер»



1. Общая часть

Судовое электрооборудование представляет собой совокупность электротехнических изделий или электромеханических устройств, предназначенных для выполнения заданной работы на судах.

В состав судового электрооборудования современных судов входят следующие элементы: судовая электростанция; электроприводы судовых машин и механизмов; электрическое освещение; внутрисудовая связь и сигнализация; судовые электросети; грозозащита судов.

Условия работы судового электрооборудования в значительной мере отличаются от условий работы береговых установок. Возможность работы при наличии постоянных крена и дифферента, вибраций и ударов, повышенные температура и влажность воздуха, удаленность от ремонтных баз -- все это предъявляет к судовому электрооборудованию особые требования в отношении надежности, а в ряде случаев и ремонтопригодности.

Необходимость развития морского и речного транспорта органически связана с дальнейшим усовершенствованием судового электрооборудования.

Россия всегда занимала передовые позиции в вопросах электрификации флота. Первый судовой электрический привод был предложен Борисом Семеновичем Якоби в 1838 г., когда он провел успешные испытания первого практического электродвигателя, созданного им несколько ранее (1834 г.), для привода гребных колес катера. Однако отсталое электромашиностроение в царской России сдерживало развитие электрооборудования судов. На речных пароходах и теплоходах того времени электрическая энергия использовалась только для целей освещения, а привод вспомогательных механизмов осуществлялся от паровых машин.

В годы первых пятилеток восстановления народного хозяйства создаются электротехническая промышленность и современный речной флот. После Великой Отечественной войны речной флот почти полностью обновился. Заметную роль в этом сыграл завод «Красное Сормово» имени А. А. Жданова. В конце сороковых и в начале пятидесятых годов на нем были построены буксирные и грузовые теплоходы с электрифицированными механизмами и электростанцией постоянного тока, речные дизель-электрические ледоколы, а затем пассажирские дизельэлектроходы -- флагман волжского флота «Ленин» и «Советский Союз.

С ростом мощности судовых электростанций увеличивалось напряжение на шинах их главных электрораспределительных щитов. При небольшой мощности напряжение обычно не превышало 115 В, затем оно было повышено до 230 и 400 В, сейчас же на крупных речных ледоколах напряжение на шинах достигает 690 В.

Современные речные суда оснащены необходимыми средствами связи и радионавигационными устройствами: радиостанциями, радиолокаторами, эхолотами и т. д.

Непрерывно совершенствуется судовое электрическое оборудование. В качестве источников электрической энергии на вновь строящихся судах повсеместно используют автоматизированные дизель-генераторные установки с синхронными генераторами с самовозбуждением, амплитудно-фазовым компаундированием или с электронными регуляторами напряжения, что обеспечивает высокое качество вырабатываемой электрической энергии.

Отечественная электротехническая промышленность выпускает современные электродвигатели серии 4А общего применения, в ближайшее время приступит к выпуску новой серии АИ, единой для всех стран СЭВ. Разработаны новые типы судовых кабелей, допускающих температуру нагрева до 90°. Их применение позволит увеличить плотность тока и использовать кабели меньшей площади поперечного сечения токопроводящих жил, что приведет к экономии цветных металлов и снижению массы кабельных сетей. Электротехническая промышленность также осваивает выпуск новых судовых генераторов и статических тиристорных преобразователей для управления судовыми электроприводами. В перспективе на судах речного флота появятся новые экономичные источники электрической энергии с прямым преобразованием ее, а именно: термоэмиссионные источники, топливные элементы и, возможно, магнитогидродинамические генераторы.

На судах речного флота на основе электрификации все шире внедряется комплексная автоматизация различных установок и процессов, которая проводится на базе широкого использования электронных приборов, микропроцессоров и ЭВМ.

Широкое применение электротехнических и электронных устройств на судах речного флота невозможно без квалифицированных кадров.

1.1 Использование электроэнергии на судах

Использование электрической энергии на судах тесно связано с развитием электротехники и электротехнической промышленности.

В начальный период электрооборудование судов выполнялось на постоянном токе напряжением не свыше 1000 вольт ПО В. Последующее развитие судового электрооборудования характеризуется внедрением переменного тока, обладающего по сравнению с постоянным током рядом технических и эксплуатационных преимуществ. В настоящее время на судах речного флота преимущественное применение нашли электроустановки переменного тока.

Широкому применению электрической энергии на судах способствовало внедрение механизации и комплексной автоматизации производственных процессов, направленных на повышение производительности труда, безопасности плавания, улучшение технико-экономических показателей работы судна.

Современные речные суда представляют собой сложные инженерные сооружения с высокой степенью электрификации и автоматизации, в которых основным видом привода является электрический.

Для обеспечения потребности судна в электроэнергии все самоходные суда имеют собственные электрические станции, состав потребителей электроэнергии которых разнообразен и зависит от назначения, класса и габаритов судна. К числу наиболее энергоемких потребителей относятся судовые электроприводы: гребных винтов (для дизель-электроходов), подруливающих, рулевых, якорных, швартовных и грузовых устройств, шлюпочных лебедок, лифтов и транспортеров, насосов, вентиляторов и компрессоров. Общая установленная мощность этих электроприводов составляет до 90% мощности судовой электростанции.

Менее энергоемкими потребителями являются: электрическое освещение, электронагревательные устройства и отопительные приборы, приборы внутрисудовой электрической связи и сигнализации, электрические навигационные приборы, радио и телевидение. Общая установленная мощность потребителей этой группы на вновь строящихся судах речного флота имеет тенденцию к росту. Но в общем балансе для судов транспортного флота она не превышает 10% мощности судовой электростанции.

К числу ответственных устройств, нормальная работа которых обеспечивает безопасность плавания судна, безопасность находящихся на судне людей и сохранность грузов, относятся: электроприводы рулевого, подруливающего и якорного устройств, пожарного и осушительного насосов, механизмов, обеспечивающих работу главной силовой установки, компрессоров пускового воздуха и воздуха для звуковых сигналов, возбудителей и преобразователей, агрегатов холодильной установки грузовых трюмов, радиосвязь, навигационные приборы, отличительные и сигнальные огни, приборы управления судном и др.

Рост народного хозяйства страны требует ускоренного развития всех видов транспорта, в том числе и речного. Речной флот непрерывно пополняется мощными буксирами-толкачами, грузовыми теплоходами повышенной грузоподъемности, большегрузными составами, более совершенными типами пассажирских судов.

С ростом энерговооруженности речных судов повышается и { мощность судовых электростанций. Если двадцать пять лет то-I му назад она составляла десятки киловатт, совсем недавно -- сотни, то мощность судовой электростанции современного туристского теплохода проекта № 92-016 превысила тысячу киловатт, а теплохода проекта № 301 составляет уже свыше двух тысяч киловатт.

1.2 Классификация судовых электростанций

Судовые электростанции предназначены для производства, преобразования и распределения электрической энергии. В состав судовой электростанции входят источники электроэнергии, преобразователи тока, напряжения и частоты, главный электрораспределительный щит (ГЭРЩ) с приборами управления, контроля и защиты.

Судовые электростанции классифицируются по назначению, роду тока, типу первичного двигателя, способу отбора мощности. Но назначению судовые электростанции разделяются на основные, аварийные и специальные.

Основная электростанция предназначена для обеспечения электроэнергией всех потребителей, установленных на судне, и

располагается в машинном отделении. В ее состав входят: основные и резервные генераторы, преобразователи электрической энергии и ГЭРЩ. Ось вращения электроэнергетических агрегатов должна быть параллельна диаметральной плоскости судна, а ГЭРЩ устанавливается перпендикулярно ей. Обычно ГЭРЩ располагают в машинном отделении или в центральном посту управления и контроля (ЦПУ).

Аварийная электростанция служит для обеспечения электроэнергией ограниченного числа потребителей, выбираемых согласно Правилам Речного Регистра при выходе из строя основной электростанции. Она состоит из аварийного дизель-генератора или аккумуляторной батареи и аварийного электрораспределительного щита (ГЭРЩ) и размещается выше главной палубы в специальном отапливаемом помещении с непосредственным выходом на открытую палубу.

Все судовые генераторы делятся на несколько групп:

вспомогательные и аварийные, в зависимости от назначения;

маховичные, фланцевые и рамные, исходя из конструктивного решения;

переменные трехфазные или постоянного тока, в зависимости от вырабатываемого ими тока;

А также делятся по климатическому исполнению: типа «М» ? для умеренно-холодного климата и ОМ - неограниченного района плавания.

1.3 Генераторы судовых электростанций

Судовые электрогенераторы должны давать электрическую энергию с максимально-возможным постоянством напряжения и частоты при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной, выдерживать значительные перегрузили токи короткого замыкания. Они должны обеспечивать устойчивую параллельную, работу друг с другом практически независимо от их мощностей.

Поддержание постоянства напряжения и частоты для обеспечения! нормальной работы судовых механизмов практически оказалось достаточным осуществлять с точностью до 2--3% их номинальных значений. При мгновенном изменении нагрузки допускаются большие колебания напряжения и частоты генераторов. Колебания напряжения определяются: у генераторов постоянного тока - характером их внешних характеристик и нечувствительностью регуляторов скорости вращения; у генераторов переменного тока -- статичностью и нечувствительностью регуляторов напряжения и регуляторов скорости вращения, а также электрическими параметрами самих генераторов.

Наилучшим постоянством напряжения при колебаниях нагрузки обладают генераторы смешанного возбуждения (компаундные). Поэтому на судовых электростанциях постоянного тока применяются только компаундные генераторы. Наличие у них последовательной обмотки возбуждения способствует быстрому восстановлению напряжения на зажимах генератора после короткого замыкания или включения большой нагрузки. Опыт показывает, что у компаундных генераторов при колебаниях нагрузки от холостого хода до номинальной колебания напряжения на зажимах составляют в среднем не более 2--3%. Поэтому такие генераторы не требуют автоматических регуляторов напряжения (но не регуляторов скорости вращения), а имеют ручные регуляторы, с помощью которых можно установить напряжение с точностью 1-2%.

В качестве генераторов переменного тока применяются только синхронные генераторы преимущественно трехфазного тока как с машинным возбудителем, так и с самовозбуждением. Они имеют внешнюю характеристику, аналогичную внешней характеристике генераторов постоянного тока с независимым возбуждением. Кроме силы тока нагрузки, напряжение синхронных генераторов зависит от коэффициента мощности соз ф. Поэтому оно испытывает значительные колебания как при плавном, так и внезапном изменении нагрузки от холостого хода до номинальной. Для уменьшения как самих колебаний напряжения, так и времени восстановления напряжения до номинального значения синхронные генераторы всегда снабжаются автоматическим регулятором напряжения.

В силу специфических условий возможность коротких замыканий и перегрузки судовых генераторов весьма вероятна. Поэтому они выполняются так, чтобы могли выдержать режим короткого замыкания на зажимах в течение 2 мин, перегрузки по току примерно 10% в течение 2 ч, 25% --в течение 30 мин и 50% --в течение 5 мин. Однако перегрузочные способности генераторов полностью реализовать не удается, так как такими перегрузочными способностями не обладают первичные двигатели.Так, дизели выдерживают перегрузки только примерно 10% спецификационной мощности в течение 2 ч. Большие перегрузки дизелей вообще не допускаются. Турбины перегрузку в 10% выдерживают 2 ч, в 20%--30 мин и в -35%-- 5 мин.

На рис. 1 приведен синхронный генератор типа МС-128-4 мощностью 200 кВт с машинным возбудителем, а на рис. 114'-- синхронный генератор типа МСК-ЮЗ-4 мощностью 200 квт с самовозбуждением. Оба генератора при 1500 об/мин развивают напряжение на зажимах при холостом -ходе 400 в. Рисунки показывают, что генератор с самовозбуждением имеет значительно меньшие габариты.

При оценке степени важности фактора надежности следует учитынать, что генераторы судовой электростанции работают подолгу безостановочно и что машины постоянного тока требуют тщательного повседневного ухода. У генераторов с самовозбуждением система автоматического регулирования напряжения действует в 3--6 раз быстрее из-за отсутствия вращающегося возбудителя, электромагнитная инерция которого затягивает переходный процесс при регулировании. В настоящее время преимущёственное распространение в судовых электростанциях получают синхронные генераторы с самовозбуждением. Все элементы цепи возбуждения таких генераторов обычно монтируют на самом генераторе.



1.4 Условия расчета

Расчет произведен по методике, изложенной в ОСТ5Р.6181-81 СЭЭС. Методы расчета переходных процессов на цифровой вычислительной машине.» При этом, недостающие параметры генератора, в связи с отсутствием сведений от поставщика, приняты равными параметрам однотипных генераторов такой же мощности.

Расчет токов короткого замыкания выполнен в режиме работы системы от дизель-генератора мощностью 38 кВт при котором автоматические выключатели находятся в наиболее тяжелых условиях при коротком замыкании.

Проверка чувствительности защиты выполнена в режиме работы системы от дизель-генератора мощностью 20 кВт, при минимальном токе короткого замыкания, для наиболее удаленного потребителя.

Расчет токов короткого замыкания.

Результаты расчета сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Номер точки	Параметры цепи короткого замыкания	Iуд, кА
	rк ,	xк ,	zк ,	соsк
	мОм	мОм	мОм
К1	4,23	0,78	4,30	0,83	2,5

Проверка автоматических выключателей на динамическую устойчивость

На ГРЩ установлены автоматические выключатели Compact NSX 160N, Compact NSX 100N и Acti 9 типа iC60N.

Допустимое значение тока короткого замыкания для автоматических выключателей Compact NSX 160N i_{уд. доп}. и Compact NSX 100N i_{уд. доп} составляет 25 кА.

Допустимое значение тока короткого замыкания для автоматических выключателей Acti 9 типа iC60N i_{уд. доп}. составляет 6 кА.

Расчет тока короткого замыкания в точке К1 на шинах ГРЩ показал, что установленные на ГРЩ автоматические выключатели Compact NSX 160N, Compact NSX 100N и Acti 9 типа C60N проходят по режиму короткого замыкания, условие i_уд i_{уд. доп}. выполняется.

Все автоматические выключатели, установленные на ГРЩ, динамически устойчивы.



2. Расчетная часть(Судовая Электроэнергетическая Система)

Характеристика судна
Длина корпуса габаритная - 42,4 м
Ширина габаритная - 7,7 м
Высота борта -2,50 м
Осадка средняя -1,2 м
Водоизмещение полное - 120 т
Мощность двигателя - 160 л. с. Скорость хода - 12 узлов Автономность по запасам провизии- 3 суток Вместимость - 30 человек

(Таблица 3) Выбор дизель генератора мощностью 48кВт

Параметры, единицы, измерения	Значения
Производитель	Вепрь (Россия)	GENBOX(Россия)
Модель	АДС 48-Т400 ТП	MI33M/MS
Максимальная мощность	48 кВА / 40 кВт	44 кВА / 37 кВт
Номинальная мощность	44 кВА / 35 кВт	39 кВА / 31 кВт
Базовая мощность	38 кВА / 30 кВт	32 кВА / 27 кВт
Максимальная сила тока, А	72	53
Номинальный ток в основном режиме, А	69,4	49
Кол-во и расположение цилиндров	4, рядное	4, рядное
Частота вращения	1500	1500
Тип охлаждения	Жидкостное двухконтурное	Жидкостное
Объем маслянной системы, л	7,5	10
Удельный расход топлива, л/ кВт*ч	0,296	0,357
Тип альтернатора	Синхронный	Синхронный
КПД двигателя, %	36,2	37,7
КПД альтернатора, %	91,8	73,1
КПД силовой установки, %	33,2	27,6
Габариты, мм	1300х630х1090	1700х800х1100
Макс. Автономия (при нагрузке в 100%), ч	15,8	10,4
Масса, кг	650	535



Количество главных двигателей следует принимать равным числу их у судна. Из таблицы выше видно, что целесообразнее установить двигатель марки АДС 48-Т400 ТП (Россия), так как он по техническим показателям превосходит другую модель, а также имеет меньший расход масла и топлива.

(Таблица 3) Выбор дизель-генератора мощностью 20 кВт

Параметры, единицы, измерения	Значения
Производитель	Вепрь (Россия)	Himoinsa (Испания)
Модель	АДС 20-Т400 ТП	HYW-20 T5
Максимальная мощность	20 кВА / 16кВт	22 кВА / 18 кВт
Номинальная мощность	18 кВА / 14 кВт	20 кВА / 16 кВт
Базовая мощность	14 кВА / 12 кВт	16 кВА / 13 кВт
Максимальная сила тока, А	29	32
Номинальный ток в основном режиме, А	26	29
Кол-во и расположение цилиндров	4, рядное	4, рядное
Частота вращения	1500	1500
Тип охлаждения	Жидкостное Двухконтурное	Жидкостное
Объем маслянной системы, л	3,8	7,4
Удельный расход топлива, л/ кВт*ч	0,259	0,354
Тип альтернатора	Синхронный	Синхронный
КПД двигателя, %	42	33,1
КПД альтернатора, %	90,4	83,8
КПД силовой установки, %	38	27,7
Габариты, мм	1500х700х1218	1700х620х1286
Макс. Автономия (при нагрузке в 100%), ч	10	13,4
Масса, кг	550	416

2.1 Расчет сечения и выбор марки кабеля(старого образца)

Таблица 3. Классификация кабеля по назначению:

Назначение	Марка
Силовые и Осветительные
-неподвижная прокладка	КНР, КНРП, КНРЭ, СРМ, СРБМ, КБМ, КБНЭ, КОВЭ
- подвижная прокладка	КНРТ, КНРТП, КНРТЭ,МРШН, НГРШМ
Высокочастотные	РК, РД, РКС, РКГ

Кабельные изделия можно классифицировать по различным признакам: по группам однородной продукции; составу конструктивных элементов; материалу изоляции; назначению; области применения.

По группам однородной продукции стандартизуются кабельные изделия в целом. Установлены 25 групп однородной кабельной продукции:

1 -- кабели силовые для стационарной прокладки на напряжения до 35 кВ;

2 -- кабели силовые для стационарной прокладки на напряжение 110 кВ и выше;

3 -- кабели силовые для нестационарной прокладки;

4 -- кабели связи симметричные;

5 -- кабели связи коаксиальные;

6 -- кабели связи телефонные;

7 -- кабели связи телефонные распределительные;

8 -- кабели радиочастотные;

9 -- кабели оптические;

10 -- кабели управления;

11 -- кабели контрольные;

12 -- провода неизолированные для воздушных линий электропередачи;

13 -- провода неизолированные гибкие;

14 -- провода силовые изолированные;

15 -- провода обмоточные с эмалевой изоляцией;

16 -- провода обмоточные с эмалево-волокнистой, волокнистой, пластмассовой и пленочной изоляцией;

17 -- провода монтажные низковольтные;

18 -- провода монтажные высоковольтные;

19 -- провода бортовые;

20 -- провода ленточные;

21 -- провода зажигания;

22 -- шнуры силовые;

23 -- провода телефонные распределительные;

24 -- арматура силовых кабелей;

25 -- шнуры слаботочные.

Кроме того, имеется еще одна (26-я) общая группа продукции, в которую входят отдельные виды или группы кабельных изделий, не вошедшие в 25 перечисленных групп.

По составу конструктивных элементов кабельные изделия можно подразделить на следующие большие группы: электрические провода, электрические шнуры и электрические кабели.

Провод -- это кабельное изделие, содержащее одну или несколько скрученных проволок либо одну или более изолированных жил, поверх

которых (в зависимости от условий прокладки и эксплуатации) может иметься

легкая неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка из волокнистых материалов или проволоки; не предназначено, как правило, для прокладки в земле.

Шнур -- это провод с изолированными жилами повышенной гибкости, служащий для соединения с подвижными устройствами.

Кабель -- это кабельное изделие, содержащее одну или более изолированных жил (проводников), заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров (возможно, с броней), и пригодное, в частности, для прокладки в земле или под водой.

По материалу изоляции все кабельные изделия можно подразделить на следующие группы: неизолированные провода; кабели и провода с бумажной (пропитанной и непропитанной) изоляцией; кабели, провода и шнуры с пластмассовой изоляцией; кабели, провода и шнуры с резиновой изоляцией; эмалированные провода; провода и кабели с волокнистой и комбинированной изоляцией.

Классификация по этому признаку важна при рассмотрении вопросов, связанных с технологией производства кабельных изделий, в соответствии с которой производится специализация кабельных цехов или заводов.

Однако приведенные три варианта классификации не отражают главного в кабельном изделии -- его назначения.

Выбор марки:

Определяется назначением потребителя, к которому подводится питание и условиями прокладки.

Защита (броня) - нужна по условиям прокладки кабеля в сырых помещениях, на открытых палубах, где возможны механические повреждения.

Экран необходим для защиты от помех.

Расчет силовых кабелей

Задачей настоящего расчета является выбор сечений кабелей, элементов защиты сети и определение потерь напряжения в кабелях.

Выбор сечений питающих кабелей и определение потерь напряжения в кабелях произведен в соответствии с РД5.6136-78.

Выбор элементов защиты сети произведен в соответствии с ОСТ5Р.6152-2003.

Потери напряжения в питающих кабелях рассчитываются по формулам:

- для постоянного тока

%; (14)



- для переменного трёхфазного тока

%; (15)

- для переменного однофазного тока

%, (16)

где I - расчетный ток, А

L - Длина, м

r - Активное сопротивление токопроводящей жилы кабеля, Ом/м

х - индуктивное сопротивление кабеля, приведенное к одной жиле, Ом/м

U - Напряжение сети, В.

Падение напряжения на клеммах электродвигателей в момент прямого пуска, производится по формуле:

%, (17)

где - пусковой ток, А

Приложение 2.

Сечения питающих кабелей выбраны по рабочим токам фидеров.

Произведённый расчёт показал, что потери напряжения в кабелях не превышают допустимых норм:

- 1% - на кабеле, соединяющим генераторы с ГРЩ;

- 7% - для силовых потребителей;

- 10% - для потребителей освещения и сигнализации при напряжении 50 В и менее;

- 25% - на зажимах электродвигателей при прямом пуске.

Расчет сечения и выбор марки кабеля (нового образца)

Номер строкиНасосТип электродвигателяМощность электродвигателя (КВт)Сечение токопроводящей жилы (мм) при U=380В

2.2 Расчет сечения и выбор марки кабеля(нового образца)

Номер строки	Насос	Тип электродвигателя	Мощность электродвигателя (КВт)	Сечение токопроводящей жилы (мм) при U=380В
1	Насос перекачки ТТ	ATEX -160L	22	6
2	Насос перекачки ДТ	ATEX-180L	30	10
3	Насос забортной воды опреснителя	W21-90S	9	0.5
4	Циркуляционный насос	W21-63	10	1
5	Насос котла	ATEX-132L	11	1.5
6	Насос НСВ	W21-90L	11	1.5
7	Пожарный насос	BF8 315L	220	95
8	Аварийный пожарный насос	BF8 315L	175	70
9	Насос пенообразователя	ATEX-200M	30	6
10	Насос пресной воды	W21-112M	4	1
11	Насос сточных вод	W21-132S	12	2
12	Насос выкачки сточных вод	W21	3	0.8
13	Насос охлаждения конденсатора	W21-TEX	11	1.5
14	Насос локального пожаротушения	BF8 315L	175	70
15	Шламовый насос	W21-200L	25	3
16	Топливоподкачивающий насос	W21-TEX-132L	11	1.5
17	Насос предварительной прокачки масла	ATEX-150L	16	2



В последствии, определяется марка и определенные свойства кабеля.

Назначение	Марка
Силовые и осветительные:
- неподвижная прокладка	КНР, КНРП, КНРЭ, СРМ, СРБМ, КБМ, КБНЭ, КОВЭ
- подвижная прокладка	КНРТ, КНРТП, КНРТЭ, МРШН, НГРШМ
Высокочастотные	РК, РД, РКС, РКГ

Выбор марки кабеля производиться в табличном виде. Я выбрал кабеля с маркировкой КНР и КНРЭ. Так как, согласно регистру, данные кабели подходят для судов типа балкер.

2.3 Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания

1	Установившееся значение тока к.з. на зажимах генератора, o.e.	I г	1,3
1	Постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке статора, с	Тf	1,6
2	Сверхпереходная постоянная времени по продольной оси, с	Тd	0,015
2	Cуммарное активное сопротивление в цепи генератора, мОм	r1	6,17
2	Суммарное индуктивное сопротивление в цепи генератора, мОм	x1	0,82
	Для генератора G2 Полная мощность, кВА Номинальное напряжение, В Номинальная частота, Гц Номинальный ток, кА Активное сопротивление обмотки статора, о.е. Индуктивное сопротивление по продольной оси, о.е. Индуктивное сопротивление по поперечной оси, о.е. Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси, о.е.
2		Sнг	25,0
2		Uнг	230,0
2		fнг	50,0
2		Iнг	0,062
2		rг	0,031
2		xd	4,33
2		xq	1,74
3		xd	0,135
	Cверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси, o.e.	xd	0,043
3	Сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной оси, o.e.	xq	0,115
3	Установившееся значение тока к.з. на зажимах генератора, o.e.	I г	1,1
3	Постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой обмотке статора, с	Тf	0.010
3	Сверхпереходная постоянная времени по продольной оси, с	Тd	0,041
3	Cуммарное активное сопротивление в цепи генератора, мОм	r1	13,5
3	Суммарное индуктивное сопротивление в цепи генератора, мОм	x1	0,87
	Для точки к.з. К1
3	Суммарное активное сопротивление от ГРЩ до точки к.з., мОм	rк	4,23
3	Cуммарное индуктивное сопротивление от ГРЩ до точки к.з., мОм	xк	0,78
4	Время, для которого необходимо определить значение периодической составляющей тока к.з., c	t1	0,01
4	Длительность рассчитываемого процесса, c	tР	0,2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема 1

Принятые базисные величины:

- базисная мощностьS_б=S_нг= 25 кВА;

- базисное напряжениеU_б=U_нг= 230 В;

- базисный токI_б=I_нг= 62,9 А;

- базисное сопротивлениеZ_б=Z_нг= 7027 мОм.

Активное и индуктивное сопротивление кабеля от генератора до ГРЩ

rк=	rуд L	=	1,35 • 10	= 13,5 мОм	(18)
	N		1
xк=	xуд L	=	0,087 • 10	= 0,87 мОм	(19)
	N		1



В относительных единицах:

rк=	rк	=	13,5	= 0,0019 о.е.	(20)
	zб		7027
xк=	xк	=	0,87	= 0,0002 о.е	(21)
	zб		027

Активное и индуктивное сопротивление генераторной цепи

r1 = rг + rк =0,035 + 0,0019 = 0,0369 о.е.	(22)
х1 = хd + xк =0,043 + 0,0002 = 0,0432 о.е.	(23)

Активное и индуктивное сопротивления кабеля от ГРЩ до точки короткого замыкания

rк1 =	rуд •L	=	14,4 • 30	= 432,0 мОм	(24)
	n		1
хк1=	xуд •L	=	0,110 • 30	= 3,3 мОм	(25)
	n		1

В относительных единицах

rк1=	rк1	=	432,0	= 0,0615 о.е.	(26)
	zб		7027
xк1=	xк1	=	3,3	= 0,0004 о.е	(27)
	zб		7027

Расчетное сопротивление короткозамкнутой цепи

rэ= r1 + rк1 =0,0369 + 0,0615 = 0,098 о.е.	(28)
хэ=х1 + хк1 =0,0432 + 0,0004 = 0,044 о.е.	(29)
zр= rэ2 + хэ2 = 0,0982 + 0,0442 = 0,106 о.е.	(30)

Минимально возможное значение сверхпереходного тока при коротком замыкании в конце участка, защищаемого автоматическим выключателем.

Iк min=	Е0	• Iб=	1	• 32,9	= 310,1 А	(31)
	zр		0,106

Коэффициент чувствительности защиты

Кч =	I к min	=	310,1	= 3,1…2,2	(32)
	Kо • Iнр		(10..14)*10

где Ко уставка выключателя на ток срабатывания в зоне короткого замыкания в кратности к номинальному току расцепителя;

Iнр номинальный ток расцепителя выключателя/



Вывод

В данном курсовом проекте была спроектирована СЭЭС балкера проекта 16601

Из произведенных действий в курсовом проекте были предаставлены на замену старым новые : генератор с заменой СЭЭС на современные кабели и современные коммутационные аппараты. В расчетной части были выполнены следующие расчеты:

- выбраны 2 основных дизель генератора Compact NSX 160N, Compact NSX 10 типа iC60N. работающие в зависимости от режима работы судна как по отдельности, так и в параллельном режиме мощностью 38 кВт и 20 кВт. Также был произведен расчет валогенератора мощность которого составила 20 кВт

- произведен расчет выбора сечений кабелей, элементов защиты сети и определение потерь напряжения в кабелях. Выбор сечений питающих кабелей и определение потерь напряжения в кабелях произведен в соответствии с РД5.6136-78. Выбор элементов защиты сети произведен в соответствии с ОСТ5Р.6152-2003.

Сечения питающих кабелей выбраны по рабочим токам фидеров.

Произведённый расчёт показал, что потери напряжения в кабелях не превышают допустимых норм:

Ш 1% - на кабеле, соединяющим генераторы с ГРЩ;

Ш 7% - для силовых потребителей;

Ш 10% - для потребителей освещения и сигнализации при напряжении 50 В и менее;

Ш 25% - на зажимах электродвигателей при прямом пуске.

- рассчитаны ударные токи короткого замыкания на шинах главного распределительного щита (ГРЩ).

Расчет токов короткого замыкания выполнен в режиме работы системы от дизель-генератора мощностью 38 кВт при котором автоматические выключатели находятся в наиболее тяжелых условиях при коротком замыкании.

Проверка чувствительности защиты выполнена в режиме работы системы от дизель-генератора мощностью 20 кВт, при минимальном токе короткого замыкания, для наиболее удаленного потребителя.



Список литературы

1. «Справочник судового электромонтажника»,Ю.С.Путято 1976г.

2. «Справочник судового электротехника» том 1 ,Г.Т.Китаенко 1980г.

3. «Судовые электроэнергетические системы» учебник пятое издание переработанный и дополненный - Л. Судостроение, 1987. - 272с., ил Яковлев Г.С.

4. «Электротехника и электрооборудование судов»,Н.М.Хомяков,В.В.Денисов,1971г.

5. Правила Речного Регистра России (в 4-х томах) том З/Речной Регистр России. - Транспорт.2003

6. Методика расчёта и выбора защиты судовых электроэнергетических систем переменного тока от коротких замыканий, перегрузок и других ненормальных режимов. PC - 674 - 66.

7. Методика расчёта надёжности простых систем автоматики и электрооборудования простых судов. РТМ 50 - 62 - 71

8. Справочник судового электротехника. Том 1. Судовые электроэнергетические системы и устройства. / Под ред. Г. И. Китаенко. - 2-е изд., Перераб. и доп. - Л.; Судостроение, 1980. - 528 с.

9. «Судовые электроэнергетические системы» Яковлев Г.С. 1987 г.;

10. «Автоматическое управление судовыми электроэнергетическими системами» Баранов А.П.;

11. «Автоматизированные электрические системы» Михайлов В.А.;

12 Журнал «Вокруг света» статья «Война на море - эпоха машин»;

13. «Электрооборудование судов: Конспект лекций» Миронов В.В.;

Размещено на Allbest.ru

...