126183 (Судова автоматизована електростанція рефрижератора), страница 4

При короткому замиканні в точці К3 буде текти струм генераторів G1 або G2. Тому розрахунок струмів к. з. виконується для двох схем, а для перевірки апаратів захисту дані беруть тієї схеми, де струм виявиться більше.

Складається схема заміщення для випадку, коли струм до точки К3 тече від генератора G1 (рис. 2.9).

Рис. 2.9 – Спрощена схема заміщення

У цій схемі результуючі опори визначають за формулами:

(2.44)

(2.45)

Подальший розрахунок струмів, к. з. виконується аналогічно п. 2.6.2. результати зводяться в таблицю 2.7.

Складається схема заміщення для випадку, коли до точки К3 тече струм від генератора G2 (рис. 2.10).

Рис. 2.10 – Спрощена схема заміщення

У цій схемі результуючі опори визначаються за формулами:

(2.46)

(2.47)

Подальший розрахунок струмів к. з. виконується аналогічно п. 2.6.2. Результати розрахунку зводяться в таблицю 2.7.

2.7 Перевірка автоматичних вимикачів

Протікання струму к. з. по автоматичному вимикачу пов’язано з електродинамічним і тепловим впливом на його струмоведучі частини, значення яких у десятки разів перевищує номінальні (при протіканні робочих струмів). Відключення струму к. з. пов’язано з виникненням інтенсивної дуги.

Кожен автоматичний вимикач у зв’язку з цим розраховується на визначення граничних значень струмів к. з., що можуть протікати і відключатися автоматичним вимикачем без ушкодження його конструкції. Селективні (виборчої дії) автоматичні вимикачі перевіряються за умовами:

на динамічну стійкість:

(2.48)

на розривну здатність:

(2.49)

де І_УД.РОЗ – розрахунковий питомий струм к. з., А;

І_УД.ДОП – припустиме значення ударного струму к. з. вимикача, А;

І_РОЗ – розрахункове діюче значення струму к з. у момент розбіжності дугогасильних контактів вимикача, А;

І_ДОП – припустиме діюче значення струму автоматичного вимикача в момент розбіжності контактів, А.

на термічну стійкість у мережах змінного струму:

(2.50)

де І_∞ - стале значення струму к. з., кА;

t_ф – фіктивний час к. з., с;

(І_t²t)_ДОП – припустиме значення термічної стійкості апарата, кА²с.

Автоматичні вимикачі миттєвої (неселективної) дії перевіряються тільки на динамічну стійкість (що визначає також їхню розривну здатність) за умовою:

(2.51)

Такі автоматичні вимикачі не перевіряються на термічну стійкість, через короткочасність протікання струму к. з.

При невеликій потужності джерел електроенергії СЕЕС, наприклад, при роботі тільки стоянкового генератора і при значному віддалені точки к. з. від джерел (мережі висвітлення, вентиляції і т. п.), струми к. з., що протікають по вимикачах, можуть мати значення менше струмів зрушування максимальних розчеплювачів. У таких випадках необхідно замінити автоматичні вимикачі ( чи їх розчеплювачі), збільшити переріз кабелів або прийняти інші заходи, що забезпечують перевищення струмів к. з. над струмами зрушування розчеплювачів автоматичних вимикачів.

Там, де це одержати не вдається, автомати повинні відключати струми к. з. так, як і струми перевантаження за протизалежної тривалість-струмової характеристики (що забезпечується тепловими чи напівпровідниковими розчеплювачами). Однак, у таких випадках час відключення струмів к. з. може обчислюватися секундами, що дуже підвищує пожежну небезпеку СЕЕС чи окремих її ділянок. В однофазних мережах при цьому доцільно встановлювати запобіжники і комутаційні апарати [4].

Перевірка апаратів захисту зводиться в таблицю 2.3 – для селективних автоматичних вимикачів і в таблицю 2.4 – для настановних автоматичних вимикачів.

2.8 перевірка шин ГРЩ на термічну й електродинамічну стійкість

2.8.1. Перевірити шини на термічну стійкість – означає знайти температуру нагрівання шини струмом к. з. і порівняти її з максимально припустимою температурою шини. Шини будуть термічно стійкі, якщо виконується умова:

(2.52)

де θ_К – температура нагрівання шини струмом к. з., °С;

θ_max – максимально припустима температура мідних шин, °С (θ_max = 300°С).

За графіком [4], що уявляє залежність θ=f(Аθ) визначається добуток Аθ_Н:

Далі визначається значення коефіцієнта β за формулою:

(2.53)

де І₀ – періодична складова струму к. з. у момент часу t = 0;

І_∞ - сталий струм к. з.

Визначається фіктивний час протікання періодичної складової струму к. з. за графіком, що уявляє залежність t_фп = f(β) [3].

Час протікання періодичної складової струму к. з. t_фп = 0,65.

Час протікання аперіодичної складової струму к. з. визначається за формулою:

(2.54)

Визначається повний час протікання струму к. з.:

(2.55)

Визначається добуток Аθ_К за формулою:

(2.56)

де S – переріз шини, мм².

Користуючись графіком θ=f(Аθ) [4] визначається температура нагрівання шин струмом к. з.:

θ_К = 100°С

Далі порівнюється θ_К і θ_max і робиться висновок відносно термічній стійкості шин:

θ_К = 100°С < θ_max = 300°C

Обрані шини відповідають вимогам термічної стійкості.

2.8.2. Перевірити шини на електродинамічну стійкість – це означає визначити механічну напругу, що виникає в шині при протіканні струму к. з. σ_роз, і порівняти її з максимально припустимою напругою

σ_доп = 1,4·10⁴ Н/см²

Шини будуть динамічно стійкими, якщо виконується умова:

σ_роз < σ_доп

Для визначення К_Ф розраховуються вирази:

(2.57)

(2.58)

де d – відстань між шинами, см;

b – ширина шин, см;

h – товщина шин, см;

а – відстань між осями шин, см:

а = d + b – шини розташовані на ребро

а = d + h - шини розташовані плашмя.

Визначаємо коефіцієнт форми перетину шин [4].

К_Ф = 0,99

Визначається сила, яка прикладена до одиниці довжини шини при проходженні струму к. з. за формулою:

(2.59)

де К = 1,76 – коефіцієнт, що враховує вид к. з.

Приймається відстань між прольотами ℓ = 60 см і число прольотів більше двох, тоді згинальний момент М, що діє на шину дорівнює:

(2.60)

У шині виникає момент опору, який визначається за формулою:

(2.61)

Тоді механічна напруга, що виникає в шині:

(2.62)

Далі порівнюються σ_роз і σ_доп і робиться висновок відносно електродинамічної стійкості шин:

σ_роз = 0,8·10⁴ Н/см² < σ_доп = 1,4·10⁴ Н/см²

Обрані шини електродинамічно стійкі.

2.9. Розрахунок провалу напруги синхронного генератора під час

пуску потужного асинхронного короткозамкненого двигуна

Відмінною рисою СЕЕС є наявність у них асинхронних короткозамкнених двигунів, потужність яких порівняна з потужністю генераторів.

Відсутність колектора у асинхронних короткозамкнених електродвигунів дає можливість запускати їх без пускових реостатів, застосовуючи найпростіші схеми пуску. Однак пусковий струм у процесі розгону таких двигунів у 5-7 разів більше номінального і є в основному, індуктивним. Якщо потужність електродвигуна складає, наприклад, 30% потужності синхронного генератора, то в момент пуску струм двигуна стосовно номінального струму генератора буде складати 150-200%.

При накиданні подібних індуктивних струмів синхронні генератори сильно розмагнічуються (під дією магнітного потоку реакції якоря) і на якийсь час знижують напругу, що прийнято називати провалом напруги. Відповідно до Правил Регістра, провали напруги СЕЕС не повинні перевищувати 25-30% номінального [4].

Розрахунок провалу напруги синхронного генератора СЕЕС під час пуску потужного короткозамкненого асинхронного двигуна виконується в наступній послідовності:

Визначається опір двигуна, що пускається:

(2.63)

де S_G – номінальна потужність генератора, ВА;

U_G – номінальна напруга генератора, В;

S_ДВ – номінальна споживана потужність двигуна, ВА;

І_ДВ – номінальний робочий струм двигуна, А;

U_ДВ – номінальна напруга двигуна, В;

К – кратність пускового струму двигуна.

Визначається максимальний провал напруги синхронного генератора:

(2.64)

де X׳d – індуктивний перехідний опір обмотки статора генератора;

Х_ДВ – опір двигуна у відносних одиницях.

Далі порівнюються U_max і U_доп = 30% і робиться висновок.

U_max = 10,15% < U_доп = 28,8%

Величина провалу напруги відповідає допустимим нормам.

2.10 Опис конструкції ГРЩ

Головний судновий електророзподільний щит (ГРЩ) є частиною суднової електростанції і призначений для приєднання основних і резервних джерел електроенергії і силової суднової електричної мережі і для керування роботою цих джерел. Він має каркасну конструкцію з окремих секцій шириною 600-1200 мм, глибиною 650 мм і висотою 2000 мм. Електровимірювальні прилади розміщають на висоті 1500-1850 мм, автоматичні вимикачі і плавкі запобіжники- на висоті 200-1800 мм від рівня палуби (настилу). Лицьові панелі секцій штампують з листової сталі. Панелі електровимірювальних приладів і їхніх перемикачів виконують так, що вони відкриваються, інші - знімальними. На лицьовій і задній сторонах ГРЩ установлюють горизонтальні чи вертикальні поручні з ізоляційного матеріалу (відстань не більш 1100 мм).

ГРЩ розташовують в одній головній вертикальній протипожежній зоні з генераторами на відкритій платформі або в спеціальній загородці машинного приміщення судна - центральному посту керування (ЦПУ). ГРЩ установлюють перпендикулярно діаметральній площині або уздовж борта судна на амортизованій фундаментній рамі з підводкою кабелів знизу. Для захисту від крапель зі стелі приміщення ГРЩ зверху накривають сталевим листом.

Попереду і позаду ГРЩ передбачають проходи відповідно шириною не менш 800 і 600 мм - при довжині щита до 3 м, не менш 1000 і 800 мм - при більшій довжині. Простір за ГРЩ відкритої конструкції вигороджують і обладнують дверима, які зрушуються чи відкриваються назовні і стопоряться у відкритому положенні. При довжині ГРЩ не менш 3 м установлюють два або більше окремих дверей.