150688 (Проектирование электропитания на судне), страница 2

(17)

где К₁- коэффициент учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи. Для курсового проекта принимаем К₁=0,8 [4] как для двухрядной кабельной трассы. Расчетные значения токов заносим в таблицу5.

Для генераторных автоматов величина I_расч равна номинальному току генератора. Для секционных автоматических выключателей величина I_расч рассчитывается по значению мощности, передаваемой через этот выключатель в наиболее тяжелом эксплуатационном режиме. Приближенно эта величина определяется как I_расч = 1,15I_н (18)

В качестве генераторных и секционных автоматов выбираем автоматы новой серии ВА71, в качестве сетевых АВВ на ГРЩ А37, в качестве сетевых защищающих электрические установки АК50-3.

Уставки генераторных автоматов принимаем, согласно [7], равными:

,(19)

где I_н - номинальный ток фидера.

Уставку на ток срабатывания сетевых АВВ фидеров электродвигателей выбираем из условия отстройки от ложных срабатываний при пусках электродвигателей:

(20)

где K_над - коэффициент надежности, равный -1,05;

K_доп - коэффициент, учитывающий плюсовой допуск на величину пускового тока электродвигателя, равный-1,15;

K_пуск - кратность пускового тока электродвигателя по ТУ

K_а- коэффициент, учитывающий величину апериодической составляющей пускового тока, равный -1,3;

d - минусовый допуск на ток срабатывания выключателя в зоне КЗ для автоматов типа АК-50, d = 0.1, для автоматов типа А-3700 d = 0.15;

I_дв.ном - номинальный ток двигателя;

I_{ном.расц.}- номинальный ток расцепителя выключателя.

Уставку на ток срабатывания выключателей, защищающих силовой распределительный щит, выбираем следующим образом:

(21)

где I_вкл1- пусковой ток наиболее мощного потребителя;

I_вкл1 = K_пускI_ном.дв.(22)

K_загр.i – коэффициенты загрузки отдельных потребителей для наиболее загруженного режима, взятые из таблицы нагрузок.

Типы, типоисполнения и значения номинальных токов максимальных расцепителей выбранных АВВ, уставки на время срабатывания вносим в соответствующие графы таблицы5.

Выбранная аппаратура проверяется на термическую и электродинамическую устойчивость.

Термическая устойчивость – способность аппарата, не перегреваясь противостоять току КЗ проходящему через аппарат. Для проведения расчета необходимо сопоставить количество тепла выделившегося при прохождении тока КЗ с допустимым для данного аппарата. Проверка выполняется только для аппаратов с селективной защитой.

5. Выбор измерительной аппаратуры

Выбор трансформаторов тока производим по номинальному напряжению и номинальному току цепи, по конструктивному исполнению с учетом рода установки, по классу точности с учетом фактической вторичной нагрузки трансформатора.

Класс точности трансформатора определяется его назначением. Мощность нагрузки трансформатора тока при номинальном вторичном токе определяется суммарной мощностью включенных во вторичную цепь трансформатора тока обмоток приборов. Суммарная мощность нагрузки не должно превышать величины максимальной, трансформатора тока, при этом учитывается сопротивление соединительных проводов.

Учитывая то, что к трансформатору тока подключается амперметр Д1500 с потребляемой мощностью Р_п = 3,5 ВА, то можно выбрать стандартный трансформатор тока ТС0,5 класса точности 1 с номинальной мощностью Р_нтт = 40 ВА.

При выборе трансформаторов напряжения исходят из величины вторичного напряжения, назначения, места установки и схемы соединения приборов.

Класс точности трансформатора определяется назначением приборов, подключенных к вторичной обмотке.

После выбора трансформатора напряжения по справочнику [6], по рекомендации Регистра, проверим класс точности трансформатора напряжения путем сравнения значений максимальной мощности трансформатора с суммарной мощностью измерительных приборов.

Трансформатор соответствует принятому классу точности, если

S_{трном і} S₂ (23)

где (24)

S₂ – суммарная мощность нагрузки трансформатора.

К трансформатору напряжения подключаются следующие приборы:

1. вольтметр,

2. ваттметр,

3. частотомер,

4. синхроноскоп.

Выбор электроизмерительных приборов СЭС, их расположение на ГРЩ регламентировано Правилами Регистра. При выборе контрольно-измерительных приборов ГРЩ необходимо указать:

- тип прибора и класс точности;

- пределы измерения;

- способ включения;

- тип трансформатора тока, напряжения, добавочного устройства;

- габариты.

Класс точности выбираем не более 2,5.

Для измерения сопротивления изоляции применяем приборы "Электрон". При выборе приборов для генераторов и сетей с постоянной нагрузкой обеспечиваем запас по шкале 25 %, а для сетей с переменной нагрузкой или напряжением – 50 %.

Всем катушкам напряжений приборов обеспечиваем защиту предохранителями или автоматами.

Исходя из мощностей выбранной измерительной аппаратуры, выбираем трансформаторы тока и напряжения и их характеристики заносим в таблицу 4.

Таблица 4 – Характеристики измерительных трансформаторов

Трансформатор	Наименование	I/Uном Iобм	Ном частота	Uном	I/Uном II обм	Мощность	кол-во
Тока	Многовитковый	10-400А	50	0,5кВ	5А	40ВА	2
Напряжения	ТН	380В	50	2кВ	127В	40ВА	2

6. Выбор реле обратной мощности

По требованию Регистра необходимо обеспечить генераторам направленную защиту и защиту от перегрузок. Направленная защита – защита, которая в установках переменного тока реагирует на величину тока (мощности) в защищаемом участке системы по отношению к напряжению на шинах. Защита реагирует на изменение фазного угла между током и напряжением. В качестве фазочувствительного органа используют индукционное реле мощности.

В проектируемой судовой электростанции применяем направленную защиту генераторов, исполненную на реле мощности ИМ-149. Цепи тока и напряжения реле получают питание от трансформаторов тока и напряжения, питающих измерительные приборы. Технические характеристики реле ИМ-149:

U_ном = 230В,

I_ном = 5А,

Потребляемая мощность: по току 25 ВА.

по напряжению 10ВА.

Исходя из мощности генераторов, определим уставки:

1. по мощности и обратной мощности срабатывания = 12,8%

2. по времени срабатывания при токе срабатывания (cosj = 1 и 1,2I_ном) = 7.

Для обеспечения защиты генераторов от перегрузок устанавливаем реле перегрузки ИМ-145, питающееся от измерительных трансформаторов. Технические характеристики реле ИМ-145:

U_ном = 230В,

I_ном = 5А,

Потребляемая мощность: по току 5 ВА

по напряжению 10 ВА.

Исходя из мощности генераторов, определим уставки:

1. по мощности и обратной мощности срабатывания = 115%

2. по времени срабатывания при токе срабатывания (cosj=1 и 1,2I_ном) = 2.

Проверим измерительные трансформаторы на перегрузку.

Трансформатор тока: измерительные приборы потребляют 3,5 ВА от ТТ1, реле обратной мощности ИМ149 потребляет 25 ВА от ТТ2, отсюда перегрузки трансформаторов тока нет.

Трансформатор напряжения измерительные приборы потребляют 29,7 ВА от ТН1, реле обратной мощности ИМ149 потребляет 10 ВА от ТН2, отсюда перегрузки трансформаторов напряжения нет.

Все характеристики выбранных измерительных приборов заносим в таблицу 5:

Таблица 5 – Характеристики измерительных приборов

	Амперметр	Вольтметр	Ваттметр	Частотомер	Синхроноскоп	Мегометр
Тип прибора	Д1500	Д1500	Д1503	Д1506	Э1505	Электрон
Система	Эл.динамич	Эл.динамич	Эл.динамич	Эл.динамич	Электромагнитн
Класс точности	1,5	1,5	2,5	2,5	0,03	5
Пределы измерения	0-300 А	0-450 В	0-250КВт	50(10%)Нz		0-1МОм
Способ включения	к ТТ	к ТН	к ТН	к ТН	к ТН
Потребл. мощность, Вт	3,5	4,5	7,5	9,6	8,1
Габариты, гор. мм	100	100	100	100	100	175
верт. мм	100	100	100	100	100	90
глуб. мм	170	170	170	170	170	125

7. Выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств

Передача электроэнергии от генераторов до главного распределительного щита и от главного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями. При выборе типа кабеля требуется учитывать условия, в которых будет работать кабель. Из условий монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке.

Исходя из рекомендаций, выбираем максимальное сечение трехжильных кабелей не выше 3x240 мм². Минимально допустимое сечение жил кабелей и проводов соответственно равно 1 мм². Сечение жил кабеля определяем с помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода [2,приложение 10] и [6, таблица 5.4] по величине расчетного тока кабеля I_расч.

Исходя из составленной однолинейной схемы распределения электроэнергии, определяем необходимое количество автоматических выключателей для каждого щита, которое не должно превышать 12. По справочнику [6, таблица5.2.3] определяем тип распределительного щита.

По примеру для рулевой машины выбираем кабель КНРП, как для ответственного потребителя. По I_расч = 31,70 А, выбираем кабель 3^хфазный сечением 4мм²(3х4) и генераторный автомат А3714СР с комбинированным расцепителем на номинальным током максимального расцепителя 32А.

8. Проектирование схемы распределения электроэнергии

8.1 Схема коммутации ГРЩ

Однолинейная схема коммутации ГРЩ обеспечивает:

• параллельную и раздельную работу генераторов на свои секции сборных шин;

• питание через трансформаторы секции потребителей 220 В;

• питание секции второстепенных потребителей при выключении любого из генераторов;

• питание с берега;

• связь ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

Схема включает в себя следующие элементы:

• сборные шины ГРЩ, разделенные на секции (генераторные, потребителей);

• генераторные кабели со своими автоматическими воздушными выключателями (АВВ);

• секционные АВВ либо разъединители;

• перемычки с переключателями;

• трансформаторы 380/220;

• фидер берегового питания;

• фидер, связывающий ГРЩ с аварийным распределительным щитом;

• аварийный распределительный щит с секциями 380В и 220В и потребителями, получающими питание от него согласно правилам Регистра РФ;

• контакторы, отключающие секции малоответственных потребителей.

8.2 Схема распределения электроэнергии