Определение мощности судовой электростанции

- напряжение;

=48 м/(Оммм2) - удельная проводимость электротехнической меди;

S - сечение жилы кабеля.

На I участке:

Iрасч.=722 А; l=17 м; cos=0,8; Uн =400 В; S=240 мм2 .

U=0,37%

На II участке:

Iрасч.=59 А; l=42 м; cos=0,89; Uн=380 В; S=25 мм2.

U=0,84 %

На III участке:

Iрасч.=59А; l=9 м; cos=0,89; Uн =380 В; S=16 мм2.

U =0,28 %

Суммарная потеря напряжения на расчётном участке: 1,49%

Так как по требованиям Регистра суммарное падение напряжения в силовой сети не должно привышать 7% то можем сказать, что выбранная сеть отвечает этим условиям.

6. Расчет шин ГРЩ, выбор шин

1) Определение наибольшего длительного рабочего тока нагрузки

где

kо = 1- коэффициент одновременности работающих генераторов;

kз.i. = 0,8 - коэффициент загрузки работающих генераторов;

I н.G.i = 956 А - номинальный ток i-того генератора;

1/2 - берется из расчета, что условная точка приема электроэнергии находится в центре шин по длине.

Iн.р. = 764,8 А

2) Определение расчетного тока

3) Выбор шин

Выбираем медные, сплошные, окрашенные шины из справочника по допустимому току нагрузки со следующими размерами (допустимый ток - Iдоп. = 860 А): ширина: а = 50 мм;толщина: b = 5 мм .

7.Выбор аккумуляторов

Выбор аккумуляторов состоит из двух задач:

выбор типа аккумулятора, соответственно заданным условиям эксплуатации

определение ёмкости аккумуляторной батареи для питания заданных потребителей электроэнергии.

Исходные данные:

средний пусковой разрядный ток – 340 А

кол-во пусков - 7

напряжение - 12 В,

время одного пуска - 6 с.

Выбор аккумулятора :

Рассчитаем ёмкость АБ: САБ = = =3,96 А ч

С’АБ= САБ/(к1к2)=3,96/0,85*0,9=5,2 А ч

Для обеспечения этой ёмкости и напряжения 12В выбираем аккумуляторную батарею типа 6СТК-135.

Данные аккумуляторной батареи 6СТК-135 :

Число аккумуляторов в батареи: 6

Номинальное напряжение : 12 В

Ток разряда : 340 А (для стартерного режима )

Ёмкость: 28,3 А ч

8. Расчет токов КЗ в СЭЭС, проверка элементов СЭЭС на динамическую и термическую устойчивость

Для заданного участка схемы (рис. 4) необходимо определить значение ударного тока КЗ при трехфазном металлическом КЗ в точке. Расчет производится упрощенным аналитическим методом.

Рис. 4

Для расчетной точки КЗ произведем преобразование расчетной схемы в эквивалентную схему замещения и определим базисную величину и сопротивление.

Генератор со следующими данными :

тип генеаратора: МСК 114-4

частота тока: f = 50 Гц,

полная мощность: S = 519 кВА,

активная мощность: P = 400 кВт,

напряжение: U = 400 В,

ток статора: Iст. = 722 А,

номинальный КПД ном=91,5%

частота вращения: n =1500 об/мин.

напряжение ротора: 25В

ток ротора: 182А

продольное индуктивное сопротивление Xd=1,665 о.е.

продольное переходное индуктивное сопротиление X’d=0,195 о.е.

продольное сверхпереходное индуктивное сопротиление X’’d*=0,123 о.е.

активное сопротивление СГ Rd*=0,04 о.е. (при 75С)

время Td0=2,84 сек

время переходного процесса Td’=0,34 cек

время сверхпереходного процесса Td’’=0,006 cек

Представим расчетный участок в виде эквивалентной схемы замещения (рис. 5):

Рис. 5

На схеме обозначено:

- активное сопротивление обмотки статора СГ;

- сверхпереходное индуктивное сопротивление СГ;

- сопротивление сети до шин ГРЩ;

Определение сопротивления элементов цепи КЗ.

где

Rк - сопортивление кабеля(3240); Rк =0.090 Ом/км; Rк =0.9*10-4 Ом/м;

Rконт - сопротивление контактов от генератора до шин на одну жилу;

Rконт=0,45*10-4 Ом

Rга - сопротивление главной цепи генераторного автомата;

Rга=0,03*10-3 Ом

Rтфк - сопротивление токовой обмотки ТФК.

где

XК - индуктивное сопротивление кабеля КНР (3240); XК =0.086 Ом/км

XК=0,86*10-4Ом/м

Хга - индуктивное сопротивление генераторного автомата.

Хга=0,08*10-3Ом

Активным и индуктивным сопротивлением измерительного трансформатора тока, а также индуктивным сопротивлением ТФК пренебрегаем, т. к. Iр>400А.

Найдем коэффициенты пересчета сопротивлений в относительные единицы (о.е.).

, где

Sб - базовая полная мощность генератора;

Uб1 - базовое напряжение на I-ом участке.

Произведем пересчет сопротивлений в относительные единицы.

Расчетное индуктивное сопротивление:

Расчетное активное сопротивление цепи до точки КЗ:

Полное расчетное сопротивление цепи до точки КЗ:

Отношение сопротивлений:

Расчет тока КЗ.

Начальное значение сверхпереходной составляющей тока КЗ от генератора:

; где

Е0’’* - начальное значение сверхпереходной ЭДС принимаем равной 1.

Ударное значение тока КЗ, возникающее примерно через 0,01сек после начала КЗ:

где

=0,76 - коэффициент характеризующий затухание периодической составляющей тока КЗ (определяем по рис.2.7.19. из спр. Суд. Электротехн. Том1. Под ред. Г.И. Китаенко);

- ударный коэффициент (по полному сопротивлению по графику рисунка 10.13 Баранов А.П. “САЭЭС”).

Та=0,72

Ударный ток КЗ от генератора:

Действующее значение тока КЗ от генератора:

Ток подпитки от асинхронных двигателей:

где

Ед’’*=0,9 - сверхпереходная ЭДС эквивалентного АД;

- остаточное напряжение на шинах ГРЩ;

- полное сопротивление II-ого участка.

- полное сверхпереходное сопротивление эквивалентного АД и линии.

Номинальный ток эквивавалентного АД:

, где

Pд.э.=0,75Рн.г. - номинальная мощность эквивалентного АД.

Ударный ток КЗ от асинхронных двигателей:

Суммарный ударный ток в точке КЗ:

Суммарное действующее значение ударного тока КЗ от генераторов и эквиввалентного АД:

где

- ток подпитки, приведенный к базисному, где

- базисный ток.

Полученные значения ударного тока КЗ и его действующее значение в точке КЗ будут использоваться в дальнейших расчетах и проверках элементов СЭЭС.

Проверка элементов СЭЭС на динамическую и термическую устойчивость

В соответствии с заданием произведем необходимо произвести проверку автомата QF1 на термическую и динамическую, а кабеля на термическую устойчивость.

1. Проверка QF1 на динамическую устойчивость.

Динамическая устойчивость это способность отдельных узлов аппарата, а следовательно и его в целом функционировать нормально после прохождения тока КЗ.

Проверку производят исходя из условия: iуд.расч. iуд.доп.;

QF1 18916,6 А110000 А

Отсюда следует, что выбранные автоматы удовлетворяют требованиям динамической устойчивости.

2. Проверка QF1 на термическую устойчивость.

Под термической устойчивостью понимают способность аппарата противостоять токам КЗ при этом не перегреваясь.

Проверку производим исходя из условия: , где

(I2t)доп=3000106 А2с - допустимое значение тепловой энергии, применительно к данной серии АВ;

- термическое воздействие на АВ за время КЗ 0,18с. Для судовых систем с частотой 50Гц определяется по кривым в справочнике судового электромеханика под редакцией Китаенко.

В результате произведенных вычислений делаем вывод, что АВ термически устойчив.

3. Проверка кабеля на участке I на термическую устойчивость.

Определим величину установившегося тока КЗ:

= 4,5/1,66=2,71

где Eуст=1 - установившееся значение ЭДС, 4,5-кратность форсировки,

Находим переменную температуру жил кабеля до момента КЗ (t0), т.е. рабочую температуру кабеля, находящегося под нагрузкой:

По найденной величине 0’ в соответствии с графиком (рис. 2-17 - “Брунов Татьянченко”) определяем значение А0’=1,210-4.

Определим условное время кз:

7,6946/2,71=2,83

tу = 0,7 с (по кривым зависимости от b)

Вычисляем коэффициент А по выражению:

Находим сумму коэффициентов: Ак=А0’+А=1,210-4+0,8910-4=2,09104

По Ак найдем температуру нагрева из графика: к =120<доп.

Для кратковременного нагрева медных жил кабеля с резиновой изоляцией максимальная допустимая температурадоп =200 0C.

к<доп, следовательно делаем вывод, что кабель термически устойчив.

9.Определение изменения напряжения в СЭЭС при прямом пуске энергоемкого потребителя (компрессора кондиц.воздуха) и автономной работе ГА

Расчёт выполняем аналитическим методом

Исходные данные:

Тип генератора МСК 114-4;

Sн.G.=519кВА;

продольное индуктивное сопротивление Xd=1,665 о.е.

продольное переходное индуктивное сопротиление Xd’=0,195 о.е.

продольное сверхпереходное индуктивное сопротиление Xd’’*=0,123 о.е.

поперечное индуктивное сопротивление Xq=0,815 о.е.

поперечное сверхпереходное индуктивное сопротиление Xq’’*=0.151 о.е.

активное сопротивление СГ Rd*=0,04 о.е. (при 75С)

время Td0=2,84 сек

время переходного процесса Td’=0,34 cек

время сверхпереходного процесса Td’’=0,006 cек

Коэффициент магнитной связи фаз статора и поперечного демпферного контура:

q=0,8 о.е.;

Полная мощность включаемой нагрузки: =46,2 кВА;

Коэффициент мощности включаемой нагрузки : =0,8;

Полная мощность предварительной нагрузки : = 320кВА ;

Усреднённый коэффициент мощности предварительной нагрузки: =0,85.

Порядок расчёта :

Определяем полную проводимость включаемой нагрузки :

=0,089

Определяем активные и реактивные составляющие полной проводимости вклю-

чаемой нагрузки: =0,089Ч0,8=0,071 о.е

=0,089Ч0,6=0,053 о.е.

Определяем полную проводимость предварительной нагрузки :

320/519=0,61 о.е.

Определяем активные и реактивные составляющие полной проводимости предварительной нагрузки : 0,61 0,85=0,518 о.е.

о.е.

Определяем суммарные активные и реактивные составляющие проводимости нагрузки:

0,071 +0,518 =0,589 о.е.

о.е.

Определяем составляющие напряжения генератора для исходного установившегося режима:

=

Определяем составляющие тока статора и ток возбуждения генератора в исходном установившемся режиме:

0,5180,319+0,310,94=0,456 о.е.

о.е.

0,94+1,6650,456=1,7 о.е.

Определяем составляющие напряжения генератора с учётом демпферных обмоток в первый момент времени после включения нагрузки:

Определяем составляющие напряжения генераторов на момент включения без учёта демпферных обмоток:

Определяем отклонение напряжения с учётом и без учёта демпферных обмоток:

Определяем окончательное значение отклонения напряжения генератора:

Это значение удовлетворяет требованиям Регистра.

10.Расчёт сети освещения над умывальником в каюте эл. механика

Цель расчета: определить тип, количество и мощность ламп, необходимых для получения заданной освещенности. Пользуясь нормами освещенности и рядом коэффициентов, характеризующих светотехнические свойства помещения, определяем расчетный световой поток, необходимый для получения требуемой нормы освещенности. По найденному световому потоку выбирается стандартная лампа, их количество, а так же количество светильников. Расчет ведем методом коэффициента использования осветительной установки.

Исходные данные:

длина l=1м;

ширина b=0,6 м;

высота подвеса светильника h=0,8 м.

Подволок – белый пластик;

Переборка – голубой пластик;

Раковина – белая Эмаль.

Используя справочную литературу (Крепак А.П. “Судовая светотехника”) определяем коэффициенты отражения поверхностей :

Подволока - 0,75 Переборки - 0,5 Раковина - 0,75

N - число источников света;

Eмин=100 - минимально допустимая нормированная освещенность;

S=lb=1*0,6=0,6м2 - освещаемая поверхность;

z =1,2 - коэфициент неравномерности освещенности;

kз=1,3 - коэффициент запаса;

n - число ламп в светильнике;

Фл=1600 - поток лампы

; i = 0,6/0,8*1,6 = 0,468

η = 28% (из табл.10 на стр.96)

Устанавливаем 1 подпалубный светильник типа 30.

Количество ламп n=1;

U = 220 В

Тип лампы ЛБ-40;

КПД=0,85;

Потребляемая мощность 40 Вт

11. Основные положения по технической эксплуатации САЭЭС, охране труда, окружающей среды и техники безопасности

К работам, выполняемым в порядке текущей эксплуатации, относятся: чистка кожухов электрооборудования, смазка подшипников, смена перегоревших ламп и плавких вставок предохранителей, уход за кольцами и коллекторами электрических машин, чистка, регулировка и обтяжка магнитных пускателей, пусковых кнопок, регулировочных реостатов и т.п.

Указанные работы производятся:

при полном снятии напряжения, когда напряжение снято со всех частей электрооборудования и с питающих его фидеров;

при частичном снятии напряжении, когда напряжение снято только с техчастей, в которых производятся работы;

без снятия напряжения.

До начала работ при полном или частичном снятии напряжения нужно принять следующие меры безопасности:

произвести необходимые отключения и разрядить все ёмкости относительно корпуса;

на рукоятках рубильников, выключателей и на пусковых кнопках аппаратов, которыми может быть подано напряжение вывесить табличку с предупреждающей надписью (например: “НЕ ВКЛЮЧАТЬ!!! РАБОТАЮТ ЛЮДИ.”);

перед выполнением работ с частично снятым напряжением, все токоведущие части, остающиеся под напряжением, и доступные для случайных прикосновений, оградить конструкциями из изолирующих материалов (деревянными щитами, решетками, изделиями из резины и т. п.);

проверить индикаторами отсутствие напряжения на токоведущих частях в которых будет производиться работа. Проверку производить между фазами и между каждой фазой и корпусом;

при полностью снятом напряжении наложить переносное заземление.

Работы без снятия напряжения допускаются(при напряжении до 1000В.), когда исключена возможность случайных прикосновений к неогражденным токоведущим частям или когда необходимо произвести контрольные измерения.

Аварийные работы под напряжением допускаются лишь в том случае, если напряжение не превышает 500 В и снять его невозможно.

Во время аварийных работ необходимо соблюдать следующие правила:

выполняя работы на одной фазе, ни в коем случае не касаться токоведущих частей других фаз;

не прикасаться одновременно к токоведущим частям и окружающим предметам, а также к рядом находящимся рабочим, не стоящим на изолированной поверхности;

при работе с распределительными щитами, ставить изолирующие ограждения на соседние токоведущие части, остающиеся под напряжением.

Запрещается менять щётки и ремонтировать электрические машины в рабочем состоянии, снимать ограждения со шкифов, муфт и других вращающихся деталей. Коллектор и другие части машин, находящиеся под напряжением, нельзя протирать бензином. При ремонте генератора необходимо исключить возможность случайного пуска приводного двигателя. На распределительных устройствах для этого предусмотрен свободный доступ к выключателям, КИП, трансформаторам и другим элементам для осмотра и чистки. При этом проверяется плотность контактов на шинах, между шинами и токоведущими болтами и винтами аппаратуры, установленной на щитах. Нарушение контактов может вызвать искрение в соединении, загорание изоляции.

При автоматическом отключении выключателя на распредилительных устройствах разрешается повторное однократное включение. На распределительных устройствах заменять под напряжением плавкие вставки предохранителей разрешается только изолированными клещами или в диэлектрических перчатках. Запрещается применять нестандартные вставки. В коммутационных аппаратах, предназначенных для размыкания цепей предусматриваются дугогасительные камеры. Электрические машины подлежат немедленному отключению от сети в случаях:

появление дыма или огня из машины или её ПРА;

возникновению вибрации, превышающую допустимые нормы;

поломки приводного механизма;

чрезмерного нагрева подшипников;

резкого изменения скорости вращения;

возникновение ситуаций, опасных для жизни человека.

Список использованной литературы

Лейкин В.С., Михайлов В.А. “Автоматизированные электрические системы промысловых судов”

Баранов А.П. “Судовые автоматизированные электроэнергетические системы”

Роджеро Н.П. “Справочник судового электромеханика и электрика”

Лейкин В.С. “Судовые электрические станции и сети”

Брунав Я.П., Татьянченко Ю.Г. “Судовые электрические сети”

Китаенко Г.И. “Справочник судового электротехника в трех томах”

Крепак А.П. “Судовая светотехника”

Хайдуков О.П., Дмитриев А.Н., Запорожцев Г.Н. “Эксплуатация электроэнергетических систем морских судов”

Хатылов А.А. “Курс лекций по САЭЭС”