Какой метод распределения электроэнергии применяется на судах
Обновлено: 05.05.2024
Схемы генерирования электроэнергии на судах (схемы судовой электростанции).
Требования к схемам СЭЭС и их классификации:
1. Надежность и живучесть СЭЭС.
Ø Резервируют отдельные элементы:
Ø Делят ГРЩ на автономные части (секции), каждая из которых может работать без связи с другими
Ø Включают минимальное число только необходимых аппаратов (упрощение)
Ø Применение автоматической защиты
Ø Автоматизация управления
Схема должна функционировать не только в нормальных режимах, но и при повреждениях.
Снятие напряжения при ремонте поврежденной части не должна нарушать работу основных потребителей.
Так же обеспечивается:
· Рациональным подключением потребителей к секциям ГРЩ.
· Применением параллельных первичных и вторичных источников энергии.
3. Удобство эксплуатации
· Выбором типовой комплектации, уменьшающей объем профилактики и ремонтных работ.
· Автоматизации операции управления режимами СЭЭС.
· Применение автоматических систем поиска неисправностей.
4. Экономичность в эксплуатации
· Выбором рационального объема автоматизации.
· Уменьшением годовых эксплуатационных расходов за счет электроснабжения с берега при стоянках, а на ходу судна – применением валогенераторов и утилизационных турбогенераторов.
· СЭЭС постоянного тока
· СЭЭС переменного тока
2. По набору оборудования при комплектации:
· Типовые схемы СЭЭС (подавляющее большинство).
· Не типовые схемы СЭЭС (в основном на атомных судах).
3. По наличию собственного первичного двигателя:
· Схемы с валогенераторами.
Принципы построения схем СЭЭС.
· Заданный состав источников электроэнергии, их тип, количество и мощность
· Режимы работы судна и мощность потребляемая в этих режимах.
В типовых схемах необходимо предусматривать:
1. Параллельную работу ГА (параллельная работа по продолжительности разная: длительная, кратковременная (с целью перевода нагрузки)) и секционирывание шин для проведения ремонтных работ на ГРЩ.
2. Две секции пониженного напряжения для разделения приемников, низкое сопротивление изоляции.
3. Распределение приемников по секциям ГРЩ должно выполняться с учетом распределения напряжения и специфики судна.
4. Предусматривают отдельные секции стояночных приемников электроэнергии и перемычки на ограниченное число приемников, работающих в стояночном режиме.
Эти секции не выделяются, нет отдельного состава приемников, работающих на стоянки, или их мало.
5. Предусматривается раздельная работа одного или двух генераторов на собственные шины, если на судне есть приемники энергии, соизмеримые по мощности с генератором.
Нетиповые схемы СЭЭС.
Применяются только в технически обоснованных случаях, если нельзя использовать типовую схему.
При разработке не типовых схем также предусматривают секционирование шин, две секции пониженного напряжения и необходимость использования секций стояночных приемников и перемычек.
Пример типовых схем СЭЭС.
Типовая схема (3 основных ДГ, 1 аварийный)
1, 2 – основные, резервные потребители ходового режима.
3- фидер электроснабжения с берега.
4 – потребители стояночных режимов.
6 – бытовые потребители.
7 – неотключаемая нагрузка (особо ответственные потребители).
Реализуется практически на всех транспортных судах, сухогрузах, наливных, траулерах и т.д.
Рассмотрим схему СЭЭС атомного ледокола «Арктика».
Ø Две атомные части: носовую (ТГ1, ТГ2, ГРЩ1)
В основных режимах они работают отдельно и расположены в разных помещениях.
Ø Два аварийных: АДГ1 и АДГ2 и АРЩ установлены в отдельном помещению
Предусматривается длительная, при необходимости, параллельная работа основных ТГ.
Секционирование шин ГРЩ применение перемычек для питания как потребителей ядерной установки от щитов питания ЩПЯУ1,2 , так и и питание основных потребителей обеспечивает надежность и живучесть СЭЭС.
Ядерный авианосец «Нимитц».
ЭК – энергетическое кольцо – шинопровод который обеспечивает связь между всеми электростанциями
СЭС1, 2, 3 – турбогенераторы на паре от ППУ.
В каждой СЭС 3 генератора по 3200 КВт – итого 28800КВт.
Носовая и кормовая СЭС на ДГ 2 по 2400 КВт
Итого ≈ 40000 КВт, то есть можно обеспечит город с населением 100000 чел.
СЭС с валогенераторными установками.
1 – главный двигатель (дизель или турбина).
3 – передача (турбозубчатая или другая).
Мощность главного двигателя выбирается для обеспечения заданной скорости хода при неблагоприятных условиях эксплуатации (встречный ветер, волна и т.д.). Это бывает редко. Поэтому имеются излишки 10-15% мощности главного двигателя, которые можно использовать для выработки электроэнергии в ходовых режимах. Поэтому экономия на вспомогательных ПД в ходовых режимах значительно снижает эксплуатационные расходы.
Условия выработки электроэнергии:
Колебания скорости вращения винта в статических режимах: +5%-10%
В динамических режимах возможна остановка и обратный ход, поэтому в статике необходимо обеспечить требуемое качество электроэнергии, а в динамических режимах СЭС должна обеспечивать перевод нагрузки с валогенератора на другой генератор.
Валогенераторная установка постоянного тока.
3 – текстронная (релейная) передача.
При статических колебаниях винта стабильность напряжения обеспечивается АРН ВГ
При остановках и т.д., нагрузка переводится на АДГ, он же стояночный. На момент перевода нагрузки с ВГ на АДГ, стабильность напряжения обеспечивают аккумуляторные батареи.
Годовые эксплуатационные расходы снижаются ≈ на 30% (в зависимости от ходовых режимов).
Валогенераторная установка переменного тока.
Здесь при колебаниях скорости винта существенной проблемой становится стабилизация частоты сети (стабилизация напряжения обеспечивается).
Ø ВГУ стабильной частоты,
Ø ВГУ переменной частоты.
ВГУ стабильной частоты:
а) механический путь стабилизации частоты,
б) электрический путь стабилизации частоты.
При статических колебаниях вращения винта стабилизация частоты вращения ВГ (и частоты сети) обеспечивается за счет системы Г-Д постоянного тока (регулировка возбуждения ДПТ и ГПТ).
В динамических режимах отключается электромагнитная муфта 3, запускается дизель 4, с включением электромагнитной муфты 2, поддержание частоты вращения ВГ на момент перехода с ДПТ на 4, поддерживается накопителем энергии (маховик 1).
5 –стояночный ДГ.
Частота вращения ВГ переменна, а частота тока сети постоянна. Это обеспечивается преобразователем частоты. Этот вариант экономичнее, а сегодня и надежней.
ВГУ переменной частоты.
1 – главный двигатель (турбина),
В СЭЭС есть шины ГРЩ, с секцией f=var и секции f=const. На шины f=var подключаются АД, а на шины f=const – потребители требующие стабильной частоты. АД работают нормально, если выполняется условие:
При статических колебаниях винта, выполнение условия обеспечивает АРН ВГ.
При динамических колебаниях, нагрузка переводится на АТГ.
При переводе нагрузки на АТГ, АС можно замкнуть, а ДГ отключить, так как на обоих секциях шин f=const.
Это самая экономичная СЭС (≈30%) для судов с турбинами.
Схемы с утилизационными генераторами тоже повышают экономичность ГЕУ (пар отработавший в ГЭУ).
Распределение электроэнергии на судах.
Электрические сети.
Электроэнергия от схем генерирования передается потребителям с помощью сетей.
1. Силовая электрическая сеть – для распределения электроэнергии на судах от ГРЩ до потребителей или приемников электроэнергии.
2. Аварийная – используется для распределения энергии от аварийного щита до неотключаемой нагрузки, перечень приемников который оговорен нормативными документами.
3. Сеть приемников – предназначена для распределения электроэнергии от определенного щита или преобразователя до определенных потребителей.
К таким сетям относят:
Ø Сети основного освещения,
Ø Сети аварийного освещения,
Ø Сети переносного освещения,
Ø Сети вентиляции,
Ø Сеть установок слабого тока (телефонные установки, звонковая и пожарная сигнализация, машинные телеграфы, сеть рабиотрансляции).
Рассмотрим принцип формирования силовой сети.
Ø Фидерные (а) (фидер – питающий радиус),
Ø Магистральные (б),
Ø Магистрально-фидерные (смешанные) (в).
МК – магистральная коробка
ГрЩ – групповой щит
При выборе принципа построения сети исходят из надежности электроснабжения, с одной стороны, и стоимости и веса (массы кабеля) сети.
Наиболее надежна – фидерная, так как выход из строя одного фидера не нарушает питание остальных потребителей.
При повреждении магистрали питания лишается большая группа потребителей, зато магистральная сеть имеет меньшую массу и меньшую стоимость
Смешанная сеть – сочетает достоинства и недостатки предыдущих.
Выбор зависит от количества и состава потребителей, мощности СЭС и назначения и состава судна.
Отдельные потребители могут питаться от нескольких источников (двубортное питание). Такой принцип питания называется кольцевым и применим на судах с ЯЭУ для неотключаемой нагрузки.
АДГ – аварийный дизель генератор.
1 – потребители с однобортным питанием
2,3 – потребители с двубортным питанием
АПП – автоматический переключатель питания
АПС – автоматический переключатель сетей
5 – высокочастотные преобразователи 220/400
Наиболее и мощные потребители получают питание от ГРЩ по отдельным фидерам (1).
Передача электроэнергии осуществляется судовыми кабелями
Судовой кабель – один или несколько изолированных гибких проводников, заключенных в общую оболочку. Кабель допускает непосредственную прокладку по стальным деталям корпуса, в сырых помещениях и на открытых палубах.
Судовой провод – один или несколько изолированных гибких проводников, заключенных в общую защитную оболочку, допускает прокладку непосредственно по стальным деталям корпуса в сухих отапливаемых помещениях.
Провод – изолированный или не изолированный электрический проводник, прокладываемый на изоляторах или изолирующих прокладках.
Шнур – два или три изолированных проводника, имеющих общую или раздельную оболочку из х/б или шелковых нитей, на судах шнур применяется для настольных ламп, вентиляторов и других бытовых приборов.
Классификация кабеля по назначению:
| Назначение | Марка |
| Силовые и освутительные: | |
| - неподвижная прокладка | КНР, КНРП, КНРЭ, СРМ, СРБМ, КБМ, КБНЭ, КОВЭ |
| - подвижная прокладка | КНРТ, КНРТП, КНРТЭ, МРШН, НГРШМ |
| Высокочастотные | РК, РД, РКС, РКГ |
С – свинцовая оболочка
Б – броня из стальной ленты
Р – резиновая изоляция жил и наружная оболочка
П – плетенка ПСО
Б – изоляция на основе бутил-каучука
В – поливинилхлоридный шланг
С – свинцовая оболочка
Выбор кабеля включает: выбор марки, расчет сечения токоведущей жилы по допустимому току, проверка выбранного сечения по допустимой потере напряжения.
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 токов и выбор сечения кабеля.
Исходные данные и расчетные соотношения.
Исходными данными при расчете является:
Ø Заданная схема распределения электроэнергии по судну, то есть схема подключения кабелей, в соответствии с которой кабели можно разделить на две группы: питающие единичные потребители, питающие групповые потребители.
Ø Режим работы потребителя (РЩ) когда ток в кабели максимальный по сравнению с другими режимами (по коэффициенту загрузки из таблицы нагрузок).
Расчетный ток кабеля, соединяющего Генератор с ГРЩ, принимается равным номинальному току генератора.
На постоянном токе:
На переменном токе:
Расчетные токи кабелей, соединяющих единичные потребители с РЩ.
Для постоянного тока:
Для трехфазной цепи:
Рн – номинальная мощность механизма (см. таблицу нагрузок)
Кз – коэффициент загрузки оборудования (см. таблицу 3)
Uн – номинальное напряжение сети
cos(φн) – номинальный коэффициент мощности
ηн – номинальный КПД потребителя
Расчетные кабели РЩ (группы потребителей).
Ii – ток единичного потребителя
a, p – активная и реактивная составляющие
Ko – коэффициент одновременности работы потребителей, питающихся от данного РЩ
Кабель на судне прокладывают в трубах, пучках и т.п., что ухудшает условия охлаждения, по сравнению с одиночной прокладкой, это учитывают корректировкой рабочего тока, в соответствии с соотношением напряжения для тока РЩ:
К1=0,8 – при прокладке кабеля в трубе или двухрядном пучке
К1=0,9 – при однорядном пучке
К1=0,6 – при трехрядном пучке
К2 – учитывает число часов работы под напряжением
tраб – время работы кабеля под нагрузкой за сутки в часах
Выбор сечения определяется по условию:
Iдоп – допустимый для данного сечения ток по условиям нагрева для изоляции, при длительном режиме работы.
(а) – сечение подходит
(б) – сечение не подходит
На базе выполнения (1) произведены расчеты зависимости (2), где S – сечение, θс – температура окружающей среды.
Если θс>40˚С, то корректируют допустимый ток:
Выбирая сечение по току, на базе (2) дается гарантия, что нагрев такого сечения не превысит допустимых температур.
Проверка выбранного сечения по допустимой потере напряжения.
При прохождении тока по кабелю часть напряжения теряется на сопротивлении кабеля. По регистру РФ допускается потеря напряжения (это алгебраическая разность между напряжением в начале и в конце кабеля). Смотри таблицу:
| Сеть | ∆Uд% |
| Силовая | |
| Осветительная U>110В | |
| Осветительная U |
Проверка выбранного сечения осуществляется по условию:
Различают понятия «потеря» и «падение» напряжения. На постоянном токе это одно и тоже. Так как «потеря» - алгебраическая разность, а «падение» - геометрическая разность.
Сети постоянного тока.
1. Фидерная сеть (сеть с нагрузкой в конце линии, сосредоточенная сеть).
Если (3) не выполняется, то
2. Магистральная сеть.
i – токи приемников
I – токи участков магистрали с сопротивлением R
l – длина отдельных участков
L – расстояние от отдельных приемников до ГРЩ
Потеря напряжения до самого удаленного приемника:
(6) – формула участков или линейных токов.
Пользоваться ей не удобно, так как еще не известны I и l
Подставляя в (6) уравнение (4) и учитывая при группировании (5) получим:
(7) – формула моментов (более удобна).
В сетях освещения, где потребители задаются не токами, а мощностью можно пользоваться формулой:
Все эти формулы справедливы, при постоянстве сечения S=const, магистрального кабеля, что и происходит на практике.
Если (3) не выполняется, то сечение определяют по формуле аналогичной (3!!).
Сети переменного тока.
1. Однофазная сеть.
∆U – алгебраическая разность, с незначительной погрешностью определяется проекцией вектора 2Iz на направление U2
Из треугольника abf =>
Из треугольника bcf =>
Из треугольника cde =>
На практике для судовых кабелей R>>X≈0
Формула (9) аналогична (3!!) на постоянном токе, только вместо I стоит Ia.
Ø Магистральная сеть.
Здесь формулы аналогичны (6)-(8), только с Ia и активной мощностью.
2. Трехфазная сеть.
Если считать потерю в проводе одной фазы ab, а другой – bf, то линейна потеря:
Судовая электрическая сеть является важнейшей составной частью СЭЭС и служит для передачи энергии от источников к потребителям или обеспечивает электрическую связь между различными элементами какой-либо системы.
Электрические сети разделяются на первичные и вторичные.
Первичная электрическая сеть соединяет распределительные щиты и отдельные потребители крупной мощности, подключенные непосредственно к ГРЩ.
Вторичная электрическая сеть соединяет потребители электрической энергии и вторичные распределительные щиты. На рис. 1 изображены участки первичной и вторичной судовой сети.
Система распределения электроэнергии устанавливает способ соединения главного распределительного щита с потребителями.
- поддержание высокого сопротивления изоляции кабеля, проводов, распределительных устройств и аппаратуры;
- защиту кабеля при коротких замыканиях и перегрузках;
- надежное крепление кабеля и распределительных устройств;
- выполнение комплекса мероприятий по технике безопасности и пожарной безопасности;
- наибольший срок службы кабеля путем рационального расчета его сечения с учетом режимов и длительности работы потребителей.
На судах применяются три системы распределения электроэнергии: радиальная (фидерная), магистральная и смешанная.
Радиальной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой наиболее ответственные и мощные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а все остальные потребители — от распределительных щитов, питающихся по отдельным фидерам от ГРЩ.
Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 2.
Рис. 2.Принципиальная схема распределения электрической энергии по радиальной системе
Магистральной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой все потребители электроэнергии получают питание по нескольким магистралям через включенные в них щиты или магистральные коробки.
Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 3.
Рис. 3.Принципиальная схема распределения электрической энергии по магистральной системе (МК - магистральная коробка)
Смешанной системой распределения электроэнергии называется такая система, при которой одна часть потребителей получает питание по радиальной системе, а другая часть — по магистральной.
Принципиальная схема этой системы приведена на рис. 4.
Рис. 4. Принципиальная схема распределения электроэнергии по смешанной системе
При выборе системы распределения электроэнергии на судах учитывается возможность централизованного управления включением и отключением потребителей электроэнергии, обеспечения максимальной надежности снабжения электроэнергией потребителей, минимального веса сетей.
Радиальная система обеспечивает централизованное управление питанием потребителей электроэнергии с ГРЩ, обладает повышенной надежностью при литании потребителей по отдельным линиям (при этом вес ее незначительно отличается от веса магистральной системы). В магистральной системе при повреждениях магистрали лишается питания большая группа потребителей электроэнергии и исключается возможность централизованного управления питанием потребителей электроэнергии.
Смешанная система распределения электроэнергии сочетает достоинства радиальной системы и недостатки магистральной системы.
Применение той или иной системы на судах обусловлено мощностью электроэнергетической установки судна, количеством и расположением потребителей электроэнергии. При небольших мощностях иногда применяют магистральную систему.
Радиальная система, обладающая техническими и эксплуатационными достоинствами, широко применяется на судах.
- электроприводы рулевого устройства, шпилей, брашпилей, пожарных насосов,
- спасательных средств, радиотехнические средства, гирокомпас, коммутатор
- сигнальных и отличительных огней и групповые щиты вспомогательных механизмов, вентиляции, освещения и другие, имеющиеся на судах ответственные потребители.
Передача электрической энергии на судах выполняется отдельными сетями: силовой, нормального и аварийного освещения, слабого тока, радиотрансляции и т. д.
От силовой сети питаются электроприводы энергетической установки, палубных механизмов, насосов судовых систем, рефрижераторных установок, вентиляторов, а также преобразователей электрической энергии и т. п.
Сеть нормального освещения состоит из отдельных цепей наружного и внутреннего освещения, сигнальных и отличительных огней и других цепей.
Сеть аварийного освещения разделяется на сети основного и малого аварийного освещения. Сеть основного аварийного освещения является составной частью сети нормального освещения, но питается от щита аварийной электростанции.
Сеть малого аварийного освещения питается от аккумуляторной батареи и имеет ограниченное число осветительных точек в постах управления, в коридорах и проходах.
В сеть установок слабого тока включаются телефонные установки, звонковая и пожарная сигнализация, машинные телеграфы, рулевые указатели, тахометры и т. п.
Сеть радиотрансляции включает радиотрансляционную аппаратуру. Число отдельных сетей определяется при проектировании в зависимости от типа, назначения и степени электрооборудования судна.
Потребители электроэнергии могут быть присоединены к ГРЩ, АРЩ или РЩ. Питание РЩ и отдельные потребителей от ГРЩ осуществляется по следующим системам: кольцевой, магистральной, фидерной, смешанной (магистрально-фидерной).
Кольцевая система (рис. 1, а): от ГРЩ отходит одна ши несколько замкнутых кабельных линий большого сечения (кольцевых магистралей) с врезанными в них магистральными коробками МК или щитами, от которых получают питание потребители.
Особенность кольцевой системы состоит в том, что повреждение любого участка кольца не нарушает питания потребителей, что повышает надежность электроснабжения.
При установке двух или нескольких электростанций на судне их объединяют кольцом, что еще более повышает живучесть энергосистемы. На судах эта система не нашла применения.
Магистральная система распределения электроэнергии (рис. 1, б): от ГРЩ по судну проложены магистральные кабельные линии, одна — по левому, другая — по правому борту. От магистралей через врезанные в них магистральные коробки МК получают питание потребители электроэнергии, причем, наиболее ответственные из них имеют возможность подключаться к магистралям правого и левого бортов.
Недостаток магистральной системы — невозможность централизованного управления, а также обесточивание большого числа потребителей при повреждении магистрали, особенно на участке, близком к ГРЩ.
Фидерная или радиальная система (рис. 1, а); непосредственно от ГРЩ проложены самостоятельные линии питания — фидеры ко всем ответственным токоприемникам и РЩ.
Достоинства фидерной системы: удобство централизованного Управления питанием всех потребителей и контроля за их работой, исправностью изоляции; высокая надежность, так как при выходе из строя или ремонте одного потребителя он может быть отключен. Электроснабжение остальных потребителей при этом не нарушается.
К недостаткам фидерной системы следует отнести повышенную массу кабельной цепи и увеличенные размеры ГРЩ.
Смешанная (магистрально-фидерная) система (рис. 1, г) занимает во всех отношениях промежуточное положение между магистральной и фидерной, так как часть потребителей питается по магистральной системе, а часть подключена непосредственно к ГРЩ.
В судовых условиях допускается к применению любая из разобранных систем. Однако Правила Регистра требуют, чтобы по отдельным фидерам получали питание от ГРЩ все ответственные потребители, обеспечивающие безопасность мореплавания. Выполнение этого требования само по себе предопределяет применение в основном фидерной системы.
Фидерно-групповая система применяется на судах с достаточно развитым электрооборудованием: наиболее ответственные и крупные потребители получают питание непосредственно от шин ГРЩ, а менее ответственные — от групповых РЩ, которые питаются от ГРЩ.
Объединение потребителей в группы производится с учетом их назначения и расположения. Так, устанавливают групповые щиты питания, например: санитарных насосов, холодильных установок, камбузного оборудования, вентиляторов, механизмов мастерской и т. д.
Фидерно-групповая система позволяет сократить размеры ГРЩ и несколько уменьшить расход кабельных изделий по сравнению с фидерной.
Передача или канализация электрической энергии потребителям может осуществляться при постоянном и однофазном переменном токе по одно- и двухпроводной системам, а при трехфазном - по трех-и четырехпроводной системам с «заземленной» и изолированной нейтралью (рис. 2).
Правила регистра допускают к применению на судах при постоянном и однофазном переменном токе только двухпроводную изолированную систему, а при переменном трехфазном токе - трех- и четырехпроводную изолированную системы. Исключение составляют небольшие суда при напряжении сети до 30 В, где допускается однопроводная система.
Рис. 2. Системы канализации электрической энергии: а — однопроводная; б — четырехпроводная с изолированной нейтралью; в — четырехпроводная с заземленной нейтралью; г — трехпроводная с заземленной нейтралью; д — двухпроводная изолированная; е — трехпроводная изолированная
На судах наиболее распространены двух- и трехпроводная системы распределения электроэнергии постоянного и переменного тока. Причем использование корпуса судна в качестве одного проводника запрещено, поэтому системы называются изолированными.
При использовании двухпроводной системы распределения электроэнергии постоянного тока все электрические потребители (ЭП) — осветительные и электронагревательные приборы, двигатели и т. д. включены по одинаковой схеме (рис. 1, а).
По трехпроводной системе на переменном токе (рис. 1,б) коммутируются электродвигатели, электронагревательные приборы (отопление и камбузное оборудование) и другие потребители, включенные на полное линейное напряжение генератора.
По двухпроводной системе на переменном токе (рис. 1,в) питаются электроосветительные и некоторые электронагревательные приборы, другое оборудование, включенное на пониженное напряжение генератора.
Канализацию электроэнергии на судах строят по магистральному или фидерному (радиальному) принципу.
В магистральной сети (рис. 2,а) к одному фидеру, идущему от ГРЩ, подключено последовательно несколько распределительных щитов РЩ, от которых питаются приемники электроэнергии. Преимущество этой системы — уменьшение числа кабелей и размеров ГРЩ, а недостатки — невозможность централизованного управления каждым приемником электроэнергии и контроля его питания, а также трудность отыскания места повреждения сети или потребителя.
В фидерной сети (рис. 2, б) распределительные щиты РЩ и щиты питания ЩП потребителей снабжаются электроэнергией непосредственно от ГРЩ по отдельным кабелям. В этом случае обеспечиваются централизованное управлением ГРЩ, автономность, контроль питания потребителей и облегчается нахождение мест повреждений в сети. Недостатком системы является увеличение размеров ГРЩ, а также числа, массы и стоимости прокладываемых кабелей.
В смешанной (фидерно-магистральной) сети (рис. 2, в) часть приемников питается по фидерной, а остальные — по магистральной сети. Практически эту систему и применяют на судах.
Ответственные потребители (механизмы энергетической установки, рулевой электропривод, пожарные насосы, брашпиль) получают питание по отдельному фидеру непосредственно от ГРЩ, а остальные — по магистральному принципу.
По назначению подключенных потребителей различают сети силовые, осветительные и слабого тока. Силовые сети передают энергию электродвигателям и нагревательным устройствам, осветительные — светильникам, сети слабого тока — средствам контроля, управления, сигнализации, телефонным и радио-трансляционным установкам.
В силовых сетях применяют кабели крупных сечений, по которым передается до 90% всей вырабатываемой электроэнергии на судне. Кабели работают в условиях включений и отключений. Силовые кабели на судах используют неодинаково. Больше всего под нагрузкой находятся кабели механизмов машинно-котельных отделений, рулевых электроприводов; меньше всего — кабели якорных и швартовных электроприводов и отдельных насосов.
Сети освещения делятся на сети основного и аварийного освещения и при питании переменным током обычно отделены от силовой сети трансформаторами (см. рис. 2,в). Сети основного освещения состоят из линий наружного, внутреннего, переносного освещения и сигнально-отличительных огней. Большое аварийное освещение — это сеть, получающая питание от АРЩ.
На практике большое аварийное освещение устраивают следующим образом. Часть светильников общего освещения, установленных в ответственных местах судна, получают питание от ГРЩ, но через щит аварийной электростанции. Таким образом эти светильники в обычных условиях используют наравне с остальными, но в аварийной ситуации они могут работать, получая питание от щита аварийной электростанции. Применяют также аварийные светильники с индивидуальными аккумуляторами, включаемыми автоматически при исчезновении напряжения в сети.
Для слаботочных сетей обычно применяют многожильные кабели с числом жил до 48 и сечениями 1; 1,5; 2,5 мм 2 .
Сети делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся все сети, передающие энергию от ГРЩ до РЩ или к отдельным потребителям, а ко вторичным — сети, передающие энергию от РЩ к отдельным потребителям.
Для повышения надежности, экономичности и безопасности судовых сетей предусматриваются следующие меры: эксплуатационное напряжение не должно превышать 380 В переменного и 220 В постоянного тока; резервирование питания (по двум кабелям) ответственных потребителей; защита от механических воздействий, непрерывный контроль изоляции, строгое выполнение правил технической эксплуатации и безопасности труда.
Распределение электроэнергии на судне обеспечивается с помощью распределительных устройств и судовых электрических сетей.
Судовые электрические сети. По своему назначению судовая электрическая сеть делится на 3 вида:
- Силовая электрическая сеть.
- Аварийная электрическая сеть.
- Сеть отдельных одноименных приемников.
Рассмотрим особенности исполнения таких сетей.
Силовая электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии от ГРЩ до электроприводов или преобразователей электроэнергии. По принципу построения силовая электрическая сеть может быть фидерной, магистральной или магистрально-фидерной (смешанной). На рис. 70 представлены все 3 способа передачи электроэнергии.
В 1-ом случае электроприемники получают питание по собственному фидеру, причем в конце фидера может быть установлен как отдельный электроприемник, так и групповой щит. Во 2-ом случае питание электроприемников осуществляется по отдельным магистралям, а приемники получают питание от магистральных щитов.
В магистральной схеме один и тот же кабель прокладывается через несколько магистральных коробок. Причем подключение к магистральному распределительному щиту (МРЩ) – жесткое, без коммутационных аппаратов, то есть питание электроприемников в такой схеме осуществляется как бы последовательно, поскольку повреждение на любом МРЩ ближайшем к ГРЩ приводит к перерыву в питании расположенных далее от ГРЩ.
Наибольшее применение получил третий магистрально-фидерный принцип, который совмещает первые два принципа, соответственно объединяя их достоинства и недостатки. В этом случае для наиболее важных электроприемников используется фидерная схема питания, обеспечивающая высокую надежность электроснабжения, а менее ответственные электроприемники получают питание от МРЩ, за счет этого экономится медь в силовых кабелях, и уменьшается объем занимаемых кабельными трассами.
Магистральная сеть существенно дешевле, но надежность ее для питания электроприемников 1-ой и 2-ой категории небольшая, поскольку повреждение в начале магистрали приводит к обесточиванию всех электроприемников. Поэтому чаще всего используется смешенный принцип, когда в зависимости от категории электроприемников рассматривается ответственность приемников в сочетании с капитальными затратами.
Аварийная электрическая сеть – используется для распределения электроэнергии от шин АРЩ до зажимов особо ответственных приемников ООП оговоренных правилами регистра.
Электрическая сеть отдельных приемников используется для передачи электроэнергии от шин определенного распределительного щита до зажимов одноименного приемника. К таким сетям относят так же сети основного и аварийного освещения, вентиляции, камбузного оборудования, сеть питания приемников с частотой 400 Гц (радионавигационное оборудование), и слаботочная сеть (связь, машинный телеграф).
Все указанные сети выполняются с обязательной изоляцией от корпуса судна, при этом заземление нулевых точек на корпус судна, а так же использование нулевого провода в виде заземленной жилы или брони кабеля не допускается, за исключение случаев оговоренных правилами Регистра. Сети постоянного тока выполняются двухпроводными, и редко в виде двух одножильных кабелей.
Автор статьи
Читайте также: