Судовая электроэнергетическая система

Судовая электроэнергетическая система, являющаяся одними из наиболее сложных комплексов судовых технических средств, должна обеспечивать бесперебойное производство и распределение электроэнергии. Судовые специалисты, занимающиеся эксплуатацией этих систем, нередко обязаны принимать решения при быстрой смене окружающей обстановки и режимов работы агрегатов и механизмов, а также в условиях нехватки времени на выполнение каждой операции. От их правильных действий во многом зависит живучесть судна. Перечисленные обстоятельства предъявляют повышенные требования к уровню профессиональной подготовки будущих судовых специалистов [49]. Краткий перечень элементов электроэнергетических систем сведён в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Перечень элементов электроэнергетических систем

На «Мирзяги Халивоми» применяется 3-фазный переменный ток. Электрооборудование переменного тока лучше обеспечивает выполнение основных требований, предъявляемых к судовым электроустановкам. Основными приемниками электроэнергии на судне являются электродвигатели, потребляющие до 80 % вырабатываемой электроэнергии. Асинхронные 3-фазные электродвигатели. Двигатели постоянного тока имеют хорошие регулировочные свойства, однако на судне 70-80 % механизмов не требуют плавного регулирования частоты вращения. В ЭП, где необходимо регулирование частоты вращения (грузовые лебедки, краны, якорно-швартовные устройства), применены 2- и 3-скоростные АД с фазным роторами. Частота переменного тока на судне составляет 50 Гц.

Судовая СЭС способна принимать ток с берега ЩПБ (Щит приёма с берега). Ток идёт через ГРЩ к АРЩ оттуда к потребителям.

Дизель генератор 1 и 2 способны работать в параллели, также кратковременно можно переносить нагрузку к АГ для работы в чрезвычайных ситуациях.

Рисунок 3.1. Упрощенная схема цепей источников питания ГРЩ

На рисунке 3.1. представлена упрощенная схема цепей источников питания ГРЩ. При стоянке судна питание на шины ГРЩ поступает от щита питания с берега (ЩПБ) через автоматический выключатель. В эксплуатационном режиме электростанции работает ДГ в зависимости от частоты вращения главного двигателя. Автоматические выключатели находятся во включенном состоянии, управление работой электростанции осуществляется из рулевой рубки.

Перед выходом судна в рейс запускается ДГ, по мере готовности которого к приему нагрузки в цепи катушек реле напряжения и контактора замыкается контакт реле включения нагрузки системы автозапуска ДГ.

При понижении частоты ниже 45 Гц срабатывает реле, контакты замыкаются в цепях автозапуска ДГ и сигнализации в рулевой рубке. ДГ запускается, его генератор подключается на шины ГРЩ, как описано выше. Местный и дистанционный контроль за работой электростанций ведется по амперметрам и вольтметрам, сигнальным лампам генераторов, а также по тахометрам дизелей. Защита силовых цепей источников питания и приемников электроэнергии обеспечивается автоматическими выключателями, защита цепей управления - предохранителями.

Емкость аккумуляторных батарей при работе преобразователя рассчитана на управление судном в течение 15 мин.

В практике эксплуатации генератора на судне применена работа с генератором этой же серии по принципу действия и схеме системы возбуждения.

При параллельной работе генераторов необходимо получить пропорциональное распределение активной и реактивной мощности, при работе с сетью заданные активную и реактивной мощности от генератора. В обоих случаях изменения активной мощности производятся системой возбуждения, для чего в системе имеется устройство параллельной работы.

Другая возможность параллельной работы - с уравнительными соединениями УС, при этом резисторы всех генераторов соединяются параллельно при разомкнутых переключателях.

Если нагрузки генераторов и напряжения на резисторах одинаковы, уравнительные соединения не влияют на работу. При неравномерном распределении нагрузок генераторов должны были бы быть различные напряжениями резисторов. Но благодаря уравнительным соединениям между блоками устройство параллельной работы УПР, при этом появляются уравнительные токи, воздействующие на корректор генераторов так, что у перегруженного по реактивной мощности генератора ток возбуждения уменьшается, а у недогруженного генератора-увеличивается.

Аппараты токовой защиты

К аппаратам токовой защиты относятся все устройства защиты, контролирующие ток в цепи. Это предохранители, автоматические выключатели, максимальные и минимальные токовые реле. К аппаратам токовой защиты можно отнести и тепловые реле, которые из-за специфики их работы и широкого распространения могут быть выделены в отдельный класс тепловой защиты.

Аппараты токовой защиты защищают потребителей от перегрузок, неполнофазных режимов, а электрические цепи от коротких замыканий.

Минимальные реле тока и максимальные реле тока

Минимальные реле тока предназначены для защиты двигателей от неполнофазных режимов (обрыва фазы статорной обмотки двигателя). На судне используются три реле минимального тока, включенные во все фазы питания электродвигателя, а замыкающие контакты этих реле соединены последовательно с цепью управления магнитного пускателя. При нормальной работе электродвигателя все три реле минимального тока включены. При обрыве любой фазы соответствующий ток прекращается и реле отключается, разрывая цепь управления магнитного пускателя. При этом электродвигатель отключается. Для зашиты применяется реле минимального тока ЭТ-521.

Большие функциональные возможности заложены в максимальном реле тока. Они выполняют функции защиты потребителей от больших перегрузок по току. Для защиты электродвигателей применено реле РЭ-570Т, для защиты электрических цепей от короткого замыкания на зажимах потребителей и в самой цепи используется реле РТ-40.

При нормальной работе потребителя максимальное реле тока не включается. При большой нагрузке или коротком замыкании одно или все реле, включенные в различные фазы питания, сработают и своими размыкающими контактами разорвут цепь управления магнитного пускателя. Основным недостатком максимальных реле тока является то, что они не реагируют на обрывы фаз и их нельзя отрегулировать на небольшие перегрузки по току в цепи.

Максимальное реле тока РТ-40

В нем предусмотрено два способа регулировки тока срабатывания изменением предварительного натяжения противодействующей пружины (в 4 раза) и переключением обмоток (в 2 раза).

Время срабатывания реле не более 0,1 сек. при токе равном 1,2 Iсp,g и не более 0,03 с при токе 3 Iср,е.

Коэффициент возврата реле не ниже 0,85 (в ряде типоисполнений не ниже 0,7). Контакты реле выдерживают мощность коммутационной цепи около 60 Вт постоянного тока при напряжении 220 В и около 300 В-А переменного тока при напряжении до 250 В.

В реле тока РТ-40, снабженных промежуточным трансформатором и выпрямительным мостом, повышается термическая стойкость к длительному протеканию больших токов (реле РТ-40/1Д).

Реле РТ-40/Ф реагирует на отклонение формы кривой переменного тока от синусоидальной. Реле содержит специальный фильтр, не пропускающий в обмотку реле ток третьей и кратных ей гармоник.

Токовые реле постоянного тока РЭ-571Т

Для цепей управления и защиты электродвигателей применены токовые реле постоянного тока РЭ-571Т.

Максимальные реле тока в цепи управления асинхронными двигателями выбираются по номинальному току катушки реле, который должен быть не меньше номинального тока двигателя и по уставке на ток срабатывания Iуст реле.

Для работы в цепи асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором уставка на ток срабатывания реле отстраивается от пускового тока двигателя.