Произведем выбор кабелей для заданной трассы питания электропривода насоса рефрижератора трюмов с учетом режимов работы кабелей под нагрузкой, особенностей прокладки трассы и фактической температуры окружающей среды.

На 1 участке: I’’_расч.= 951 А

По этому току из таблиц выбираем ближайшее большее значение допустимого тока: I_доп=325А для кабеля КНР 3240 мм² ,число кабелей = 3

На 2 участке: I’’_расч.= 65,5 А

По этому току из таблиц выбираем ближайшее большее значение допустимого тока: I_доп=79А для кабеля КНР 325 мм².

На 3 участке: I’’_расч.= 49,2 А

По этому току из таблиц выбираем ближайшее большее значение допустимого тока: I_доп=60А для кабеля КНР 316 мм².

Выбор пуско-регулирующей и защитной аппаратуры.

В соответсвии с заданием необходимо выбрать для участка судовой сети (рис. 1) автоматические выключатели и пускорегулирующую аппаратуру электродвигателя.

Выбор автоматических выключателей

Условия выбора:

• 
  род тока (в случае переменного учесть частоту питающей сети.);
  
• 
  величина напряжения, причем необходимо, чтобы U_н.уст. U_н.ав., где U_н.уст. - номинальное напряжение установки, U_н.апп. - номинальное напряжение аппарата;
  
• 
  величина тока. Необходимо, чтобы I_н.потр.  I_н.ав.;
  
• 
  конструктивно-климатическое исполнение (условия эксплуатации, Требования Регистра.);
  
• 
  номинальный ток расцепителя I_н.р.;
  
• 
  уставка по току срабатывания I_уст. I_уст. АВ.
  

Выбор автоматического выключателя (потребитель)

- по номинальному току max расцепителя: I_н.р.I_р.ф.; I_н.р.70А.

- по номинальному току АВ: I_н.АВI_р.ф.; I_н.АВ70А.

- по току уставки срабатывания :

I_уст800 А

I_уст11,7 А

Выбираю автоматический выключатель серии А3120Р:

номинальный ток расцепителя: 80 А;

Допустимый ударный ток 22 кА.

вид расцепителя: комбинированный расцепитель максимального тока.

Выбор секционного автомата QF 5.

- по номинальному току max расцепителя: I_н.р. I_раб.; I_н.р.1023 А.

I_раб=1023А

- по номинальному току АВ: I_н.АВ. I_н.потр..; I_н.АВ.1023 А.

- по току уставки срабатывания АВ: I_уст.=(35)I_раб.=51023=5115 А.

Выбираю секционный автомат серии АМ15-М:

Номинальный ток автомата 1250 А.

Ток max расцепителя 1250 А.

Допустимый ударный ток 110 кА.

Действующее значение тока в момент расхождения дугогасительных контактов 45кА.

Выбор автоматического выключателя (ВРЩ 2 ) QF 7.

- по номинальному току max расцепителя: I_н.р. I_фид.=К_о( К_3iI_н.i+I_р.), где I_фид=

К_о - коэффициент одновременности;

К_3i - коэффициент загрузки i-ого потребителя;

I_н.i - ток i-ого потребителя;

I_р. - сумма номинальных токов расцепителей резервных АВ,

I_н.р.24,85 А.

- по номинальному току АВ: I_н.АВ.  I_н.р.; I_н.АВ.  24,85 А.

- по току уставки срабатывания АВ: , где

I_ф - ток фидера;

_вкл.i =1,2I<sub>н.дв

н.дв.</sub>-номинальный ток i-го двигателя;

К_п=57 - кратность пускового тока;

=0,2 - минусовой допуск на ток срабатывания к.з.

_вк.i = 1,2(21,36+63+91,2+30,18)=205,74 А.

_н.i =34,35 А

I_фид.=27,61 А

I_уст. = (205,74+27,61-34,35)/(0,830) = 199/24=8,3(Кратность по току)

Выбираю АВ серии А3100Р исполнения А3110Р:

номинальный ток автомата - 30 А.

току уставки срабатывания – 300А.

Выбор генераторного автомата QF 1.

- по номинальному току max расцепителя: I_н.р. I_р.фид.; I_н.р.956 А.

- по номинальному току АВ: I_н.АВ. I_н.р.; I_н.АВ. 956 А.

- по току уставки срабатывания АВ: I_уст.=(2,53,5)I_н.G.=3659=1977 А.

Выбираю генераторный автомат серии АМ15-М: типоисполнение:АМ15Н-5М

Ток max расцепителя 1250 А.

Допустимый ударный ток 110 кА.

Действующее значение тока в момент расхождения дугогасительных контактов 45кА.

Термическая устойчивость = 3000 А²*с*10^-6
Выбор магнитного пускателя для потребителя.

- U_н.уст.U_н.апп., где U_н.уст. - номинальное напряжение установки; U_н.апп. - номинальное напряжение аппарата;

- I_н.потр.  I_н.апп.

I_н.апп=70А

номинальный ток пускателя I_н.п. = 90 А,

Исходя из данных условий, выбираю магнитный пускатель серии ПММ-3020:
Проверка кабеля на потерю напряжения

Потеря напряжения есть арифметическая разность величин напряжений в начале и конце рассматриваемого участка кабеля. Линейная потрея напряжения вычисляется по формуле , где

Iрасч. - расчетный ток на участке;

l - длина участка;

cos - коэффициент мощности;

Uн - 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; U_н=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;

k_з.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 :

1. 
   Рассчитаем ёмкость АБ: С_АБ = = =3,96 А ч
   
2. 
   С’_АБ= С_АБ/(к₁к₂)=3,96/0,85*0,9=5,2 А ч
   
3. 
   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: I_ст. = 722 А,

номинальный КПД _ном=91,5%

частота вращения: n =1500 об/мин.

напряжение ротора: 25В

ток ротора: 182А

продольное индуктивное сопротивление X_d=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 R_d^*=0,04 о.е. (при 75С)

время T_d0=2,84 сек

время переходного процесса T_d’=0,34 cек

время сверхпереходного процесса T_d’’=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

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

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

R_конт=0,45*10^-4 Ом

R_га - сопротивление главной цепи генераторного автомата;

R_га=0,03*10^-3 Ом

R_тфк - сопротивление токовой обмотки ТФК.



где

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

X_К=0,86*10^-4Ом/м

Х_га - индуктивное сопротивление генераторного автомата.

Х_га=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
S_б - базовая полная мощность генератора;

U_б1 - 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”).

Т_а=0,72

Ударный ток КЗ от генератора:

Действующее значение тока КЗ от генератора:

Ток подпитки от асинхронных двигателей:

где

Е_д^’’*=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
P_д.э.=0,75Р_н.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: i_{уд.расч.} i_уд.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 E_уст=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
t_у = 0,7 с (по кривым зависимости от )
Вычисляем коэффициент А по выражению:


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

По А_к 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;

S_н.G.=519кВА;

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

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

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

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

поперечное сверхпереходное индуктивное сопротиление X_q’’^*=0.151 о.е.

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

время T_d0=2,84 сек

время переходного процесса T_d’=0,34 cек

время сверхпереходного процесса T_d’’=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: =0,0890,8=0,071 о.е
=0,0890,6=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.


<предыдущая страница | следующая страница>