2.9. Выбор генераторных агрегатов

Генераторные агрегаты (ГА) выбирают на основе рассчитанных данных и следующих требований [26]:

– выбранные генераторы должны быть достаточно хорошо нагружены при всех режимах (в пределах 70-90% номинальной мощности);

– число типоразмеров генераторов должно быть минимальным;

– с целью повышения надежности и живучести на судне необходимо устанавливать, как правило, не менее двух генераторных агрегатов;

– выбор ГА по типу первичного двигателя целесообразно производить так, чтобы моторесурс ГА не был меньше моторесурса главных двигателей;

– должен быть предусмотрен резервный ГА такой мощности, чтобы при выходе из строя одного из ГА суммарная мощность оставшихся агрегатов обеспечивала ответственные потребители электроэнергией;

• в качестве аварийного ГА устанавливаем дизель-генератор.

2.10. Выбор количества и номинальной мощности генераторов

По приведенным в таблице значений нагрузки СЭС и с учетом требований пункта 2.10 придерживаемся I варианта и выбираем из [26] три генератора (один резервный) типа МСК102-4 и аварийный генератор типа МСК 83-4.

Основные параметры генератора типа МСК102-4 приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Основные параметры генераторов

Тип	Pн, кВт	I, А	ra, Ом	xs, о. е	xd, о. е	xd`, о. е.	xd``, о. е.	Тd`, с	n, об/мин	к.п.д
МСК102-4	150	270	0.0284	0.076	2.07	0.186	0.124	0.127	1500	90.2
МСК83-4	50	90	0.0284	0.081	2.08	0.210	0.143	0.128	1500	90.2

2.11. Выбор первичных двигателей га

Для генераторов выбираются дизеля:

(24)

где и – соответственно мощность и КПД генератора.

.

Исходя из вычисленной мощности, выбираются дизели марки 3Д6Н235 (6ЧНСП 15/18) [19]

Номинальная мощность, кВт................................................................. 184

Частота вращения, об/мин.................................................................... 1500

Степень сжатия..................................................................................... 14-15

Удельный расход, г/ (кВт ч):

топлива..................................................................................... 215

масла.......................................................................................... 8.1

3. Разработка схемы сэс и грщ

3.1. Предварительные замечания

Схема СЭЭС – совокупность коммутационных соединений, их основных и вспомогательных элементов, аппаратов управления, защиты и контроля в единую систему.

Схема СЭЭС состоит из схем систем генерирования, первичного распределения энергии, а так же схем управления, защиты и контроля параметров генераторных агрегатов. Схема (рис. 3.1) разрабатывается с учетом количества, мощности, типов ГА и способов их управления, а так же с учетом числа и мощности потребителей. Схема должна удовлетворять следующим требованиям:

– надежность электроснабжения потребителей и высокая живучесть системы;

– гибкость схем, т. е. возможность автономной и параллельной работы ГА, маневренность управления;

– простота в эксплуатации и обслуживании, доступность осмотра ГА и элементов системы управления, надежное заземление всех элементов системы.

На судах применяются следующие типы схем СЭС:

– схемы с одной системой не секционированных сборных шин (СШ) ГРЩ;

– схемы с одной системой секционированных СШ ГРЩ;

– схемы с несколькими системами сборных шин;

– схемы с одной системой секционированных СШ и выделением секций пониженного напряжения малоответственных потребителей и аварийных электростанций.

ГРЩ предназначен для управления и контроля работы ГА, регулирования их параметров и первичного распределения энергии к РЩ, фидерам ответственных потребителей. Конструктивно ГРЩ собирается из отдельных секций: генераторных, распределительных и управления. Все секции ГРЩ комплектуются соответствующими приборами и аппаратурой.

Рисунок 3.1. – Однолинейная схема СЭС

3.2. Расчет основных элементов ГРЩ

3.2.1. Расчетный ток сборной шины (СШ)

, (25)

где и – номинальные мощность и напряжение генераторов.

Используя указанные выше критерии, выбираем [26] универсальный автомат избирательного действия АМ-15 с параметрами .

3.2.1.1. Выбор СШ

По данным, рассчитанным в пункте 3.2.1, , выбираем шину сечением :

Так как возможны переходы ледокола с одного ледового пояса в другой, то выполним проверку на условия работы в тропической зоне:

; (26)

Следовательно, выбранные шины удовлетворяют условиям работы в тропической зоне.

3.2.2. Расчетный ток генераторной шины (ГШ)

Расчетный ток ГШ

; (27)

Выбираем автомат серии АМ-8: .

3.2.2.1. Выбор ГШ

По данным, рассчитанным в пункте 3.2.2, , выбираем шину сечением :

Выполним проверку на условия работы в тропической зоне:

; (28)

Следовательно, выбранные шины удовлетворяют условиям работы в тропической зоне.

Основные параметры автоматов, установленных на ГРЩ, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. – Основные параметры автоматов, установленных на ГРЩ

Назначение	Тип	Iн, А	Iн. рас, А	Тср, 106А2сек	Iдоп. кз, кА
СШ	АМ-15	1500	1250	3000	110
ГШ	АМ-8	800	375	340	63

3.3. Расчет основных элементов электрических сетей

3.3.1. Расчет и выбор генераторных фидеров

По данным, рассчитанным в пункте 3.2.2, , выбираем одножильный кабель марки КНР сечением :

Выполним проверку на условия работы в тропической зоне:

; (29)

Следовательно, выбранный фидер удовлетворяет условиям работы в тропической зоне.

3.3.1.1. Проверка генераторных фидеров на потерю напряжения

_{, (30)}

где – длина линии, ;

– удельная проводимость меди, ;

– сечение кабеля, .

Полученное значение потери напряжения не превышает допустимую норму (1%) [22].

3.3.2. Расчет и выбор кабельной перемычки

Найдем расчетный ток

, (31)

где – номинальный коэффициент мощности генератора ( ).

Выбираем кабель марки КНР сечением , .

3.3.2.1. Проверка на потерю напряжения

; (32)

Полученное значение потери напряжения не превышает допустимую норму.

3.3.3. Выбор и расчет мощного потребителя

Мощным потребителем выбираем компрессор сжатого воздуха, .

3.3.3.1. Выбор автомата

; (33)

Выбираем автомат серии АМ-8: .

3.3.3.2. Выбор шины

Выбираем шину сечением :

3.3.3.3. Проверка на условия работы в тропической зоне

; (34)

Следовательно, выбранные шины удовлетворяют условиям работы в тропической зоне.

3.3.3.4. Выбор фидера

Выбираем кабель марки КНР сечением :

3.3.3.5. Проверка фидера на условия работы в тропической зоне

; (35)

т. е. удовлетворяет условиям работы в тропической зоне.

3.3.3.6. Проверка фидера на потерю напряжения

; (36)

.

Полученное значение потери напряжения не превышает допустимую норму.

3.4. Разработка ГРЩ и комплектация его аппаратурой

ГРЩ является центральным узлом СЭЭС. Конструкция ГРЩ должна обеспечивать удобства его обслуживания, возможность доступа к аппаратуре и измерительным приборам. ГРЩ выполняется из конструктивно законченных элементов – секций: генераторных, распределительных и секций управления.

На генераторных секциях устанавливают приборы и аппараты, которые обеспечивают контроль и управление работой генераторов. На распределительных секциях - автоматы и амперметры с переключателями на ряд питающих фидеров. На секциях управления - приборы для управления работой генераторов, контроля их параметров при включении на параллельную работу, аппараты переключения на питание с берега.

При выборе приборов учитывается: назначение, класс точности, пределы измеряемых величин. Шкалы приборов должны иметь запас 50% от номинального значения измеряемой величины. Вместе с приборами при комплектации ГРЩ выбираются трансформаторы тока и напряжения. Габариты, класс точности, пределы измерения, типы и другие параметры приборов секции ГРЩ сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Комплекс приборов, размещения на ГРЩ.

Наименование и тип прибора	Количество	Пределы измерения	Класс точности	Габариты	Место Размещения
Амперметр Д - 1500	15	0..500А	1.5	100*100*170	5хГС,5хСУ, 5хРС
Вольтметр Д - 1500	7	0..450	1.5	100*100*170	5хГС,2хСУ
Ваттметр Д – 1503	5	0..500 кВт	2.5	100*100*170	5хГС
Частотомер Д – 1506	7	45..55 Гц	2.5	100*100*170	5хГС,2хСУ
Фазометр Э – 1500	2	- - -	2.5	100*100*170	2хСУ
Синхроноскоп Э - 1505	2	- - -	 3 %	100*100*170	2хСУ
Мегометр М - 1508	2	0..5 МОм	2.5	100*100*170	2хСУ
ПКИ	2	0..1 Мом	2.5	179*90*215	2хСУ

Для расчета и выбора автоматов необходимо учесть следующие критерии:

• род тока;

• конструктивное исполнение в соответствии с местом установки;

• номинальные параметры.