СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТИПЫ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
СУДОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ
СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТИПЫ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
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.
 |
Рис. 110. Однолинейная схема участка первичной и вторичной судовой сети:
ГРЩ — главный распределительный щит; РЩ — распределительный
щит; ВРЩ — вторичный распределительный щит; П — потребитель;
АВ — автоматический выключатель; Г — генератор
Система распределения электроэнергии устанавливает способ соединения главного распределительного щита с потребителями. Для повышения надежности судовых сетей необходимо обеспечивать: - поддержание высокого сопротивления изоляции кабеля, проводов, распределительных устройств и аппаратуры;СУДОВЫЕ КАБЕЛИ И ИХ МОНТАЖ
Судовые кабели и провода, применяемые на судах, должны сохранять высокие изоляционные качества при повышенной влажности, обеспечивать механическую… Токопрсводящие жилы кабеля выполняются из ряда тонких проволок, которые… Защитные резиновые оболочки покрываются стальными или медными оплетками, которые защищают кабель от механических…РАСЧЕТ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Максимальная температура нагрева соответствующего сечения кабеля будет определяться значением тока его фактической загрузки. В расчетах кабельной… Обычно для расчетов судовых сетей используют таблицы с величинами токов… Предельно допустимый ток загрузки кабелей зависит от продолжительности режима нагрузки (длительный, кратковременный…Определение потерь напряжения в электрических сетях постоянного и переменного тока
Согласно Правилам Регистра, потери (или падение) напряжения в сетях переменного и постоянного токов от ГРЩ до потребителей электроэнергии не… Определим потери напряжения для сети ооднофазного переменного тока с… Потеря напряжения на первом участке сети определяется как алгебраическая разность векторов напряжения в начале и конце…Рис.116. Однолинейная схема сети переменного тока с несколькими потребителями и векторная диаграмма потери напряжения для одной нагрузки
При этих допущениях потеря напряжения 1 первом участке сети определяется по выражению
,
где 
;
.
Отсюда 
Реактивные сопротивления кабелей судовой сети значительно меньше активного сопротивления, поэтому при расчетах потерь напряжения реактивным сопротивлением кабеля можно пренебречь. Тогда получим окончательное выражение для потери напряжения первого участка сети:
%.
В трехфазных сетях переменного тока линейная потеря напряжения в % для участка сетей с учетом вышеизложенных положений и допущений для однофазной сети определяется по выражению
% .
Суммарные потери напряжения трехфазной сети с несколькими потребителями определяются по выражениям:
% .
Ниже приводим примерный расчет сечения кабелей и потерь напряжения на участках судовой электрической сети переменного трехфазного тока, изображенной на рис. 117.
Расчет выполняется в следующем порядке:
по таблице электрических нагрузок генераторов судовых электростанций устанавливаем режим, в котором потребители электрической энергии, подключенные к РЩ, имеют максимальную нагрузку;
по значениям максимальных потребляемых мощностей потребителями определяем расчетный ток фидеров РЩ;
по величинам расчетных токов каждого фидера РЩ выбираем сечение кабеля по таблицам допустимых нагрузок для однорядной прокладки кабелей;
сечение питающего кабеля РЩ определяем по суммарному расчетному току всех подключенных потребителей РЩ с учетом коэффициентов одновременности k0 и запаса kзап, т. е. ІΣ Р. Коэффициент запаса учитывает увеличение загрузки питающего фидера РЩ за счет подключения в дальнейшем к запасному фидеру потребителя;
по величине полного расчетного тока ІΣ Р по таблицам допустимых нагрузок на кабели выбираем сечение кабеля питающего фидера РЩ;
по заданной мощности генератора определяем полный расчетный ток и соответственно сечение кабеля от генератора до ГРЩ;
 |
Рис. 117. Принципиальная схема участков электрической сети
на основании выбранных сечений и известных длин участков определяем потерю напряжения от ГРЩ до потребителей.
В табл. 55 приведены исходные и расчетные данные отдельных фидеров, питающих потребители, и фидера питания РЩ.
В этой же таблице для определения суммарного расчетного тока питающего фидера РЩ определены суммарные потребляемые активные и реактивные мощности, средние значения коэффициента мощности и расчетная мощность РЩ.
1. Расчетная мощность равна
РΣР = kokзапΣР=27∙0,9∙1,07=26кВт.
2. Полный расчетный ток определяется по выражению
По величине расчетного тока выбрано сечение питающего кабеля РЩ, равное Зх10 ммг. Длина кабеля питающего фидера равна l2 = 30 м.
Для подключения фидера к шинам ГРЩ выбран автомат А3324 с номинальным током 100 A и номинальным током максимального расцепителя 60 A, с уставкой максимального расцепителя на ток 420 A.
3. Расчетный ток генератора равен
По величине расчетного тока по таблице допускаемых нагрузок на кабели с однорядной прокладкой выбираем сечение и жильность кабеля от генератора до ГРЩ.
S1 = 2(3X185) мм2 .
4. Потеря напряжения на участке ГРЩ—РЩ составляет:
5. Потери напряжения на участках сети РЩ до потребителей определяются по выражениям
6. Суммарные потери напряжения от ГРЩ до потребителей равны:
 |
КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Надежность судовых сетей зависит от состояния изоляции кабелей, распределительных устройств и аппаратуры между токоведущими частями и между… Состояние изоляции судовой сети в основном характеризуется электрическим… Величина сопротивления изоляции зависит от температуры нагрева кабеля и элементов электрооборудования, температуры и…Рис. 118. Принципиальная схема измерения и контроля сопротивления
изоляции сетей трехфазного переменного тока:
а — контроль вольтметром и лампами; б — контроль постоянным током;
П — переключатель; КВ — кнопка включения сигнальных ламп; В — выпрямители
ЗАЩИТА ОТ ПОМЕХ РАДИОПРИЕМУ
Устранение помех радиоприему, создаваемых электрическими устройствами судна, обеспечивается: рациональным выбором мест установки электрических устройств и прокладки… надлежащей экранировкой оборудования и электрических сетей, которые являются источниками помех и путями переноса…Обслуживание судовых электрических сетей
В процессе эксплуатации судовых электрических сетей необходимо периодически проверять состояние кабельной сети, особенно в местах, где они… При обнаружении участка электрической сети с пониженным сопротивлением… Допустимые величины сопротивления изоляции участков судовой сети приведены ранее.ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Общие сведения по электробезопасности
Электрический ток, протекая через человеческое тело, может нанести внешние и внутренние поражения. Внешними поражениями называются электротравмы, а внутренними — электроудары. Последние чрезвычайно опасны, так как они поражают организм человека в целом, воздействуя на сердце, легкие и нервную систему.
Анализ действия электрического тока на человеческий организм подтвердил, что степень поражения обусловливается главным образом величиной тока, проходящего через тело. Величина электрического тока зависит от сопротивления тела (пути прохождения тока), от приложенного напряжения, рода тока и частоты, а также от продолжительности воздействия и индивидуальных свойств организма.
Для человеческого организма наиболее опасен переменный ток частотой 50 гц. При увеличении частоты переменного тока опасность поражения электрическим током снижается, а опасность ожога током повышается.
Человек, попавший под действие переменного тока частотой 50 гц и величиной 1 мА, испытывает неприятные ощущения; ток же равный 10 мА смертельно опасен.
Сопротивление человеческого тела действию электрического тока зависит от величины сопротивления поверхностного слоя кожи, а также от сопротивления внутренних тканей тела, обусловленного физическим и моральным состоянием человека. Особенно резко снижается сопротивление человеческого тела с увеличением подведенного напряжения. При напряжении 230— 300 в удельное сопротивление снижается до 800—1000 Ом/см2. Нормальное удельное сопротивление человеческого тела с чистым и сухим верхним слоем кожи колеблется в пределах 40 000 ÷ 100 000 Ом/см2.
Опасность поражения током зависит от условий, в которых находится обслуживающий персонал. В связи с этим Правилами Регистра установлены допустимые величины напряжения для потребителей электроэнергии с учетом их назначения и условий эксплуатации.
На судах возможность поражения электрическим током увеличивается в связи с тем, что обслуживающий персонал работает во влажных стесненных помещениях, в условиях качки, крена и дифферента, Безопасным на судах считается напряжение 12— 36 В, которое применяется при определенных условиях.
Опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током зависит от расположения и назначения электрооборудования судового помещения.
В зависимости от степени опасности поражения человека электрическим током различают судовые помещения без повышенной опасности, с повышенной опасностью и особо опасные.
К помещениям повышенной опасности относятся помещения, имеющие значительную влажность, токопроводящую пыль, высокую температуру и возможность одновременного прикосновения человека к металлическому корпусу электрооборудования и к металлическим предметам, имеющим соединение с корпусом судна. Сюда относятся машинно-котельные отделения, камбузы, румпельные отделения с относительной влажностью более 75%.
Особо опасными являются помещения, которые имеют особую сырость или химическую активную среду и, кроме того, два из перечисленных условий повышенной опасности. К этой группе помещений относятся тоннели гребных валов, коффердамы, танки, цистерны, бани и прачечные, в которых относительная влажность близка к 100,%.
В помещениях без повышенной опасности отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность. К этой категории относятся сухие помещения, в которых относительная влажность не превышает 75% (жилые и служебные коридоры, кают-компании, салоны и другие).
Условия, в которых работает судовое электрооборудование, требуют разной степени защиты от воздействия окружающей среды, а также от случайного соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими, нагретыми и вращающимися частями. Поэтому судовое электрооборудование выполняется в защищенном, брызгозащищенном, водозащищенном, герметическом и взрывозащищенном исполнениях.
При размещении электрооборудования на судах необходимо следить за тем, чтобы его исполнение соответствовало категории помещений и условиям защиты личного состава от поражения электрическим током.
Поражение человека электрическим током может произойти в результате неосторожного прикосновения к голым токоведущим частям электрооборудования, находящимся под напряжением. На переменном токе различают двухфазное и однофазное включение человеческого тела к судовой электрической установке.
Наиболее опасна двухфазное включение на сеть переменного трехфазного тока, которое может произойти при одновременном прикосновении к двум фазам, находящимся под напряжением. При этом человеческий организм окажется подключенным на полное линейное напряжение судовой сети и через него пройдет ток, опасный для жизни человека.
,
где Іч — ток, протекающий через человеческое тело, А; U л — линейное напряжение судовой сети,В ; R ч — сопротивление человеческого тела, Ом.
Если же сопротивление тела при неблагоприятных условиях снизится до 800 — 1000 ом, то при U = 220 в через организм человека пройдет ток, опасный для жизни:
Однофазное включение с изолированной нейтралью представляет собой присоединение человека к оголенным токоведущим частям одной фазы. Величина тока, проходящего через его тело, будет зависеть от сопротивления изоляции двух других фаз, сопротивления человеческого тела и переходного сопротивления между корпусом судна и телом человека.
При однофазном включении к сети с присоединенным нулем к корпусу судна опасность поражения электрическим током снижается, так как человек оказывается включенным на фазное напряжение.
При этом сила тока, проходящая через тело человека, будет равна:
,
где R0 — сопротивление изоляции сети.
При однофазном включении в сеть ток, проходящий через тело человека, уменьшается в 1,73 по сравнению с двухфазным. Однако в этом случае человек оказывается включенным под полное фазовое напряжение независимо от состояния изоляции, а при однофазном включении в сеть с изолированной нейтралью ток, проходящий через тело человека, может быть безопасным при высокой изоляции сети.
Поэтому Правила Регистра запрещают применять на судах системы переменного тока с заземленной нейтралью.
Мероприятия по электробезопасности и пожарной безопасности при обслуживании судовых электростанций
Источники тока. Исполнение генераторов, возбудителей должно соответствовать категории судовых помещений и условиям защиты личного состава от… Все токоведущие части вращающихся источников тока должны быть защищены так,… Генераторы должны быть установлены таким образом, чтобы их оси были расположены параллельно диаметральной плоскости…ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Особенность света состоит в том, что все характеризующие его величины определяются по отношению к среднему человеческому светоадаптированному глазу,… Мощность световой энергии называется световым потоком, который измеряется в… Пространственная плотность светового потока называется силой света:НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СУДОВОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Для создания нормальных условий работы личного состава почти во всех внутренних помещениях требуется непрерывное искусственное освещение в любое время суток.
В темное время суток на верхних палубах для световой сигнализации и освещения требуются сигнально-отличительные огни и прожекторы.
Нормы освещенности, требования к источникам света, светильникам и арматуре судового электроосвещения определяются Правилами Регистра.
Для судового электрического освещения применяется преимущественно переменный ток напряжением 220 В.
Судовое освещение по своему назначению разделяется на внутреннее и наружное, основное, аварийное, малое аварийное и переносное.
Принципиальная схема сетей освещения представлена на рис. 119.
Основная сеть нормального освещения выполняется на напряжение 220 В и включена постоянно. Сеть аварийного освещения является частью основной сети и получает питание как от основного, так и от аварийного генераторов. Она создает минимальную освещенность в ответственных помещениях. Сеть малого аварийного освещения является самостоятельной и получает питание от аккумуляторов. Сеть переносного освещения является также самостоятельной и получает питание от основной сети через понижающие трансформаторы. Выполняется она на напряжения 12 и 24 в. В настоящее время считается более целесообразным создание единой сети судового освещения, т. е. объединение с основной сетью сетей малого аварийного и переносного освещения. Сеть переносного освещения объединяется с сетью нормального освещения с помощью штепсель-трансформаторов, включаемых непосредственно в сеть нормального освещения. Это является экономически более выгодным и в то же время удовлетворяет требованиям судового освещения.
Судовое освещение по системам освещения подразделяется на:
системы общего равномерного освещения, обеспечивающие минимальную освещенность во всех точках освещаемого помещения;
системы общего неравномерного освещения, обеспечивающие нормальную освещенность рабочей поверхности в помещениях, загроможденных оборудованием;
системы комбинированного освещения, обеспечивающие повышенную освещенность на рабочей поверхности.
Сеть Сеть Сеть
Сеть переносного номального освещения аварийного авар.-аккумул.
220 В освещения 220 В освещения 24В
Рис. 119. Принципиальная схема сетей освещения:
ГРЩ — главный распределительный щит; РЩО — распределительный щит освещения; АРЩ — щит аварийного генератора; ЩПО — щит переносного освещения; ЩО — щит освещения; ЩАО — щит аварийного освещения; Щ ААО — щит аварийного аккумуляторного освещения; АВ — автоматический выключатель; П — переключатель; ПК — пакетный выключатель; К — контактор; Тр — трансформатор; Г2— генератор аварийной электростанции;
Г — генератор основной электростанции; АБ — аккумуляторная батарея
МАЛОЕ АВАРИЙНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
На пассажирских судах, помимо аварийного дизель-генераторного агрегата, должна быть дополнительно предусмотрена аккумуляторная батарея для питания малого аварийного (аккумуляторного) освещения и поочередного закрывания водонепроницаемых электрифицированных дверей с их системой сигнализации.
В соответствии с Правилами Регистра все морские суда должны иметь малое аварийное освещение с автоматическим включением при исчезновении (или понижении) напряжения сети нормального или аварийного освещения.
На рис. 120 представлена схема переключения аварийного и малого аварийного освещения.
| Аварийное освещение |
|
Малое аварийное освещение
Рис. 120. Принципиальная однолинейная схема переключения питания аварийного и малого аварийного освещения:
ЩМАО — щит малого аварийного освещения; ЩАО — щит аварийного
Освещения; РЩО — распределительный щит освещения; АРЩ — аварийный
Распределительный щит; АБ — аккумуляторная батарея; Тр — трансформатор напряжения; П — переключатель
Как видно из рисунка, щиток малого аварийного освещения в нормальных режимах работы электростанции получает питание через н. о. контакт контактора… При исчезновении напряжения на судовой электростанции щит аварийного освещения… При исчезновении напряжения в сети аварийного освещения ЩМАО получает питание через н. з. контакт контактора К1 от…ИСТОЧНИКИ СВЕТА
На судах в качестве источников света наиболее широко применяют лампы накаливания (ЛН) и люминесцентные лампы (ЛЛ).