Расчёт судовой электростанции

Рд = Ко ∙ Кз ∙ Руст · n / η

и заносятся в графы 10,15,20,25.

     Реактивная мощность потребителя высчитывается по формуле Qд=Рд · tgφ

и заносятся в графы 11,16,21,26.

    После определения состава потребителей и потребляемых ими мощностей по каждому режиму подсчитывают суммарную потребную мощность по режимам.

    Полученная суммарная мощность по режимам умножают на общий коэффициент одновременности, учитывающий несовпадение по времени максимумов расчетных нагрузок отдельных рабочих механизмов к полученному результату добавляют 5% общей мощности, потребной для покрытия потерь в сети.

    При подведении  итогов таблицы определяем полную  мощность по каждому режиму  и средневзвешенный коэффициент мощности по формулам:

                                                                                  Р

            S =     P² + Q²                          cosφср.взв = —— 

                                                                                  S

Если cosφср.взв > 0,8 то генератор выбираем по активной мощности, а при

cosφср.взв < 0,8 по полной.

 

По данным, полученным в таблице нагрузок выбираем генераторы серии

 

МСС82-4     Р=30кВ   U=230В   Iст=93,5А к.п.д. = 85,5  на стоянке.

МСС 83-4  Р=50кВ   U=230В   Iст=157А  к.п.д.= 88,5  на остальных режимах.

МСС 82-4  Р=30кВ   U=230В   Iст=93,5А  к.п.д.= 85,5  запасной.

 

 

 

 

 

 

 

 

      Расчёт и выбор

кабелей

 

 

   К кабелям и  проводам, применяемым на судах,  предъявляются повышенные требования  по сравнению с кабельной продукцией  общего назначения. Они должны обладать следующими качествами: высокой электрической и механической прочностью водостойкостью, надежностью в работе при вибрациях и сотрясениях, теплостойкостью(наибольшая допустимая температура для изоляции жилы устанавливаемого кабеля или провода должна быть не менее чем на 10º С выше предусматриваемой температуры окружающей среды), негорючестью, минимальной массой, а также не создавать радиопомех.

     Все, эти  требования обусловлены необходимостью  обеспечить надежное, бесперебойное снабжение судовых потребителей электроэнергией.

     Кабели и провода для судов выпускают только с медными жилами. Применять на судах кабели с алюминиевыми жилами запрещено.

     В цепях  ответственных потребителей должны  применяться кабели и провода  с многопроволочными жилами, с  площадью сечения каждой жилы  не менее 1 мм².

    Для цепей  сигнализации электрических приводов, а также для цепей внутренней  сигнализации и связи должны  применяться кабели и провода  с площадью сечения не менее  0,75 мм². Для переносного электрического, оборудования допускается использовать гибкие кабели и шнуры площадью сечения не менее 0,75 мм².

    Резиновая  изоляция кабелей и проводов  должна быть пригодной для  продолжительной работы при температуре  не менее 65ºС. При выборе типа кабеля или провода для различных помещений судна необходимо учитывать свойства окружающей среды, условия прокладки и эксплуатации. В грузовых трюмах, сырых и пожароопасных помещениях, а также в тех взрывоопасных помещениях, где прокладка кабеля допущена при условии выполнения особых требований, следует применять кабель с резиновой изоляцией в оболочке из негорючей маслостойкой резины, или кабель, с пластмассовой изоляцией и металлической оболочкой. Для прокладки на открытых палубах нужно использовать кабель в резиновой негорючей маслостойкой оболочке, экранированный. Во всех помещениях, где температура может превысить 65ºС, необходимо применять кабель с, изоляцией из теплостойкой резины или лакоткани либо с пластмассовой изоляцией. Бронированные кабели прокладывают в тех местах, где возможны механические повреждения обычных кабелей и нельзя установить металлический кожух для их защиты от повреждений.

    При прохождении электрического тока по кабелям и проводам в

них выделяется теплота и возникает  падение напряжения.

    Расчет кабелей и проводов  судовых сетей, в конечном счете сводится к определению площади сечения токопроводящей жилы. Она должна быть такой, чтобы при прохождении номинального тока потребителей по токопроводящим жилам не возникало, нагрева; опасного для сохранности их изоляции и в пожарном отношении, а падение напряжения не превышало бы допустимого значения.

    В практике  расчетов площади сечения кабелей  и проводов пользуются готовыми таблицами допустимых норм нагрузок. Для судовых кабелей и проводов такие таблицы даны в Правилах Речного Регистра РСФСР. Для каждой площади сечения токопроводящих жил определенной марки кабелей указана допустимая сила тока при продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах работы. Расчет  сводится к выбору кабеля из таблиц по допустимой токовой нагрузке. 

    1.  Определяют  нагрузку кабеля или провода по мощности потребителей, которых он питает с соблюдением следующих условий:

    а) для открытой  одиночной прокладки и в, один  ряд нагрузка равна

расчетному току цепи;

    б) для открытой прокладки в два ряда или в пучке нагрузку находят по формуле

       I = К · Iр.ц,

где   Iр.ц,- расчетный ток цепи, для которой выбирается кабель

К - коэффициент снижения нагрузки, принимаемый по таблице зависимости от продолжительности работы кабеля в течении суток

    в) при прокладке кабеля  в металлических трубах или  желобах длиной 2 м и более токовую вычисленную нагрузку умножают на коэффициент 1,25;

    г) при прокладке кабелей в трассе из двух или в пучке с последующим

вводом в желоб или трубу допустимую нагрузку определяют по наибольшему расчетному току, полученному для этих видов прокладки.

      2. В зависимости  от ожидаемой температуры окружающей  среды нагрузку корректируют делением ее на поправочный коэффициент, который выбирают по таблице

     3. Выбирают марку  кабеля и определяют режим  его работы.

     4. По значению рассчитанной нагрузки в таблице для данной марки кабеля, и соответствующего режима работы, находят большее ближайшее значение допустимого тока к расчетному.

 

Iрасч=Рном · Кз · 10³ / (√3Uном · ηном · cosφ)

 

Рулевая машина      Iр = 34,7А

 

Брашпиль                 Iр = 57,5А

 

Грузовая лебёдка     Iр = 32,9А

 

Осушительный насос    Iр = 19,2А

 

Пожарный насос    Iр = 34,4А

 

Насосы: топливный, котельный, санитарный, масляный.   Iр = 9,9А

  

Вентиляторы    Iн = 17,3А 

Компрессоры    Iр = 18,1А

 

5. По этому значению допустимого тока выбирают площадь сечения токопроводящей жилы кабеля или провода.

Площадь сечения кабеля для питания  щитов освещения и силовых  распределительных щитов определяют по суммарной возможной наибольшей нагрузке потребителей с учетом коэффициента одновременности их работы:   I = Ко · Iр.

где     Ко - коэффициент одновременности

            Iр. - суммарной наибольший возможный ток потребителя

   Расчетные значения потерь напряжения в кабелях и проводах судовой сети сравнивают с максимально допустимыми потерями напряжения, которые установлены Речным Регистром РСФСР.

 В зависимости от назначения  и условий эксплуатации сети они не должны

превышать:

  на кабеле, соединяющем генератор с главным распределительным щитом или с аварийным распределительным шитом 1 %;

   силовая сеть и нагревательные  приборы - 7%

   сеть освещения 110в и выше – 5%

   сеть освещения 35в и ниже – 10%

   телефонная сеть – 5%

  Потери напряжения в сети переменного трёхфазного тока рассчитывается по формуле           

       

                                                      100 · √3 ∙ I ∙ l · cosφ

                                            ∆U =  —————————

                                                                γ ∙ U ∙ S

 

где γ – удельная проводимость меди при температуре нагрева  проводов до 65ºС принимаем равной 48 м/ом·мм².

   Проверяем кабель  на потерю напряжения соединяющий  ГРЩ с электродвигателем брашпиля:                                       

                                                      100 · √3 ∙ 57,2 ∙ 70 · 0,62

                                            ∆U =   —————————      = 2,7 < 7%

                                                            48 ∙ 220 ∙ 15

   Таким же методом  проверяем кабель на потерю  напряжения от ГРЩ до других  электродвигателей.

Проверяем кабель на потерю напряжения соединяющий ГРЩ с генератором

 

 

                                                       100 · √3 ∙ 157 ∙ 2,5 ∙0.9

                                            ∆U =   ————————— = 0,08 < 1%

                                                            48 ∙ 230 ∙ 70

 

   Потеря напряжения в кабелях не превышает допустимых

потерь напряжения, которые  установлены Речным Регистром РСФСР.

Значит, кабель можно применять к установке.

РАСЧЁТ И ВЫБОР

ШИН   ГРЩ

 

 

 

    Расчёт шин электрораспределительных устройств заключается в определении наибольшего длительного тока нагрузки на шинах, выборе размеров шин и проверке выбранных шина динамическую и термическую устойчивость по токам к.з.

Для судовых распределительных устройств применяются шины, выполненные из электротехнической меди. Сечение шин выбирается из условия

                                            Iрасч.ш ≤ Iдоп.ш

Iрасч.ш - расчетный ток шин;

Iдоп.ш - допустимый ток шин. 

Расчетный ток шин  ГРЩ определяется по расчетному току генераторов, работающих на эти шины, а для вторичных щитов - по расчетному току потребителей.

Расчётный ток для предварительного выбора сечения шин щита определяют, предполагая, что по ним передается мощность всех потребителей, питающихся от щита, с учетом коэффициента одновременности их работы, или половина мощности генераторов электростанции.

Сечение шин выбирают по таблицам, которые содержат значения допустимых токов нагрузки шин различного сечения при температуре окружающей среды 40ºС. Таблицы  составлены в предположении нахождения шин в свободном пространстве судовых помещений. Однако в действительности шины щитов всегда заключены в оболочку, которая определяет исполнение щита (защищенное, каплезащищенное, брызгозащищенное, водозащищенное). При этом окружающая температура шин всегда выше наружной.

     Если температура окружающей среды выше 40 С, то допустимый ток шин (в А) определяется по формуле

                            90-Ө

                                                Iш = Iдоп.ш

                           90-40

Для шин, установленных плашмя, указанные в таблице токи

нагрузки должны быть снижены на 5% при высоте их до 60 мм

и на 8% при высоте более 60 мм

Iш – допустимый ток нагрузки шин при температуре Ө окружающей среды

Iдоп.щ - допустимый ток нагрузки шин при температуре Ө окружающей среды, равной 40ºС.

Снижение допустимого  тока нагрузки приводит к увеличению сечения шин щита иногда в 1,5 - 2 раза. Окружающая температура шин ГРЩ  принимается равной температуре  воздуха судового помещения.

Проверка шин на электродинамическую  стойкость сводится к определению их прочности, способной противостоять механическим усилиям, возникающим при коротких замыканиях. Для выполнения этого необходимо, чтобы механические напряжения в шине не превышали допустимых напряжений.

Сила взаимодействия между шинами при протекании по ним тока короткого замыкания imax может быть выражена следующей формулой (Н):

                                                   ККф∙i²max∙l∙10

                                            F = ———————

                                                               а