курсовая СЭЭС материал для рудакова. Дата Курсовая работа Тема Расчёт судовой электростанции Выполнил студент группы 61ЭР Дата защиты Оценка
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
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 потаблице 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 Н   асосы: топливный, котельный, санитарный, масляный. Iр = 9,9А В  ентиляторы 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 сучетом 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. З начит, кабель можно применять к установке.Р АСЧЁТ И ВЫБОРШИН 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.ш90-40 Д ля шин, установленных плашмя, указанные в таблице токи н агрузки должны быть снижены на 5% при высоте их до 60 мм и на 8% при высоте более 60 ммI ш – 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 где К = 1,76 - для случая трехфазного к.з. в электросистемах переменного тока; КФ - коэффициент, учитывающий форму сечения шин (по диаграмме кривых) 1 - расстояние между опорами; а - расстояние между осями. Если принять силу F равномерно распределенной по длине, то сила, приложенная к единице длины, будет равна (Н/см) ККф∙i²max∙10 f = ——————— а Каждую шину можно представить как многоопорную балку. Максимальный изгибающий момент такой балки при равномерно распределенной нагрузке определяют по формулам (H/м): при одном и двух пролетах f1²10 М = ——— 8 при числе пролетов больше двух М = fl², где 1 - длина пролета, см. Максимальное расчетное напряжение в шине находят по формуле (Н/см²): М σ = —— Wг де W - момент сопротивления шин относительно оси, перпендикулярной к действию силы, см³. Допустимое напряжение для меди можно принять равным 14000 Н/см² При выборе шин лучше выбирать отношение высоты и ширины в пропорции 1 к 5 или 1 к 6. Расчётный ток генератора: Рг 50000 Iр = ————— ∙ 1.25 = —————— ∙1.25 = 174.5 A √3∙Uг∙Cosφ √3 ∙ 230 ∙ 0.9 По таблице выбираем сечение шины: Iдоп.ш = 185А; h = 10 мм; b = 4 мм Допустимый ток нагрузки шин при температуре 55ºС:    90-55 Iш = 185∙ ——— = 155А 155 < 185 значит шину применяем. 90-40 После этого проверяем шины на электродинамическую и термическую устойчивость. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ        Потребители Потребители  QF1 QF2 QF3 QF4  ЩПБ    ЩП Генераторы и щит питания с берега ЩПБ подключаются на шины с помощью автоматических выключателей QF1-QF4. В ЫБОРЗАЩИТЫ В судовой электрической сети при к.з. возникают большие токи (несколько десятков тысяч ампер), обусловленные параметрами и мощностью источников электроэнергии и параметрами сети. Токи к.з. могут вызвать повреждение электрооборудования и кабельных сетей. Одновременно резко снижается напряжение судовой сети, что вызывает затормаживание асинхронных двигателей или их отключение вследствие срабатывания нулевой защиты пусковой аппаратуры. В связи с этим на судах при к.з. может быть нарушен режим работы ответственных механизмов и устройств. Для быстрейшей локализации аварийного состояния еэс необходимо как можно быстрее отключить поврежденный участок судовой сети. При расчете токов к.з. проверяют коммутационную и защитную аппаратуру на ударный ток (электродинамическую устойчивость) и на тепловую устойчивость ее контактов за время к.з. (термическую устойчивость). В судовых электрических сетях постоянного тока к.з. сопровождается увеличением тока до 6 - 15 кратного значения (в зависимости от параметров и характеристик генераторов и кабельной сети). Для выбора автоматов защиты двигателя брашпиля определяем ударный расчётный ток.  к.з.   ГЭРЩ       l2     l1  С оставляем схему замещения   Rф.г Rк1 Rк2 Rф.м     Rф.д   1.На основании опыта принимают наибольшую силу тока короткого замыкания генератора равную десятикратному номинальному току. Imax.г = 10Iн = 10∙157=1570A 2.Определяем фиктивное сопротивление (в Ом) генератора при коротком замыкании: Uн Uн 230 Rф.г = ——— = —— = —— = 0.146 Imax..г 10Iн 1570 3. На основании опыта принимают наибольшие токи короткого замыкания, создаваемые электродвигателями этой цепи, в зависимости от их мощности: а) для электродвигателей мощностью более 100 кВт - равные восьмикратному номинальному току Imax.д = 8 Iн.д; б) для электродвигателей мощностью от 100 до 10 кВт - равные шестикратному номинальному току Imax.д = 6 Iн.д; в) для электродвигателей мощностью менее 10 кВт - равные четырехкрaтному номинальному току Imax.д = 4 Iн.д Если цепь, в которой произошло короткое замыкание, одновременно питает несколько различных электродвигателей, то общий ток определяют как сумму наибольших токов всех электродвигателей или принимают равным шестикратной сумме номинальных токов всех электродвигателей: Imax.д = 6∙48=288А 4.Определяем фиктивное сопротивление (в Ом) всех электродвигателей при коротком замыкании: Uн.д 220 Rф.д = —— = —— = 0.76 Imax.д 288 5.Определяем сопротивление кабеля Rк1 от генератора до главного распределительного щита в зависимости от его размеров. 11 2.5 Rк1 = ρ — =0.0175—— = 0.000625 S1 70 ρ – удельное сопротивление меди = 0,0175 Ом∙мм/м 11- длина кабеля от генератора до ГРЩ S 1- площадь поперечного сечения кабеля 6.Находим суммарное сопротивление участка генератор – ГРЩ (в Ом)R1=Rф.д + Rк1 = 0.76+0.000625=0.760625 7.Вычисляем общее сопротивление параллельной цепи относительно места короткого замыкания: (Rф.г+Rк1)Rф.д (0,146+0,000625)0,76 R2 = ———————— = ————————— = 0,123 Ом Rф.г+Rк1+Rф.д 0,146+0,000625+0,76 8.Определяем сопротивление кабеля Rк2 от ГРЩ до места короткого замыкания в зависимости от его размеров. 12 70 Rк2 = ρ — = 0,0175 —— = 0,073 S2 15 9.Находим расчетное сопротивление цепи короткого замыкания: (Rф.г+Rк1)Rф.д Rрас. = ———————— + Rк2 = 0,196 Rф.г+Rк1+Rф.д 10.Ударный расчетный ток короткого замыкания (в А) определяется по формуле 1,08Uг√2 ρ 1,08∙230∙√2∙1,5 Iу = ————— = —————— = 1552 √3 Zк.з √3∙ 0,196 Uг – напряжение генератора Zк.з.- полное расч. сопротивление цепи до места к.з. р – ударный коэффициент р=Iу /Iк.з Для судовых систем ударный коэффициент обычно имеет значения в пределах ρ =1,1÷1,6 По ударному расчетному току короткого замыкания выбираем автомат с большим значением ударного тока.
|