Курсовая. Сибирский

• Название: Сибирский
• Анкор: Курсовая
• Дата: 02.05.2023
• Размер: 1.04 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_SAEES.docx
• Тип: Курсовая; #1102310
• страница: 2 из 3

Обоснование значения напряжения

Согласно правилам Российского Речного Регистра номинальное напряжение на выводах источников электроэнергии при трехфазной системе переменного тока не должно превышать 400 В.

Масса, габаритные размеры и стоимость кабельных линий при данной мощности, с повышением напряжения, уменьшаются.

Исходя из руководящего технического материала (РТМ), для силовых приемников при источниках мощностью свыше 50 кВт, выбираем напряжение 400 В переменного тока и частоту сети f=50 Гц

3. 
   Выбор трансформатора
   

Сеть освещения, некоторые нагревательные приборы, в том числе часть оборудования камбуза, имеют номинальное напряжение 220 В или 127 В. При этом напряжение генераторов 400 В, таким образом данные приемники будут получать питание через трансформатор.

Трансформатор: ТСЗМ

Мощность: 63 кВ*А

Потери короткого замыкания: 1475 Вт

Напряжение короткого замыкания: 4.75 %

КПД: 97.5%

4. 
   Выбор источников электроэнергии судовой электростанции
   

№ п/п	Показатели	Варианты
		1	2	3
1.	Комплектация	2ДГх75 1ДГх100	3ДГх75	1ДГх150 1ДГх100
2.	Мощность, кВт	250	225	250
3.	Масса агрегатов, т	3.95	3.48	3,78
4.	Стоимость агрегатов, тыс. руб	2250	1950	2475
5.	Себестоимость эл. энергии, руб/кВт*ч	5.2	5.7	5.5
6.	Обслуживание	Среднее	Простое	Среднее
7.	Живучесть	Высокая	Высокая	Высокая
8.	Надежность	0.879	0.882	0.881

При выборе источников электроэнергии СЭС необходимо учитывать тип энергетической установки, требования правил Регистра, технико-экономические показатели работы СЭС, а так же возможность применения валогенераторов, утилизационных турбогенераторов и электроснабжение от береговой сети при стоянке судна в порту.

Тип	МСК 94-4
Активная мощность Рном, кВт	75
Напряжение Uном, В	400
КПД, %	88.7
Частота вращения nном	1500
Частота тока, Гц	50
Коэффициент мощности cosϕном	0.8
Ток статора, А	135
Данные ротора
Напряжение, В	80
Ток, А	25

После проведения сравнения трех вариантов я пришел к выводу, что наилучшим выбором будет вариант №2, который имеет ряд преимуществ перед остальными. К тому же при выборе числа и мощности генераторов предпочтительны варианты комплектации с одинаковыми генераторами. Поэтому принимаю комплектацию состоящую из 3х ДГ (МСК94-4) по 75кВт каждый.

Характеристики выбранного генератора. Таблица 1

5. 
   Оценка себестоимости продукции
   

где - стоимость топлива, включая бункеровочные расходы.

Для дизельного топлива

Дополнительные бункеровочные расходы – 1500-750 Дополнительные бункеровочные расходы составляют от 5 до 10% стоимости топлива.

Поэтому

– удельный расход топлива с учетом среднего коэффициента загрузки генератора

,
- номинальный удельный расход топлива.

– коэффициент изменения удельного расхода топлива







Определяем удельный расход топлива:







Годовая выработка СЭС:



где - нагрузка СЭС в маневренном, ходовом, стояночных (с грузовыми операциями и без них) режимах.







– продолжительность режимов в течении года.









K – капиталовложения на сооружение СЭС.

где - цена основных элементов СЭС

Производим расчет капитальных вложений для каждого варианта:







Определяем среднюю себестоимость электроэнергии для каждого из вариантов:

6. 
   Расчет надежности электроэнергетических систем
   

Первая комплектация:

	Р1	Р2	Р3	Р1,Р2	Р1,Р3	Р2,Р3	Р1,Р2,Р3
	+			-				+
Рх1	Х			Х	Х		Х
Рх2		Х		Х		Х	Х
Рх3			Х		Х	Х	Х
Рх4	Х			Х	Х		Х
Рх5		Х		Х		Х	Х
Рх6			Х		Х	Х	Х
Рх7	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	0.83*0.86*0.9	0.64	0.64	0.46	0.46	0.46	0.33

Рс1=3*0.64- 3* 0.46+0.33=0.879

Вторая комплектация:

	Р1	Р2	Р3	Р1,Р2	Р1,Р3	Р2,Р3	Р1,Р2,Р3
	+			-				+
Рх1	Х			Х	Х		Х
Рх2		Х		Х		Х	Х
Рх3			Х		Х	Х	Х
Рх4	Х			Х	Х		Х
Рх5		Х		Х		Х	Х
Рх6			Х		Х	Х	Х
Рх7	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х
	0.9*0.86*0.9	0.69	0.69	0.54	0.54	0.54	0.432

Рс1=3*0.69- 3* 0.54+0.432=0.882

Третья комплектация:

	Р1	Р2		Р1,Р2
	+		-
Рх1	Х			Х
Рх2		Х		Х
Рх3	Х			Х
Рх4		Х		Х
Рх5	Х	Х		Х
	0.632	0.632		0.383

Рс3=2*0.632-0.383=0.881

7. 
   Расчет и выбор аварийного генератора
   

На самоходных судах водоизмещением более 300т устанавливают аварийные генераторы с автоматическим вводом их в работу при исчезновении напряжения на шинах главного распределительного щита. В качестве аварийного источника на судне применяют ДГ и аккумуляторы.

АДГ, устанавливаемые на судах, имеют мощность 8, 12, 16, 24, 30, 100, 200 кВт

Выбран АДГ: ДГР 100

Мощность: 100 кВт

Дизель: 6Ч 12/14

Частота вращения: 1500 об/мин

Пуск: сжатым воздухом.

8. 
   Определение электрических нагрузок и выбор АКБ
   

Исходные данные: Таблица 2

Приемники эл.энергии.	Потребляемая мощность (Вт)	Время работы, (ч)	Потребляемый ток, (А)	Емкость, (А*ч)
1	2	3	4	5
Сигнал-отл.огни	200	24	8,3	200
Звуковые сигналы	100	6	4,1	25
Аварийное освещение.	400	12	16,6	200

Суммарное, потребляемое приемниками электроэнергии значений емкости:
C_оп = 425(А*ч)

Определим среднее значение тока разрядки батареи I_р.б, которое используется в расчетах по выбору аккумуляторов, определяется по формуле:
I_р.б = 10,1
Если время разрядки равно или больше номинального(10 ч- для щелочных), выбор аккумуляторов начинают с определения номинальной емкости (А*ч)
С_нб =



График нагрузки АКБ:



Выбираем АКБ 10КН-100М кол. 10 шт.

Вид АКБ:

9. 
   Расчет шинопровода.
   

Выбор кабеля включает выбор марки, сечения кабеля и проверку выбранного кабеля на потерю напряжения. При выборе марки кабеля учитывают назначение, место и условия его прокладки на судне. Выбор площади поперечного сечения жилы заключается в подборе такой площади поперечного сечения кабеля выбранной ранее марки, при которой бы выполнялось неравенство:



где I_расч - расчетное значение силы тока кабеля;

I_доп - допустимое значение тока для выбранной площади сечения жилы.

Расчетный ток кабеля определяется по формуле:


где - номинальная мощность;

- номинальное напряжение;

- номинальный КПД;

- номинальный коэффициент мощности;

Допустимый ток определяется по формуле:



где - коэффициент, учитывающий режим работы кабеля;

- коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды;

- табличный для данного сечения длительный ток нагрузки кабеля при

температуре окружающей среды 40 .

Рабочий ток определяется по формуле:



где - коэффициент загрузки.

Расчёт проводится для всех потребителей и заносится в таблицу2.

В курсовом проекте выбор кабеля производится для фидеров, перечисленных в задании. Выбор кабеля включает в себя выбор марки, сечения кабеля, проверку на потерю напряжения и механическую прочность. Проверка кабеля на нагрев в проекте не производится.

10. 
    Проверка кабеля на потерю напряжения.
    

Проверку линий на потерю напряжения производят путем сравнения падения напряжения в ней с допустимой Регистром величиной. Падение напряжения в линии, без учета падения напряжения в разделке и наконечниках определяют по формуле, %.



где L -длина кабеля, м

R_л, Х_л - активное и индуктивное сопротивления линии на единицу длинны, Ом/м;

сosϕ - коэффициент мощности нагрузки.

Расчёт проводится для всех потребителей и заносится в таблицу3

Таблица3

Параметры	Время,с
	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,5	1	2		3
(U”-U’)e-t/T”d	0,016	0,000135	1,14E-06	8,1E-11	5,77E-15	2,92E-23	5,33E-44	1,78E-85		5,9E-127
(U’-Uy)e-t/T’d	0,924	0,900934	0,879401	0,840535	0,806664	0,751422	0,664674	0,599152		0,582597
Uy	0,577	0,577	0,577	0,577	0,577	0,577	0,577	0,577		0,577
Uг	0,94	0,901069	0,879403	0,840535	0,806664	0,751422	0,664674	0,599152		0,582597
1-K*(t/T'd)	1	0,979224	0,958449	0,916898	0,875346	0,792244	0,584488	0,168975		-0,24654
e-t/T’d	1	0,939266	0,88222	0,778313	0,686644	0,534424	0,285609	0,081572		0,023298
Upb(t)	0	0,033945	0,065327	0,121133	0,168755	0,243904	0,352387	0,41717		0,42543
U(t)	0,94	0,935014	0,944729	0,961668	0,975419	0,995326	1,017061	1,016322		1,008027
По построенной диаграмме определяются: 1) мгновенный провал напряжения: ∆U0 =1-U''=0,05 (5 %) 2) максимальный провал напряжения: ∆Um = 0,06 (6 %) 3) время восстановления напряжения до 0,95Uном, tв = 0,18 с 4) время установления напряжения до 0,99Uном, ty = 0,30 с

11. 
    Проверка кабеля на механическую прочность
    

Проверка кабеля на механическую прочность сводится к выполнению требований РРР:

Кабели и провода с многопроволочными жилами должны иметь поперечное сечение жилы не менее 1 мм²;

Для цепей сигнализации и связи допускается применять кабели и провода с площадью сечения не менее 0,5 мм²;

Для переносного электрического оборудования допускается применение гибких кабелей и шнуров с площадью сечения не менее 0,75 мм².

12. 
    Выбор коммутационных аппаратов
    

Выбор автоматических выключателей:

При выборе аппарата учитывают:

– назначение выключателя;

– номинальный ток выключателя;

– род тока;

– уставки по току и времени срабатывания;

– коммутационную способность;

В СЭС применяют автоматические выключатели типа АМ, А3100Р, А3500, А3700, АК50, АС25 и др.

Номинальный ток выключателя и номинальный ток максимального расцепителя выбирают по рабочему току приёмника:



Выключатели генераторов и трансформаторов выбирают по номинальному току.

где Iпуск - пусковой ток приёмника

Кз- коэффициент запаса для АК50=1.74, для А3700=1.85
Выбранные автоматические выключатели приведены в таблице 4.

13. 
    Выбор измерительных трансформаторов.
    

Выбор трансформатора тока.

Выбираю трансформатор типа ТШС – 0,66ОМЗ

U_ном=660В f=50Гц I_1ном=600А I_2ном=5А P_2ном=40В*А

Условия выбора:

где Iраб - рабочий ток в цепи, А; Uраб - рабочее напряжение в цепи, В; Р2 - мощность нагрузки вторичной цепи. Нагрузка трансформатора тока: Сопротивление контактов Сопротивление проводов где ρ - удельное сопротивление меди при температуре υ: l - длина соединительных проводов в один конец, м (l = 3÷5); К = 2 - при включении трансформатора тока в одну фазу и при установке трансформаторов тока в каждую из трёх фаз; S = 1,5 мм2 или 2,5 мм2. Рприб - мощность, потребляемая токовой обмоткой прибора.

R_пров=0.11Ом P₂=3.5+5²*(0.1+0.11)=10.75Вт

14. 
    Расчет электробезопасности
    

Схему для расчета электробезопасности можно представить в таком виде:


Определение значений токов через тело человека при случайном прикосновении к фазе СЭЭС.


Rч=1 кОм – сопротивление тела человека.

Rф=1 Мом – сопротивление изоляции фаз.

W=314

15. 
    Расчет емкостей.
    

Ток, проходящий через тело человека определяется по формуле:

где кОм – сопротивление тела человека;

МОм – сопротивление изоляции фаз;

рад/с - угловая частота сети;

- фазное напряжение;

- емкость судовой сети.

1) Емкость кабельной сети определяется по выражению:
,

где Ф/м – электрическая постоянная;

- длина кабеля;

мм – расстояние проводника до поверхности кабеля;

- радиус проводника;

Расчёт ёмкостей представлен в таблице 5.

№	Наименование	L, м	S, мм^2	r, мм	ln(2h/r)		C, Ф
1	Компрессор	20	10	1,784577	4,613776		2,41031E-10
2	Топливный насос	23	4	1,128665	5,071921		2,52147E-10
3	Маслопере. Насос	12	1,5	0,691164	5,562336		1,19956E-10
4	Осушительный насос	18	1,5	0,691164	5,562336		1,79935E-10
5	Пожарный насос	12	50	3,990434	3,809057		1,75171E-10
6	Топливный сепаратор	20	6	1,382327	4,869189		2,28388E-10
7	Санитарный насос	40	6	1,382327	4,869189		4,56775E-10
8	Фекальный насос	40	1,5	0,691164	5,562336		3,99854E-10
9	Подруливающее	12	185	7,675754	3,15489		2,11493E-10
10	Рулевая машина	28	2,5	0,892288	5,306923		2,93369E-10
11	Брашпиль	53	35	3,338637	3,987394		7,3907E-10
12	Шпиль	15	4	1,128665	5,071921		1,64444E-10
13	Средства связи	20	2,5	0,892288	5,306923		2,09549E-10
14	Вентилятор МО	12	25	2,821663	4,15563		1,60562E-10
15	Вентиляторы	10	1	0,564333	5,765068		9,64483E-11
16	Электрооборудование камбуза	20	4	1,128665	5,071921		2,19259E-10
17	Холод. Компрессор	15	1	0,564333	5,765068		1,44672E-10
18	Щит Освещения	30	4	1,128665	5,071921		3,28888E-10
19	Генератор	10	120	6,181954	3,371322		1,6493E-10
Сумма						4,62101E-09

где - сечение кабеля.