Выбор номинального напряжения СЭЭС

При выборе номинального напряжения СЭЭС необходимо принять во внимание следующие соображения.

Необходимую (заданную) величину мощности можно обеспечить при разных значениях напряжения и тока: при повышенном напряжении и малом токе или при пониженном напряжении и большом токе.

Уменьшение номинального значения напряжения позволяет сократить изоляционные расстояния между фазами, снизить вероятность пробоя изоляции, повысить уровень электробезопасности. Все это имеет особое значение для эксплуатации СЭЭС при высокой плотности размещения оборудования, наличии токопроводящих полов и высокой влажности.

С другой стороны, при пониженном напряжении возрастает потребляемый ток. Чтобы при этом не возрастали потери мощности и падение напряжения, необходимо увеличить площадь поперечного сечения проводника. При снижении напряжения в n раз площадь должна быть увеличена в n² раз. Например, при увеличении тока с 30 до 300 А (в 10 раз), сечение медного кабеля должно быть увеличено с 2.5 до 2500 мм² (в 100 раз). Следовательно, увеличатся масса, габариты, стоимость, трудоемкость монтажа кабеля и т.д.

Необходимо подчеркнуть, что на речных судах не рекомендуется применять кабели сечением более 120 мм² из-за высокой трудоемкости их монтажа при затяжке, укладке, разделке, оконцевании и подключении.

При повышении номинального тока аппаратов (контакторов, выключателей, предохранителей, резисторов и т.д.) с 10 до 1000 А их масса, габариты и стоимость возрастают на порядок. Дальнейшее повышение тока делает эти аппараты настолько громоздкими, что их применение становится неприемлемым на судах.

При больших токах также значительно увеличиваются габариты и стоимость распределительных щитов и прежде всего ГРЩ.

В свою очередь увеличение номинального напряжения дает значительный выигрыш по сечению токопроводов. Соответственно уменьшаются затраты на кабельную продукцию, снижается трудоемкость монтажа.

Но при высоком напряжении возрастают требования к изоляции. Чем выше напряжение, тем выше должен быть уровень изоляции, больше изоляционные расстояния между токоведущими частями, более громоздкими и дорогими должны быть оборудование и аппараты.

Таким образом, выигрыш, полученный при повышении напряжения за счет уменьшения сечения токопроводов, во многом теряется из-за необходимости усиливать изоляцию.

Для каждой конкретной энергосистемы с учетом ее мощности, структуры, состава потребителей всегда можно найти оптимальное значение номинального напряжения.

Важным фактором при выборе номинального напряжения СЭЭС является то, что в отличие от больших энергосистем, расстояния, на которые передается электроэнергия, ограничены размерами судна. Поэтому относительно редко возникает необходимость применять напряжение выше 400 В. Тем более, что большая часть потребителей имеет номинальное напряжение 220 и 380 В и выбор других значений напряжения СЭЭС требует дополнительной установки повышающих (понижающих) трансформаторов.

При выборе номинального напряжения СЭЭС имеет значение и напряжение береговых систем электроснабжения, особенно при постоянном питании с берега.

Описанные выше противоречивые требования нашли свое отражение в инженерной практике и зафиксированы в нормативных документах: для каждой ступени номинального напряжения определена своя область применения. Государственным стандартом для электротехнических изделий приняты следующие шкалы номинальных напряжений: на постоянном токе – 12, 24, 110, 220, 440, 1100 В; на переменном токе – 12, 24, 36, 110, 220, 380, 660, 1140, 3000, 6000, 10000 В и более.

Номинальные напряжения источников электроэнергии (генераторов) принимаются на 5 % больше указанных значений с учетом потерь напряжения при передаче электроэнергии от источников к приемникам.

Напряжения до 1000 В условно считаются низкими, напряжения свыше 1000 В – высокими.

По Правилам Речного Регистра для стальных судов внутреннего плавания номинальные напряжения на выводах источников электрической энергии, предназначенных для питания судовой сети, не должны превышать следующих значений:

400 В при переменном трехфазном токе;

230 В при переменном однофазном токе;

230 В при постоянном токе.

В доках, а также на земснарядах и других судах технического флота для специальных электрических приводов большой мощности допускается применение трехфазного тока напряжением до 10000 В включительно.

По требованиям Речного Регистра номинальные напряжения на выводах потребителей не должны превышать значений, указанных в Таблица 6.1

Таблица 6.1 – Нормированные значения напряжения для СЭЭС

№ п.п.	Потребители	Напряжение, В
Постоянный ток	Переменный ток

	Электрические приводы судовых технических средств, стационарные камбузные, отопительные и нагревательные установки и цепи управления ими.
	Отопительные приборы в каютах и общественных помещениях
	Освещение, сигнализация и связь на всех судах, в том числе и на наливных, перевозящих нефтепродукты с температурой вспышки паров 60 °С и выше.		220¹
	Освещение, сигнализация и связь на наливных судах, перевозящих нефтепродукты с температурой вспышки паров ниже 60 °С и толкачах для них.	110²	127²
	Штепсельные розетки для переносных ручных ламп (за исключение грузовых люстр).
	Штепсельные розетки в каютах и общественных помещениях для бытового электрического оборудования.
	Переносной инструмент и переносные пульты управления
	Штепсельные розетки для питания перемещаемых силовых потребителей, закрепленных во время работы
¹ Допускается напряжение 380 В при условии невозможности доступа к частям, находящимся под напряжением, без применения специального инструмента. ² Допускается напряжение 220 В при условии установки устройства непрерывного автоматического контроля сопротивления изоляции электрических сетей с подачей сигнала при понижении сопротивления изоляции в помещении, где несут постоянную вахту (рулевая рубка, машинное отделение, помещение главного распределительного щита и т.п.).

Выбираем номинальное значение напряжения на выводах источников электрической энергии, предназначенных для питания судовой сети, равным 400 В.

Выбор частоты тока СЭЭС

В соответствие с Речным Регистром номинальное значение частоты переменного тока следует принимать 50 Гц, однако допускается обоснованное применение других частот.

На современных судах используется ряд приемников, частота тока которых равна 400–500 Гц (радиолокационное, навигационное и другое оборудование). Питание этих приемников осуществляется от судовой сети с частотой 50 Гц через преобразователи частоты.

Повышение частоты питающего напряжения является эффективным способом снижения массогабаритных показателей электрических машин переменного тока. Повышение частоты вращения с 3000 до 8000 об/мин в среднем дает снижение массы электрических машин в 2–3 раза и габаритов в 2 раза. Однако существенного снижения веса и габаритов установки в целом можно добиться в том случае, если одновременно с увеличением скорости электродвигателей увеличивается скорость судовых механизмов. В противном случае введение редукторов между быстроходными электродвигателями и тихоходными механизмами снижает преимущество применения в СЭЭС повышенной частоты.

Повышение частоты тока трансформаторов, реакторов и других электромагнитных аппаратов связано с уменьшением количества витков их обмоток и объема магнитопроводов. В результате повышения частоты с 50 до 400 Гц масса и габариты трансформаторов мощностью до 100 кВ·А снижаются в 2–4 раза.

В то же время электрические машины и аппараты на частоте 400 Гц создают более высокий уровень шума и радиопомех.

Масса и габариты коммутационных аппаратов при повышении частоты увеличиваются в связи с ухудшением условий дугогашения и увеличением нагревания токоведущих частей.

Повышение частоты отрицательно сказывается на массе и габаритных размерах электрических кабелей, так как увеличение частоты приводит к увеличению зарядной мощности и электрического сопротивления кабелей и, как следствие, к увеличению потерь энергии.

В судовых установках электрооборудование повышенной частоты применяется на судах на подводных крыльях, воздушной подушке, экранопланах, где мощности СЭЭС небольшие, а снижение массы и габаритных размеров электрооборудования является особенно актуальным.

Таким образом выбираем частоту тока равной 50 Гц.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒