5666

Расчет электростанции теплохода Лагода

Курсовая

Энергетика

Данные электростанции теплохода проект №112 название головного судна Ладога Расчет производится табличным методом, исходя из того, что СЭС должна полностью обеспечивать электроэнергией все установленные на судне приемники при всех режимах работы. Ро...

Русский

2012-12-16

390.5 KB

20 чел.

Данные электростанции теплохода проект №112 название головного судна Ладога

Расчет производится табличным методом, исходя из того, что СЭС должна полностью обеспечивать электроэнергией все установленные на судне приемники при всех режимах работы.

Род тока и напряжение:

  силовая и осветительная сеть                                                                      3-ф, 230в

  сеть аварийного освещения                                                                           пост.24в

  переносное освещение                                                                                перем.24в

Дизель-генератор:

                                                                                                             ДГ-50/I-II-1-2шт

Дизель:                                                                                                              6Ч 12/14

  мощность э.л.с.                                                                                                        80

  частота вращения                                                                                    1500 об/мин

Генератор:                                                                                                 МС92-4-2шт

  род тока                                                                              переменный трёхфазный

  мощность                                                                                                           50кВт

  напряжение                                                                                                          230в

Валогенератор:                                                                                      ДГС 91/4 -2шт

  род тока                                                                              переменный трёхфазный

  мощность                                                                                                           50кВт

  напряжение                                                                                                          230в

  частота вращения                                                                                    1500 об/мин

АКБ резервного аварийного питания                                                  6СТК-180-9шт

  напряжение                                                                                                            110в


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.

 

Основные технические данные системы

Система выполнена по принципу компаундирования с электромагнитным сложением сигналов. Система  обеспечивает поддержание напряжения генератора с отклонением 1% при изменении нагрузки от 0 до 100% номинала, коэффициента мощности  от 0,6 до 1, частоты вращения 2%.

Реостат уставки обеспечивает изменение напряжения в пределах 0,95 – 1,05 номинального во всём диапазоне нагрузки от Х.Х. до номинальной.

Оценка технико-эксплуатационных показателей САЭЭС

При проектировании судовых электростанций рассматривают основные эксплуатационные и технико-экономические обоснования отбора количества и мощности генераторных агрегатов.

На основании требующейся мощности в различных режимах работы  судна рассматриваем несколько вариантов составов генераторов СЭЭС. Число генераторов ограничивается  технической целесообразностью каждого варианта. Сначала выбираем тип генераторов затем определяем кол-во и мощность основных и резервных генераторов.

Все предлагаемые варианты выбора генераторов и технико-эксплуатационные показатели выносим в табл.1.

Показатели

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Комплектация

3*50кВт

2*50кВт

1*75кВт

3*30кВт

1*50кВт

Мощность ОЭЭС (кВт)

150

175

160

Масса агрегатов (т)

3,3

4,4

4,97

Стоимость агрегатов (тыс. руб.)

225

245

255

Обслуживание

простое

простое

простое

Себестоимость (куб/кВтч эл.эн)

0,8021

0,8022

0,8094

Надёжность

0,89

0,9024

0,9016

Себестоимость продукции находится

;

где:

Cт – стоимость топлива, включая буксировочные расходы (тыс. руб.).

Для дизельного топлива Cт = 3320 руб./т и к ним ещё дополнительные буксировочные расходы составляют от 300 – 400 руб./т топлива.

Поэтому:

Cт = 3320 + 300 = 3620 руб./т.;

g – удельный расход топлива с учётом среднего коэффициента загрузки генератора.

Величину g определяем по формуле:

      ;

где:

gном = 220 - 230 ч/кВтч – номинальный расход топлива.

Кт – коэффициент изменения удельного расхода топлива. Этот коэффициент находят по графику. Коэффициент загрузки генераторов можно определить для наиболее продолжительного режима – ходового.

К1сз = 0,87                                   К1т =0,98

К2сз = 0,87                                   К2т =0,98

К3сз = 0,97                                   К3т =0,99

Определяем удельный расход топлива

g1 =  226*0,98 = 221,48  ч/кВтч

g2 =  226*0,98 = 221,48  ч/кВтч

g3 =  25026*0,99 = 223,74  ч/кВтч

Годовая выработка электрической энергии судовой электростанции (кВт/ч) находится по формуле:

А = 24 * ( Рм * tм + Pх * tх + Pс * tс );

Рм, Рх, Рсг, Рс – нагрузка СЭЭС в маневренном, ходовом, стояночном режимах.

tм, tх, tсг, tс – продолжительность режимов в течении года (сут).

А=24*(87,72*70+75,8*110+47,63*180)=553243,2кВт*ч

Нагрузка за период навигации составляет:

Рм = 87,72 кВт;     Рх = 75,8 кВт;   Рс = 47,63 кВт

Продолжительность работы режимов за год составляет:

tм =  70 сут;      tх = 110 сут;     tс = 180 сут

К – капиталовложение на сооружение СЭЭС

где Ci - цена основных элементов СЭЭС.

Произведём расчёт капитальных вложений для каждого варианта.

         К1 = 1,75*225 = 393,75 тыс.руб.

         К2 = 1,75*245 = 428,75  тыс.руб.

         К3 = 1,75*255 = 446,25  тыс.руб.

Определяем себестоимость электроэнергии электростанции для каждого из вариантов:

С1э = 10-6*3620*221,48 + 0,15*393,75/553243,2 = 0,8021 руб/кВт

С2э = 10-6*3620*221,48 + 0,15*428,75/553243,2  = 0,8022 руб/кВт

С3э = 10-6*3620*223,74 + 0,15*446,25/553243,2   = 0,8094 руб/кВт

При выборе числа и мощности генераторов предпочтительны варианты комплектации с одинаковыми генераторами - вариант №1. Параметры этого варианта превосходят параметры других вариантов определённого типа. Выбранный вариант прост в обслуживании.

Выбор функциональной схемы СЭС

Расчёт надёжности.

Для повышения надёжностиСЭЭС принимают разные способы,в их числе резервирование отдельных устройств,блоков и узлов,обеспечение дополнительных  связей между элементами СЭЭС.

Для выбора функциональной схемы просчитаем надёжность для трёх вариантов схем.

Для 1-ого варианта:                                                  

Для 1-ого варианта:                                                  

P1 = X1 X3 X5 X6

P2 = X2 X4 X5 X6

P = 2R4R6

P = 0,89

Для 2-ого варианта:                                          

       

P1 = X1 X5 X9 X10 

P2 = X2 X6 X9 X10

P3 = X3 X7 X9 X10 

P2 = X4 X8 X9 X10

P = 4R4 – 6R6 + 4R8R10              P = 0.9024

Для 3-ого варианта:                                                  

P1 = X1 X4 X7 X8 

P2 = X2 X5 X7 X8

P3 = X3 X6 X7 X8 

P2 = X4 X5 X7 X8

P = 3R4 – 3R6 + R8 

P = 0.9016

Согласно расчёту надёжности из трёх схем выбираем схему №3,как самую надёжную.

Определение расчётных токов и сечений жил кабелей.

Выбор сечения жилы по току перегрузки производится из условия, что IрасчIтабл, где:

 - для трёх фазной цепи переменного тока

 - для однофазной фазной цепи переменного тока

Производим расчёт токов для каждого потребителя. Для каждого потребителя. После расчётов производим выбор площади поперечного сечения жил кабелей, для этого используем таблицу норм токовых нагрузок. Эти нагрузки допускаются при прокладке не более 6 кабелей в одном пучке или в один ряд с плотным прилеганием одного к другому или в два ряда независимо от числа кабелей, но при  условии, что будет свободное пространство для циркуляции воздуха. Все выбранные значения(Iтабл q)

Все выбранные значения заносим в таблицу.

Наименование

Кз

Iном (А)

Iрасч (А)

Iдоп(А)

Q  (мм)

Компрессор

0,83

33

27,84

33

10

Топливный насос

0,82

8,6

7,05

10

1,5

Масляный насос

0,8

8,6

7,05

10

1,5

Водоотливной насос

0,9

57

51,34

57

25

Насос искропогашения

0,95

11,2

11,2

14

2,5

Пожарный насос

0,82

33

27,5

33

10

Насос питьевой воды

0,85

8,6

8,18

10

1,5

Насос забортной воды

0,85

8,6

8,18

10

1,5

Фекальный насос

0,7

18,9

14,2

18

4

Циркуляционный насос

0,87

1,6

1,4

7

1

Вентилятор МО

0,95

8,1

7,6

10

1,5

Вентилятор столовой

0,87

1.26

1,1

7

1

Вентилятор камбуза

0,95

1.26

1,26

7

1

Осушительный насос МО

0,8

25,4

20,35

24

6

Рулевое устройство

0,95

21,3

21,3

24

6

Авар.привод поворотн. насадок

0,95

4,4

4,4

7

1

Брашпиль

0,95

47

18

24

6

Шпиль

0,95

76

36,98

44

16

Гак буксирный

0,9

102

44,72

57

25

Лебёдка шлюпочная

0,7

6

2,88

7

1

Щит радиооборудования

0,95

13,6

12,6

14

2,5

Плита камбузная

0,8

59

47,2

57

25

Электрокипятильник

0,7

10,9

7,6

10

1,5

Токарный станок

0,95

14,5

10,9

14

2,5

Наждачное точило

0,95

1,26

1,19

7

1

Щит освещения

0,73

31,8

31,6

33

10

Щит СОО

0,6

6,82

4,1

7

1

Прочее оборудование

0,8

68

54,5

57

25

Генератор 3 шт.

0,9

157

161,37

170

150

 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.

Проверка кабеля на потерю напряжения

напряжение на входе приёмника электроэнкргии всегда меньше напряжения на шинах ГЭРЩ и приёмником. В линиях передачи переменного тока потеря напряжения равна арифметической разности модулей напряжения в начале и в конце линий.,а падение напряжений определяется геометрической разностью напряжений в начале и в конйе линий.

Потеря напряжения выражается в процентах от номинального значения. При расчётах должно полностью соблюдаться условие Е% < Едоп%, где:

где:

23,96- для трёх фазной цепи приёмников.

 26,188 - для трёх фазной цепи генераторов.

11,98 - для однофазной цепи приёмников.

L – длина кабеля отдельного потребления

q – сечение кабеля отдельного потребления

g – удельное сопротивление меди для Q = 600C

ή – коэффициент полезного действия для генератора.

Величина Епуск% и Едоп% взята из п.2.13.3. РРР в зависимости от режима работы потребления

Потеря напряжения на участке ГРЩ – приёмник при номинальной загрузки не должна превышать 7% для силовых, нагревательных и отопительных приёмников с длительным режимом работы; 10% для силовых нагревательных и отопительных приёмников с кратковременным и повторно кратковременным режимом работы. 10% и 5% для сетей освещения и сигнализации, при напряжении соответственно не более 55В и свыше 55В. Потеря напряжения на участке ГРЩ – генератор не должна превышать 1% номинального, а на кабеле, питание 3-х фазный синхронный двигатель, - 25% номинального в момент прямого пуска.

Потеря напряжения при пуске равна:

Епуск% = Кп ∙ Е%         где Кп – кратность пускового тока;

Если Епуск% будет больше 25%, то проверку проводим по формуле:

Епуск% = Кп ∙ КφE%          где Кφ – отношение коэффициента мощности, который равен;

 

где: cosφн=0,4 - коэффициент мощностей при пуске АД

cosφном – номинальная мощность при потере cosφ приёмника

Все расчётные значения сведены в таблице.

Наименование

Рном кВт

L м

Q

ή

Е%< Едоп%

Кп

Епуск%<Едоп %

Компрессор

10

6

10

0,89

0,281<10

7

0,894<25

Топливный насос

2,2

9

1,5

0,79

0,697<10

6

2,015<25

Масляный насос

2,2

5

1,5

0,79

0,387<10

6

1,19<25

Водоотливной насос

17

14

25

0,87

0,457<7

7

1,422<25

Насос искропогашения

3

17

2,5

0,84

1,019<10

7

3,397<25

Пожарный насос

10

10

10

0,89

0,469<10

7

1,492<25

Насос питьевой воды

2,3

5

1,5

0,73

0,438<10

4,5

0,917<25

Насос забортной воды

2,3

3

1,5

0,73

0,263<10

4,5

0,551<25

Фекальный насос

5,5

8

4

0,86

0,534<7

7

1, 68<25

Циркуляционный насос

0,37

8

1

0,7

0,176<10

5

0,409<25

Вентилятор МО

2,2

10

1,5

0,83

0,738<10

6,5

2,206<25

Вентилятор столовой

0,25

12

1

0,68

0,184<10

5

0,478<25

Вентилятор камбуза

0,25

10

1

0,68

0,153<10

5

0,397<25

Осушительный насос МО

7,5

17

6

0,87

1,019<7

7

3,206<25

Рулевое устройство

6

22

6

0,83

1,106<7

6,6

3,281<25

Авар.привод поворотн. насадок

1,15

22

1

0,78

1,354<10

5,5

3,384<25

Брашпиль

5

14

6

0,9

0,341<7

5

1,405<25

Шпиль

12

20

16

0,9

0,696<7

2,3

0,711<25

Гак буксирный

16

8

25

0,9

0,237<7

2,5

0,252<25

Лебёдка шлюпочная

1,2

11

1

0,89

0,619<7

5

1,439<25

Щит радиооборудования

3

4

2,5

0,95

0,211<5

---

----

Плита камбузная

13

7

25

1

0,125<7

---

----

Электрокипятильник

2,4

7

1,5

1

0,935<7

---

----

Токарный станок

3,2

5

2,5

0,83

0,322<25

6,5

0,951<25

Наждачное точило

0,25

5

1

0,68

0,076<25

5

0,197<25

Щит освещения

7

4

10

1

0,296<5

---

----

Щит СОО

1,5

9

1

1

1,127<7

---

----

Прочее оборудование

1,5

40

25

1

2,003<5

---

----

Генератор 3 шт.

50

3

150

1

0,038<1

---

----

Выбор аппаратуры ГРЩ

На судах применяют электроизмерительные трансформаторы,шунты и добавочные резисторы с классом точности не менее2,5

Правила РРР требуют применять электроизмерительные приборы с пределами шкал:

U = 1,1 * Uном = 1,1 * 230 = 253В

I =  1,3 * Iном = 1,3 * 157 = 204,1 А

P = 1,3 * Pном = 1,3 * 50 = 65 кВт

f = (±10%) ∙ fном = (45 ÷ 55) Гц

Выбираем измерительные приборы:

Вольтметр: Э140           Кm = 2,5          Uн = 0 ÷ 250 В

Амперметр: Э140          Кm = 2,5          Iн = 0 ÷ 200 A

Ваттметр: Д142             Кm = 2,5        

                                                               Iн = 200A        Рн = 80кВт

                                                               Uн = 250 В       fн = 50 Гц

Частотомер: Д146        Кm = 2,5           f = (45 ÷ 55) Гц

Мегомметр: М147        Кm = 2,5 ; f = 50Гц; U=250в; Ω=0÷5 МОм

Трансформатор тока:   ТС0,5          Кm = 2,5 ; U = 250 В; I'н=200А; Sн=40ВА

          Iн = 5 А

Синхроноскоп: Э1505  Кm = 2,5

Выбранные автоматические выключатели сведены в таблицу.

Наименование

Iном

А

Iпуск

А

К

Автоматические выключатели

тип

Iном

А

Iуст

А

tср ∙ c

Компрессор

33

231

6,1

AK63TM-3M

40

480

0.04

Топливный насос

8,6

51,6

4,7

AK63TM-3M

10

120

0.04

Масляный насос

8,6

61.6

6,8

AK63TM-3M

10

120

0.04

Водоотливной насос

57

399

4,7

AK63TM-3M

63

630

0.04

Насос искропогашения

11,2

78,4

7

AK63TM-3M

12,5

150

0.04

Пожарный насос

33

231

6,1

AK63TM-3M

40

480

0.04

Насос питьевой воды

8,6

38.7

5,5

AK63TM-3M

10

100

0.04

Насос забортной воды

8,6

38.7

5,5

AK63TM-3M

10

100

0.04

Фекальный насос

18,9

132,3

6

AK63TM-3M

20

240

0.04

Циркуляционный насос

1,6

8

5,3

AK63TM-3M

1,6

19,2

0.04

Вентилятор МО

8,1

52,65

4

AK63TM-3M

10

110

0.04

Вентилятор столовой

1,26

6,3

7

AK63TM-3M

1,6

19,2

0.04

Вентилятор камбуза

1,26

6,3

7

AK63TM-3M

1,6

19,2

0.04

Осушительный насос МО

25,4

178,8

7

A3710БР

32

384

0.04

Рулевое устройство

21,3

140,6

4,4

AK63TM-3M

25

275

0.04

Авар.привод поворотн. насадок

4,4

24,2

4,4

AK63TM-3M

5

55

0.04

Брашпиль

47

235

4,2

AK63TM-3M

50

500

0.04

Шпиль

76

174,8

4,4

A3710БР

80

800

0.04

Гак буксирный

102

255

7

AK63TM-3M

125

625

0.04

Лебёдка шлюпочная

6

30

5

AK63TM-3M

6,3

63

0.04

Щит радиооборудования

13,6

---

---

AK63TM-3M

11

80

0.04

Плита камбузная

59

---

---

AK63TM-3M

63

130

0.04

Электрокипятильник

10,9

---

---

AK63TM-3M

12,5

62,5

0.04

Токарный станок

14,5

94,25

6

AK63TM-3M

16

192

0.04

Наждачное точило

1,26

6,3

5,3

AK63TM-3M

1,6

19,2

0,04

Щит освещения

31,8

---

---

AK63TM-3M

32

160

0.04

Щит СОО

6,8

---

---

AK63TM-3M

8

40

0.04

Прочее оборудование

68,2

---

---

AK63TM-3M

80

800

0.04

Генератор 3 шт.

157

---

---

AK63TM-3M

160

1600

0.01

Расчёт токов короткого замыкания

Определяем базисные величины:

Uб = Uср.ном = U ном/√3=230/√3=133

Iб = Iном = 157 А

Zб = Uб / Iб = 133/157=0,847

Sб = Sном = 62,5 кВА

YБ = 1 / ZБ = 1 / 0,847 = 1,18

Расчёт тока короткого замыкания в точке К1.

Определение значений сопротивлений.

п/п

Наименование

Сопротивление, мОм

примечание

активное

реактивное

Участок до точки К1

Участок 1-12 цепи G1 

1

Кабель 3*150    

0,423

0.63

3 м.

2

Автоматический выключатель 150/1500

0,435

0,29

1 шт.

3

Шина 20*4

0,00022

0,75м

4

Соединительные клеммы 150

0,576

-----

9шт

5

Трансформатор тока 200/5

0.067

0.011

2шт

6

Суммарное сопротивление п.1-5

1,501

0,931

7

Кабель 3*150    

0,423

0.63

3 м.

8

Шина 20*4

0,00022

0,75м

9

Соединительная клемма150мм  

0.704

-----

11 шт

10

Автоматический выключатель 150/1500.

1,87

0,58

2 шт

11

Трансформатор тока 200/5 

0.067

0.011

2шт

12

Суммарное сопротивление п.7-11

2,064

0,221

13

эквивалентное сопротивление п.6,12

0,869

0,0956

14

Сопротивление в о.е.

0,001

0,00011

15

  Генератор МСК 83-4  230В

16

Сверхпереходное

0,01125

0,0715

17

Установившиеся

0,01125

1

18

Сопротивление цепи в о.е.

19

Сверхпереходное

0,01225

0,07161

20

Установившиеся

0,01225

1,00011

Определение значений ЭДС схемы замещения:

ЭДС (в о.е.) СГ за сверхпереходным сопротивлением может быть определена как:

E” = 1 + xd * Ip   ;Ip'=Qab /Sб

где Ip = Qоб / Sб – реактивная составляющая силы тока СГ до момента КЗ.

E” = 1+ 0,0715 * 47,56 / 62,5 = 1.005

Сила тока КЗ от генераторов:

1.Действующее значение периодической составляющей в начальный момент короткого замыкания:

Iкз = E” / Zp = 1.005 / 0.0727 = 13,83

2.Ударный коэффициент:

Kу = gп + gа=0,72+0,58=1,3

где   gп = f(ZpTэ) = 0.72

        Zp = 0.0727

        T”э = 0.0035

из графика находим γn.

   gа = f(Xp / Rp) = 0.58

   Xp = 0.07161

   Rp = 0.01225

   Xp / Rp = 5.85

из графика находим γa.

    3.Ударный ток от генераторов:

iуд = (2^0.5) * Kу * Iкз = √2* 1,3 * 13,83 = 25,43

4.Действующее значение ударного тока

Iуд = Iкз *√ (gп2+ 2*gа2)= 13,83*√(0,722 + 2,0582) = 15,094

5.Проверка автоматического выключателя на динамическую стойкость:

iуд <= iуд доп

Iуд =25,43*157=3992 А

Iуд доп = 23000 А

Условие выполняется.

                          Расчёт тока короткого замыкания в точке К2.

1)Определяем номинальную мощность эквивалентного Э.Д.

Sэкв. = S эд = 0,75*ΣS эд =0,75 * 79,83 = 59,87

2)Определяем полное сопротивление в о.е. эквивалентного Э.Д.

Zэкв. = Sб /(Кэп*Sэкв.) = 62,5 /(6 * 59,87) = 0,174

где  Кэп = 5 ÷ 8 – кратность пускового тока эквивалентного Э.Д.

3)ЭДС синхронного генератора за сверхпереходным сопротивлением.

E” = 1 + xd * Ip

где Ip = Qоб / Sб – реактивная составляющая силы тока СГ до момента КЗ.

E” = 1+ 0.185 * 178.2 / 281.1 = 1.1173

4)ЭДС эквивалентного двигателя принимаем равным:

Еэкв. = 0,9

5)Определение значений расчётных сопротивлений:

R1 = R2 = R3 = 0.0549

X1 = X2 = X3 = 2.152

X1 = X2 = X3 = 0.188

Rэ = 0,0549/3 = 0,018

Xэ = 2,152/3 = 0,716

Xэ = 0,188/3 = 0,063

Rр = Rэ + Rз  = 0,018 + 0,0024 = 0,0204

Xр = Xэ + Xз = 0,063 + 0,001 = 0,064

Xр = Xэ + Xз = 0,717 + 0,001 = 0,717

Zp = (Rр2 + (Xр)2)0.5 = 0.074

Zp = (Rр2 + (Xр)2)0.5 = 0.717

Zз = (Rз2 + (Xз)2)0.5 = 0.0031

Действующее значение периодической составляющей в начальный момент времени К.З.

        Iкз = E” / Zp = 1.054 / 0.074 = 14,25

Ударный коэффициент.

Ky = γn + γa = 0,7+ 0,53 = 1,23

где  γп = f (ZpTтdэ) = 0,9

γa = f(Xp/Rp) = 0.53

Ударный ток от генераторов

iуд = √2* Ky * Iкз = √ 2* 1.23 * 14,25 = 24,79

Сила тока подпитки.

а) Остаточное напряжение в точке «О».

rUост = E” * Zз / Zp  = 1.054 * 0.0031 / 0.074 = 0.044

б) Действующее значение тока подпитки.

Iэкв. = (Еэкв. - rUост) / Zэкв. = (0,9 – 0,044) / 0,174= 4,919

в) Мгновенное наибольшее значение тока

iэкв.уд = √2* Iэкв. = √2* 4,919 = 6,956

Суммарный ток К3.

iуд.сум. = iуд + iэкв.уд = 24,79 + 6,956= 31.75

Действующее значение ударного тока.

Iуд.сум. =√ ((γn * Iкз + Iэкв.)2 + 2(γa * Iкз)2) =√ ((0,7 * 14,25 + 4,919)2 +

  + 2(0.53 * 14,25)2) = 18,3

Проверка автоматического включения на динамическую стойкость при условии

       

Iуд =24,79*157=3892,03 А

Iуд доп = 9000 А

Условие выполняется.

Проверку на термическую стойкость не производим, т.к. автомат быстродействующий.

                                       

                                       Расчёт отклонений напряжения

Исходные данные.

Тип синхронного генератора.

Количество, шт.

Полная Номинальная мощность, SкВт

Номинальное напряжение Uном, В

Номинальный ток Iном, A

Сопротивление

Сопротивление

Постоянная времени

По продольной оси

По поперечной оси

Xd

X`d

X``d

Xg

X``g

Т`d.c

T``d.c

МСК 83-4

3

62,5

230

157

2

0,21

0,143

0,946

0,946

0,159

0,009

Предварительная нагрузка:

Полная мощность: S1 = 97,72 кВА

Коэффициент мощности: Cos j1 = 0,89

  1.  Включаемый приёмник (нагрузка) –подруль, его данные изложены в таблице:

Pдном

Nдном

Uдном

Iдном

ηдном

Cosφ3 ном

К=Мпном

17

2920

220

57

0,87

0,9

1,3

7

Sвк = Sдп =  Kiп * Sдном

Sдном = 17/0,9 = 27,71

Cos jвк = Cos jп

Sвк = (7 * 27,7)/3 = 64,63

     Cos jп = (1 + a)/√(1 + 2 a + (1/Sк)2) = 0,563

  1.  Базисные значения величин (в системе С.Г.)

Напряжение: Uб = Uном/(3)^0.5 = 230/√3= 132,8В

Сила тока: Iб = Iном = 157А

Сопротивление: Zб = Iб  / Uб = 132,8/157=0,84

Мощность: Sб = Sном = 62,5 кВА

Проводимость: Yб = Uб  / Iб =1,19

  1.  Проводимость нагрузок (приёмников) в о.е.

а) Предварительная

полная Y1 = S1 / Sб =  98.12/62,5 = 1,569

активная G1 = Y1 * Cos j1 = 1,569 * 0.9 = 1,413

реактивная B1 = Y1*Sin j1 = 1,569 * 0.436 = 0.684

б) Включаемой

полная Yвк = Sвк / Sб = 64,63 / 62,5 = 1,03

активная Gвк = Yвк * Cos jвк = 1,03 * 0,5634= 0,583

реактивная Bвк = Yвк*Sin jвк = 1,03 * 0,812 = 0,837

в) Суммарная

активная Gсум = G1 + Gвк = 1,413 + 0,583 = 1,996

реактивная Bсум = B1 + Bвк = 0, 684 + 0,837 = 1,521

полная Yсум = Gсум + Bсум = 1,5212 + 1,9962 = 6,297

  1.  Напряжение на выводах синхронного генератора при исходном установившемся режиме.

а) Вспомогательный параметр

γ1 = G1 * Хd/(1+В1*Хg) = 1,413 * 0,946/(1+0,684*0,946) = 0,812

б) Составляющие напряжения

Ug1 = 1/√(1+( γ1)2) = 1/√(1+(0.812)2) = 0,63

Ud1 = γ1 * Ug1 = 0.812 * 0.946 = 0.776

в) Полное напряжение

U1 = √((Ug1)2 + (Ud1)2) = 0.999 – проверка = 1

  1.  Сила тока синхронного генератора при том же режиме

а) Составляющие:

Id1 = G1 * Ud1 + B1 * Ug1 = 1,413 * 0.63 + 0.684* 0.776= 1,42

Ig1 = Ud1 / Хg = 0.63 / 0.946 = 0,666

б) Полная сила тока

I1 =√ ((Ig1)2 + (Id1)2) = 1,569 – проверка = Y1

  1.  ЭДС синхронного генератора при том же режиме.

а) Сверхпереходная

Ed1 = Ud1 – Х”g * Ig1 = 0.63 - 0.945 * 0.666 = 0.0015

Eg1 = Ug1 + Х”d * Id1 = 0.776 + 0.143 * 1,421 = 0,979

б) переходная

E’g1 = Ug1 + Хd * Id1 = 0.776 + 0.21 * 1,421 = 1.0744

в) Наведённая основным магнитным потоком

Eg1 = Ug1 + Хd * Id1 = 0.776 + 2.081 * 1,421 = 3,733

  1.  Напряжение синхронного генератора в начале сверхпереходного процесса после включения приёмника (нагрузки).

а) Вспомогательные параметры

по оси d: ad = Gсум * Х”d = 1.996 * 0.143 = 0.285

     bd = 1+ Bсум * Х”d = 1 + 1.521 * 0.143 = 1.218

по оси g: ag = Gсум * Х”g = 1.996 * 0.946 = 1.888

 b”g = 1+ Bсум * Хg = 1 + 1.521 * 0.946 = 2.439

c” = a”d * a”g + b”d * b”g = 0.285 * 1.888 + 1.218 * 2.439 = 3,509   

б)Составляющие напряжения:

U”d = E”g1*a”g/c” + E”d1*b”d/c” = 0,976*1,888/3,509 + 0,0015*1,218/3,509 = 0.527

U”g = E”g1*b”g/c” - E”d1*a”d/c” = 0,976*2,439/3,509 - 0,0015*0,285/3,509 = 0.68

в) Полное напряжение

U” = √((Ud)2 + (Ug)2) = √((0.527)2 + (0.68)2) = 0.86

г) Отклонения напряжения

rU = U” – 1 = - 0.139

  1.  Напряжение синхронного генератора в начале переходного процесса

а) Вспомогательные параметры

ad = Gсум * Х’d = 1.996 * 0.21 = 0.419

bd = 1+ Bсум * Х’d = 1 + 1,512 * 0.21 = 1.319

ag = Gсум * Хg = 1.996 * 0.946 = 1,888

bg = 1+ Bсум * Хg = 1 + 1.521 * 0.946 = 2.439

c’ = ad * ag + bd * bg = 0.419 * 1.888 + 1.319 * 2.439 = 4.008

б)Составляющие напряжения:

U’d = E’g1 * a’g / c’ = 1.888 * 1.0744 / 4.008 = 0.51

U’g = E’g1 * b’g / c’ = 1.0744 * 2.439 / 4.008 = 0.69

в) Полное напряжение

U’ =√ ((U’d)2 + (U’g)2) =((0.51)2 + (0.69)2) = 0.866

г) Отклонения напряжения

rU’ = U’ – 1 = - 0.134

  1.  Установившееся значение напряжений после переходного процесса:

а) Вспомогательные параметры

ad = Gсум * Хd = 1.996 * 2.081 = 4,154

bd = 1+ Bсум * Хd = 1 + 1.521 * 2.081 = 4,165

ag = Gсум * Хg = 1.996 * 0.946 = 1.888

bg = 1+ Bсум * Хg = 1 + 1.512 * 0.946 = 2.439

c = ad * ag + bd * bg = 4,154 * 1.888 + 4,165 * 2.439 = 18

б)Составляющие напряжения:

Ud = Eg1 * ag / c = 3.733 * 1.888 / 18 = 0.392

Ug = Eg1 * bg / c = 3.733 * 2.439 / 18 = 0.506

в) Полное напряжение

U =√ ((Ud)2 + (Ug)2) =√ ((0.392)2 + (0.506)2) = 0.6399

г) Отклонения напряжения

rU = U – 1 =  - 0.36

  1.  Изменение отклонений напряжения во времени. Постоянные времени с учетом влияния нагрузки С.Г

а) Сопротивление суммарной нагрузки

активное rсум = Gсум /(Yсум)2 = 1,996 /(6.297)2 = 0,05

реактивное Xсум = Bсум /(Yсум)2 = 1,521 /(6.297)2 = 0,038

б) Расчётное сопротивление

активное rр = rа + rсум = 0,0322 + 0,05 = 0,0822

в) Реактивные установившиеся

Xpd = Xd + Xсум = 2,081 + 0,038 = 2,119

Xpg = Xg + Xсум = 0.946 + 0,038 = 0.984

г) Реактивное переходное

Xpd = Xd + Xсум = 0.21 + 0,038 = 0.248

д) Реактивные сверхпереходные

Xpd = Xd + Xсум = 0.143 + 0,038 = 0.181

Xpg = Xg + Xсум = 0.946 + 0,038 = 0.984

е) Постоянная времени переходного процесса

T’dсум = T’d*X’pd*Xd/(Xpd*X’d) = 0.248*0,128*2,081/(2,119*0,21) = 0.149

ж) постоянная времени сверхпереходного процесса

Tdсум = Td*Xpd*Xd/(Xpd*Xd) = 0.0035*0.21*0.181/(0.143*0.248) = 0.00375

  1.  Закон изменения отклонения напряжения.

а) Значения расчётных напряжений.

Up1 = U” – U’ = 0.86 – 0.866 =- 0.006

Up2 = K * (1 – U) = 0

Up3 = (1 – U) - K * (1 – U) = 0.134

б)Выражение для отклонения напряжения

rU(t) = rUp1 - rUp2 - rUp3 = 0-0-0.0000056=0.0000056

rUp1 = Up1 * e (-t/ T”dсум) = -0.006 * e (-1.5/0.00375) = 0

rUp2 = Up2 * e (-2t/ T’dсум) = 0

rUp1 = Up3 * e (-t/ T’dсум) = 0.134 * e (-1.5/0.149) = 0.00000056

  1.  Проверка СЭЭС на отклонение напряжения.

а) Значение наибольшего отклонения напряжения в течение сверхпереходного процесса в синхронном генераторе с AФК равно:

rU1 = (rU” + rU’)/2 = (-0.139 - 0.134)/2 = -0.136

б)В течении сверхпереходного процесса

rU1доп min <= rU1 <= rU1доп max

rU1доп min = -0.15

rU1доп max = 0.20

-0.15 < -0.136 < 0.21

в) Через 1,5 сек. после включения приёмника

rU2доп min <= rU2 <= rU2доп max 

rU2доп min = -0,03

rU2доп max = 0,03

-0,03 < 0.0000056 < 0,03 - условие выполняется.

Так как, при прямом пуске отклонение напряжения в течение сверхпереходного процесса в сети превышает допустимую норму, то следует пускать двигатель переключением фаз обмотки статора со звезды на треугольник.

Расчет электробезопасности

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

Расчет емкостей.

Емкость кабеля:

 

L- длина кабеля.

h= (80-100) мм расстояние проводника до поверхности.

r- радиус проводника.

Расчет емкостей представлен в таблице:

Наименование

L (

Q(

R(

С(Ф)

Компрессор

20

2,5

0.89

5,41

2*10-10

Топливный насос

10

1

0.56

5,88

9,4*10-11

Масляный насос

10

1

0.56

5,88

9,4*10-11

Маслооткачивающий насос

10

1

0.56

5,88

9,4*10-11

Балластный насос

40

1,5

0,69

5,67

3,9*10-10

Пожарный насос

50

10

1,75

4,74

5,8*10-10

Фекальный насос

50

1

0,56

5,88

4,7*10-10

Насос забортной воды

20

1

0.56

5,88

1,8*10-10

Циркуляционный насос

25

1

0.56

5,88

2,3*10-10

Вентилятор МО

10

1,5

0,69

5,67

9,8*10-11

Вентилятор камбуза

15

1

0.56

5,88

1,4*10-10

Осушительный насос МО

10

1,5

0,69

5,67

9,8*10-11

Рулевое устройство

15

1,5

0.69

5,67

1,4*10-10

Авар.прив.рул.насадки

90

95

5,5

3,59

1,3*10-9

Брашпиль

100

4

1,13

5,18

1*10-9

Шпиль

30

35

3,34

4,1

4*10-10

Лебёдка шлюпочная

20

1

0,56

5,88

1,8*10-10

Вентилятор отопления

15

1

0,56

5,88

1,4*10-10

Плита камбузная

7

1,5

0,69

5,67

6,8*10-11

Радиостанция

20

1

0,56

5,88

1,8*10-10

Щит освещения

20

1

0.56

5,88

1,8*10-10

Генератор 3 шт.

10

95

5,5

3,59

1,5*10-10

Сумма

-----

-----

-----

-----

1*10-8

Ёмкость генераторов    Сген = 3*0,01*Р*10-3 = 3*0,01*50*10-3 = 0,00225 мкФ

Ёмкость эквивалентного двигателя при Р > 10 кВт С=0.003 мкФ

Ёмкость эквивалентного двигателя при Р< 10 кВт С= 0.005 мкФ

Сдв = 7 * 0,003 + 14 * 0,005 = 0,091 мкФ

С0 = Ссум + Сген + Сдв + С =10-8 + (0,00225+0,091+1,5)*10-6 = 1,6*10-6 Ф

Iч = 230/(103(1+106*(6*103+106)/(9*106*(1+102*314*1,6*10-6)))1/2) = 0,0129 А

Так как ток через человека меньше допустимого, то компенсаторы устанавливать не обязательно

Список используемой литературы

  1.  Соловьёв Н.Н. «Расчёт токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах» Н. Новгород. 1995.
  2.  Самулев В.И. Соловьёв Н.Н. «Судовые энергетические системы»
  3.  Самулев В.И. Соловьёв Н.Н. «Определение мощностей судовой электростанции»
  4.  Самулев В.И. «Отклонение напряжений в СЭЭС» Н. Новгород. 1995.
  5.  Соловьёв Н.Н. «Расчёт судовых электрических сетей».
  6.  Китаенко Г.И. «Справочник судового электромеханика - Т1,2»
  7.  Правила РРР т.3


G1

G2

X3

X2

X1

X5

X4

X6

X10

X9

X3

X2

X1

X5

X4

X7

X6

X8

G1

G2

G3

G4

G1

X6

G2

X5

G3

X3

X2

X1

X5

X4

7

X6

X8

G1

G3

G2

K1

K2

K3

                     Раз.

                     200 А    

  А3131Р

  150/1500                   

                        ТС0,5

                        200/5

  УВГ3

  1/70, 2м

                       КНР 3*70

                        10м

МСК83-4

230В

E”1

E”2

R1,X1

R2,X2

Z”3

                           Еэкв

                           Z”экв

 

E”1 R1,X1

E”2 R2,X2                      Z”з

E”3 R3,X3

С

В

А

ra   ca             rb   cb            rc    cc

Iч

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16282. Анализатор спектра DL-4. Работа со спутником 1.3 MB
  Лабораторная работа №1 Анализатор спектра DL4. Работа со спутником 1 Цель работы: 1.1 Получить навыки работы с прибором DL4. 1.2 Научиться настраиваться на нужную программу и фиксировать её в памяти прибора. 1.2 Научиться заносить данные прибора в компьютер при помощи
16283. Система проектирования электронных схем. Логические элементы 153 KB
  Лабораторная работа № Тема: Система проектирования электронных схем. Логические элементы Цель: Научиться с помощью системы EWB анализировать работу электронных схем работать с электронным знакогенератором и осциллографом. Оборудование: IBM PC Программное
16284. Исследование принципиальных электрических схем простых логических элементов (И, ИЛИ, НЕ) 47 KB
  Лабораторная работа № Тема: Исследование принципиальных электрических схем простых логических элементов И ИЛИ НЕ Цель работы: Проанализировать работу принципиальных электрических схем простых логических элементов И ИЛИ НЕ Оборудование:IBM PC Программно
16285. Анализ работы триггеров 78 KB
  Лабораторная работа № Тема: Анализ работы триггеров. Цель: С помощью системы EWB проанализировать работу триггеров. Оборудование. IBM PС. Программное обеспечение: windows ewb. Вопросы для повторения: Что такое триггер Какие бывают триггеры3.Принцип работ триггер...
16286. Анализ работы регистров 35.5 KB
  Лабораторная работа № Тема: Анализ работы регистров Цель: С помощью системы EWB проанализировать работу электронных схем регистров. Оборудование: IBM PC Программное обеспечение: WINDOWS EWB Вопросы для повторения: Что такое регистр Классификация...
16287. Исследование работы дешифраторов 34 KB
  Лабораторная работа № Тема: Исследование работы дешифраторов. Цель работы: Исследовать работу дешифраторов с помощью программы EWB. Оборудование: IBM PC. Программное обеспечение: WINDOWS EWB Вопросы для повторения: Назначение дешифраторов. Принцип действия де...
16288. Анализ работы цифровых индикаторов 42 KB
  Лабораторная работа № Тема: Анализ работы цифровых индикаторов Цель работы: Исследовать работу цифровых индикаторов с помощью программы EWB. Оборудование: IBM PC. Программное обеспечение: WINDOWS EWB. Вопросы для повторения: Что такое цифровые индик
16289. Исследование работы Постоянно запоминающего устройства(ПЗУ) в интегральном исполнении 208.5 KB
  Лабораторная работа №13 Тема: Исследование работы Постоянно запоминающего устройстваПЗУ в интегральном исполнении.. Цель работы: Исследовать работу постоянно запоминающего устройства с помощью программы EWB. Оборудование: IBM PC. Программное обеспечение: WINDOWS EWB ...
16290. Исследование принципиальных электрических схем сложных логических элементов (И – НЕ, ИЛИ – НЕ) 42 KB
  Лабораторная работа № Тема: Исследование принципиальных электрических схем сложных логических элементов И – НЕ ИЛИ – НЕ. Цель: Проанализировать работу принципиальных электрических схем сложных логических элементов И – НЕ ИЛИ – НЕ. Оборудование: IBM PC Программн