Електрообладнання, електронна апаратура і системи управління контейнеровоза водотоннажністю 93000 тон

3.4.3. Захисні функції

Обмежувачі  збудження забезпечують корекцію первинного контролера для зниження струму збудження, якщо наднизьке або надвисоке значення збудження має причиною дуже низьку частоту. Наднизьке або надвисоке збудження може привести до перевантаження або до виникнення надвисокої напруги на генераторі. Регулятор також включає обмежувач наднизької частоти, а також функції захисту від наднизької і надвисокої напруги. При спрацьовуванні обмежувачів система аварійного сповіщення визначає причину, виводячи її вказівку на ЖК-екран, і дані можуть передаватися через комунікаційний порт.

3.4.4. Комунікаційна програма DECS 300

Якщо  перезбуджування приводить до не нормальних умови функціонування, то система управління генератором зупинить машину для забезпечення повної безпеки.

Користувачі можуть управляти генератором різними  способами. Локальний контроль може виконуватися через ЖК екран і  управлятися клавішами на передній панелі DECS-300, дистанційне керування  – через вхідні роз'єми або  послідовний порт RS-485.

Індикатор стану системи є на комунікаційному  порту, на якому дані вимірювань генератора прямують в протокол Modbus в режим  реального часу, як те аварійні сигнали  і стан.

 

Рис.3.4.4.1. Панель налаштування.

 

Рис.3.4.4.2. Схема системи збудження.

Вхідна  потужність від джерела електроживлення  АС або DC  забезпечує робочу напругу  для системи DECS-300. Система DECS-300 прочитує напругу генератора і струм через  трансформатори напруги і струму. Напруга і струм збудження  прочитуються за допомогою ізоляційних  модулів  (Isolation Module) і перетворяться  в сигнали аналогової напруги  за систему DECS-300.

 

 

Рис.3.4.4.3. Структурна діаграма типової системи DECS-300/SSE-N.

Згідно  робочому стану системи, DECS-300 передає  аналоговий сигнал, що управляє, до  схеми запалення.  Це аналоговий сигнал  (від 4 до 20 мА, від 0 до 10 В (VDC) або + 10 В (VDC)), що управляє фазовим кутом  імпульсів запалення SCR, вироблюваних в схемі запалення.

DECS-300 може  управляти електричними мостами,  які мають різну потужність  вихідного струму в діапазоні  від 20 до 5.000 A DC на рівнях номінальної  напруги від 32 до 3.75 V DC.  Ці мости  можуть бути наполовину керованими  або повністю керованими. Повністю  керовані мости забезпечують  швидше самозбужденіє генератора  або поля збудника для того, щоб досягти швидше, ненавантажене,  перехідне відновлення.

Ізоляційний модуль (transducer) прочитує поле напруги  і струму і розвиває  аналогову  напругу для системи DECS-300. Він  теж ізолює систему DECS-300 від поля.  Ці аналогові сигнали напруги  приводять до системи DECS-300 через  кабель, зв'язаний  між обома з'єднувачами (P1 у системи DECS-300 і J1 у ізоляційного модуля). Робоча напруга для схем в ізоляційному модулі приводиться  від системи DECS-300 через той же самий кабель.

Кожна система DECS-300 має інтегровані обмежувачі перезбуджування і недовозбужденія. Обмежувачі перезбуджування є як на зв'язаних, так і на незв'язаних рівнях. Ця функція забезпечує максимальний захист від перезбуджування, оскільки вона має різні значення установки  для незв'язаної операції. Під час  незв'язаної роботи потрібні нижчі  значення установки обмежувачів  для правильного захисту генератора.

Система DECS-300 має багато функцій, які можуть бути пристосовані до потреб  користувачів з метою виконання різних вимог  систем виробництва електроенергії.   Пристрої управління VAR/коэффіціентом потужності надаються для застосування генератора паралельно з постачанням електроенергії (utility). Інша функція - 20 стандартних заздалегідь програмованих параметрів стабілізації, які можуть бути вибрані користувачем для застосувань поля збудження, 20 стандартних параметрів стабілізації для застосувань головного поля збудження, і один параметр стабілізації, який може бути заздалегідь запрограмований користувачем.  Вона має програмовані вихідні контакти для індикації різних операційних і захисних функцій системи DECS-300.  Система DECS-300 може бути запрограмована з метою надійної роботи у разі відмови прочитування.

Для критичних  застосувань, де генератор не може працювати  в результаті відмови системи  збудження, резервна (redundant) система DECS-300   може бути використана для забезпечення управління допоміжним збудженням. Резервні системи збудження повинні бути налагоджені необхідним чином для  правильного виведення системи, що вийшла з ладу, а також для  правильного запуску допоміжної системи. Крім того, повинні бути прийняті заходи для  періодичної перевірки  допоміжної системи з метою забезпечення її готовності експлуатації і можливості пуску в експлуатацію без попереджувального  сигналу. DECS-300 забезпечує резервне підстраховування системи збудження шляхом автоматичного  стеження і перемикання між контрольними модулями. У разі окремого застосування DECS-300, система DECS-300 може бути налагоджена  таким чином, що неактивні операційні режими системи DECS-300 слідують активному  операційному режиму.

Якщо  система збудження зазвичай працює зв'язаним чином  в автоматичному  режимі, і при цьому виникає  відмова прочитання, то можна перейти  до ручного режиму роботи пристрою, де відмова прочитання не робить шкідливого впливу на здатність збудника забезпечувати  правильні рівні збудження. Під  час проведення стандартного обслуговування система DECS-300 в резервному режимі внутрішнього стеження дозволяє перемикання в  неактивний режим, який не приводить  до перешкод системи.  DECS-300 також  забезпечує стеження між пристроями DECS-300.  Резервний пристрій DECS-300 може бути програмований для того, щоб  примусити будь-який з операційних  режимів слідувати первинному операційному режиму  системи DECS-300.

DECS-300 сумісний  з Modbus™ через порт RS-485.  Докладнішу  інформацію про Modbus™ ви можете  знайти в розділі 7 цієї інструкції.

Лицьова панель на комунікаційному порту RS 232  підтримує програмне забезпечення BESTCOMS РС.  Система BESTCOMS забезпечує зручне для користувача програмування  заданих значень і діапазонів і  дозволяє ступінчасті зміни  для полегшення правильного програмування  стабілізації. BESTCOMS забезпечує легке  управління запуском та зупинкою і  настройку системи збудження  оператором в реальному масштабі часу. Каталоговий номер програмного  забезпечення - BESTCOMS-DECS300-32.  BESTCOMS поставляється  разом з системою DECS-300 у складі пакету Software/Manual Package.

 

3.5. Розрахунок  провалу напруги СЕЕС під час  пуску найбільш потужнішого споживача  електроенергії.

Особливістю суднових електростанцій являється  наявність потужних асинхронних  коротко замкнутих двигунів. Відсутність  колектору у асинхронних коротко  замкнутих двигунів дає можливість запускати їх без пускових реостатів, застосовуючи найпростіші схеми  пуску. Проте пусковий струм у  процесі розгону таких двигунів у 5 – 7 разів більше номінального і  являється в більшості індуктивним. Якщо потужність двигуна складає, наприклад, 30% потужності синхронного генератора, то в момент пуску струм двигуна  по відношенню к номінальному току генератора буде складати 150-200%. При  набросі подібних індуктивних струмів  синхронні генератори сильно розмагнічуються  і на деякий час знижують напругу, що прийнято називати провалом напруги.

Характер  зміни напруги генератора при  набросі індуктивної загрузки (пуску  асинхронного двигуна) можна представити  як накладення процесів зниження напруги  генератора без регулятора и підвищення напруги генератора під дією регулятора.

Розрахунки  провалів напруги синхронних генераторів  необхідно виконувати для випадків підключення найбільш потужних асинхронних  двигунів.

Розрахунок  будемо виконувати для генератору типа Hyundai, потужністю 3000 кВт, номінальною напругою 6600В;

Параметри асинхронного двигуна: В; А, кратність пускового струму .

У якості двигуна виступає двигун підрулюючого пристрою. Цей двигун потребляє напругу 6600 В.

Визначимо реактивний опір двигуна

;

де , - номінальна потужність генератора і двигуна згідно.

 

Початкова напруга 

;

;

Установлена напруга

;

;

Постійна  часу обмотки збудження генератору при замкнутій обмотці статора  на опір

;

;

Час досягнення мінімального значення напруги

;

(с);

Значення  мінімальної напруги

;

Максимальний  провал напруги

;

.

З пророблених  розрахунків видно, що падіння напруги  при пуску асинхронного двигуна  електрогідравлічного крану буде складати 14%, що є згідно регістра допустимою нормою миттєвого падіння напруги.

3.6. Перевірка  кабелю одного з найбільш віддаленого  електропривода на втрату напруги. 

Допустиме струмове навантаження кабелю можна  визначити по формулі: 

I_К =   I ₁ ^. k_n^. k _реж ^. k_Т^{0  .} k_Пр

де: І₁-тривало допустиме струмове навантаження для одножильного кабелю; k_п- поправочний коефіцієнт, враховуючий кількість жил в кабелю; k_Реж- поправочний коефіцієнт, враховуючий режим роботи живленого споживача електроенергії; k_т°- поправочний коефіцієнт, враховуючий температуру навколишнього середовища; k_Пр- поправочний коефіцієнт, враховуючий спосіб прокладки кабелю.

Вибираємо кабель з ізоляцією з бутилової  гуми перерізом 25 мм² з наступними характеристиками: І₁=350,5 А, k_п=0,7 для трижильного кабелю, k_Реж=1,3 для ПВ 40% при І₁=100 А, k_т=1 для температури 45^оС,k_Пр=^:0,85 для випадку коли доступ повітря утруднений, у нашому випадку прокладка кабелю проходить у кабельній трасі:

I_K=350,5^.0,7^.1,3^.1^.0,85=271,1A

Для визначення падіння напруги  у кабелях у суднових колах  трифазного змінного струму користуються формулою:

∆U =

де: ∆U- падіння напруги, %; 1- довжина лінії, м; І_рoзр- розрахунковий струм споживача, А; питома провідність міді γ=48 м/(Ом-мм² ); U_н- номінальна напруга кола, В;s- переріз струмопровідних жил, мм²;

Визначимо падіння напруги для вибраного  кабелю: s=45 мм², U_Н=6600В, Іроз.,=271,1А, 1=390 м.

∆U₌

Кабель вибраний вірно  тому, що падіння напруги на лінії  складає 1,2 %, а це менше, ніж встановлені Регістром максимальні 6%.

3.7. Розрахунок струмів короткого замикання.

Величина  струму короткого замикання визначає вибір комутаційної і захисної апаратури  на розподільних пристроях, а також  міцність конструкції розподільних пристроїв і окремих елементів.  При цьому особливу увагу слід приділяти величині ударного струму короткого замикання, яка визначає електродинамічну стійкість апаратури  і шин розподільних пристроїв. У  зв’язку з цим при виборі комутаційної і захисної апаратури в судових  електроенергетичних системах проводиться  перевірка на електродинамічну стійкість  від дії ударного струму короткого  замикання.

При виконанні  розрахунків струмів короткого  замикання приймають наступні основні  умови:

• розглядається трифазне глухе коротке замикання;
• віддалення точки короткого замикання на фідерах від розподільних пристроїв приймається рівним 10м;
• опір дуги у точці короткого замикання не враховується;
• максимальна величина струму короткого замикання визначається з урахуванням підживлення точки короткого замикання підключеним еквівалентним навантаженням;
• ураховуються еквівалентні активний і реактивний опір окремих елементів і участків кабельної силової мережі;
• опір окремих елементів і участків мережі приводяться до відносних базисних одиниць;
• за базисну потужність прийнята сумарна потужність генераторів електричних станцій, працюючих у паралель в даному режимі.

Розрахунок  виконується по методиці визначення періодичної складової струму короткого  замикання в залежності від усього опору цепі короткого замикання  по кривим затухання періодичної  складової струму короткого замикання. Криві затухання періодичної  складової струму короткого замикання  побудовані по середнім параметрам генераторів  з самозбудженням (рис.1).

Початкові дані для розрахунку:

Р = 4000 кВА – повна потужність генераторів;

0,107 – над  перехідний реактивний опір по  прокольній осі;

0,01714 Ом –  активний опір обмотки статора  генератора;

0,0002 Ом –  активний опір автоматів;

0,00057 Ом –  активний опір ділянки кабельної  мережі;

0,000286 Ом –  реактивний опір ділянки кабельної  мережі;

0,00006 Ом –  активний опір ділянки шини  на розподільних пристроях;

0,00024 Ом –  реактивний опір ділянки шини  на розподільних пристроях;

0,000035 Ом –  активний опір перехідних контактів;

0,005 Ом –  активний опір трансформаторів;

 Ом - реактивний  опір трансформаторів;

4 – кількість  генераторів;

Рис.3.7.1. Розрахункові криві струму короткого замикання для генератора з

самозбудженням.

Визначення  базисних величин:

Базисна потужність

;

(кВА);

Базисна напруга

6600 В;

Базисний  струм

;

(А);

Сумарний  реактивний опір

;

;

Сумарний  активний опір

;

(Ом);

Базисний  реактивний опір