3. Принципи утворення електричних мереж
3.1. Утворення електричних мереж. Розподіл електроенергії від джерел до споживачів може здійснюватися на основі 4-х відомих варіантів.
Магістральний (рис.1) - коли споживачі одержують живлення від розподільних пристроїв, з'єднаних між собою послідовно. Переваги: простота, економічність, мала вага й габарити. Недолік: мала живучість.
Фідерний або фідерне – груповій (рис.2.). У фідерній системі кожен споживач одержує живлення від ГРЩ по окремому кабелю (фідеру). У фідерне - груповому варіанті найбільш потужні споживачі одержують живлення по фідерній системі, а інші - через вторинні РЩ. Переваги фідерного варіанта – висока живучість. Недолік – збільшення габаритів ГРЩ, ваги кабелю трас.
Фідерне - груповій є компроміс між 1-м й 2-м варіантами.
Рис. 1.1. Магістральна схема розподілу електроенергії.
Кільцевий - коли всі ГРЩ включені в кільце й одержують живлення від паралельно працюючих джерел електроенергії. Характерний для берегових мереж й ЕС великих НК. Такі ЕС мають найбільшу живучість. Однак, в умовах коротких мереж (корабель, ПЧ) небезпека через більші струми в мережі при коротких вмиканнях.
Тому, найбільше поширення на кораблях знайшов фідерне - груповій спосіб розподілу електроенергії.
Рис. 1.2. Фідерно-групова схема розподілу електроенергії.
3.2. Загальна характеристика еес фрегату проекту 1135 (скр).
Призначення й основні технічні дані. Автоматизована електроенергетична система (рис.3) призначена для живлення електроенергією корабельних механізмів і пристроїв, що забезпечують рух, керування кораблем, дія його озброєння, боротьбу за живучість і побутові потреби особового складу.
Основна корабельна мережа виконана на змінному 3-х фазному струмі U=380У, f=50Гц.
Споживачі, що вимагають інших параметрів електроенергії, забезпечуються від спеціальних перетворювачів, трансформаторів, кремнієвих випрямлячів й акумуляторних батарей.
Основними джерелами електроенергії на кораблі є 5 дизель-генераторів із синхронними генераторами типу МСК-625-1500 потужністю по 500 кВт, U=400В, f=50Гц, cos φ =0,8, n=1500 об/хв.
ДГ № 1, 2, 4, 5 призначені для роботи на всіх у режимах використання технічних засобів корабля.
ДГ-3 призначений для живлення гідролокаційної станції, що працює в імпульсному режимі.
Схема дозволяє здійснювати наступні варіанти роботи дизель-генераторів:
тривалу роздільну роботу всіх ДГ;
тривалу паралельну роботу ДГ-1, ДГ-2 і ДГ-4,5;
тривалу роботу будь-якого ДГ на обоє ГРЩ;
короткочасну паралельну роботу будь-якого генератора однієї електростанції з будь-яким генератором іншої електростанції або з береговою мережею на час перекладу навантаження без перерви живлення.
Структура первинної силової мережі. ЕСК розділяється на носову /НЕС/ й кормову /КЕС/ електростанції. У носову електростанцію входять ГРЩ-1 і ДГ-1,2,3. Кормову електростанцію утворять ГРЩ-2 з генераторами ДГ-4,5.
Головні розподільні щити розділені на секції. ГРЩ-1 має три секції (по числу генераторів), що з'єднуються між собою за допомогою секційних автоматів 5АМ й 6АМ. ГРЩ-2 розділений на дві секції із секційними автоматом 11АМ.
Між НЭС і КЭС є кабельна перемичка з автоматами 4АМ й 10АМ, передбачена для забезпечення живучості ЕСК.
В ЕСК передбачена можливість прийому електроенергії з берега за допомогою переносного гнучкого кабелю, що з'єднує берегове джерело із щитом прийому живлення з берега, установленого на кораблі (ЩПБ).
Рис. 1.3. ЕЕСНК - фрегату проекту 1135 (СКР).
ЩПБ з'єднаний із ГРЩ-2 стаціонарно прокладеним кабелем через перемикач зміни чергування фаз «П» й автомат 12 АМ.
Всі автомати селективні, з дистанційним керуванням і моторним приводом.
Розподіл електроенергії в ЕСК виконано по фідерно-груповій системі (змішане).
Від ГРЩ одержують живлення по окремих фідерах відсічні розподільні щити й споживачі бойового призначення, а також споживачі потужністю 15 кВт.
Особливо важливі споживачі одержують живлення від обох ГРЩ через автоматичні перемикачі мережі (АПС).
Від відсічних РЩ одержують живлення по окремих фідерах групові РЩ і найбільш відповідальні споживачі, які мають і резервне живлення від РЩ) іншого борта (звичайно через перемикач ручної дії).
Від групових РЩ одержують живлення менш відповідальні (другорядні) споживачі, що мають звичайно тільки одне живлення.
Така система розподілу електроенергії на кораблі є найбільш оптимальною й дозволяє розвантажити фідери, що харчують найбільш важливі споживачі.
Звичайно в кожному водонепроникному відсіку корабля встановлено не менш 2-х РЩО, що одержують живлення від електростанцій різних районів електропостачання.
В ЕСК передбачений захист генераторів; фідерів, що відходять від ГРЩ; фідерів, що відходять від відсічних і групових щитів; ланцюгів керування й контролю, а також окремих електродвигунів.
а) Для генераторів передбачені захист:
від струмів коротких вмикань - селективними автоматами серії АМ-М, установленими в ГРЩ;
від перевантаження – за допомогою реле перевантаження т. ЇМ-145, що мають уставки спрацьовування по потужності 115% Рн ДГ. При перевантаженні ці реле відключають секційні автомати, роз'єднання секції ГРЩ. Реле встановлюються в ГРЩ (у кожній генераторній секції);
від зворотної потужності – за допомогою реле зворотної потужності т. ИМ-149, установлених у кожній секції ГРЩ. Ці реле настроюються на уставки спрацьовування по потужності ДГ=12,8% Рн із тимчасовою витримкою 5 с. При досягненні цих уставок реле відключає генераторний автомат ДГ.
б) Для фідерів, що відходять від ГРЩ захист від струмів к. з. і струмів перевантаження здійснюється фідерними селективними автоматами з комбінованими пристроями розчеплення (типу АК-50) [А-3500].
в) Для фідерів, що відходять від РЩО й ГрРЩ захист від к. з. і перевантаження здійснюється настановними автоматами серій А-3000 й АК-50.
г) Захист ланцюгів керування й контролю від к. з. і перевантаження здійснюється автоматами АК-50 і запобіжниками.
д) Захист електродвигунів:
від перевантаження - тепловими реле, убудованими в пускачі;
від перешкод радіоприйому - захисними конденсаторами, убудованими в РЩО й ГРЩ, і безперервністю екранів кабелів у постах радіозв'язку.