9.1.1. Источники электроэнергии

Источники электроэнергии — генераторные агрегаты, состоящие из приводного двигателя, редуктора, генератора и подсистем регу­лирования, управления, защиты, сигнализации и контроля и др. Сюда же относятся химичес­кие источники тока.

В качестве генераторных агрегатов используются дизель-генера­торы, турбогенераторы, газотурбогенераторы, валогенераторы (генераторы с приводом от греб­ного вала, в их числе валодизель-генераторы и валотурбогенераторы), утилизационные турбоге­нераторы (генераторы с приводом от турбины, работающей от утилизационного котла).

Источники электроэнергии в зависимости от назначения могут быть основными, резервны­ми и аварийными. Основные предназначены для работы в любом режиме СЭЭС, резервные — для обеспечения резерва мощности, аварийные — для работы в аварийных режимах. Последние обеспечивают ограниченный круг потребителей в особых случаях в интересах жизнеобеспечения, борьбы за живучесть, ядерной безопасности и имеют ограниченную мощность. В качестве ава­рийных источников используются дизель-гене­раторы и аккумуляторные батареи.

Передача электроэнергии в СЭЭС осуществ­ляется с помощью линий электропередач. Это либо шинопроводы, либо кабели. В качестве материала, как правило, используется электро­литическая медь.

Совокупность линий электропередач с рас­пределительными щитами называется электри­ческой сетью.

Судовая электрическая станция — это энер­гетический комплекс, преобразующий различ­ные виды энергии в электрическую, состоящий из источников электроэнергии и главных рас­пределительных щитов (ГРЩ).

Главные распределительные щиты предназначены для присоединения источников электроэнергии к судовой силовой электрической сети, управления их работой, кон­троля и сигнализации. Силовая электрическая сеть начинается от ГРЩ и заканчивается у преобразователей или приёмников электрической энергии.

Районный распределительный щит предна­значен для распределения электроэнергии в пре­делах определённого энергетического района и обеспечивает электроэнергией отсечные щиты этого района.

Отсечные распределительные щиты предназначены для обеспече­ния питания потребителей в пределах отсека суд­на, групповые — для распределения элект­роэнергии между приёмниками, как правило, одинакового назначения.

Щит приёма питания с берега (ЩПБ) пред­назначен для обеспечения судна электроэнерги­ей от береговой сети при стоянке у стенки, в порту и др. Как правило, ЩПБ подсоединён к одному из ГРЩ.

Электрораспределительный шит, к которому подключены аварийный источник электроэнер­гии и аварийная сеть, называется аварийным рас­пределительным щитом. Совместно с аварий­ным источником они образуют аварийную судо­вую электростанцию. Согласно требованиям Ре­гистра аварийная электростанция размещается в помещении вне зоны затопления судна (на глав­ной палубе или даже выше).

Судовая электроэнергетическая система имеет свои параметры электроэнергии, род тока, вели­чину напряжения, частоту сети. Однако не все потребители используют электроэнергию с этими параметрами. Часть электроэнергии преобразует­ся в другой род тока, другое напряжение и часто­ту. Это осуществляется с помощью вращающихся электромашинных или статических преобразовате­лей. Последние получают всё больший приоритет благодаря успехам в полупроводниковой элемент­ной базе, теоретическим и практическим дости­жениям преобразовательной техники.

Силовые электрические сети по принципу распределения электроэнергии разделяются на магистральные, фидерные и магистрально-фидерные. В перечисленных сетях для передачи электроэнергии используются магистрали, фи­деры или магистрали и фидеры одновременно. Последние, смешанные, получили наибольшее распространение.

Структура СЭЭС — графическое или словес­ное представление системы с указанием состава элементов и связей между ними, а также соот­ношения мощностей входящих элементов.

Схема электрических соединений — схемати­ческое представление связей между источника­ми электроэнергии и пунктами преобразования, распределения и потребления электроэнергии.

Важными понятиями являются понятия ре­жима системы и параметров системы. Режим работы СЭЭС — состояние системы, характеризу­ющееся совокупностью условий и величин в ка­кой-либо момент времени или интервал времени.

Параметр режима — каждая величина из со­вокупности величин, характеризующих данное состояние электроэнергетической системы (на­пряжение, ток, мощность, частота и т. п.).

Параметр системы — каждая величина из со­вокупности величин, характеризующих элект­роэнергетическую систему или её элемент и свя­зывающих между собой параметры режима её ра­боты (активные и индуктивные сопротивления, проводимости, инерционные постоянные и т. п.). Изменение параметров системы приводит к из­менению параметров режима.

Различают нормальные, аварийные, устано­вившиеся и переходные режимы.

Нормальный режим — режим работы в нор­мальных (установленных нормативными доку­ментами) условиях (при нормальных показате­лях качества электроэнергии и при отсутствии аварий).

Аварийный режим — режим работы СЭЭС при возникновении аварий или происшествий или при недопустимом отклонении показателей ка­чества электроэнергии во всей системе или в её части.

Установившийся режим — режим работы сис­темы при практически неизменных параметрах режима или очень медленных их изменениях. Применительно к полупроводниковым устрой­ствам, работа которых характеризуется постоян­ным изменением состава и структуры устройства при неизменной средней мощности за период питающей частоты, говорят о квазиустановившемся режиме. Такой режим может существо­вать и для некоторых других элементов СЭЭС. Послеаварийный режим — установившийся режим работы системы после устранения аварийных ус­ловий (отключения короткого замыкания, устранения перегрузки, ликвидации несинхронно­го или несинфазного включения генераторов и т. д.)

Переходный режим — переход от одного уста­новившегося режима к другому установившему­ся режиму системы. Как уже указывалось, при­чиной переходного процесса является измене­ние параметров системы — активных или индук­тивных сопротивлений или проводимостей. Это коммутации нагрузок, запуски и отключения электродвигателей, короткие замыкания в сис­теме и др.

С момента появления электроэнергии на су­дах имеется устойчивая тенденция повышения суммарной мощности источников электроэнер­гии и потребителей. Интегральным показателем электроэнерговооружённости судна является ко­эффициент электроэнерговооружённости

где — суммарная номинальная мощность всех установленных источников электроэнергии на судне, кВт;

D_ст — стандартное водоизмеще­ние судна, т.

Для некоторых судов коэффици­ент доходит до 300 Вт/т.

Увеличение электроэнерговооружённости суд­на обусловлено:

— повышением мощности систем жизнеобеспе­чения и комфортности экипажа (системы кон­диционирования, обогрева, бытовых приборов и т. д.);

— повышением мощности производственных комплексов;

— повышением мощности средств борьбы за живучесть;

— внедрением средств активного управления, позиционирования, подруливающих устройств, вспомогательных средств электродвижения и др.