1.3 Средства автоматической защиты

Большинство систем электрических цепей судна имеет несколько видов защиты: температурные реле, защита от кз, перенапряжение, изолированность, автоматическое размыкание цепи.

Рис 1.5 Автоматический выключатель.

«АВ выключатели представляют собой механизмы размыкания цепи, в случае опасности повреждения цепи, потребителей и генератора. АВ бывают двух-трёх полюсными и имеют два замыкающих и размыкающих блок-контакта, а при наличии электромеханического привода 3 блок-контакта.

АВ могут иметь разные расцепители в зависимости от применения:

АВ для защиты при кз имеет электромагнитный расцепитель мгновенного действия; АВ для защиты при перегрузках и кз имеют электромагнитный расцепитель с механическим замедлителем, с обратно зависимым от тока защитных характеристик при перегрузках; АВ селективной защиты при перегрузках и кз имеют выдержку времени в зоне кз, не зависящую от тока.» [9]

АВ Универсальны и имеют широкий спектр применения, отчего получили большую распространенность.

Реле обратной мощности

Защита генераторов переменного тока от работы в режиме двигателя осуществляется с помощью реле обратной активной мощности или реле обратного активного тока, которые подают питание на отключающий расцепитель АВ.

При параллельной работе генераторов и зарядке аккумуляторных батарей от генераторов постоянного тока для защиты аккумуляторов и электрических машин от обратного тока применяют реле. В процессе перехода одного генератора в двигательный режим реле, воздействуя на автомат генератора, автоматически отключает его от сети.

На судах применяют реле электромагнитного характера, рабочие напряжения составляют 127 и 230 В. Одна обмотка реле параллельно подключено к статору генератора, а вторая подключена последовательно к одной фазе через трансформатор. Реле имеет выдержку по времени в связи с частыми, короткими появлениями обратной мощности в момент параллельной работы генераторов.

Реле исполняют в брызгозащитном стальном кожухе, для защиты от жидкости и механических повреждений.

1.4 Аварийное электроснабжение

Для предотвращения полного обесточивания судна в море, при аварийной ситуации в цепи электроснабжения либо отказе двигателя, используется аварийное электропитание. В качестве аварийного источника питания могут использоваться как отдельные машины, так и запасной дизель-генератор работающий в штатном режиме, а также блок аккумуляторов выдающий достаточное количество мощности для питания аварийного освещения и сигнализации, систем радио и навигационного оборудования, компрессоров насосов и электроприводов, и запуска ДГ.

При выходе из строя основной электростанции от шин АРЩ должны питаться:

1. от шин АРЩ непосредственно:

   1. пожарный насос;

   2. электрооборудование, обеспечивающее работу пожарной системы;

   3. аварийное освещение;

   4. средства внутренней связи и оповещения, необходимые в аварийных условиях;

   5. системы авральной сигнализации, сигнализации обнаружения пожара и устройства управления и сигнализации о положении противопожарных дверей;

   6. устройства закрывания водонепроницаемых дверей, сигнализации их положения предупреждения их закрывания;

2. от шин АРЩ с пульта управления судном, расположенного в рулевой рубке:

1. сигнально-отличительные фонари, фонари сигнала «Не могу управляться» и другие фонарей, требуемые действующими Международными правилами предупреждения столкновения судов;

2. средства внутренней связи и оповещения, а также авральная сигнализация;

3. соответствующее радио- и навигационное оборудование;

4. системы сигнализации обнаружения пожара.

5. лампы дневной сигнализации, звуковые сигнальные средства (свистки, гонги и др.) и остальные виды сигнализации, требуемые в аварийных состояниях.

СРТМ “Юмир” имеет 3 дизель-генератора каждый из которых попеременно может назначаться аварийным, но при этом запускаться для увеличения мощности цепи электроснабжения при её нехватке и отключаться при избытке. Пуск АДГ может быть ручным или автоматическим, во 2-м случае АДГ должен пуститься и принять номинальную нагрузку за время, не превышающее 45 с.Если не предусмотрен автоматический пуск или нагрузка не может быть принята за время более 45 с, должен быть предусмотрен кратковременный аварийный источник энергии. Если аварийным источником электрической энергии является генератор, он должен приводиться в действие двигателем внутреннего сгорания, запускаться автоматически при исчезновении напряжения в основной сети контролируемого на шинах АРЩ, а также автоматически включаться на шины АРЩ.

Для питания электростартеров устанавливают две АБ, причем емкости одной из них должно хватать на 6 пусков длительностью 5 с.

При выходе из строя основной и аварийной электростанции, автоматически должен включаться третий источник электроэнергии - аккумуляторная батарея. Блок аварийных батарей на судне представлен аккумуляторами в количестве 40 основных и нескольких запасных, с зарядом в 60 Ампер часов и напряжением 12 Вольт. От которого питается ограниченное число потребителей небольшой мощности:

1. аварийное освещение и необходимые сигнально-отличительные фонари;

2. все средства внутренней связи и оповещения, необходимые в аварийных условиях;

3. системы авральной сигнализации и сигнализации обнаружения пожара; лампы дневной сигнализации, звуковые сигнальные средств (свистки, гонги и др.).

Блок аккумуляторов должен обеспечивать судно 30 киловаттами в течении минимуму получаса в случае отсутствия другого источника энергии.

Аккумуляторная батарея должна работать без подзарядки при сохранении изменений напряжения на зажимах в пределах 12 % номинального напряжения в течение полного периода разрядки, при этом изменение напряжения на зажимах аккумуляторной батареи, подключенной к электронному преобразователю напряжения, определяется допустимым изменением напряжения на зажимах преобразователя.

Электрический аккумулятор - это химический источник электроэнергии. Его действие основано на обратимых электрохимических процессах. Во время заряда аккумулятора электрическая энергия зарядного устройства превращается в химическую энергию, которая накапливается в аккумуляторе. Если к аккумулятору подключить потребитель электроэнергии, то аккумулятор будет разряжаться, т. е. его химическая энергия вновь будет превращаться в электрическую. Такие процессы заряда-разряда аккумулятора повторяются неоднократно.

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких электрохимических элементов, собранных в общий корпус и включенных по определенной схеме. Обычно в аккумуляторной батарее несколько банок, в каждой банке блоки положительных и отрицательных пластин соединены параллельно.

Электродвижущая сила аккумулятора - разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при разомкнутой внешней цепи. Значение Е зависит, главным образом, от состояния активной массы пластин и состава электролита, но не зависит от размеров пластин аккумулятора.

Электролиты - это растворы кислоты или щелочи в дистиллированной воде. Состояние электролита характеризуется его плотностью. Плотность щелочи и кислоты больше плотности воды, поэтому определенной концентрации кислоты или щелочи в воде соответствует определенная плотность электролита.

Напряжение аккумулятора - разность потенциалов положительного и отрицательного электродов при замкнутой внешней цепи.

Напряжение отличается от ЭДС значением падения напряжения внутри аккумулятора, которое определяется внутренним сопротивлением аккумулятора и током, проходящим через него. При заряде аккумулятора U больше ЭДС, Е при разряде - меньше. Конечное напряжение аккумулятора при его разряде - напряжение, ниже которого аккумулятор разряжать не рекомендуется исходя из условий длительной эксплуатации.

Внутреннее сопротивление аккумулятора, состоящее из сопротивлений электролита, пластин и сепаратора (перфорированный изолятор между пластинами), непостоянно: при разряде и понижении температуры оно увеличивается.

Емкость аккумулятора - количество электричества, которое может дать полностью заряженный аккумулятор при разряде неизменным током определенного значения до конечного напряжения. Емкость аккумулятора зависит от количества активной массы и конструкции пластин, количества и концентрации электролита, температуры, степени изношенности аккумулятора, наличия примесей в электролите и многих других факторов.

Заряженный аккумулятор подвержен саморазряду в результате протекающих побочных реакций, утечек тока через корпус и т. д. (например, саморазряд кислотных аккумуляторов составляет 1 % их емкости в сутки). Поэтому для аккумуляторов периодически следует проводить контрольно-тренировочные циклы разряда – заряда.

Рис. 1.6 Принципиальная схема Аварийного Блока Питания

Схема аварийного питания состоит из пар последовательно соединенных аккумуляторных батарей, для увеличения напряжения до 24В. Пары батарей присоединяются параллельно между собой, для увеличения ёмкости, и блок выводят к аварийному распределительному щиту.

АРЩ распределяет энергию от аварийных БП и ДГ к главным потребителям и генератору для его запуска. Аварийная электрическая сеть предназначена для распределения электроэнергии на участке от АРЩ до потребителей, перечень которых определен Правилами Регистра