Требования, предъявляемые к электроэнергетическим системам судов

Решение задач, связанных с ростом мощностей в специфических условиях судна, в частности, в условиях малого объема помещений, требует одновременного отыскания путей максимального снижения относительных масс и габаритов элементов СЭС.

Электрическое оборудование должно безотказно работать в условиях относительной влажности воздуха 75±3% при температуре +45±2 ºС или 80±3% при температуре +40±2ºС, а также при относительной влажности воздуха 95±3% при температуре +25±2ºС. Электрическое оборудование должно безотказно работать при длительном крене судна до 15º и дифференте до 5º, а также при бортовой качке до 22,5º с периодом качки 7-9 с и килевой до 10º от вертикали.

Аварийное оборудование должно, кроме того, надежно работать при длительном крене до 22,5º, дифференте до 10º, а также при одновременном крене и дифференте в указанных выше пределах.

Электрическое оборудование должно безотказно работать при вибрациях с частотой от 5 до 30 Гц, с амплитудой 1 мм для частот от 5 до 8 Гц и с ускорением 0.5g (5 м/с²) при частотах от 8 до 30 Гц.

Электрическое оборудование должно безотказно работать при ударах с ускорением 3g (30м/с²) при частоте от 40 до 80 ударов в минуту.

Подобные условия работы вызывают необходимость создавать специальное электрооборудование, значительно отличающееся от промышленного.

При проектировании судового электрооборудования необходимо учитывать возможность обливания электрооборудования морской соленой водой, затопления отдельных помещений.

Наиболее уязвимым местом всех элементов электрооборудования судов при воздействии на него высокой влажности и температуры окружающей среды, паров нефтепродуктов, кислот и щелочей является изоляция. Ее изготовляют из достаточно тепло-, влаго-, маслостойких негигроскопичных негорючих и механически прочных изоляционных материалов. Для электрооборудования применяется главным образом изоляция на основе слюды. Для изготовления кабелей служат специальные сорта резины, обладающие повышенной маслостойкостью и негорючестью. Широкое распространение получила изоляция на основе стекловолокна и кремнийорганических лаков. Она обладает большой механической прочностью, масло- и водостойка, может работать при температурах +(200-250) °С.

Обеспечение надежности СЭС требует, с одной стороны, ударостойких, влагостойких, пожаростойких элементов, а с другой, - рациональной схемы системы (выбор необходимого числа дублирующих средств, рациональных связей между элементами системы, их расположения, выбор системы электрической защиты и т.д.). Для изготовления электрообоорудования кораблей используют высококачесвтенные и высокопрочные конструкционные материалы при более точной их обработке по сравнению с промышленным электрооборудованием.

Недостаточно надежными узлами в электрооборудовании являются щеточные и токопроводящие контакты.

На судах стараются применять бесконтактные полупроводниковые и электромагнитные элементы, а также бесщеточные машины.

Обеспечение высокой надежности (как свойства элементов сохранять свои параметры в течение определенного отрезка времени при данных условиях эксплуатации) необходимо совмещать с обеспечением высокой живучести электрооборудования (как свойства восстанавливать свои параметры в течение определенного отрезка времени после ликвидации повреждений), надлежащей долговечности (срока службы) и ремонтопригодности.

Кроме того, к электрооборудованию предъявляются следующие требования:

- минимальные массы и габариты;

- удобство и простота в обслуживании;

- высокий коэффициент полезного действия;

- минимальные помехи радиоприему, радиолокации и другим техническим средствам связи и др.

2. Основные параметры СЭС

Род тока

Потребители современных СЭС весьма разнообразны по назначению, роду тока, величинам напряжений и частот, необходимых для их нормальной работы с оптимальными рабочими характеристиками. Поэтому при рассмотрении параметров СЭС имеются в виду прежде всего параметры основной силовой сети как наибольшей по мощности и определяющей выбор основного источника тока.

Род тока является параметром, от которого зависят, по существу все особенности и свойства энергосистемы.

Правильное решение о выборе рода тока СЭС конкретного судна может быть принято только на основании технико-экономического сравнения вариантов СЭС.

К преимуществам переменного тока можно отнести:

- современные электрические машины переменного тока (частотой 50 Гц) по сравнению с машинами постоянного тока имеют меньшие габариты, массу и стоимость, более надежны и долговечны. требуют меньших эксплуатационных расходов. Электродвигатели являются основными потребители электроэнергии на судах (до 75% установленной мощности);

- современные контактные электромагнитные аппараты переменного тока менее надежны по сравнению с аппаратами постоянного тока. Показатели других аппаратов постоянного и переменного тока примерно равнозначны. Распределительные устройства кабельные сети переменного тока по массе, габаритам и стоимости имеют более высокие показатели, постоянного тока;

- возможность применения повышенного напряжения с целью снижения массы и габаритов СЭС без ухудшения надежности работы электрооборудования;

- простота трансформации напряжения, что позволяет применять повышенные напряжения для основных сетей и пониженные для сетей освещения, устройств автоматизации, электрических нагревателей и т.д.;

- возможность отделения с помощью трансформаторов сети освещения от основной, что увеличивает надежность работы последней благодаря созданию между сетями магнитной связи, исключающей влияние на силовую сеть часто возникающих в сети освещения коротких замыканий, понижений сопротивления изоляции и т.д.;

- снижение эксплуатационных расходов электрооборудования так как КПД машин переменного тока выше КПД машин постоянного тока;

- большая единичная мощность, допускаемая для машин переменного тока;

- при использовании переменного тока достигается большая унификация между корабельным и промышленным электрооборудованием;

- при применении переменного тока упрощаются вопросы питания с берега, где переменный ток является основным родом тока.

На большинстве крупных и средних современных судов транспортного и промыслового флотов и судах технического флота целесообразно применение СЭС переменного тока. На мелких судах и судах специализированного назначения иногда предпочтительными оказываются СЭС постоянного тока.

В СЭС переменного тока потребители постоянного тока будут получать питание через преобразователи. В СЭС постоянного тока потребители переменного тока будут получать питание через преобразователи.