Классификация электрических сетей

Судовые электрические сети представляют совокупность устройств, с помощью которых осуществляется передача электроэнергии от источников к приемникам. В состав этих устройств входят кабель и провода, электрораспределительные устройства и арматура (щиты, соединительные ящики, крестовые коробки, штепсельные разъемы и т. п.).

Судовые электрические сети подразделяются на силовые, аварийные и сети приемников [7, 20, 25].

Силовые сетипредназначены для распределения электроэнергии от ГЭРЩ основной электростанции до преобразователей или приемников электроэнергии. В принципе возможны различные способы распределения, или системы канализации электроэнергии. Однако на судах внутреннего плавания распространение получили радиальная, магистральная и смешанная системы.

При радиальной, или фидерной, системе канализации мощные и обычно ответственные приемники получают питание непосредственно от ГЭРЩ, а остальные – от электрораспределительных щитов по отдельным фидерам. Речным Регистром установлен перечень приемников, которые должны получать питание по отдельным фидерам от шин ГЭРЩ. К ним относятся электроприводы рулевого устройства, якорного устройства, пожарных насосов, щиты основного освещения и т. д.

Преимущества данной системы канализации электроэнергии – надежность работы и независимость приемников один от другого. Недостатки – повышенный расход кабеля, значительный объем электромонтажных работ, относительно большое число проходов через переборки.

При магистральной системе канализации электрической энергии все приемники получают питание по одной или нескольким магистралям через включенные в них щиты или магистральные коробки.

Преимущества такой системы – меньший расход кабеля, меньший объем электромонтажных работ и минимальное число проходов через переборки; недостатки – меньшая надежность и взаимная зависимость приемников одной магистрали. При повреждении отдельной магистрали лишается питания большая группа приемников.

Кроме этого, исключается возможность централизованного управления электроснабжением приемников, поэтому такая система распределения применяется для питания неответственных приемников.

По смешанной магистрально-фидерной системе одна часть приемников получает питание по фидерам, а другая – по магистралям. Эта система позволяет учесть достоинства и недостатки вышеуказанных систем и обеспечить достаточную надежность работы при уменьшении расхода кабеля и объема электромонтажных работ.

Выбор той или иной системы канализации силовой цепи зависит от назначения судна, мощности его электроэнергетической установки, количества, назначения и расположения приемников электроэнергии.

Аварийные электрические сетислужат для подачи и распределения электроэнергии от аварийного или кратковременного аварийного источника до аварийных приемников, перечень которых оговаривается Речным Регистром (дистанционное управление главными двигателями, приборы управления судном, отличительные и сигнальные огни, электроприводы рулевых устройств и т. д.). Аварийными источниками электроэнергии могут быть дизель-генератор и аккумуляторная батарея. При применении дизель-генератора род тока и значение напряжения аварийных сетей соответствуют параметрам основных силовых сетей.

В условиях нормальной эксплуатации аварийный электрораспределительный щит получает питание от ГЭРЩ, электродвигатели рулевых приводов и приводов водонепроницаемых дверей могут получать питание от ГЭРЩ через АРЩ.

Если в качестве аварийного источника используется аккумуляторная батарея, то на судах с электростанцией переменного тока напряжение ее принимается 115 В, а на судах с электростанцией постоянного тока – равным напряжению этой станции.

Все аварийные сети следует выполнять таким образом, чтобы выход из строя отдельных аварийных приемников в аварийной ситуации не влиял на электроснабжение других оставшихся в рабочем состоянии приемников.

Электрическая сеть приемниковпредназначается для распределения электроэнергии от определенного электрораспределительного щита или преобразователя до одноименных приемников. К этим сетям относят сети основного и аварийного освещения, переносного освещения, вентиляции, камбузного оборудования, сети частотой 400 Гц, сети слабого тока, сеть радио и др.

Электрические сети различаются также по роду тока, значению напряжения, числу проводов.

По роду тока судовые электрические сети бывают постоянного и переменного токов; по значению напряжения – до 1000 и свыше 1000 В, требования к данным сетям различны. Большинство сетей с напряжением до 1000 В, сети напряжением свыше 1000 В (до 10 кВ) применяются только на судах технического флота.

По числу проводов судовые электрические сети бывают одно-, двух-, трехпроводные при постоянном токе (рис. 173) и двух-, трех-, четырехпроводные при переменном токе (рис. 174). Рассмотрим применяемые судовые системы распределения электрической энергии.

Рис. 173. Системы распределения электрической энергии постоянного тока

Однопроводная система(рис. 173, а) имеет то основное преимущество, что позволяет экономить до 50% кабелей, уменьшает габаритные размеры и массу аппаратуры (из-за уменьшения до одного числа полюсов) и упрощает монтаж. К числу существенных недостатков этой системы следует отнести то, что при нарушении изоляции в проводе будет наблюдаться КЗ, которое при неблагоприятных условиях может привести к пожару. Вторым недостатком можно считать, что все токоведущие части, подсоединенные к проводу, относительно корпуса всегда

находятся под полным напряжением. Это создает повышенную опасность для обслуживающего персонала и не позволяет контролировать состояние изоляции сети, находящейся под напряжением.

Речной Регистр разрешает применять однопроводную систему при напряжении не выше 24 В и только после специального рассмотрения. Кроме того, Речной Регистр запрещает осуществлять питание по однопроводной системе электрооборудования, находящегося в помещениях с повышенной пожарной опасностью, таких, как аккумуляторные, фонарные, склады, грузовые трюмы, а также питание светильников – в жилых помещениях. Двухпроводная изолированная система(рис. 173, б)требует, естественно, большего расхода кабелей для ее реализации. Кроме того, габаритные размеры и масса электрической аппаратуры из-за наличия двух полюсов при этой системе боль-

Рис. 174. Системы распределения электрической энергии переменного тока

ше. Но двухпроводная изолированная система обладает рядом существенных преимуществ, а именно: нарушение изоляции одного из проводов не вызывает короткого замыкания, хотя и приводит к появлению полного напряжения между другим проводом и корпусом судна. В этих условиях судовая электроэнергетическая система может работать, но надо стремиться восстановить поврежденную изоляцию по возможности скорее; существует также возможность достаточно простыми методами контролировать состояние изоляции даже в процессе работы электроэнергетической системы.

Исходя из этого Речной Регистр, как и другие органы надзора, разрешает применение двухпроводной системы распределения без всяких ограничений.

Трехпроводная изолированная система(рис. 173, в)посравнению с двухпроводной позволяет иметь на судне два значения напряжения, отличающиеся одно от другого в 2 раза. В этом случае от шин с более высоким напряжением можно осуществлять питание крупных приемников, а от шин с более низким напряжением – средних и мелких приемников, в частности освещение.

Трехпроводная изолированная система постоянного тока на судах речного флота, как правило, не используется, в то время как на американских судах предпочтение отдается ей.

При наличии на судах источников и преобразователей переменного тока из всех возможных систем распределения электрической энергии наиболее часто используются: однофазная двухпроводная изолированная (рис. 174, а), трехфазная трехпроводная изолированная (рис. 174, б), трехфазная четырехпроводная изолированная (рис. 174, в)и трехфазная четырехпроводная неизолированная с нейтральной точкой источника, электрически соединенная с корпусом судна (рис. 174, г).

Однофазная двухпроводная изолированная системараспределения электрической энергии (см. рис. 174, а) обычно используется как часть трехфазной системы и служит для передачи энергии однофазным приемникам: электрическому освещению, бытовым электроприборам, радиооборудованию и т. д. Однако в ряде случаев однофазная двухпроводная система может использоваться и самостоятельно, например, для распределения электрической энергии для переносного освещения 12 В, переносного инструмента и т. д.

Эта система во многом аналогична двухпроводной системе постоянного тока и допускается Речным Регистром к применению без всяких ограничений.

Трехфазная трехпроводная изолированная системараспределения (см. рис. 174, б) применяется для питания трех- и однофазных приемников, когда номинальные напряжения у них одинаковы.

При нарушении изоляции на какой-либо фазе короткого замыкания не будет, но повысится опасность для обслуживающего персонала, так как между другими фазами и корпусом судна будет линейное напряжение. Эта система распределения допускается Речным Регистром к применению без ограничений.

Трехфазная четырехпроводная изолированная системараспределения (см. рис. 174, в) получила распространение для питания трех- и однофазных приемников в том случае, когда номинальное напряжение однофазных приемников в раз меньше номинального напряжения трехфазных, например, 220 и 380 В. По своим преимуществам и недостаткам эта система во многом подобна трехфазной изолированной системе и также допускается Речным Регистром без ограничения. Руководящий технический материал, однако, требует, чтобы при этой системе у генератора отключались все четыре провода.

Трехфазная четырехпроводная неизолированная система(см. рис. 174, г)с нейтральной точкой источника, электрически соединенной с корпусом судна, используется в тех же случаях, что и аналогичная изолированная система. В данной неизолированной системе нарушение изоляции в какой-либо фазе приводит к короткому замыканию, срабатыванию аппаратуры защиты и отключению поврежденного участка.

Указанная система допускается Речным Регистром только для судов, у которых основным источником электроэнергии является береговая энергосистема.