Распределительными устройствами (РУ) называются конструкции, в которых смонтированы коммутационная, защитная, регулирующая, сигнальная аппаратура и электроизмерительные приборы. Они предназначены для управления электрическими цепями, их защиты и контроля. Степень насыщенности РУ оборудованием определяется их назначением и выполняемыми функциями.
Классификация РУ. По назначению РУ можно подразделить на: главные распределительные щиты (ГРЩ), аварийные распределительные щиты (АРЩ), пульты управления (ПУ), распределительные щиты (РЩ), щиты отдельных потребителей (ЩП), контрольные щиты (КЩ), специализированные щиты и щиты освещения (ЩО).
ГРЩ предназначены для управления, защиты, контроля и регулирования параметров электроэнергетической установки и распределения электроэнергии по судну в целом.
АРЩ выполняет ту же роль, что и ГРЩ, но для аварийных источников питания и потребителей, работающих в аварийном режиме.
ПУ предназначены для дистанционного контроля и управления работой генераторных агрегатов и ответственных потребителей.
РЩ служат для распределения электроэнергии в пределах определенного района судна или среди небольшой группы близких по назначению потребителей и получают питание от ГРЩ, АРЩ или от группового РЩ. Групповым РЩ называют распределительное устройство, служащее для питания нескольких РЩ и получающее питание непосредственно от ГРЩ или АРЩ.
ЩП обеспечивают контроль и управление работой отдельных потребителей с относительно сложными схемами, например рулевого устройства, брашпиля и др.
КЩ групповые и вторичные служат для контроля за работой генераторов или отдельных групп потребителей, связанных между собой технологическим процессом, например контрольные щиты холодильных установок, вспомогательных механизмов, механизмов судовых систем и др.
Специализированные щиты предназначены для строго определенных целей, например щит питания с берега (ЩПБ), щит зарядки аккумуляторов (ЗЩ) и др.
ЩО предназначены для питания цепей освещения и могут разделяться на групповые и вторичные.
По роду тока различают РУ постоянного и переменного (однофазного и трехфазного) тока.
По конструктивному исполнению РУ могут быть открытые, защищенные, каплезащищенные, брызгозащищенные, водозащищенные, водонепроницаемые и погружные.
Щиты открытого исполнения применяются на судах только в местах, доступных для обученного персонала. Поскольку щиты устанавливают, как правило, в помещениях, то наибольшее распространение получили защищенные и брызгозащищенные щиты.
Водозащищенные и водонепроницаемые щиты применяют при установке на открытой палубе или в помещениях, где возможно обливание их водой.
По способу установки различают щиты прислоненного типа, укрепляемые на переборках, и свободностоящие, устанавливаемые на платформах и палубах.
Прислоненные распределительные щиты, устанавливаемые в доступных посторонним лицам местах, выполняют в виде закрытых со всех сторон ящиков с дверцами, открываемыми специальным ключом.
Проходы вдоль свободностоящих распределительных щитов должны быть не менее 800 мм спереди и 600 мм сзади щита при его ширине до 3 м, а при ширине более 3 м не менее 1000 мм и 800 мм соответственно. Причем, в последнем случае должно быть два входа за щит с разных его сторон.
На судах валовой вместимостью менее 300 peг. т допускается ширина прохода с передней стороны щита — 600 мм. Свободностоящие щиты обычно имеют с задней стороны открытые токоведущие части. Входы за такие щиты должны закрываться дверьми и иметь устройства для закрепления дверей в открытом положении.
ГРЩ и АРЩ собирают из секций (панелей). Генераторные секции, предназначенные для управления генераторами и контроля за их состоянием, и секцию управления, обеспечивающую синхронизацию генераторов и распределение нагрузки между ними, размещают в середине щита, а распределительные секции, служащие для распределения электроэнергии между потребителями и контроля за их состоянием, располагают по краям щита. Число генераторных секций определяется количеством генераторов. Секция управления располагается между генераторными и устанавливается только у ГРЩ переменного тока, так как ввод в параллель и распределение нагрузки между генераторами постоянного тока просты и не требуют дополнительного оборудования.
Типовые секции имеют размеры по длине 600, 800, 1000 и 1200 мм, а по высоте 2000 мм. С лицевой и задней сторон щита устанавливают поручни из изоляционного материала для безопасного обслуживания при крене и качке судна. В верхней части лицевых панелей щитов устанавливают контрольно-измерительные и сигнальные приборы, в средней — коммутационно-защитную и сигнальную, а в нижней — коммутационно-защитную аппаратуру. На одной панели иногда размещают мнемоническую схему щита.
В качестве коммутационно-защитных аппаратов ГРЩ применяют установочные автоматы или селективные автоматические воздушные выключатели (АВВ) — для крупных потребителей, реже — пакетные выключатели с предохранителями.
Доступ за ГРЩ разрешается только лицам электромеханической службы, причем, принимаются меры предосторожности, уменьшающие возможность попадания под напряжение (резиновые коврики, оградительные поручни, резиновые перчатки, специальный инструмент и т. п.).
ГРЩ обычно устанавливают в машинном отделении, в непосредственной близости от генераторов, чаще всего на специальной платформе. Для большей безотказности работы аппаратуры, а также для удобства и безопасности обслуживания ГРЩ располагают обычно перпендикулярно к диаметральной плоскости судна.
В последние годы нашли применение ГРЩ в виде двух отдельных конструкций. Одна из них, собственно распределительное устройство, представляет собой металлический каркас с установленной на нем основной коммутационно-защитной аппаратурой. Конструкция устройства открытая, со свободным доступом ко всем частям оборудования, так как устанавливается в отдельном закрываемом помещении. Вторая конструкция представляет собой пульт управления, устанавливаемый в ЦПУ или другом помещении, где предусмотрена постоянная вахта.
На пульте управления устанавливают только контрольно-измерительные приборы, сигнализацию, кнопки управления, переключатели, выключатели оперативных цепей. С пульта управления осуществляют контроль за работой генераторов и потребителей, включение генераторов на параллельную работу, включение и отключение потребителей и т. д.
По своему внутреннему содержанию распределительные щиты могут быть разделены на две группы: без выключающих устройств (только с предохранителями) и с выключающими устройствами — установочными автоматами, которые выполняют роль коммутирующих и защитных аппаратов (рис. 1).
Внутренний монтаж РУ выполняют изолированным проводом или шинами. Шины представляют собой голые проводники обычно прямоугольного сечения. На судах применяют шины из отожженной электролитической меди.
Выбранные по наибольшему длительному току шины проверяют на электродинамическую стойкость по наибольшему изгибающему моменту, возникающему в шинах при максимальном значении тока короткого замыкания (КЗ). Кроме того, шины проверяют на термическую стойкость путем сравнения допустимого количества тепла с количеством тепла при прохождении тока КЗ.
Установлено, что окрашенные шины, благодаря более высокой постоянной лучеиспускания, нагреваются меньше, чем неокрашенные.
Шины окрашивают в соответствии с требованиями Регистра в цвета:
в щитах постоянного тока: красный — положительный полюс, синий — отрицательный полюс, черный — заземляющие провода. Уравнительный провод окрашивают в цвет того полюса, в котором он находится и, добавочно — белыми поперечными полосами;
в щитах переменного тока: зеленый—1-я фаза; желтый — 2-я фаза; фиолетовый — 3-я фаза, серый — нейтральный провод, черный — заземляющие провода.
Схемы ГРЩ тесно связаны с принятыми схемами электроэнергетической установки в целом, которая призвана обеспечить максимальную надежность, бесперебойность электроснабжения потребителей, обладать в этом смысле наибольшей гибкостью не только в нормальных, но и в аварийных ситуациях. Поскольку всю коммутационно-защитную аппаратуру основных источников электроэнергии и потребителей устанавливают на ГРЩ, то его схема и определяет возможность в выборе вариантов соединения энергоустановки.
Если генераторы судовой электростанции не предназначены для длительной параллельной работы, на шинах устанавливают секционные разъединители или автоматы. В этом случае каждый из работающих генераторов включают на свой участок шин. В тех случаях, когда достаточно мощности одного генератора, секционный выключатель включают, работающий генератор обеспечивает питание потребителей обеих секций.
Генераторы, рассчитанные на длительную параллельную работу, включают на общие сборные шины, которые могут не иметь секционных разъединителей. Однако секционирование шин создает более гибкую схему, позволяющую использовать его «по частям» при получении каких-либо повреждений, а также при проведении профилактических осмотров и ремонта во время эксплуатации. Поэтому секционированные шины устанавливают и в том случае, когда генераторы предназначены для длительной параллельной работы. В этом случае секционные автоматы и разъединители иногда заменяют съемными перемычками, которые убирают во время ремонта на одной секции.
Кроме того, при секционировании шин автоматическим выключателем, снабженным защитой, аварийная секция отключается автоматически, что сохраняет питание потребителей, подключенных к неповрежденной секции (или секциям, если их несколько).
Для того, чтобы электрически отделить цепи освещения от силовой сети, а при напряжении 380 В и для снижения напряжения, устанавливают трансформаторы, от вторичной стороны которых питается отдельная секция шин.
В общей энергосистеме ГРЩ соединяют также со щитом питания с берега (ЩПБ) и распределительным щитом аварийной электростанции (АРЩ).
На рис. 2 приведена однолинейная схема ГРЩ с тремя дизель-генераторами Г1, Г2, Г3, соединенными с секционированными (с помощью селективного автомата 4 АС) шинами через свои автоматические выключатели 1АС, 2АС, 3АС.
Рис. 2. Однолинейная схема ГРЩ с одной секционированной системой сборных шин
На щите имеется еще одна система шин 3, которая с помощью переключателя П может соединяться с любой из основных секций 1 или 2. К секции 3 присоединены АРЩ и ЩПБ (через установочные автоматы 1АУ и 2АУ) и валогенератор ВГ — через селективный автомат 5АС.
Предусмотрена автоматическая синхронизация генераторов через реактор Р, контакты К1—К4. К секции 3 присоединены несколько наиболее ответственных потребителей 4.
Схема позволяет получить несколько вариантов включения генераторов, валогенератора, ЩПБ и АРЩ; в том числе несколько вариантов использования валогенератора: как единственный источник питания в ходовом режиме, как источник питания секций 3, секции 3 и 2, секции 3 и 1, а также несколько вариантов питания валогенератора в режиме двигателя, повышающего мощность на гребном валу (работают все дизель-генераторы).
На рис. 3 приведена схема генераторной панели ГРЩ переменного тока. На панели установлены: амперметр с переключателем для контроля величины нагрузки каждой из фаз генератора; вольтметр с переключателем для контроля каждого из трех междуфазных напряжений в процессе пуска генератора и при его работе; частотомер для измерения частоты в период пуска и в рабочем режиме; ваттметр для измерения трехфазной мощности при контроле активной нагрузки генератора; амперметр в цепи возбуждения генератора; селективный выключатель для защиты генератора от перегрузки и короткого замыкания и для коммутации цепи генератора.
Рис. 3. Принципиальная схема генераторной панели ГРЩ переменного тока.
Для защиты генератора и его первичного двигателя от обратной мощности (при параллельной работе с другими генераторами) предусмотрено реле М, включающее своими контактами нулевой расцепитель автомата. На генераторную панель вынесен также переключатель дистанционного управления серводвигателем для регулирования топливоподачи к двигателю.
Амперметр, ваттметр и реле обратной мощности включены через трансформаторы тока, а вольтметр, частотомер, синхроноскоп обмотки напряжения ваттметра и реле мощности — через трансформаторы напряжения.
Распределительные устройства являются важными элементами электроэнергетических систем, поэтому обслуживанию и уходу за ними придают большое значение.
К операциям по обслуживанию распределительных устройств относят: включение и выключение источников и потребителей электроэнергии, о чем делается соответствующая запись в вахтенном электротехническом журнале; наблюдение за электроизмерительными приборами и запись их показаний в вахтенном журнале; поддержание в чистоте и постоянной готовности к работе всей аппаратуры, установленной на РУ; контроль за сопротивлением изоляции всей электроэнергетической установки с помощью непосредственного измерения или по автоматическим приборам.
В процессе эксплуатации РУ требуется следить, чтобы кабели и провода были надежно закреплены. Сопротивление изоляции должно быть не ниже 0,3 МОм при напряжении до 100 В, 1 МОм при напряжении от 100 до 500 В и по 2000 Ом на каждый вольт номинального рабочего напряжения при напряжении свыше 500 В.
Понижение сопротивления изоляции происходит из-за повышенной влажности, загрязнения, механических повреждений и естественного старения изоляции. Участки, имеющие пониженную изоляцию, обнаруживают, замеряя сопротивление изоляции разъединенных токоведущих частей щитов. Если возникает необходимость, то чистят (моют) щиты и провода внутренней коммутации, поврежденные детали — заменяют.
Профилактический осмотр и чистку распределительных щитов производят не реже чем раз в 3 месяца. Перед началом работ щит нужно полностью обесточить, а если этого сделать нельзя, то обесточивают его по частям. Однако не реже чем один раз в год распределительное устройство нужно осмотреть и почистить при полностью снятом напряжении.
Автоматические выключатели (АВ) обслуживающий персонал должен включать быстро и уверенно до крайнего положения. Если по каким-либо причинам АВ «самопроизвольно» отключает цепь, то нельзя его включать до выяснения причины срабатывания защиты.
Различные неисправности детelengineerblog.blogspot.comалей и аппаратуры РУ обнаруживают при наружном осмотре, или проверке их работы. Во время осмотров и ремонта РУ зачищают контакты аппаратуры, заменяют детали установленных на щите предохранителей и пакетных выключателей, обжимают контактные соединения.
