Системы распределения электроэнергии на судне

Потребители электроэнергии могут быть присоединены к ГРЩ, АРЩ или РЩ. Питание РЩ и отдельные потребителей от ГРЩ осуществляется по следующим системам: кольцевой, магистральной, фидерной, смешанной (магистрально-фидерной).

Кольцевая система (рис. 1, а): от ГРЩ отходит одна ши несколько замкнутых кабельных линий большого сечения (кольцевых магистралей) с врезанными в них магистральными коробками МК или щитами, от которых получают питание потребители.

Особенность кольцевой системы состоит в том, что повреждение любого участка кольца не нарушает питания потребителей, что повышает надежность электроснабжения.

При установке двух или нескольких электростанций на судне их объединяют кольцом, что еще более повышает живучесть энергосистемы. На судах эта система не нашла применения.

Магистральная система распределения электроэнергии (рис. 1, б): от ГРЩ по судну проложены магистральные кабельные линии, одна — по левому, другая — по правому борту. От магистралей через врезанные в них магистральные коробки МК получают питание потребители электроэнергии, причем, наиболее ответственные из них имеют возможность подключаться к магистралям правого и левого бортов.

Судовые электрические цепи и их расчет

Комплекс электрических кабелей, распределительных устройств и арматуры цепи, служащей для подачи электроэнергии потребителям, называется электрической цепью.

На современных судах имеется большое число самостоятельных электрических цепей различного назначения, которые рассмотрены ниже; их основные виды выделены полужирным шрифтом.

Силовая цепь предназначена для подвода электроэнергии к силовым потребителям, т. е. к электроприводам судовых механизмов всех назначений и мощным электронагревательным приборам. На судах может быть несколько самостоятельных цепей освещения.

Цепь основного или нормального освещения служит для питания светильников общего, местного и специального назначения нормальном для судна режиме и подключается к ГРЩ. Основное требование к цепи — обеспечение норм освещенности и качества освещения (равномерность в пространстве и времени, достаточная надежность и бесперебойность). Цепь основного освещения на средних и крупных судах с электростанцией переменного тока получает питание от отдельной секции ГРЩ, питающейся, в свою очередь, от основных шин через понижающие трансформаторы 380/220 или 380/127, реже 220/127 В. От этой секции получают питание групповые щиты освещения. Эта часть цепи носит назначение первичной цепи освещения. Кабельные линии от групповых щитов к светильникам образуют вторичную цепь освещения.

Судовые распределительные устройства и требования к ним

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.

Аварийный распределительный щит (АРЩ) и аварийный дизель-генератор (АДГ). Схемы автозапуска и взятия на шины АДГ

Аварийные источники электроэнергии, дизель-генераторы и аккумуляторные батареи, предназначены для питания ответственных судовых потребителей при исчезновении напряжения на ГРЩ.

Аккумуляторные батареи используют также в качестве аварийных источников электроэнергии, которые кратковременно обеспечивают питание необходимых ответственных потребителей с момента исчезновения напряжения на ГРЩ до начала работы аварийного дизель-генератора.

Согласно Правилам Регистра аварийный источник электроэнергии должен быть установлен на каждом судне, кроме грузовых судов ограниченных (II и III) районов плавания и валовой вместимостью 300 и менее peг. т и судов, где основным источником электроэнергии является аккумуляторная батарея, если она по емкости и расположению отвечает требованиям, предъявляемым к аварийным источникам.

Судовые аккумуляторы (виды, назначение, заряд, разряд, эксплуатация и обслуживание)

В судовых электростанциях аккумуляторные батареи резервируют электрическую энергию на случай отключения генераторов, обеспечивая при этом энергией сети аварийного освещения, радио- и телефонии, сигнализации, аварийного питания систем дистанционного управления главными дизелями, рулевого управления и станций сигнальных огней; аккумуляторы используются также для стартерного пуска дизелей.

Применение химических источников тока (аккумуляторов) вызвано необходимостью иметь постоянно готовый к действию источник энергии при аварийном режиме работы судовой электростанции, а также для питания электрических сетей, требующих постоянного напряжения.

Системы распределения электроэнергии на судах и типы сетей

На судах наиболее распространены двух- и трехпроводная системы распределения электроэнергии постоянного и переменного тока. Причем использование корпуса судна в качестве одного проводника запрещено, поэтому системы называются изолированными.

При использовании двухпроводной системы распределения электроэнергии постоянного тока все электрические потребители (ЭП) — осветительные и электронагревательные приборы, двигатели и т. д. включены по одинаковой схеме (рис. 1, а).

По трехпроводной системе на переменном токе (рис. 1,б) коммутируются электродвигатели, электронагревательные приборы (отопление и камбузное оборудование) и другие потребители, включенные на полное линейное напряжение генератора.

Распределительные устройства судовых электростанций

Различают системы распределения электроэнергии: одно-, двух-, трех- и четырехпроводную.

Правилами Регистра применение однопроводной системы, когда для электрической цепи прокладывается только один провод, а в качестве другого используется корпус судна, не разрешается.

При этой системе значительно увеличивается опасность поражения током обслуживающего персонала при сравнительно небольшой экономии цветных металлов. Однопроводная система встречается на иностранных судах.

При двухпроводной системе постоянного тока оба провода («плюсовой» и «минусовой») должны быть изолированы от корпуса судна. Двухпроводная система может применяться как для постоянного, так и для переменного (однофазного) тока.

Трехпроводная система (три фазных провода) распределения электроэнергии применяется при переменном токе.

Четырехпроводная система (три фазных и один нулевой провод) применяется исключительно при переменном токе. (Регистром, как правило, данная система не допускается.) Электродвигатели при этом подключаются к трем фазным проводам, а электрические лампы - между любым фазным и нулевым проводами.

Так же как и при двухпроводной системе все провода трехпроводной и четырехпроводной систем (в том числе нулевой провод) должны быть изолированы от корпуса судна.

Обслуживание электрооборудования в условиях судна

Техническая эксплуатация электрооборудования

Срок службы и надежность работы судового электрооборудования во многом зависят от его грамотной технической эксплуатации, вахтенного и технического обслуживания. Техническую эксплуатацию электрооборудования осуществляет электрогруппа во главе с электромехаником судна в соответствии с Правилами технической эксплуатации судового электрооборудования.
В вахтенное обслуживание входят: подготовка к пуску и включению, пуск и включение, наблюдение за нормальной работой, остановкой и отключением судового электрооборудования. Вахтенное обслуживание обеспечивает требуемый условиями эксплуатации судна режим работы и управление электрооборудованием.
В техническое обслуживание входят: поддержание электрооборудования в исправном техническом состоянии, контроль за его использованием и состоянием, профилактические осмотры, чистка, ремонт, сушка электрооборудования в объеме и в сроки, предусмотренные планом-графиком технического обслуживания, составленным электромехаником и утвержденным старшим механиком судна.

Обслуживание распределительных устройств и уход за ними в условиях судна

Главный распределительный щит является одним из основных элементов судовой электроустановки, поэтому правильное его обслуживание и тщательный уход за ним является обязательным условием обеспечения надежности действия всей электроустановки в целом.

Под обслуживанием распределительных устройств подразумевается включение и выключение генераторов и потребителей, регулирование напряжения генераторов, наблюдение за нагрузкой работающих генераторов и электродвигателей по показаниям измерительных приборов, контроль за состоянием изоляции электроустановки в целом, поддержание распределительных устройств в надлежащей чистоте, периодический (не реже раза в сутки) внешний осмотр распределительных щитов, запись в вахтенном электротехническом журнале показаний приборов и времени включения и выключения генераторов и потребителей электроэнергии.

Правильность нулевого положения стрелок амперметров, вольтметров и ваттметров следует систематически проверять. У отключенных фазометров и частотомеров стрелка может занимать произвольное положение, так как эти приборы не имеют противодействующих пружин. У отключенного щитового мегомметра стрелка должна находиться в положении «—».

Щитовые мегомметры и вольтметры для измерения сопротивления изоляции разрешается включать только на время измерения. Оставлять их включенными (вольтметр в положении «плюс — корпус») запрещается.

Главные распределительные щиты. Структура ГРЩ

ГРЩ в сборе представляет собой щит с оболочкой, обеспечивающей защиту от прикосновения людей к токоведущим частям. Сверху щит накрыт листом, защищающим от попадания воды. Лицевая часть оболочки состоит из отдельных съемных или открывающихся панелей. С боковых сторон ставятся перфорированные листы.

Проход за щитом закрывается дверями с одной (при длине менее 3 м) или двух сторон. Каркасы секций соединены между собой болтами. Сборные шины секций соединяются шинными накладками с медными болтами. Для повышения пожаростойкости между секциями ГРЩ предусмотрены перегородки, шины секций заливают компаундом, клеммы закрывают изоляционным материалом.

Подвод кабелей ко всем секциям ГРЩ осуществляют снизу. При этом каждый кабель должен иметь прогиб для допущения свободного вертикального перемещения щита, поскольку он устанавливается на амортизаторах. Расстояние от настила до токоведущих зажимов должно быть не менее 0,2 м. Рукоятки всех аппаратов и шкалы приборов должны иметь таблички с надписями, поясняющими их назначение. На одной из панелей секции управления прикреплена структурная схема ГРЩ.

Для освещения щита, кроме основного освещения помещения, предусмотрены светильники с арматурой, отбрасывающей световой поток в сторону щита. Пространство за щитом также освещается. Питание всех светильников осуществляется от шин щита. С задней стороны щита устанавливают предохранители или малогабаритные автоматы для защиты от коротких замыканий проводов, соединяющих приборы, аппараты и устройства, установленные в секциях щита.