Коммутационная и защитная аппаратура на судне

По своему назначению аппаратура ГРЩ, АРЩ и других распределительных устройств подразделяется на: коммутационную, защитную, коммутационно-защитную, измерительную, регулировочную и сигнальную.

Коммутационная аппаратура служит для включений, отключений и переключений электрических цепей. К ней относятся: рубильники и переключатели рубящего типа или ножевые, выключатели и переключатели пакетные и других видов, переключатели универсальные.

Рубильники и переключатели рубящего типа применяют в качестве основных коммутационных аппаратов для набора схемы щита или схемы электроэнергетической установки в целом; их различают по номинальному току (100, 200, 400, 600, 1000 А), числу полюсов (одно-, двух-и трехполюсные) и виду привода (с центральной, боковой рукояткой или с рычажным приводом).

В цепях постоянного тока применяют рубильники с моментным отключением, в которых дугу разрывают вспомогательные ножи, укрепленные на основных с помощью пружин. Кроме обычных рубильников, иногда применяют блоки рубильник — предохранитель.

Коммутационно-защитная, измерительная, регулировочная и сигнальная аппаратура

Коммутационно-защитные аппараты — это устройства, служащие для включения, отключения и защиты электрических установок. К ним относятся автоматические выключатели различных типов.

Автоматические воздушные выключатели (АВВ) представляют собой коммутационно-защитные аппараты, отключающие защищаемую ими цепь при возникновении в ней ненормальных состояний (перегрузки или КЗ, понижение напряжения, обратный ток или мощность и др.). 

Поскольку современные АВВ имеют независимый расцепитель, то, в принципе, может осуществляться отключение автомата по любой причине.

Кроме того, ряд АВВ имеет возможность дистанционного включения. В этом случае на автомат, кроме защиты, возлагаются функции дистанционного управляемого коммутационного аппарата.

В этой связи следует различать те функции, которые может выполнять сам АВВ, без учета устанавливаемых вне автомата различных реле и блокировок, и те функции, которые предписываются АВВ общей схемой защиты. Например, АВВ непосредственно сам не может осуществлять защиту от обратной мощности, но в совокупности с реле обратной мощности, включающим независимый расцепитель автомата, он осуществляет такую защиту.

Защита, контроль сопротивления изоляции и обслуживание цепей в условиях судна

В судовых электрических установках по разным причинам могут возникать перегрузки, короткие замыкания, снижение уровня изоляции или замыкания на корпус, которые могут привести к значительным повреждениям как самих установок, так и питающих их цепей. 

Для исключения или уменьшения последствий, к которым приводят подобные нарушения, устанавливают различные виды защиты и устройства измерения и контроля изоляции.

Защита электрических цепей должна обладать высокой надежностью, достаточной чувствительностью, быстродействием и селективностью.

Аппараты управления с ручным приводом

Ручным приводом контактного аппарата называется устройство, в котором сила, обеспечивающая замыкание или размыкание электрического контакта, создается мускульной энергией оператора. В судовом электрооборудовании широкое распространение получили аппараты с ручным приводом: переключатели, пакетные выключатели, контроллеры, кнопочные выключатели, реостаты.

Переключатели рубящего типа имеют по два комплекта контактных стоек на два рабочих положения. Их используют для переключения питания с одного источника на другой или для изменения направления тока в электрической цепи. Допускается применение выключателей и рубящих переключателей в судовых цепях постоянного тока напряжением 220 В и переменного тока напряжением 380 В.

В настоящее время область применения выключателей и переключателей на судах ограничивается. Их заменяют автоматами.

Устройство Сириус-ЦС

Для автоматизации процессов и обеспечения необходимой защиты различного типа, например защиты от короткого замыкания, скачков напряжения, пожаробезопасность, фазной защиты, разрабатываются и модифицируются различные устройства релейной защиты.

Такие аппараты представляют собой терминалы с различным набором функций, в зависимости от назначения. Терминалы устанавливаются в шкафы релейной защиты и автоматики (РЗА). Шкафы располагают на нужном энергообъекте, образуя автоматизированную систему управления технологическими процессами.

Рассмотрим микропроцессорное устройство центральной сигнализации «Сириус-ЦС». Данный терминал используется в построении системы сигнализации на различных объектах, оснащенных микропроцессорными и электромеханическими устройствами релейной защиты и автоматики.

Схемы защиты и блокировки гребных электрических установок

В ГЭУ применяют виды защит, функции которых те же, что у защит, применяемых в схемах судовых электроприводов, а также некоторые виды специальных защит, рекомендуемых Правилами Регистра (рис. 1).

Для вращения винта гребного электродвигателя ГМ необходимо, чтобы работал приводной двигатель ПМ и на обмотке возбуждения генератора ОВГ и двигателя ОВМ было подано напряжение. Только в этом случае генератор Г возбудится и подаст напряжение на двигатель ГМ.

Обмотки ОВГ и ОВМ коммутируются контакторами возбуждения КВГ и КВМ, которые при наличии питания на выводах В4, В5 срабатывают, если замкнут контакт реле PH. В свою очередь реле PH сработает (при наличии питания на выводах Bl, ВЗ), если замкнуты все контакты защитных устройств, включенные в цепь катушки реле PH, и контакт рукоятки пульта управления ПУ. Рассмотрим функции этих защитных устройств.

Рубильники, пакетные и универсальные переключатели

Управление электродвигателями и генераторами сводится к включению и выключению их электрических цепей (главных и вспомогательных) и к регулированию сопротивления в отдельных участках цепей.

Защита генераторов и электродвигателей должна предохранять работающие машины от повреждений, возможных при перегрузке, коротких замыканий и других ненормальных явлений. Защита обычно осуществляется отключением работающей машины от сети или разъединением некоторых цепей управления. В соответствии с этим различаются следующие виды аппаратов управления и защиты:

• а) коммутационные, для ручного включения, отключения или переключения различных электрических цепей. К таким аппаратам относятся: рубильники, пакетные выключатели и переключатели, универсальные переключатели;
• б) защитная аппаратура — плавкие предохранители, автоматические выключатели, реле;
• в) аппараты управления электродвигателями — пускорегулирующие реостаты и сопротивления, контроллеры, контакторы, таймтакторы, реле, командо-аппараты, магнитные пускатели, станции управления; к этой группе аппаратов можно отнести также тормозные магниты;
• г) аппараты управления генераторами — регуляторы возбуждения и автоматические регуляторы напряжения.

Некоторые виды аппаратов могут одновременно выполнять различные функции. Так, например, автоматические выключатели, кроме защиты, выполняют также функции коммутационных аппаратов. Контакторы, кроме управления электродвигателями, часто в сочетании с различного рода реле выполняют роль аппарата защиты.

Защита от помех радиоприему на судах

Согласно Правилам Регистра, все судовое электрооборудование не должно создавать помех радиоприему сверх установленных норм.

Устранение помех радиоприему, создаваемых электрическими устройствами судна, обеспечивается:

1. рациональным выбором мест установки электрических устройств и прокладки кабельных трасс;
2. надлежащей экранировкой оборудования и электрических сетей, которые являются источниками помех и путями переноса последних;
3. надлежащим заземлением на корпус судна металлических корпусов машин, приборов, арматуры, а также экранирующих оболочек кабельной сети.

Для выполнения перечисленных мероприятий на судах принята система защиты, состоящая из:

1. индивидуальной фильтрации и экранировки основных электрических устройств;
2. групповой фильтрации отдельных электрических схем, являющихся источником радиопомех;
3. фильтрации всех распределительных устройств;
4. «отсечки» помещений с радиоаппаратурой и мест расположения антенн от судовых помех.

На заводе-изготовителе систем и устройств судового электрооборудования должны быть зафильтрованы все устройства и системы, создающие радиопомехи путем включения встроенных или приставных фильтров (индивидуальная фильтрация).

Защита электропривода. Какие бывают виды защит электроприводов?

Аппараты защиты предназначены для предотвращения аварий, которые могут возникнуть при сильном возрастании тока (перегрузках) электродвигателя, коротких замыканиях в его цепях и чрезмерном уменьшении или исчезновении напряжения в питающей сети. 

В некоторых случаях применяются и другие виды защиты: при обрыве цепи возбуждения, работе асинхронных двигателей на двух фазах, чрезмерном возрастании частоты вращения, для ограничения хода приводимого механизма и т. д. Опасность той или иной перегрузки для электродвигателя зависит не только от размера перегрузки, но и от ее продолжительности, типа и конструкции двигателя, его температуры и температуры окружающей среды. 

Иногда большая кратковременная перегрузка представляет нормальное явление, например при пуске асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В других случаях, например при пуске двигателя постоянного тока, большая перегрузка недопустима, так как приводит к нарушению коммутации машины и появлению на коллекторе кругового огня.

В случае возникновения в цепях двигателей токов коротких замыканий аппараты защиты должны отключать эти цепи как можно скорее. При чрезмерном понижении напряжения частота вращения двигателей при полной нагрузке уменьшается. Восстановление напряжения вызывает резкие броски тока и механические толчки, которые могут привести к повреждению двигателя и приводного механизма.

У асинхронных двигателей понижение напряжения приводит к возрастанию тока ротора и, следовательно, к перегреву машины.

Защитные мероприятия на судне (в картинках)

Защита от электромагнитных излучений методом экранирования судовых помещений

Исследование коммутационно-защитной аппаратуры судовых электроприводов

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить назначение, устройство, принцип действия, особенности эксплуатации и наладки коммутационно-защитной аппаратуры судовых электроприводов.

2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

На лабораторном стенде установлен магнитный пускатель П-3113. Принципиальная схема лабораторной установки показана на рисунке 1.

Питание в схему магнитного пускателя (переменное напряжение 220 В) включается автоматическим выключателем А (рис. 2).

Установочные автоматические выключатели серии А3134, выпускаются на номинальные токи 100, 200, и 600 А. Они предназначены для нечастых коммутаций и защиты электрических цепей 220 В постоянного и 380 В переменного тока от перегрузок и коротких замыканий.

Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки

В выключателях на 200 и 600А имеются главные и дугогасительные контакты. При отключении такого автомата размыкаются сначала главные, а за ними дугогасительные контакты, что уменьшает дуговую эрозию главных контактов.

Основные методы защиты от коррозии и эрозии

Методы защиты металлов от коррозии условно подразделяют на три основные группы: воздействия на металл, воздействия на среду, комбинированные.

Наибольшее распространение получил метод защиты металлов от коррозии антикоррозионными покрытиями, которые должны способствовать сохранению физико-химических и других свойств поверхности металла (твердости, износостойкости, термостойкости и т. д.). Назначение антикоррозионных покрытий определяется их химической инертностью к агрессивной среде.
К антикоррозионным покрытиям относятся смазочные материалы, металлопокрытия, неметаллические и лакокрасочные покрытия.

Воздействуя на состав среды, можно управлять ее коррозионной активностью. В первую очередь к таким мероприятиям относится введение в агрессивную среду (газообразную или жидкую) ингибиторов коррозии. Также представляет интерес продувка смазочных сред газообразным азотом, аргоном и гелием, позволяющая значительно уменьшить концентрацию растворенного кислорода и тем самым снизить коррозионную активность среды. С целью уменьшения коррозионной активности воды на некоторых производствах (например, в теплоэнергетике) ее подвергают специальной обработке.

Весьма перспективно использование аминов, кетонов и кетиминов, которые замедляют процессы взаимодействия воды и кислорода воздуха с поверхностью металла, снижая скорость процесса коррозии.

Защита судов от внешних катаклизмов

Судно представляет собой сложное инженерное сооружение, предназначенное для передвижения по воде с различными грузами. Оно характеризуется рядом мореходных качеств – плавучестью, остойчивостью, непотопляемостью.

Защита судов от внешних катаклизмов осуществляется за счёт правильного соблюдения этих качеств согласно требованиям Правил Регистра и Международной конвенции по охране человеческой жизни на море.

Плавучестью называется способность судна плавать в определённом положении относительно поверхности воды при заданном количестве находящихся на нём грузов.
Для обеспечения безопасности плавания судно должно обладать запасом плавучести, который представляет собой объём водонепроницаемого корпуса выше грузовой ватерлинии. Этот объём образуется помещениями под водонепроницаемой палубой, а также надстройками, имеющими водонепроницаемые закрытия. В случае попадания воды внутрь корпуса при аварии судно погрузится глубже (увеличится осадка), но благодаря запасу плавучести останется на плаву.

Непотопляемостью называется способность судна оставаться на плаву после затопления части отсеков, сохраняя при этом остойчивость и частично другие мореходные качества.
Непотопляемость обеспечивается запасом плавучести, который равен внутреннему объему надводной части корпуса, имеющей водонепроницаемые закрытия. Пробоины в корпусе выше ватерлинии, а также открытые иллюминаторы в надводной части снижают «с плавучести, так как водонепроницаемый надводный объем уменьшается до нижней кромки этих отверстий.

Книга "Судовые электроэнергетические системы" Яковлев Г. С. 1987

Судовые электроэнергетические системы
Яковлев Г. С. 

Оглавление

Глава 1

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

СУДОВ И СЭЭС

§ 1.1. Основные отличительные признаки современных судов 5

§ 1.2. Отличительные признаки и структура СЭЭС 13
§ 1.3. Показатели качества судов и СЭЭС 20
§ 1.4. Режимы работы и показатели качества электроэнергии СЭЭС 24
§ 1.5. Особенности проектирования судов и СЭЭС 26

Глава 2

ВЫБОР РОДА ТОКА, ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ СЭЭС

§ 2.1. Выбор рода тока 31
§ 2.2. Выбор номинальной частоты 35
§ 2.3. Выбор номинального напряжения 36

Глава 3

ИСТОЧНИКИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ СЭЭС

§ 3.1. Классификация, параметры и конструктивные особенности судовых генераторов 39
§ 3.2. Преобразователи электрической энергии 43
§ 3.3. Системы автоматического регулирования частоты вращения и напряжения генераторов 50
§ 3.4. Параллельная работа судовых генераторов 62
§ 3.5. Основные свойства аккумуляторов 72

Глава 4

ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

§ 4.1. Определение электрических нагрузок генераторов электроэнергии СЭЭС 82 
§ 4.2. Выбор количества номинальной мощности генераторов 91
§ 4.3. Определение электрических нагрузок и выбор аккумуляторов 94
§ 4.4. Выбор преобразователей электроэнергии 99

Глава 5

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ СЭЭС

§ 5.1. Устройство сетей распределения электроэнергии 101
§ 5.2. Проектирование сетей распределения электроэнергии 104
§ 5.3. Выбор кабелей электрических сетей 107
§ 5.4. Определение потери напряжения в электрических сетях 113

Защита, блокировка, контроль, сигнализация, автоматизация АГЭУ

Защита АГЭУ

В АГЭУ предусмотрены следующие виды защиты:

- защита нулевая от самопроизвольного пуска ГЭД после срабатывания любой защиты,
- защита от перегрузок генераторов, работающая на звуковой и световой сигналы с выдержкой на время переходных процессов пуска и реверса ГЭД,
- защита максимальная токовая является защитой от токов КЗ, уставки защиты - выше пусковых токов ГЭД. срабатывают без выдержки времени на отключение генератора и на гашение его поля,
- защита дифференциальная установлена на ГЭД (мощность более 1000 кВт), срабатывает при небалансе токов при КЗ внутри контролируемого участка, включает гашение поля генераторов и отключает генераторные автоматы,
- защита от замыкания фазы на корпус, при срабатывании включает звуковой и световой сигналы.

Кроме того, предусмотрена защита от КЗ в отдельных цепях контроля и сигнализации от пробоя полупроводниковых приборов (диодов и тиристоров) в цепях возбуждения.