Какой метод распределения электроэнергии применяется на судах

1-48 / 22 распределение энергии на судах

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

Силовые сети предназначены для распределения электроэнергии от ГРЩ основной электростанции до преобразователей или приёмников электроэнергии. На судах внутреннего плавания распространение получили радиальная, магистральная и смешанная системы.

При радиальной или фидерной системе канализации мощные и обычно ответственные приёмники получают питание непосредственно от ГРЩ, а остальные от электрораспределительных щитов по отдельным фидерам. РРРФ установил перечень приёмников, которые должны получать питание по отдельным фидерам:

— ЭП рулевого устройства; — якорного устройства; — пожарных насосов; — щиты основного освещения; — и т. д.

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

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

Преимущества такой системы – меньший расход кабеля, меньший объём электромонтажных работ и минимальное число проходов через переборки. Недостатки – меньшая надёжность и взаимная зависимость приёмников одной магистрали. Магистральная система применяется для питания неответственных приёмников.

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

Аварийные электрические сети служат для подачи и распределения электроэнергии от аварийного или кратковременного аварийного источника до аварийных приёмников, перечень которых оговаривается РРРФ.

Электрическая сеть приёмников предназначается для распределения электроэнергии от определённого электрораспределительного щита или преобразователя до одноимённых приёмников.

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

По роду тока – постоянного и переменного токов.

По значению напряжения – до 1000 В и свыше 1000 В

По числу проводов постоянного тока:

Однопроводная система.

Позволяет экономить до 50% кабелей. РРРФ разрешает применять однопроводную систему при напряжении не выше 24 В и только после специального рассмотрения.

Двухпроводная изолированная система.

Требует большого расхода кабелей для её реализации. РРРФ как и другие органы надзора, разрешают применение двухпроводной системы распределения без всяких ограничений.

Трёхпроводная изолированная система.

По сравнению с двухпроводной позволяет иметь на судне два значения напряжения, отличающиеся одно от другого в 2 раза. По числу проводов переменного тока:

Однофазная двухпроводная изолированная система.

Обычно используется как часть трёхфазной системы и служит для передачи энергии однофазным приёмникам. Может использоваться самостоятельно для распределения электрической энергии для переносного освещения 12 В, переносного инструмента и т. д.

Трёхфазная трёхпроводная изолированная система.

Применяется для питания трёх- и однофазных приёмников, когда номинальные напряжения у них одинаковы. РРРФ допускается к применению без ограничений.

Трёхфазная четырёхпроводная изолированная система.

Для питания трёх- и однофазных приёмников в том случае, когда номинальное напряжение однофазных приёмников в раз меньше номинального напряжения трёхфазных, например, 220 и 380 В. Руководящий технический материал требует, чтобы при этой системе у генератора отключались все четыре провода.

Трёхфазная четырёхпроводная неизолированная система.

С нейтральной точкой источника, электрически соединённой с корпусом судна. В этой системе нарушение изоляции в какой-либо фазе приводит к короткому замыканию, срабатыванию аппаратуры защиты и отключению повреждённого участка. РРРФ разрешается только для судов, у которых основным источником электроэнергии является береговая энергосистема.

6.9.4. Электроэнергетические системы судна. Устройства распределения электроэнергии.

Распределительными устройствами ЭЭС называют конструкции, на которых установлены: коммутационная, защитная и измерительная аппаратура, регулирующие и сигнальные устройства. Распределительные устройства выполняют следующие основные задачи:

− включение, отключение и защиту электрических установок и сетей;

− контроль, регулирование и измерение электрических параметров источников энергии;

− сигнализацию положения коммутационных аппаратов и состояния электрических цепей.

К распределительным устройствам судовых ЭЭС относятся:

− главные распределительные щиты (ГРЩ) – предназначенные для управления и контроля за работой генераторов, регулирования их параметров и подачи питания судовым потребителям или фидерам судовых потребителей электроэнергии;

− распределительные щиты (РЩ) и групповые щиты (ГЩ) – предназначенные для распределения энергии по судовым потребителям и обеспечения защиты потребителей и их фидеров в определенном месте (отсеке) судна;

− контрольные щиты (КЩ) – предназначенные для дистанционного контроля за работой источников тока, потребителей электроэнергии и распределения электроэнергии;

− пульты или панели управления (ПУ) – предназначенные для дистанционно управления коммутационной и другой аппаратурой а также пуском и основными переключениями источников электроэнергии и электрических сетей.

− щиты генераторов, батарей и щиты приема питания с берега – предназначенные для коммутации конкретного источника электроэнергии и его защиты, подачи электроэнергии в ЭЭС с берега при стоянке судна в базе;

− распределительные коробки и соединительные ящики.

Распределительные устройства выполняются в виде металлических ящиков с открывающимися или съемными дверцами. Внутри ящиков размещаются токопроводящие шины, коммутирующая и измерительная аппаратура. На лицевую сторону ящиков выносятся приборы и органы управления и коммутации – рукоятки автоматических переключателей, кнопочные посты, штурвалы и т.д.

6.9.5. Электроэнергетические системы судна. Судовые электрические сети.

Судовая электрическая сеть состоит из кабелей и проводов, соединяющих источники электроэнергии с распределительными устройствами, а распределительные устройства – с потребителями электроэнергии, расположенными в разных частях судна.

По степени важности и назначению различают следующие сети:

− основную (или первичную) силовую сеть – соединяющую основные, резервные и аварийные источники электроэнергии с ГРЩ, РЩ и наиболее мощными и ответственными потребителями энергии;

− вторичную силовую сеть – соединяющую потребители электроэнергии и вторичные распределительные щиты;

− сети питания отдельных систем и судовой автоматики;

− сеть постоянного тока;

− сеть нормального освещения;

− сеть аварийного освещения;

− сеть установок слабого тока – предназначенную для коммутации электроэнергии на установки и приборы управления судном, средств внутренней связи, сигнализации, приборов измерения;

− сеть радиотрансляции;

− другие специфические сети, зависящие от характеристик и назначения потребителей электроэнергии, подключенным к ним (например, сеть сигнально-отличительных огней, сеть сварочной аппаратуры и др.).

Принцип построения электрической сети зависит от класса и назначения судна, мощности его энергетической установки, количества и расположения потребителей электроэнергии. Различают следующие схемы распределения энергии (рис. 6.9.1):

− магистральные, в которых все потребители получают питание по нескольким магистралям через включенные в них щиты или магистральные коробки;

− фидерные (радиальные), в которых наиболее ответственные потребители получают питание непосредственно от ГРЩ по отдельным фидерам, а все остальные потребители – от распределительных устройств (щитов), питающихся по отдельным фидерам от ГРЩ;

− магистрально-фидерные (смешанные), в которых часть потребителей получает питание по магистральной системе, а наиболее важные потребители – по фидерной.

Магистральные и смешанные системы распределения электроэнергии обычно используются в силовых сетях сравнительно небольшой мощности. Фидерная схема распределения электроэнергии обладает высокой надежностью, так как выход из строя любого отдельного фидера не нарушает питания остальных потребителей. В магистральной схеме распределения электроэнергии при повреждении отдельной магистрали электропитания лишается достаточно большая группа потребителей и исключается возможность централизованного управления питанием потребителей электроэнергии. Однако магистральная схема построения электрической сети имеет меньшую массу по сравнению с фидерной.

Различные силовые сети одного и того же судна могут иметь различные схемы распределения электроэнергии. Например, основная силовая сеть может строиться по фидерной или смешанной схеме, а сеть освещения – по магистральной схеме распределения электроэнергии.

Рис. 6.9.1. Схемы построения электрических сетей (распределения электроэнергии)

а) магистральная схема распределения электроэнергии;

б) фидерная схема распределения электроэнергии;

в) смешанная схема распределения электроэнергии.

Г – генераторы; ГРЩ – главный распределительный щит; АС – секционные автоматы; АГ – автоматы генераторов; РЩ – распределительные щиты; МК – магистральные коробки.

10. Распределение электроэнергии на судне

Распределение электроэнергии на судне обеспечивается с помощью распределительных устройств и судовых электрических сетей.

Судовые электрические сети. По своему назначению судовая электрическая сеть делится на 3 вида:

Силовая электрическая сеть.
Аварийная электрическая сеть.
Сеть отдельных одноименных приемников.

Рассмотрим особенности исполнения таких сетей.

Силовая электрическая сеть предназначена для передачи электроэнергии от ГРЩ до электроприводов или преобразователей электроэнергии. По принципу построения силовая электрическая сеть может быть фидерной, магистральной или магистрально-фидерной (смешанной). На рис. 70 представлены все 3 способа передачи электроэнергии.

В 1-ом случае электроприемники получают питание по собственному фидеру, причем в конце фидера может быть установлен как отдельный электроприемник, так и групповой щит. Во 2-ом случае питание электроприемников осуществляется по отдельным магистралям, а приемники получают питание от магистральных щитов.

В магистральной схеме один и тот же кабель прокладывается через несколько магистральных коробок. Причем подключение к магистральному распределительному щиту (МРЩ) – жесткое, без коммутационных аппаратов, то есть питание электроприемников в такой схеме осуществляется как бы последовательно, поскольку повреждение на любом МРЩ ближайшем к ГРЩ приводит к перерыву в питании расположенных далее от ГРЩ.

Наибольшее применение получил третий магистрально-фидерный принцип, который совмещает первые два принципа, соответственно объединяя их достоинства и недостатки. В этом случае для наиболее важных электроприемников используется фидерная схема питания, обеспечивающая высокую надежность электроснабжения, а менее ответственные электроприемники получают питание от МРЩ, за счет этого экономится медь в силовых кабелях, и уменьшается объем занимаемых кабельными трассами.

Магистральная сеть существенно дешевле, но надежность ее для питания электроприемников 1-ой и 2-ой категории небольшая, поскольку повреждение в начале магистрали приводит к обесточиванию всех электроприемников. Поэтому чаще всего используется смешенный принцип, когда в зависимости от категории электроприемников рассматривается ответственность приемников в сочетании с капитальными затратами.

Аварийная электрическая сеть – используется для распределения электроэнергии от шин АРЩ до зажимов особо ответственных приемников ООП оговоренных правилами регистра.

Электрическая сеть отдельных приемников используется для передачи электроэнергии от шин определенного распределительного щита до зажимов одноименного приемника. К таким сетям относят так же сети основного и аварийного освещения, вентиляции, камбузного оборудования, сеть питания приемников с частотой 400 Гц (радионавигационное оборудование), и слаботочная сеть (связь, машинный телеграф).

Все указанные сети выполняются с обязательной изоляцией от корпуса судна, при этом заземление нулевых точек на корпус судна, а так же использование нулевого провода в виде заземленной жилы или брони кабеля не допускается, за исключение случаев оговоренных правилами Регистра. Сети постоянного тока выполняются двухпроводными, и редко в виде двух одножильных кабелей.

Работа с системами электроснабжения на судах

Система электроснабжения судов играет важную роль в обеспечении электроэнергией всех электрических устройств и систем на борту. Она обеспечивает энергией основное оборудование, такое как двигатели, системы безопасности, навигационные приборы и многие другие системы, которые необходимы для эффективного функционирования судна. В этой статье мы рассмотрим основные компоненты и принципы работы системы электроснабжения судов.

Принципы работы системы электроснабжения судов

Система электроснабжения судов обеспечивает передачу электрической энергии от генераторов к различным системам и оборудованию на судне. Она работает по принципу производства, передачи и распределения электроэнергии. Главными принципами работы системы электроснабжения судов являются:

Генерация электроэнергии: Электрическая энергия генерируется с помощью генераторов, которые могут работать на различных источниках энергии, таких как дизельные генераторы, газовые турбины или солнечные панели.
Преобразование переменного тока: В большинстве случаев электроэнергия генерируется в виде переменного тока (AC), который должен быть преобразован в постоянный ток (DC) для питания электрических устройств.
Распределение электроэнергии: Электроэнергия распределяется по всему судну с помощью распределительных щитов и кабельных систем. Различные системы и оборудование получают необходимое количество электрической энергии для своего функционирования.
Системы аварийного питания: Суда обычно имеют системы аварийного питания, которые обеспечивают электроэнергией критически важные системы в случае сбоев основной системы электроснабжения.

Основные компоненты системы электроснабжения судов

Система электроснабжения судов состоит из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе для обеспечения надежного электропитания на судне. Вот некоторые из основных компонентов:

Генераторы

Генераторы являются источниками электроэнергии на судне. Они могут работать на различных типах топлива, таких как дизельное топливо или газ. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, поставляя переменный ток (AC).

На судне могут быть установлены различные типы генераторов, включая дизельные генераторы, газовые турбины и генераторы на солнечных панелях. Каждый тип генератора имеет свои особенности и преимущества в зависимости от требований судна.

Генераторы работают на принципе электромагнитной индукции. Путем вращения ротора вокруг статора, создается магнитное поле, которое генерирует электрический ток в обмотках статора. Этот ток становится источником электроэнергии для системы электроснабжения судна.

Переменный и постоянный ток

В системе электроснабжения судов используются как переменный ток (AC), так и постоянный ток (DC). Каждый тип тока имеет свои преимущества и применение на судне.

Переменный ток (AC) меняет свое направление с течением времени, а постоянный ток (DC) имеет постоянное направление тока. Переменный ток широко используется для передачи электроэнергии на большие расстояния, в то время как постоянный ток используется для питания электрических устройств на судне.

На судне переменный ток часто используется для питания основных систем, таких как приводные моторы и освещение, в то время как постоянный ток применяется для питания систем аварийного питания, электроники и других устройств с постоянным напряжением.

Распределение электроэнергии на судне

Распределение электроэнергии на судне осуществляется с помощью центральной электростанции, распределительных щитов и кабельных систем.

Центральная электростанция является сердцем системы электроснабжения судна. Она получает электроэнергию от генераторов и распределяет ее по различным распределительным щитам на судне.

Распределительные щиты служат для распределения электроэнергии от центральной электростанции к различным системам и оборудованию на судне. Они обеспечивают защиту от перегрузок и короткого замыкания, а также позволяют контролировать и управлять электропитанием.

Кабельные системы обеспечивают физическую связь между центральной электростанцией, распределительными щитами и системами на судне. Они должны быть правильно спроектированы и установлены для обеспечения безопасности и эффективной передачи электроэнергии.

Системы аварийного питания

Системы аварийного питания на судне предназначены для обеспечения электроэнергией критически важных систем в случае сбоев основной системы электроснабжения.

Суда часто работают в условиях, когда надежное электропитание является жизненно важным. Системы аварийного питания обеспечивают непрерывную работу систем безопасности, освещения, связи и других критически важных систем в случае сбоев основной системы электроснабжения.

Источники аварийного питания на судне могут включать батареи, дизельные генераторы или бесперебойные источники питания (UPS). Эти системы обеспечивают энергией критически важные системы в течение определенного времени, пока не будет восстановлена нормальная работа основной системы электроснабжения.

Системы аварийного питания на судне обычно оснащены автоматическими переключателями, которые моментально переключаются на аварийное питание в случае обрыва электроэнергии от основной системы. Это обеспечивает бесперебойную работу критически важных систем даже в случае сбоя.

Системы энергосбережения

Современные суда все больше обращают внимание на энергосбережение для улучшения эффективности и снижения экологического следа. Системы энергосбережения включают в себя использование энергоэффективного оборудования и технологий, а также управление нагрузкой.

Системы энергосбережения на судне могут включать использование LED-освещения, энергоэффективных приводных моторов, системы рекуперации энергии и других технологий, которые позволяют сократить потребление электроэнергии.

Управление нагрузкой является важной частью системы энергосбережения на судне. Оно включает мониторинг и управление потреблением электроэнергии различными системами и оборудованием на судне, чтобы минимизировать избыточное потребление и оптимизировать использование энергии.

Системы безопасности

Системы безопасности в системе электроснабжения судов включают различные меры для обеспечения безопасной эксплуатации электрических систем и предотвращения возможных аварий.

Заземление и разделительные трансформаторы играют важную роль в обеспечении безопасности электрических систем на судне. Они предотвращают возникновение электрических ударов и помогают изолировать систему от заземления.

Системы электроснабжения судов также оснащены различными устройствами защиты, такими как предохранители, автоматические выключатели и реле, которые обеспечивают защиту от короткого замыкания и перегрузок, предотвращая возникновение пожаров и повреждений оборудования.

Управление системой электроснабжения

Управление системой электроснабжения включает контроль и мониторинг электрических параметров, диагностику и обслуживание системы.

Системы электроснабжения на судне обычно оснащены системами контроля и мониторинга, которые позволяют морским инженерам отслеживать и контролировать электрические параметры, такие как напряжение, ток и частота, для обеспечения надежной работы системы.

Регулярная диагностика и обслуживание системы электроснабжения являются важными аспектами поддержания ее надежной работы. Морским инженерам необходимо проводить проверки и обслуживание генераторов, распределительных щитов, кабельных систем и других компонентов системы для обеспечения их оптимальной производительности.

Система электроснабжения судов является жизненно важным компонентом судовой инфраструктуры. Она обеспечивает электрическую энергию для работы всех систем и оборудования на судне. Правильное функционирование и обслуживание системы электроснабжения являются неотъемлемой частью безопасности и эффективности судовых операций.

Часто задаваемые вопросы

Какая емкость батарей необходима для системы аварийного питания?

Емкость батарей для системы аварийного питания зависит от требований судна и длительности работы критически важных систем. Она должна быть достаточной, чтобы обеспечить электроэнергией эти системы в течение определенного периода времени.

Какие основные функции центральной электростанции на судне?

Центральная электростанция на судне выполняет несколько основных функций. Они включают:

Генерация электроэнергии: Центральная электростанция генерирует электрическую энергию с помощью генераторов, которые могут работать на различных источниках топлива.
Распределение электроэнергии: Электроэнергия, сгенерированная центральной электростанцией, распределяется по различным системам и оборудованию на судне через распределительные щиты и кабельные системы.
Управление электроснабжением: Центральная электростанция обеспечивает контроль и управление электрическими параметрами, такими как напряжение, ток и частота, для обеспечения надежной работы системы электроснабжения.

Можно ли использовать солнечные панели в системе электроснабжения судов?

Да, солнечные панели могут быть использованы в системе электроснабжения судов. Они могут служить вспомогательным источником энергии и использоваться для питания определенных систем и оборудования на судне. Однако эффективность солнечных панелей может быть ограничена в морских условиях, так как они требуют доступа к солнечной радиации.

Какие преимущества систем энергосбережения на судне?

Системы энергосбережения на судне имеют несколько преимуществ. Они включают:

Снижение энергозатрат: Энергосберегающие технологии и практики позволяют сократить потребление электроэнергии на судне, что ведет к снижению затрат на топливо и экономии ресурсов.
Снижение вредного воздействия на окружающую среду: Более эффективное использование энергии на судне позволяет снизить выбросы парниковых газов и других вредных веществ, способствуя более экологичным операциям.
Улучшение надежности и безопасности: Системы энергосбережения могут помочь снизить нагрузку на систему электроснабжения судна, что способствует более надежной работе и предотвращает возможные сбои.
Продление срока службы оборудования: Более эффективное использование энергии помогает сократить износ оборудования, так как оно не будет работать на предельных нагрузках.
Соответствие регуляторным требованиям: Системы энергосбережения помогают судам соответствовать строгим регуляторным требованиям относительно энергоэффективности и снижения выбросов.

Каковы основные причины сбоев в системе электроснабжения судов?

Система электроснабжения судов может столкнуться с различными причинами сбоев, включая:

Неполадки генераторов: Неправильное функционирование или поломка генераторов может привести к сбою в системе электроснабжения.
Перегрузки и короткое замыкание: Неправильное использование или повреждение электрических систем может вызвать перегрузки или короткое замыкание, что приведет к отключению электропитания.
Повреждение кабелей и проводов: Механические повреждения или коррозия кабелей и проводов могут привести к обрыву электропитания.
Неправильное обслуживание и эксплуатация: Недостаточное обслуживание и неправильная эксплуатация системы электроснабжения могут привести к ее сбою.
Проблемы с аварийным питанием: Если система аварийного питания не функционирует должным образом, это может привести к отключению электропитания в критических ситуациях.

Оптимальное обслуживание и тщательное мониторинг помогают предотвратить сбои в системе электроснабжения и обеспечить надежную работу судовых электрических систем.