Выбор номинального напряжения

Значения мощности, напряжения и тока любой электроустановки (а также электросистемы и ее составных элементов) связаны следующи­ми зависимостями:

на постоянном токе

габариты, стоимость, трудоемкость монтажа и т. д. Особенно это сказы­вается на показателях линий передачи электроэнергии (проводах, кабе­лях, шинопроводах). Например, при увеличении тока от 30 до 370 А, т. е. в 12 раз, сечение кабелей с медными жилами увеличивается от 2,5 до 240 мм², т. е. в 96 раз, масса кабелей увеличивается в 35 раз, диаметр — в 5 раз. Кабели сечением более 120 мм² допускается использовать в огра­ниченном количестве из-за высокой трудоемкости их монтажа при затяж­ке, укладке, разделке, оконцевании и подключении. При повышении но­минального тока аппаратов (реле, контакторов, выключателей, предохра­нителей, резисторов и т. п.) от 10 до 1000 А их масса, габариты и стоимость увеличиваются примерно в 10 раз. Дальнейшее повышение тока коммутационных аппаратов делает их чрезвычайно громоздкими и дорогими. При токе 5000-10 000 А аппараты с воздушным охлажде­нием и дугогашением становятся неконструктивными.

Увеличение массы, габаритов и стоимости аппаратов, шинопроводов, контактных зажимов неизменно приводит к ухудшению соответствую­щих показателей качества электрораспределительных устройств (щитов, пультов, коробок, ящиков и т. п.).

Таким образом, при определенных значениях тока линии электропере­дачи и электрораспределительные устройства СЭЭС становятся настолько значительными по массе и габаритам, что их чрезвычайно трудно раз­местить на данном судне. Другие технические и экономические показатели качества СЭЭС при этом оказываются также неудовлетворительными. Во избежание этого при данной мощности необходимо увеличить значение номинального напряжения СЭЭС и снизить значение передаваемого тока.

Значения номинального напряжения электротехнических изделий (устройств, установок и систем) стандартизованы. На постоянном токе стандартами принята следующая шкала напряжений: 12, 24, ПО, 220,440, 1100 В; на переменном токе - 12, 24,110, 220, 380, 660,1140, 3000, 6000, 10 000 В и больше.

Напряжения источников электроэнергии принимаются на 5 % больше указанных значений с учетом потери напряжения при передаче электро­энергии от источников к приемникам.

Напряжения до 1000 В условно считаются низкими, напряжения свы­ше 1000 В — высокими. Практически высоковольтным считается электро­оборудование на напряжение 1100 В и более.

Учитывая, что в судовых условиях велика вероятность поражения лю­дей электрическим током по причинам стесненного обслуживания, нали­чия влаги и металла, применяемые на судах напряжения, согласно Прави­лам Регистра СССР, ограничивают до следующих значений: 12 В для пере­носного освещения — на открытых палубах и других особо сырых поме­щениях; 24 В для переносного освещения во внутренних помещениях с повышенной влажностью; 220 В для сетей освещения, связи и сигнали­зации; 380 В для силовых стационарных электроустановок (в том числе электроприводов). По особому решению Регистр допускает применение напряжений до 1200 В постоянного тока и до 11 000 В переменного тока как для СЭЭС в целом, так и для отдельных мощных электроустановок, например, гребных, подруливающих, буровых, насосных, крановых и т. п. Также допускается применение напряжений до 11 000 В для СЭЭС до­ков, буровых платформ, плав мастерских и других судов, эксплуати­руемых в условиях стоянки и получающих энергию от береговой электро­системы.

Повышение номинального значения напряжения электротехнических изделий (устройств, установок и систем) связано с увеличением толщины изоляции токоведуших частей и расстояний между ними, а следовательно, с некоторым повышением габаритов, массы и стоимости изделий. Однако при повышении напряжения в пределах 12—1000 В изменение габаритов, массы и стоимости проводов, кабелей и различных аппаратов (следова­тельно, и распределительных устройств) практически не существенно. Та­кое изменение становится заметным при переходе на напряжение 3000— 10 000 В и выше.

Габариты, масса и стоимость электрических машин зависят в основ­ном от значения номинальной мощности и частоты вращения. При изме­нении напряжения указанные показатели машин практически сохра­няются.

Следовательно, выбор напряжения СЭЭС и ее элементов должен производиться после определения мощности всех приемников и источни­ков электроэнергии, устанавливаемых на данном судне. Значение номи­нального напряжения СЭЭС необходимо выбирать в зависимости от мощ­ности источников электроэнергии, а также значения токов, протекаю­щих по конкретным линиям электропередачи и электрораспределитель­ным устройствам, для чего должна быть составлена структурная схема СЭЭС.

Опыт проектирования судовых электросистем дает возможность ус­тановить ориентировочную связь значений номинальных напряжений и мощности источников электроэнергии, а именно: напряжение 24 В целе­сообразно при мощности до 10 кВт; напряжение НО, 120, 220 В — при мощности 10—200 кВт; напряжение 380 В — при мощности 200— 4000 кВт.

При мощности источников электроэнергии СЭЭС более 4000 кВт необходимо напряжение 1000 В; при мощности более 10 000 кВт — 3— 6 кВ.

Значение напряжения обычно выбирают на основании технико-эконо­мического сравнения нескольких вариантов значений номинальных напря­жений различных СЭЭС. При этом должны учитываться все показатели ка­чества СЭЭС по назначению, надежности, унификации, технологичности и качества электроэнергии с учетом особенностей данного судна и систем­ного подхода. В настоящее время СЭЭС напряжением свыше 380 В приме­няются редко.

Выбор напряжения иногда определяется протяженностью линий пере­дачи электроэнергии и значением потери напряжения в этих линиях. При большой длине линии электропередачи значение потери напряжения в ней может превышать нормативное. В этом случае необходимо увеличить значение номинального напряжения линии, что уменьшит значение пере­даваемого тока и потерю напряжения в ней.

Дата добавления: 2014-01-05