Электрическая защита в СЭЭС

Основными видами нарушений нормальной работы СЭЭС или отдельных ее элементов являются следующие:

— недопустимое понижение сопротивления изоляции токо-проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов;

— повышение сопротивления контактных соединений токопро-водов (клеммы электрических машин, аппаратов, кабелей);

— обрыв токопроводов (шин, жил кабелей, проводов);

— металлическое замыкание токопроводов разных полярностей (глухое короткое замыкание);

— перегрузка электродвигателей по моменту сопротивления на валу (неисправности или перегрузки приводных механизмов);

— неисправности в работе автоматических устройств управле­ния элементами СЭЭС (ложные сигналы управления);

— ошибки экипажа в использовании электротехнических устройств.

Причины, вызывающие в судовых условиях такие нарушения, носят случайный характер: дефекты материалов, технологии изго­товления и монтажа электрооборудования, агрессивное воздей­ствие окружающей среды (попадание влаги, масел, морской воды, щелочей и кислот), внешние механические перегрузки (вибрация и удары), электрические возмущения (наведенные атмосферные перенапряжения), старение материалов и износ деталей, наруше­ния правил эксплуатации судового электрооборудования и др.

В работе СЭЭС нарушения проявляются в увеличении токов и мощностей по сравнению с их нормальными эксплуатационными значениями, ненормальном снижении или повышении напряжения в сети и искажении синусоидальности его формы, повышении электромагнитных моментов электрических машин, повышении температуры отдельных частей устройств, возникновении электро­магнитных и механических резонансных явлений. В конечном итоге нарушения приводят к необратимому выходу из строя по­врежденного оборудования, нарушению нормального питания судна электроэнергией, возникновению очагов пожаров и даже к катастрофам.

Для аварийных процессов в СЭЭС характерен значительный диапазон длительности их протекания (перенапряжения — от Ю^-9 до 10~³ с, нарастание перегрева контактов — от 10² с до нескольких недель), энергетических уровней (тепловыделение от долей ватт в месте понижения сопротивления изоляции кабеля до единиц мегаватт в месте металлического короткого замыкания на ГРЩ), значений приращений токов в аварийных цепях (от долей процента до тысяч процентов номинальной величины), электродинамических эффектов (электромагнитные силы вызы­вают механические перегрузки, измеряемые сотнями процентов номинальных значений).

С целью уменьшения повреждений оборудования и сокраще­ния времени нарушения нормального электроснабжения судна предусматривается защита СЭЭС в аварийных режимах. Защита осуществляется системой устройств, автоматически отключающих поврежденные элементы или части СЭЭС и сигнализирующих о коротких замыканиях; перегрузках по току и мощности; по­вреждении первичного двигателя генератора; обрыве одной фазы питающего фидера; исчезновении (снижении) напряжения в сети.

Поэтому диагностическими признаками (величинами) возник­новения нарушений нормальной работы в СЭЭС являются: умень­шение сопротивления изоляции в сети ниже допустимого предела (повреждение изоляции, загрязнение или отсыревание изоляцион­ной поверхности), повышение тока или мощности в цепи выше номинальной величины (перегрузка потребителя, неблагоприят­ное сочетание режимов работы группы потребителей, короткое замыкание в цепи), снижение напряжения (короткое замыкание, обрыв фазы в питающем фидере, нарушение в работе регулятора напряжения генератора), изменение направления активной мощ­ности или тока генератора (неисправность в работе приводного двигателя или его регулятора частоты вращения). Важным и осложняющим построение защиты обстоятельством оказывается возможность близких значений диагностических величин в нор­мальных эксплуатационных режимах и при авариях (особенно при перегрузках). Например, пусковой ток асинхронного двига­теля может превосходить ток короткого замыкания в фидере.

Своему целевому назначению система защиты СЭЭС будет соответствовать только при следующих важных для нее свой­ствах:

— быстродействии;

— избирательности (селективности) — способности локально отключать поврежденный элемент (участок) СЭЭС;

— чувствительности — способности «отличать» аварийные и нормальные изменения диагностических величин;

— надежности — способности надежно срабатывать при ава­рии и не срабатывать в нормальных режимах;

— электродинамической и термической устойчивости устройств защиты — способности без механических повреждений и обгора-ния отключать предельные по величине токи короткого замы­кания.

Система защиты в СЭЭС построена на использовании комму­тационно-защитных аппаратов, выключателей, предохранителей, реле тока и мощности, устройств автоматической разгрузки и включения резервных генераторных агрегатов, значительная часть которых устанавливается на ГРЩ. С помощью этих ус­тройств реализуется защита всех основных ее элементов: генера­торных агрегатов, секций ГРЩ, фидеров сети, электродвигателей, трансформаторов и цепей управления, сигнализации и измерений.

Дата добавления: 2014-01-05