Классификация, структура и состав СЭЭС (Тема 1.1)

1. 1.1 Классификация, структура и состав СЭЭС

2. Основные понятия

СЭЭС – судовая электроэнергетическая система – это
совокупность электроустановок, объединенных процессом
- Производства электроэнергии,
- Преобразования электроэнергии,
- Распределения электроэнергии
Состав СЭЭС:
Судовые источники электроэнергии
Судовые преобразователи электроэнергии
Судовые линии электропередачи
Судовые электрораспределительные щиты

3. Судовые источники электроэнергии

Судовые источники электроэнергии – генераторные или аккумуляторные
электроустановки, вырабатывающие электроэнергию
По назначению:
Основные – обеспечивающие мощность СЭЭС в любом режиме работы
Резервные - обеспечивающие резерв мощности СЭЭС в любом режиме работы
Аварийные - обеспечивающие мощность СЭЭС в аварийном режиме работы
По виду привода:
Дизель-генераторы (ДГ)
Турбогенераторы (ТГ)
Газотурбогенераторы (ГТГ)
Установки отбора мощности:
• Утилизационные турбогенераторы (УТГ)
• Валогенераторы (ВГ)

4. Судовые преобразователи электроэнергии

Судовые преобразователи электроэнергии – электромашинные или
статические электроустановки, преобразующие род (параметры) тока
Электромашинные преобразователи:
Электрические машины постоянного и переменного тока (например:
двигатель переменного тока – генератор постоянного тока, двигатель
постоянного тока – генератор переменного тока)
Статические преобразователи:
Трансформаторы - статические электромагнитные преобразователи
напряжения одного уровня в напряжение другого уровня при
постоянстве частоты
Выпрямители полупроводниковые
Инверторы полупроводниковые
Преобразователи частоты полупроводниковые
Широтно-импульсные преобразователи полупроводниковые

5. Судовые линии электропередачи

Судовые линии электропередачи – кабельные
электроустановки, доставляющие электроэнергию от
источников к приемникам
ЛЭП по способу канализации электроэнергии выполняют
Фидерными, т.е. без ответвлений
Магистральными, т.е. с ответвлениями для подключения
вдоль длины вторичных распределительных щитов или
приемников электроэнергии
Перемычка – специальная ЛЭП, соединяющая главный и
аварийный распределительные щиты

6. Судовые электрораспределительные щиты

Судовые электрораспределительные щиты – специальные
электроустановки, распределяющие электроэнергию между
приемниками
По выполняемым функциям разделяют на
Главные распределительные щиты (ГРЩ) – соединяющие
основные (резервные) источники с ЛЭП
Аварийные распределительные щиты (АРЩ) – соединяющие
аварийные источники с ЛЭП
Щиты электроснабжения (питания) с берега (ЩПБ) –
соединяющие судовые приемники электроэнергии с береговой
электросетью или ЩПБ другого судна
Вторичные щиты (ВРЩ) – распределяющие электроэнергию
между группой электроприемников

7. Классификация СЭЭС

8. Классификация СЭЭС

По наличию связи с судовой энергетической установкой (СЭУ), обеспечивающей ход
судна:
Автономная СЭЭС – не связана с СЭУ
Комбинированная СЭЭС – идет отбор мощности от СЭУ
Единая СЭЭС – объединенная с СЭУ (гребная электрическая установка ГЭУ)
По количеству электростанций в СЭЭС:
Одностанционные
Многостанционные
По назначению:
Основная
Аварийная
Специального назначения
По способу управления – автоматизированные и неавтоматизированные
По роду тока – постоянного и переменного

9. Автономная СЭЭС

АГ – аварийный генератор
АД – аварийный дизель
АРЩ – аварийный распределительный
щит
ВД – вспомогательный дизель
ВРЩ – вторичный распределительный
щит
Г – генератор
ГРЩ – главный распределительный щит
П – перемычка
ПЭЭ – преобразователь электроэнергии
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега

10. Комбинированная СЭЭС

АГ – аварийный генератор
АД – аварийный дизель
АРЩ – аварийный распределительный щит
ВГ – валогенератор
ВД – вспомогательный дизель
ВРЩ – вторичный распределительный щит
Г – генератор
ГД – главный двигатель
ГРЩ – главный распределительный щит
ПЭЭ – преобразователь электроэнергии
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега
ВРШ – винт регулируемого шага

11. Единая СЭЭС

АГ – аварийный генератор
АД – аварийный дизель
АРЩ – аварийный распределительный щит
ВРЩ – вторичный распределительный щит
Г – генератор
ГД – главный двигатель
ГРЩ – главный распределительный щит
ГЭД – гребной электродвигатель
П – перемычка
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега
ВРШ – винт регулируемого шага

12. Структурная схема автономной СЭЭС с двумя основными станциями

Электростанции имеют между
собой одну или две
электрические связи
(перемычки)
По этим связям электроэнергия
может передаваться в том или
ином направлении
Достоинства: повышается
надежность (при выходе из
строя одной СЭС, снабжение
электроэнергией обеспечивает
другая)
Недостатки: система получается
более сложной для управления
и автоматизации
Применяется на морских судах
ГА — генераторный агрегат;
ГРЩ — главный распределительный щит;
ЩПБ — щит питания с берега;
П — потребители электроэнергии

13. По назначению

Основная судовая электростанция предназначена для питания всех
потребителей электроэнергии во всех режимах работы судна.
Электростанция размещается в машинном отделении судна так,
чтобы оси вращающихся источников электроэнергии были
параллельны диаметральной плоскости судна, а ГРЩ —
перпендикулярен ей
Аварийная электростанция предназначена для питания электроэнергией
аварийных потребителей при выходе из строя основной электростанции.
В качестве источников энергии на аварийных электростанциях
обычно используют дизель-генераторы небольшой мощности или
аккумуляторные батареи.
Устанавливают станцию в специальных помещениях на главной
палубе или выше нее
Электростанции специального назначения; предназначены в основном
для питания гребных электрических установок на дизель-электроходах

14. Установки отбора мощности

15. Основные понятия

В ходовом режиме главная силовая установка обычно имеет резерв
мощности, которого достаточно для обеспечения (после соответствующего
преобразования) общесудовых потребителей электроэнергии.
Генераторные установки, использующие мощность главной силовой
установки, называются генераторными установками отбора мощности.
Отбор мощности от силовой установки судна для СЭЭС может происходить,
если в составе электростанции применены:
генераторы (валогенераторы), привод которых осуществляется через
механическую передачу от судового валопровода или от вала отбора
мощности главного двигателя.
Утилизационные турбогенераторы, которые получают пар от
утилизационных котлов, использующих тепло выхлопных газов главных
двигателей.
существуют комбинированные установки отбора мощности, которые
имеют валогенераторы и турбогенераторы отбора мощности

16. Валогенераторные установки отбора мощности

Принципиальная схема судовой
электростанции постоянного тока с
валогенератором:
1 – главный двигатель,
2 – механический редуктор,
3 – ГПТ, 4 – автономный ДГ
Принципиальная схема судовой
электростанции переменного тока с
валогенератором:
1 – главный двигатель, 2 – редуктор,
3 – ГПТ, 4 – ДПТ, 5 – фрикционные
муфты, 6 - СГ, 7 – дизель,
8 – автономный ДГ

17. Валогенераторные установки отбора мощности

Валогенераторы могут быть применены как на теплоходах (где главный двигатель — ДВС или
газовая турбина), так и на пароходах с паровой машиной или паровой турбиной в качестве
главного двигателя
Валогенераторные системы представляют собой системы непосредственного отбора мощности
Недостатки систем отбора мощности
Зависимость напряжения и частоты от скорости движения судна
Затрудняется или делается почти невозможной параллельная работа валогенераторов с
автономными генераторами;
Требуется быстрое включение резервного источника электроэнергии при постановке машин
на "стоп" (по требованиям Регистра перерыв питания не должен превышать 5... 10 с)
Необходимо усложнять системы для уменьшения влияния данных недостатков
Стабилизировать выходные параметры валогенераторов и улучшить условия их параллельной
работы можно двумя путями:
поддержанием постоянства частоты вращения генератора с помощью специальных
устройств
преобразованием электрической энергии плохого качества
Для стабилизации частоты вращения используют муфты сложной конструкции или каскадное
соединение электрических машин

18. Валогенераторные установки отбора мощности

Достоинства валогенераторов:
экономят моторесурс дизель-генераторов,
существенно повышают КПД энергетической установки,
уменьшают удельный расход топлива на киловатт час,
снижают уровень шума в машинном отделении.
сокращаются эксплуатационные расходы на обслуживание и ремонт дизельгенераторов.
Недостатки:
валогенераторы могут работать только на переднем ходу судна при диапазоне
изменения частоты вращения главного двигателя в пределах 85—105% номинального
значения.
Требования:
Изменение напряжения на зажимах валогенератора допускается в пределах 85—105%
номинального значения., а частота тока должна быть равна 45 — 52,5 Гц
Перерыв в питании ответственных потребителей при автоматическом переключении с
валогенератора на аккумуляторную батарею, а также с батареи на дизель-генератор
не должен превышать 3 – 5 с

19. Валогенераторные установки отбора мощности

Валогенераторную установку в составе электростанции необходимо
обеспечивать надежным резервированием за счет других источников
электроэнергии (дизель-генератор, аккумуляторная батарея).
При значительном снижении частоты вращения главного двигателя
валогенератор отключается и подается сигнал на автоматический запуск
дизель-генератора.
Система автозапуска должна производить
пуск,
разгон,
возбуждение,
включение на нагрузку за время, не превышающее 15с с момента
поступления сигнала на запуск
В период переключения нагрузки с валогенератора на дизель-генератор
ответственные электропотребители обеспечиваются энергией от
аккумуляторной батареи непосредственно или через преобразователь тока

20. Утилизационные установки отбора мощности

Принципиальная схема судовой электростанции с утилизационным
турбогенератором:
1 – силовая установка, 2 – паровой котел,
3 – паровая турбина, 4 – СГ, 5 – автономный ДГ

21. Утилизационные установки отбора мощности

Турбогенераторы могут быть только на теплоходах
Турбогенераторы представляют собой систему косвенного отбора мощности
В установках утилизации тепловой энергии выхлопных газов главного двигателя
используются турбогенераторы, питающиеся паром от котлов, работающих на
тепловой энергии выхлопных газов
Обеспечение бесперебойности питания потребителей электроэнергией решается
проще, чем в СЭЭС с валогенераторами, т.к. аккумулированной в паровом котле
энергии оказывается достаточно для нескольких минут работы турбины после
остановки главного двигателя. Этого времени вполне достаточно для перевода
нагрузки на автономный агрегат
Утилизационные турбогенераторы благодаря тепловой инерции системы, а также
возможности регулирования расхода пара, имеют более стабильные выходные
параметры
Могут удовлетворительно работать параллельно с автономными генераторами.
При постановке машин на "стоп" продолжают функционировать в течение 5.. .20 мин

22. Комбинированная энергетическая установка

Комбинированная энергетическая установка с утилизационным турбогенератором и
валогенератором:
1 – главный двигатель, 2 – бытовые потребители, подогрев топлива, 3 – валогенератор
по системе Г-Д,, 4 – турбогенератор, 5 – автоматический регулятор распределения
нагрузки, 6 – утилизационный котел, 7, 8 – дизель-генераторы

23. Комбинированная энергетическая установка

В ходовом режиме при использовании этой установки потребность судна в
электроэнергии полностью обеспечивается синхронным утилизационным
турбогенератором и валогенератором.
Автоматический регулятор распределения нагрузки обеспечивает постоянный
отбор максимальной мощности от утилизационного турбогенератора
При недостатке мощности турбогенератора загружается валогенератор
Если нагрузка уменьшается и появляется резерв мощности у турбогенератора, то
максимально возможная загрузка его обеспечивается переводом синхронного
генератора валогенераторной установки в двигательный режим
При этом валогенераторная установка получает питание от утилизационного
турбогенератора и, используя обратимость электрических машин, начинает
работать на гребной вал

24. Требования к установка отбора мощности

Валогенераторы и утилизационные турбогенераторы в ходовом режиме
являются основными источниками электроэнергии
Они должны обеспечивать качество электроэнергии не ниже вырабатываемой
генераторами с автономным приводом
Должно быть предусмотрено автоматическое переключение ответственных
потребителей (например, при остановке или реверсе главного двигателя) на
независимый источник питания
Если перерыв в электроснабжении допустим по эксплуатационным
характеристикам потребителей, то питание их не должно прерываться более
чем на 7с

25. Домашнее задание

Классификация СЭЭС
Структура СЭЭС
Состав СЭЭС
Параметры СЭЭС (конспект), сравнительная
характеристика СЭЭС постоянного и переменного
тока, СЭЭС промышленной и повышенной частоты
Соловьев Н.Н. Судовые электроэнергетические
системы
§ 1.1, 1.2, 1.4