§ 64. Электрические сети. Классификация систем распределения

электрической энергии и сетей

Передача электрической энергии от главного электрораспредели­тельного щита к приемникам осуществляется с помощью электричес­ких сетей. Система распределения электроэнергии зависит от типа элек­троэнергетической установки. Под системой распределения следует по­нимать совокупность всех линий электропередачи и их связей с ГЭРЩ.

На судах применяются следующие системы распределения электро­энергии: магистральная, радиальная (фидерная) и смешанная.

При магистральной системе распределения (рис. 2.127, а) все приемники электроэнергии получают питание по не­скольким магистралям через включенные в них распределительные щиты (РЩ). Количество магистралей определяется в зависимости от мощности и размещения на судне приемников электрической энергии.

При радиальной (фидерной) системе распределе­ния электроэнергии

(рис. 2.127, б) наиболее ответственные и мощные приемники получают питание непосредственно от ГЭРЩ по отдельным фидерным линиям электропередачи, а все остальные приемники - от распределительных щитов, питающихся по фидерным линиям от ГЭРЩ.

При смешанной системе распределения электроэнергии (рис. 2.127, в) одна часть приемников получает питание по радиальной системе, а другая - по магистральной.

Систему распределения выбирают исходя из надежности снабжения электроэнергией приемников при минимальном объеме сетей. Радиальная система обладает высокой надежностью, так как выход из строя отдельного фидера не нарушает питания остальных приемни­ков. В магистральной системе при поврежденной отдельной магист­рали лишается питания большая группа приемников и, кроме того, ис­ключается возможность централизованного управления питанием от­дельных приемников электроэнергии. Однако магистральная система распределения имеет меньшую массу по сравнению с радиальной. Сме­шанная система сочетает в себе преимущества и недостатки радиальной и магистральной систем.

Выбор той или иной системы распределения электроэнергии зависит от назначения судна, мощности его электроэнергетической установки, а также от количества и расположения приемников электроэнергии.

Рис. 2.127. Системы распределения электроэнергии.

Приемники, которые должны получать питание по отдельным фидерам, определяются Правилами Регистра.

Рассмотренные системы распределения электроэнергии на судах в соответствии с требованиями Правил Регистра и в зависимости от рода тока подразделяются:

при переменном токе - однофазная двухпроводная изолированная; трехфазная трехпроводная изолированная; трехфазная четырехпроводная изолированная;

при постоянном токе - двухпроводная изолированная; однопроводная изолированная.

Двухпроводная система (рис. 2.128, а) выполняется с изоляцией обоих проводов электрической цепи от корпуса судна. Эта система является основной при распределении электрической энергии в судовых сетях постоянного и однофазного переменного тока. Ее дела­ют полностью изолированной от корпуса судна, что повышает надеж­ность работы и безопасность эксплуатации системы. Замыкание на ме­таллический корпус судна (нарушение изоляции проводника в одном полюсе системы) не является коротким замыканием, прикосновение к одному полюсу безопасно для человека. Такая система позволяет вести постоянный контроль за состоянием электрической изоляции сетей с помощью приборов.

Однопроводная система (рис. 2.128, б) имеет один элек­трически изолированный проводник положительной полярности. Изо­ляция отрицательного проводника при двухпроводной системе под­вержена повышенному воздействию окружающей среды за счет поло­жительных ионов (особенно влаги), проникающих в поры изоляции под действием электрического поля между токопроводящими жила­ми проводов. Роль отрицательного проводника при однопроводной системе выполняет корпус судна. В этом случае получается экономия кабеля, уменьшаются масса и габаритные размеры сети. Вместе с тем однопроводная система имеет и серьезные недостатки. Повышается опасность поражения электрическим током, так как человек, коснув­шийся оголенного проводника, попадает под полное напряжение сети. Кроме того, в однопроводной системе нет возможности контролировать качество изоляции сети. Когда сопротивление изоляции становится равным нулю, происходит короткое замыкание с корпусом судна. Со­здается повышенная пожароопасность. В других случаях, т. е. при час­тичном нарушении электрической изоляции системы, утечку тока оп­ределить не удается. Замерить сопротивление изоляции можно, обес­точив систему и отключив все приемники. По Правилам Регистра применение однопроводной сети постоянного и однофазного переменного тока допускается только при напряжении не вы­ше 24 В и в каждом случае используется по согласованию с Регистром.

Трехфазная система переменного тока: трех- и четырехпроводная с изолированной (рис. 2.128, в, г) и заземленной (рис. 2.128, д, е) нейтралью. Правилами Регистра раз­решается применение только изолированных систем трехфазного тока, так как они имеют более высокую электробезопасность. Соединение фазы на корпус судна не является коротким замыканием. Однако во­прос о безопасности изолированной от корпуса трехфазной системы при большой мощности электроэнергетической установки зависит от ем­кости сети. Разветвленная кабельная сеть имеет значительную ем­костную связь с корпусом судна. Жилы кабельной сети и корпус судна, разделенные изоляцией кабеля, представляют собой конденса­тор. Емкость такого конденсатора зависит от протяженности и разветвленности сети. Электрическая емкость не позволяет считать сеть трехфазного тока изолированной от корпуса даже в том случае, когда электрическое соединение с корпусом судна отсутствует. Опасность по­ражения человека электрическим током при прикосновении к оголен­ным проводам из-за емкости очень велика даже при хорошем качестве изоляции всей сети по отношению к корпусу судна. Рост мощности судовых электроэнергетических установок и протяженности кабельных линий вызывает существенное повышение емкостных токов. Влияние указанных токов на электробезопасность системы можно уменьшить путем заземления нулевых точек источников тока (генераторов и трансформаторов) через катушки индуктивности.

Рис. 2.128. Системы распределения электроэнергии в зависимости от

электрической связи их с корпусом судна.

Четырехпроводная трехфазная сеть переменного тока с прямым заземлением нулевой точки (см. рис. 2.128, д, е) допускается только для судов, для которых основным источником электрической энергии явля­ется береговая энергосистема.

По назначению судовые сети могут быть силовые, основного освеще­ния, аварийного освещения, переносного освещения, сигнальных и отличительных огней, контроля и сигнализации, радиосвязи и нави­гации. Работа каждой сети не зависит от работы какой-либо другой.

Силовая электрическая сеть предназначена для передачи и распреде­ления электроэнергии по электрифицированным судовым устройствам и механизмам. Согласно Правилам Регистра судо­вые ответственные электрифицированные устройства должны питать­ся непосредственно от ГЭРЩ, от которого должны быть проложены отдельные фидеры к этим приемникам: вспомогательным механизмам машинного и котельного отделений, рулевому приводу, подруливающе­му устройству, брашпилю, шпилю, грузовым механизмам, прожекто­рам, вентиляционным и рефрижераторным установкам, насосам судовых систем и электрифицированным камбузам.

Электродвигатели механизмов, расположенных недалеко один от другого, могут быть объединены в отдельные группы и получать пи­тание от местных групповых щитов. К последним питание подается по отдельным фидерам от ГЭРЩ. Каждый фидер, отходящий от главного электрораспределительного щита, имеет коммутационную (выключа­тели, переключатели) и защитную (плавкие предохранители, автома­тические выключатели) аппаратуру.

При работе основной электростанции аварийные приемники электрической энергии получают питание через щит аварийной элек­тростанции. Подключение к шинам щита аварийного дизель-генерато­ра должно производиться автоматически, за промежуток времени от подачи сигнала на пуск до готовности приема полной нагрузки не более 10 с.

При питании аварийного распределительного щита от аккумуля­торных батарей зарядное устройство этих батарей должно получать питание от ГЗРЩ.

Судовая осветительная сеть Правилам Регистра должна иметь отдельные цепи освещения: грузовых трюмов, машин­ного отделения, жилых помещений, коридоров на пассажирских су­дах, санитарно-бытовых помещений. Необходимо иметь отдельные це­пи наружного освещения и отличительных, сигнальных фонарей. Все перечисленные цепи могут получать питание от главного и местных распределительных щитов. Цепь освещения машинного и котельного отделений питается от двух отдельных фидеров, чтобы в случае выхода из строя одного из них эти помещения были освещены не менее чем на 50 %.

Электрические лампы и другие приемники объединяют в группы с таким расчетом, чтобы суммарный ток в группе не превышал 10 А, число же осветительных точек в группе при напряжении 220 В было не более 18. Каждая такая группа получает питание по одному ответ­влению и защищена плавким предохранителем на номинальный ток 10 А, установленным на групповом щитке.

Допускается питание каютных вентиляторов и прочих мелких при­емников от конечных цепей освещения. Светильники основного осве­щения коридоров, а на пассажирских судах также светильники осве­щения салонов, трапов и проходов, ведущих на шлюпочную палубу, дол­жны получать питание по двум независимым фидерам. Расположение светильников должно быть таким, чтобы в случае выхода из строя одно­го из фидеров обеспечивалась возможно большая равномерность осве­щенности. Светильники местного освещения в жилых помещениях, а также штепсельные розетки должны получать питание от щита освещения по отдельному фидеру, независимому от фидера питания светиль­ников общего освещения.

На нефтеналивных судах с разделением на противопожарные зоны сети освещения каждой зоны должны получать питание по отдельному фидеру независимо от фидеров, питающих освещение других проти­вопожарных зон. Фидеры освещения следует прокладывать таким об­разом, чтобы пожар в одной зоне не мог повредить фидеров, питающих сети освещения других зон.

Сеть аварийного освещения питается от аварийного источника питания независимо от общей осветительной сети судна. Фидеры указанной сети, отходящие от аварийного или специального щита, защищают от короткого замыкания предохранителями или ав­томатами.

Малое аварийное освещение должно автоматически включаться к аварийному дизель-генератору или к специальной аккумуляторной батарее при понижении напряжения до 40 % в сети основного осве­щения (или исчезновении его) и выключаться при восстановлении нор­мального режима судовой осветительной сети.

Сеть переносного освещения питает штепсельные соединения для переносных ламп и ручного электрифицированного инструмента. Рабочее напряжение в сети переносных ламп допускается не выше 24 В для постоянного и 12 В для переменного тока, в сети пе­реносного инструмента - 36 В постоянного и переменного тока. Ис­точниками электроэнергии для него могут служить аккумуляторные батареи или понижающие трансформаторы.

Сеть сигнальных и отличительных огней предназначена для питания светильников ходовых и отличительных огней судна в темное время суток.

Сеть контроля и сигнализации состоит из цепей машинных телеграфов, пожарной и электрической сигнализации, элек­трорадионавигационных приборов.

Радиотрансляционная сеть служит для трансляции широковещательных радиопрограмм и передачи сообщений и распоря­жений по судну.