Судова автоматизована електростанція рефрижератора (стр. 5 из 6)
Подальший розрахунок струмів, к. з. виконується аналогічно п. 2.6.2. результати зводяться в таблицю 2.7.
Складається схема заміщення для випадку, коли до точки К3 тече струм від генератора G2 (рис. 2.10).
Рис. 2.10 – Спрощена схема заміщення
У цій схемі результуючі опори визначаються за формулами:
(2.46) 
(2.47) 
Подальший розрахунок струмів к. з. виконується аналогічно п. 2.6.2. Результати розрахунку зводяться в таблицю 2.7.
2.7 Перевірка автоматичних вимикачів
Протікання струму к. з. по автоматичному вимикачу пов’язано з електродинамічним і тепловим впливом на його струмоведучі частини, значення яких у десятки разів перевищує номінальні (при протіканні робочих струмів). Відключення струму к. з. пов’язано з виникненням інтенсивної дуги.
Кожен автоматичний вимикач у зв’язку з цим розраховується на визначення граничних значень струмів к. з., що можуть протікати і відключатися автоматичним вимикачем без ушкодження його конструкції. Селективні (виборчої дії) автоматичні вимикачі перевіряються за умовами:
на динамічну стійкість:
(2.48)на розривну здатність:
(2.49)де ІУД.РОЗ – розрахунковий питомий струм к. з., А;
ІУД.ДОП – припустиме значення ударного струму к. з. вимикача, А;
ІРОЗ – розрахункове діюче значення струму к з. у момент розбіжності дугогасильних контактів вимикача, А;
ІДОП – припустиме діюче значення струму автоматичного вимикача в момент розбіжності контактів, А.
на термічну стійкість у мережах змінного струму:
(2.50)де І∞ - стале значення струму к. з., кА;
tф – фіктивний час к. з., с;
(Іt2t)ДОП – припустиме значення термічної стійкості апарата, кА2с.
Автоматичні вимикачі миттєвої (неселективної) дії перевіряються тільки на динамічну стійкість (що визначає також їхню розривну здатність) за умовою:
(2.51)Такі автоматичні вимикачі не перевіряються на термічну стійкість, через короткочасність протікання струму к. з.
При невеликій потужності джерел електроенергії СЕЕС, наприклад, при роботі тільки стоянкового генератора і при значному віддалені точки к. з. від джерел (мережі висвітлення, вентиляції і т. п.), струми к. з., що протікають по вимикачах, можуть мати значення менше струмів зрушування максимальних розчеплювачів. У таких випадках необхідно замінити автоматичні вимикачі ( чи їх розчеплювачі), збільшити переріз кабелів або прийняти інші заходи, що забезпечують перевищення струмів к. з. над струмами зрушування розчеплювачів автоматичних вимикачів.
Там, де це одержати не вдається, автомати повинні відключати струми к. з. так, як і струми перевантаження за протизалежної тривалість-струмової характеристики (що забезпечується тепловими чи напівпровідниковими розчеплювачами). Однак, у таких випадках час відключення струмів к. з. може обчислюватися секундами, що дуже підвищує пожежну небезпеку СЕЕС чи окремих її ділянок. В однофазних мережах при цьому доцільно встановлювати запобіжники і комутаційні апарати [4].
Перевірка апаратів захисту зводиться в таблицю 2.3 – для селективних автоматичних вимикачів і в таблицю 2.4 – для настановних автоматичних вимикачів.
2.8 перевірка шин ГРЩ на термічну й електродинамічну стійкість
2.8.1. Перевірити шини на термічну стійкість – означає знайти температуру нагрівання шини струмом к. з. і порівняти її з максимально припустимою температурою шини. Шини будуть термічно стійкі, якщо виконується умова:
(2.52)де θК – температура нагрівання шини струмом к. з., °С;
θmax– максимально припустима температура мідних шин, °С (θmax= 300°С).
За графіком [4], що уявляє залежність θ=f(Аθ) визначається добуток АθН:
Далі визначається значення коефіцієнта β за формулою:
(2.53) 
де І0 – періодична складова струму к. з. у момент часу t = 0;
І∞ - сталий струм к. з.
Визначається фіктивний час протікання періодичної складової струму к. з. за графіком, що уявляє залежність tфп = f(β) [3].
Час протікання періодичної складової струму к. з. tфп = 0,65.
Час протікання аперіодичної складової струму к. з. визначається за формулою:
(2.54) 
Визначається повний час протікання струму к. з.:
(2.55) 
Визначається добуток АθК за формулою:
(2.56)де S – переріз шини, мм2.
Користуючись графіком θ=f(Аθ) [4] визначається температура нагрівання шин струмом к. з.:
θК = 100°С
Далі порівнюється θК і θmax і робиться висновок відносно термічній стійкості шин:
θК = 100°С < θmax = 300°C
Обрані шини відповідають вимогам термічної стійкості.
2.8.2. Перевірити шини на електродинамічну стійкість – це означає визначити механічну напругу, що виникає в шині при протіканні струму к. з. σроз, і порівняти її з максимально припустимою напругою
σдоп = 1,4·104 Н/см2
Шини будуть динамічно стійкими, якщо виконується умова:
σроз < σдоп
Для визначення КФ розраховуються вирази:
(2.57) 
(2.58)де d – відстань між шинами, см;
b – ширина шин, см;
h – товщина шин, см;
а – відстань між осями шин, см:
а = d + b – шини розташовані на ребро
а = d + h - шини розташовані плашмя.
Визначаємо коефіцієнт форми перетину шин
[4].КФ = 0,99
Визначається сила, яка прикладена до одиниці довжини шини при проходженні струму к. з. за формулою:
(2.59)де К = 1,76 – коефіцієнт, що враховує вид к. з.
Приймається відстань між прольотами ℓ = 60 см і число прольотів більше двох, тоді згинальний момент М, що діє на шину дорівнює:
(2.60) 
У шині виникає момент опору, який визначається за формулою:
(2.61) 
Тоді механічна напруга, що виникає в шині:
(2.62) 
Далі порівнюються σроз і σдоп і робиться висновок відносно електродинамічної стійкості шин:
σроз = 0,8·104 Н/см2 < σдоп = 1,4·104 Н/см2
Обрані шини електродинамічно стійкі.
2.9. Розрахунок провалу напруги синхронного генератора під час
пуску потужного асинхронного короткозамкненого двигуна
Відмінною рисою СЕЕС є наявність у них асинхронних короткозамкнених двигунів, потужність яких порівняна з потужністю генераторів.
Відсутність колектора у асинхронних короткозамкнених електродвигунів дає можливість запускати їх без пускових реостатів, застосовуючи найпростіші схеми пуску. Однак пусковий струм у процесі розгону таких двигунів у 5-7 разів більше номінального і є в основному, індуктивним. Якщо потужність електродвигуна складає, наприклад, 30% потужності синхронного генератора, то в момент пуску струм двигуна стосовно номінального струму генератора буде складати 150-200%.
При накиданні подібних індуктивних струмів синхронні генератори сильно розмагнічуються (під дією магнітного потоку реакції якоря) і на якийсь час знижують напругу, що прийнято називати провалом напруги. Відповідно до Правил Регістра, провали напруги СЕЕС не повинні перевищувати 25-30% номінального [4].
Розрахунок провалу напруги синхронного генератора СЕЕС під час пуску потужного короткозамкненого асинхронного двигуна виконується в наступній послідовності: