§ 35. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО СУДНУ
Электрические сети.
Важнейшей составной частью СЭЭС является электросеть, служащая для передачи энергии от источников к потребителям или обеспечивающая электрическую связь между различными элементами какой-либо системы.
Сети можно классифицировать по назначению, конструкции, роду тока и числу изолированных проводов, используемых для передачи электроэнергии к каждому потребителю.
По назначению сети делятся на силовые, освещения и слабого тока. Силовые сети передают энергию к электроприводам, сварочным преобразователям, нагревательным приборам. Сети освещения делят на сети наружного, внутреннего, переносного аварийного освещения и сигнально-отличительных огней. Сети слабого тока обслуживают телефонные и радиотрансляционные установки, средства контроля, управления и сигнализации.
По конструкции сети могут быть воздушными и кабельными. На судах применяют только кабельные сети, в береговых же условиях распространены те и другие.
Сети постоянного тока бывают двухпроводными (рис. 90, а) и однопроводными (рис. 90, б). В однопроводной сети роль второго проводника выполняет корпус судна. В этом случае происходит экономия кабеля, уменьшаются масса и размеры сети. Вместе с тем однопроводная сеть имеет и серьезные недостатки. Во-первых, повышается опасность поражения электрическим током, так как человек, коснувшийся оголенного проводника, попадает под полное напряжение сети. Во-вторых, нельзя контролировать качество изоляции сети.
Когда сопротивление изоляции становится равным нулю, происходит короткое замыкание с корпусом судна и место повреждения обнаруживается. Во всех остальных случаях определить утечку тока через ослабленную изоляцию не удается.. Замерить сопротивление изоляции можно, только обесточив сеть и отключив абсолютно все потребители.
По Правилам Регистра СССР однопроводная сеть постоянного и однофазного переменного тока допускается только напряжением до 30 В на всех судах, кроме нефтеналивных. Сеть сигнально-отличительных огней в любом случае должна быть двухпроводной.
Рис. 90. Сети постоянного тока
Сети трехфазного переменного тока могут быть трех- и четырехпроводными с изолированной (рис. 90, в, д) и заземленной (рис. 90, г, е) нейтралью. Правилами Регистра СССР допускаются только трех-, четырехпроводные сети с изолированной нейтралью. Считается, что они обладают более высокой электробезопасностью. В действительности вопрос много сложнее, чем кажется на первый взгляд. Разветвленная кабельная сеть имеет значительную емкостную связь с корпусом судна. Это обстоятельство не позволяет считать такую сеть изолированной даже в том случае, когда непосредственное электрическое соединение ее с корпусом судна отсутствует. Жилы кабельной сети и корпус судна, разделенные изоляцией кабеля, представляют собой конденсатор. Емкость такого конденсатора тем больше, чем больше протяженность и разветвленность сети. В этом случае опасность поражения человека током при соприкосновении с оголенной фазой велика даже при очень хорошем качестве изоляции всей сети по отношению к корпусу судна.
Четырехпроводная трехфазная сеть, как известно, имеет два напряжения, различающихся в √3 раз. В береговых установках к линейному напряжению подключаются электроприводы, а к фазному — освещение. На судах сеть освещения всегда получает питание через трансформаторы, поэтому применяют только трехпроводные сети. Надобность в нулевом проводе отсутствует.
Системы распределения электроэнергии.
Под системой распределения электроэнергии следует понимать совокупность всех линий, по которым передается электроэнергия к потребителям, связь этих линий с ГРЩ и между собой. Существуют три системы распределения: магистральная, радиальная и смешанная.
При магистральной системе (рис. 91, а) все потребители получают питание по одному или нескольким магистральным кабелям через РЩ или магистральные коробки МК.
При радиальной системе (рис. 91, б) наиболее ответственные потребители получают питание по отдельным линиям (фидерам), менее ответственные потребители, с точки зрения участия их в обеспечении живучести и движения судна — от РЩ, которые, в свою очередь, подключены отдельными линиями к ГРЩ.
Часто потребители, подключенные к одному РЩ, объединяют по принципу однородности выполняемых ими функций.
Непосредственно от ГРЩ и АРЩ получают питание: электроприводы рулевого и якорно-швартовного устройств, пожарных и осушительных насосов, компрессоров и насосов спринклерной системы, масляных и охлаждающих насосов главных двигателей, компрессоров пускового воздуха; радиостанция, гирокомпас и сигнальноотличительные огни; приборы управления судном.
Рис. 91. Системы распределения электроэнергии
При смешанной системе часть потребителей получает питание по радиальному принципу, часть — по магистральному.
Магистральная система позволяет уменьшить расход кабеля, размеры и массу сети, а также размеры ГРЩ. Надежность же снабжения потребителей электроэнергией при такой системе значительно ниже, чем при радиальной. Повреждение магистрального кабеля лишает питания большую группу потребителей, если не все.
Приведенный в Правилах Регистра СССР перечень потребителей, которые должны получать питание непосредственно от ГРЩ, говорит о том, что магистральная система в чистом виде не допускается. Вместе с тем элементы магистрального принципа встречаются, например, в сетях освещения, когда отдельные светильники, розетки подключаются через крестовые коробки к одной линии (микромагистрали) распределительного щита освещения.
§ 36. ЭЛЕКТРОКАБЕЛИ
Судовые кабели должны быть негорючими. Изоляция их должна иметь допустимую температуру нагрева по крайней мере на 10°С выше температуры окружающей среды, но не ниже 65°С. Если на сеть воздействует масло или другие нефтепродукты, то кабели прокладывают в трубах или же выбирают кабели с оболочкой, стойкой к воздействию этих веществ.
На судах допускается применение отечественных кабелей следующих марок: КНР; КНРП; КНРУ; КНРЭ; НРШМ; СРМ; КНРТ; КНРТП; КНРТЭУ; КНРТУ; КНРТЭ; КНРЭТ; КНРЭТЭ; КНРЭТП. Буквы, образующие марку кабеля, имеют единое, строго определенное значение: К — кабель; Н — маслобензостойкая оболочка, не распространяющая горения; Р — резиновая изоляция; П — оплетка из стальных оцинкованных проволок; У — усиленная изоляция; Э — экран из медных проволок; С — свинцовая оболочка; Т — телефонный; Ш — шланговый (гибкий).
Если буква «Э» стоит в конце марки, это значит, что экранируется весь кабель и экранирующая оплетка из медных проволок охватывает все жилы. Если же буква «Э» стоит внутри марки, это значит, что экранируется одна из нескольких жил.
Телефонный кабель имеет от 2 до 48 жил. Кабель марки СРМ в настоящее время почти не применяют. Кабели в оплетке из стальных оцинкованных проволок прокладывают там, где они могут подвергаться механическим воздействиям.
Все кабели указанных марок имеют в своей основе резиновую изоляцию из натурального каучука. Совершенствование кабелей связано с разработкой новых видов изоляции: бутилрезины, кремний-органической резины, поливинилхлорида, полиэтилена, хлоропреновой резины, минеральной, кембриковой и асбестолакотканевой изоляции и др.
Преимущество новых видов изоляции заключается в том, что они позволяют значительно (иногда в 4 раза) увеличить срок службы кабеля и повысить допустимую температуру нагрева жил кабеля до 80—85°С против 65°С при обычной резине. Таким образом, токовые нагрузки на кабель могут быть увеличены в 1,3 раза, а масса кабельных трасс — уменьшена более чем на 20%.
Судовые кабели отечественного производства марок КБН, КБНЭ (Б — бутилрезина) имеют шланговые оболочки из нейритовой резины, а кабели марок КСМ, КСМЭ, СМПЭВ, СМПВ, СМПВЭ (С — судовой, М — малогабаритный) с полиэтиленовой изоляцией жил помещены в полихлорвиниловую (П) оболочку.
Особую группу составляют кабели с минеральной изоляцией (окись магния), которые огнестойки, еще более долговечны и допускают большую токовую нагрузку. Однако их нельзя изгибать, а концы необходимо герметизировать из-за гигроскопичности изоляции.
Все перечисленные марки кабелей выпускают только с медными жилами. Применение на судах кабелей с алюминиевыми жилами не допускается.
Для цепей питания, управления и сигнализации ГЭУ и рулевых устройств сечение токоведущих жил кабелей должно быть не менее 1,5 мм2, а для других электроприводов — не менее 1 мм2. Для цепей сигнализации и связи кабели должны иметь жилы сечением не менее 0,75 мм2. Судовые кабели должны иметь многопроволочные жилы с заданным числом проволок. Кабели с однопроволочными жилами допускаются только (при сечении жилы не более 1,5 мм2) для питания неответственных потребителей.
При вводе кабеля в электрические машины, аппараты, распределительные устройства и другое оборудование для всех жил выполняют контактное оконцевание. Тип оконцевания зависит от конструкции выводов подключаемого оборудования. Допускается оконцевание жил в виде штыря, кольца или наконечника. Любое оконцевание лудят, наконечники обязательно следует опрессовывать. Кольцо можно применять только для жил сечением не более 2,5 мм2.
При протекании по кабелю переменного тока вокруг проводников возникает переменное магнитное поле, индуктирующее в металлических переборках э. д. с. Под действием этой э. д. с. в переборках появляются вихревые токи, которые, во-первых, вызывают нежелательный нагрев металлических переборок, по которым проложен кабель, и, во-вторых, — дополнительные потери энергии в сети.
Если же трехфазный переменный ток протекает по трехжильному кабелю, то поток, замыкающийся вокруг кабеля, равен геометрической сумме потоков отдельных фаз. При симметричной нагрузке на все три фазы результирующий поток вокруг трехфазного кабеля будет равен нулю. По этой причине на судах сеть трехфазного переменного тока выполняют трехжильными кабелями. Токи отдельных фаз не должны отличаться более чем на 15%. Одножильные кабели применяют в случае крайней необходимости.
Все вопросы, касающиеся прокладки кабелей по судну, отражены в Правилах Регистра.
