§ 9.7. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СУДОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Распределительным устройством (РУ) называют комплекс электрических аппаратов, сборных и соединительных шин, приборов, предназначенных для приема и распределения электрической энергии.
Судовые электрические станции напряжением до 1000 в имеют РУ, выполняемое в виде распределительного щита, на котором установлены сборные шины, автоматические и пакетные выключатели, рубильники, предохранители, измерительные трансформаторы и другие аппараты и приборы, позволяющие осуществить сбор и распределение электрической энергии, контроль за работой установки и управлению ею.
Щит выполняют из стального каркаса, образованного уголками и обтянутого чаще всего стальными листами толщиной 2—2,5 мм. Применяют также бескаркасные щиты.
Назначение и конструктивное выполнение судовых распределительных устройств
По назначению распределительные устройства (щиты) судовых систем принято подразделять на следующие категории.
- Главные распределительные щиты (ГРЩ), принимающие электрическую энергию от главных генераторов и распределяющие ее между распределительными щитами и отдельными приемниками.
- Распределительные щиты (РЩ), получающие энергию от ГРЩ и распределяющие ее между потребителями, сосредоточенными в определенных районах судна (машинное отделение, палубы судна и т. д.).
- Групповые распределительные щиты (ГрРЩ), получающие энергию от РЩ и обеспечивающие питание небольшой группы потребителей — преимущественно освещения.
- Аварийные распределительные щиты (АРЩ), получающие энергию от аварийного генератора и распределяющие ее между потребителями, состав которых обусловлен Регистром СССР (сеть большого аварийного освещения, радиостанция и т. п.).
По конструктивному выполнению распределительные устройства подразделяют на открытые, защищенные, каплезащищенные, брызгозащищенные и водозащищенные. Выбор конструктивных особенностей распределительного устройства определяется местом его установки и условиями работы.
В распределительном устройстве открытого исполнения, обеспечивающем легкую конструкцию с небольшими габаритами, токоведущие части не имеют специальных защитных приспособлений от случайных прикосновений.
Распределительные устройства защищенного исполнения выполняются в целях безопасности так, что в процессе эксплуатации исключается возможность случайного прикосновения к токоведущим частям. Для этой цели РУ окружают металлической сеткой или листами железа, чаще всего перфорированного.
ГРЩ, как правило, выполняют в защищенном исполнении, что повышает безопасность обслуживающего персонала. Сверху ГРЩ снабжают защитой от капель.
Распределительные устройства брызгозащищенного исполнения имеют всесторонние защитные приспособления против попадания внутрь щита водяных брызг.
Распределительные устройства водозащищенного исполнения имеют защитное приспособление против попадания воды внутрь щита.
Подчеркнем, что в целях пожарной безопасности в ряде помещений судна (аккумуляторные, малярные, бункерные угольные ямы, трюмы для перевозки легковоспламеняющихся грузов и др.) установка РУ запрещена вовсе.
При выборе места расположения РУ руководствуются не только условиями работы в том или другом помещении, но и близостью к потребителям. Распределительное устройство располагают там, где сосредоточены основные потребители энергии, получающие питание от данного устройства (машинные и котельные отделения, палубы судна и др.).
ГРЩ обычно располагают не только вблизи основных потребителей, но и вблизи генераторов, что сокращает длину кабелей от генераторов до ГРЩ и облегчает одновременное наблюдение за приборами на щите и генераторами. Располагать ГРЩ рекомендуется поперек судна.
Аварийная электростанция и ее распределительный щит должны устанавливаться совместно в помещении, расположенном выше палубы переборок [30, 2.14.2.2].
Особенности оборудования ГРЩ
ГРЩ оборудуют в соответствии со схемой электрической станции судна. При этом все оборудование располагают на щите так, чтобы обеспечивалось удобство и безопасность эксплуатации станции, удобство технического обслуживания и монтажа аппаратов и приборов РУ. С этой целью ГРЩ разбивают на ряд панелей: генераторные, распределительные и управления.
На каждую генераторную панель выносят аппараты, приборы и устройства, защищающие генератор, позволяющие контролировать его работу, выравнивать между генераторами активную и реактивную нагрузку и др. На генераторных панелях допускается также размещение аппаратуры и измерительных приборов линий, питающих потребителей, но при условии сохранения удобства эксплуатации генераторов.
На распределительные панели выносят коммутационные и защитные аппараты линий к электроприводам механизмов, вентиляции, освещения и т. п., аппаратуру контроля за нагрузкой части линий станции. Панели, исходя из схемы станции, по возможности укомплектовывают однородными потребителями, что делает установку более удобной в эксплуатации. При комплектовании распределительных панелей используют унифицированные блоки из автоматических выключателей и блоки из пакетных выключателей.
Панели управления выделяют на ГРЩ судовых электрических станций в тех случаях, когда целесообразно сосредоточить на одной панели УСГ, переключатели автоматической и ручной синхронизации, исполнительные реле разгрузки генераторов устройств автоматической разгрузки (УРГ), исполнительные реле пуска и остановки резервных агрегатов (УВР), переключатели управления с автоматического на ручное, переключатели ручного управления серводвигателями, приборы контроля изоляции и др.
На панель управления может быть вынесен межсекционный АВВ или разъединитель и др.
Генераторные панели, как правило, располагают в середине ГРЩ, а панель управления — в центре щита, между генераторными панелями.
Заметим, что вокруг распределительных щитов обязательно должны быть уложены резиновые ковры, резко увеличивающие сопротивления пути тока через тело человека при случайном касании им голых токоведущих частей. Применение резиновых ковров существенно повышает электробезопасность работы у распределительных щитов.
Принципиальные схемы включения аппаратов, приборов и устройств генераторных панелей
На рис. 9.7 приведена принципиальная схема генераторной панели ГРЩ установки переменного тока, удовлетворяющей требованиям Регистра СССР [30, 5.2.4]. На каждой генераторной панели устанавливают: амперметр с переключателем для контроля нагрузки каждой из фаз генератора; вольтметр с переключателем для контроля каждого из трех междуфазных напряжений в процессе пуска генератора и при его работе; частотомер для измерения частоты изменения напряжения генератора в процессе пуска и в рабочем режиме; ваттметр трехфазной мощности для контроля за активной нагрузкой генератора и, следовательно, нагрузкой первичного двигателя генератора; амперметр в цепи возбуждения генератора с машинным возбудителем для контроля исправности цепи возбуждения и контроля нагрузки ротора генератора; селективный выключатель для защиты генератора от токов перегрузки, короткого замыкания и для коммутации цепи генераторов.
При работе генератора параллельно с другими генераторами в схеме предусматривают защиту от обратной мощности.
На генераторной панели устанавливают также автоматически действующие устройства разгрузки генераторов, регулирования распределения активной нагрузки и устройства включения резервного генератора.
На генераторную панель или панель управления выносят также переключатель дистанционного управления серводвигателем для регулирования подачи энергоносителя в первичный двигатель, привод автомата гашения поля и некоторые другие приборы и аппараты.
Рис. 9.7. Принципиальная схема генераторной панели ГРЩ переменного тока
Амперметры, ваттметры и защиту от обратной мощности, как правило, включают через трансформаторы тока, что защищает приборы- от разрушительного действия токов к. з. На станциях напряжением выше 220 в ваттметры, частотомеры, защиту от обратной мощности, синхроноскопы обычно подключают через измерительные трансформаторы напряжения.
Вольтметр подключается через трансформатор напряжения или непосредственно.
Щиты, пульты и посты управления
Рис. 9.8. Главный пульт центрального поста управления и контроля (ЦПУ) теплохода «Новгород»
Уже отмечалось, что на главном распределительном щите устанавливают аппараты и приборы, позволяющие осуществлять контроль за работой электрической установки и управление ею. Таким образом, ГРЩ является не только распределительным щитом, но также и щитом управления, независимо от того, выделены ли на щите специальные панели управления или таких панелей на щите не имеется.
На судовых электрических станциях аппараты и приборы контроля и управления иногда выносят на специальный пульт управления, представляющий собой щит с наклонно расположенными панелями.
Пульт управления устанавливают так, что он примыкает к вертикально стоящим панелям ГРЩ, или располагают его на некотором расстоянии от щита; так, например, расположены главный распределительный щит и пульт управления на пароходе «Адмирал Нахимов». Широкое развитие автоматизации судов, как уже отмечалось, потребовало сконцентрировать средства контроля, сигнализации и управления механическим и электромеханическим оборудованием в одном месте, в так называемых центральных постах управления и контроля (ЦПУ); их обычно располагают в машинных отделениях. На судах со знаком автоматизации А1 или А2 наличие ЦПУ обязательно.
ЦПУ чаще всего защищены от шума машинного отделения хорошей звуковой изоляцией, обеспечены кондиционированным воздухом, хорошо освещены. Посты компонуются на площади в несколько десятков квадратных метров и включают в себя пульты управления, ГРЩ, шкафы и панели с устройствами автоматики, мнемонические схемы силовой и электрической установок и общесудовых систем.
На рис. 9.8 представлена часть ЦПУ теплохода «Новгород». Справа от кресла оператора на пульте расположены панель контроля и управления дизель-генераторами СЭС; ближе к центру — панель контроля и управления главной силовой установкой. За пультом справа видны приборы, размещенные на ГРЩ. Перед оператором — окно с обзором машинного отделения судна. Слева от оператора — панели пульта машины централизованного контроля и сигнализации (МЦК).
На современных судах посты и особенно пульты управления находят все большее распространение по мере того как возрастает необходимость в концентрации средств управления и разнообразной информации о техническом состоянии и режимах работы оборудования судна. Например, на экспериментальном высокоавтоматизированном танкере «Сейко Мару» дедвейтом 138 000 т, оборудованном ЭВМ, управляющей производственными процессами по сложной и разнообразной программе, расположены такие посты и пульты управления (см. рис. 9.6): пульт в рулевой рубке, ЦПУ силовой и электроэнергетической установками, пост управления грузовыми операциями с пультом автоматического управления, пульт управления судовой ЭВМ, панели с приборами автоматической регистрации навигационных данных, панель системы предупреждения столкновения и др.
