Состав ГЭРЩ определяется количеством и мощностью генераторных агрегатов, режимами работы судовой электростанции, количеством и назначением приемников электроэнергии, степенью автоматизации электроэнергетической системы судна.
Обычно схема ГЭРЩ (рис. 1) обеспечивает следующие режимы работы судовой электростанции: продолжительную одиночную работу любого генератора на шины ГЭРЩ, продолжительную параллельную работу любых двух генераторов, параллельную работу (на время перевода нагрузки) всех установленных генераторов, включение на шины ГЭРЩ питания с берега и выключение группы приемников.
Схема ГЭРЩ должна гарантировать защиту генераторов от перегрузки, коротких замыканий и обратной мощности; защиту от помех радиоприему; защиту фидеров, контрольных и вспомогательных цепей от токов короткого замыкания и перегрузки; контроль основных параметров электроэнергии тока, напряжения, частоты, мощности; контроль сопротивления изоляции; гашение поля генераторов, световую сигнализацию оперативного положения селективных выключателей.
Большинство современных схем ГЭРЩ обеспечивает автоматическое распределение реактивных и активных мощностей между параллельно работающими генераторами.
На рис. 2 представлена схема генераторной секции ГЭРЩ постоянного тока, предназначенной для управления генератором постоянного тока со смешанным возбуждением.
Генератор G имеет две обмотки возбуждения — параллельную LG1 и последовательную LG2, а также обмотку дополнительных полюсов LG3.
С помощью кабеля генератор соединяется с контактами автоматического выключателя Q1, непосредственно присоединенного к шинам щита. Распределенные шины представляют собой жесткие полосы прямоугольного сечения, изготовленные из электролитической меди. Площадь сечения шин выбирается с таким расчетом, чтобы при длительной нагрузке их температура не превышала 90˚С. Площадь сечения уравнительного провода определяется нагрузкой, равной 50 % номинального тока наиболее мощного генератора.
Для контроля напряжения и тока генератора на лицевой панели секции установлены вольтметр и амперметр магнитоэлектрической системы. Амперметр подключен к цепи генератора с помощью шунта, обеспечивающего необходимое расширение пределов измерения прибора.
Автоматический выключатель Q1 — трехполюсный, с максимальной защитой в двух полюсах с помощью реле K1.1, К1.2, имеет катушку К1.3 независимого расцепителя.
Защита от обратного тока действует следующим образом. Реле обратного тока с катушками К2.1, К.2.2 электродинамической системы при появлении обратного тока в силовой цепи генератора подает через свой контакт К20 питание катушке К1.3 независимого расцепителя, после чего автоматический выключатель Q1 размыкает свои контакты, отключая генератор от шин ГЭРЩ, и одновременно разрывает уравнительный провод.
Положение автоматического выключателя контролируется сигнальными лампами H1, Н2, включенными последовательно с его вспомогательными контактами. Регулирование напряжения генератора производится с помощью реостата возбуждения Rв.
При эксплуатации в судовых условиях генератор постоянного тока в результате тряски и вибрации может потерять остаточный магнетизм; при этом не произойдет самовозбуждение генератора. Для восстановления остаточного магнетизма через обмотку возбуждения должен быть пропущен ток от другого работающего генератора или от аккумуляторной батареи. Для этого реостат возбуждения Rв устанавливают в положение 1, и обмотка возбуждения с помощью пакетного выключателя S на короткое время подключается к постороннему источнику. Для предотвращения обгорания контактов выключателя S при размыкании параллельно обмотке возбуждения включают разрядный резистор Rр. Необходимо следить за тем, чтобы в схеме подмагничивания была соблюдена правильная полярность, иначе генератор будет намагничен в обратном направлении.
Схема генераторной секции ГЭРЩ переменного тока (рис. 3) выполнена по трехпроводной изолированной системе. Синхронный генератор через автоматический выключатель подключают к шинам щита. Конструкция шин такая же, как и у щитов постоянного тока.
Автоматический выключатель Q1 имеет максимальную защиту и независимый расцепитель. Реле обратной мощности К3 в случае срабатывания замыкает свой контакт К3.1 и подает питание на катушку К1, что приводит к отключению автоматического выключателя.
Положение максимального расцепителя контролируется с помощью сигнальных ламп Н1 и Н2, включенных последовательно с вспомогательными контактами автоматического выключателя.
Для регулирования активной нагрузки генератора и частоты тока в сети путем изменения подачи топлива в приводной двигатель с его топливной рейкой связан серводвигатель, включаемый переключателем дистанционного управления ПДУ на три положения 0, 1, 2 (на схеме не показаны). При нулевом положении серводвигатель не вращается, при положении 1 вращается в одну сторону, при положении 2 — в другую. Рукоятка переключателя возвращается в нулевое положение с помощью пружин. ПДУ подключен к аппаратуре синхронизации АС. Автоматический регулятор напряжения АPH может быть установлен на генераторной панели ГЭРЩ. На панели установлен ручной регулятор напряжения R3. Для защиты генератора и его приводного двигателя от перегрузки установлено реле К2, которое отключает неответственные приемники контактором К6.
Включение на параллельную работу осуществляется контактором К4. При раздельной работе генератора крупные приемники, например электродвигатель подруливающего устройства, получают энергию через контактор К5.
Для контроля работы генератора установлены амперметр, вольтметр с переключателями, фазометр, частотомер и ваттметр. Амперметр электромагнитной системы подключен к цепи генератора с помощью двух трансформаторов тока Т1. Такое включение позволяет с помощью переключателя S1 измерять токи во всех трех фазах генератора. В этом случае амперметр включают сначала на ток одного трансформатора, затем на ток другого и, наконец, на суммарный ток двух трансформаторов, который при отсутствии нулевого провода равен току третьей фазы. Вольтметром электромагнитной системы с помощью переключателя S2 измеряют линейное напряжение между двумя любыми фазами.
Обычно схема ГЭРЩ (рис. 1) обеспечивает следующие режимы работы судовой электростанции: продолжительную одиночную работу любого генератора на шины ГЭРЩ, продолжительную параллельную работу любых двух генераторов, параллельную работу (на время перевода нагрузки) всех установленных генераторов, включение на шины ГЭРЩ питания с берега и выключение группы приемников.
Схема ГЭРЩ должна гарантировать защиту генераторов от перегрузки, коротких замыканий и обратной мощности; защиту от помех радиоприему; защиту фидеров, контрольных и вспомогательных цепей от токов короткого замыкания и перегрузки; контроль основных параметров электроэнергии тока, напряжения, частоты, мощности; контроль сопротивления изоляции; гашение поля генераторов, световую сигнализацию оперативного положения селективных выключателей.
Рис. 1. Структурная схема судовой электростанции
Большинство современных схем ГЭРЩ обеспечивает автоматическое распределение реактивных и активных мощностей между параллельно работающими генераторами.
На рис. 2 представлена схема генераторной секции ГЭРЩ постоянного тока, предназначенной для управления генератором постоянного тока со смешанным возбуждением.
Генератор G имеет две обмотки возбуждения — параллельную LG1 и последовательную LG2, а также обмотку дополнительных полюсов LG3.
Рис. 2. Принципиальная схема генераторной секции ГЭРЩ постоянного тока
С помощью кабеля генератор соединяется с контактами автоматического выключателя Q1, непосредственно присоединенного к шинам щита. Распределенные шины представляют собой жесткие полосы прямоугольного сечения, изготовленные из электролитической меди. Площадь сечения шин выбирается с таким расчетом, чтобы при длительной нагрузке их температура не превышала 90˚С. Площадь сечения уравнительного провода определяется нагрузкой, равной 50 % номинального тока наиболее мощного генератора.
Для контроля напряжения и тока генератора на лицевой панели секции установлены вольтметр и амперметр магнитоэлектрической системы. Амперметр подключен к цепи генератора с помощью шунта, обеспечивающего необходимое расширение пределов измерения прибора.
Автоматический выключатель Q1 — трехполюсный, с максимальной защитой в двух полюсах с помощью реле K1.1, К1.2, имеет катушку К1.3 независимого расцепителя.
Защита от обратного тока действует следующим образом. Реле обратного тока с катушками К2.1, К.2.2 электродинамической системы при появлении обратного тока в силовой цепи генератора подает через свой контакт К20 питание катушке К1.3 независимого расцепителя, после чего автоматический выключатель Q1 размыкает свои контакты, отключая генератор от шин ГЭРЩ, и одновременно разрывает уравнительный провод.
Положение автоматического выключателя контролируется сигнальными лампами H1, Н2, включенными последовательно с его вспомогательными контактами. Регулирование напряжения генератора производится с помощью реостата возбуждения Rв.
При эксплуатации в судовых условиях генератор постоянного тока в результате тряски и вибрации может потерять остаточный магнетизм; при этом не произойдет самовозбуждение генератора. Для восстановления остаточного магнетизма через обмотку возбуждения должен быть пропущен ток от другого работающего генератора или от аккумуляторной батареи. Для этого реостат возбуждения Rв устанавливают в положение 1, и обмотка возбуждения с помощью пакетного выключателя S на короткое время подключается к постороннему источнику. Для предотвращения обгорания контактов выключателя S при размыкании параллельно обмотке возбуждения включают разрядный резистор Rр. Необходимо следить за тем, чтобы в схеме подмагничивания была соблюдена правильная полярность, иначе генератор будет намагничен в обратном направлении.
Схема генераторной секции ГЭРЩ переменного тока (рис. 3) выполнена по трехпроводной изолированной системе. Синхронный генератор через автоматический выключатель подключают к шинам щита. Конструкция шин такая же, как и у щитов постоянного тока.
Рис. 3. Принципиальная схема генераторной секции ГЭРЩ переменного тока
Автоматический выключатель Q1 имеет максимальную защиту и независимый расцепитель. Реле обратной мощности К3 в случае срабатывания замыкает свой контакт К3.1 и подает питание на катушку К1, что приводит к отключению автоматического выключателя.
Положение максимального расцепителя контролируется с помощью сигнальных ламп Н1 и Н2, включенных последовательно с вспомогательными контактами автоматического выключателя.
Для регулирования активной нагрузки генератора и частоты тока в сети путем изменения подачи топлива в приводной двигатель с его топливной рейкой связан серводвигатель, включаемый переключателем дистанционного управления ПДУ на три положения 0, 1, 2 (на схеме не показаны). При нулевом положении серводвигатель не вращается, при положении 1 вращается в одну сторону, при положении 2 — в другую. Рукоятка переключателя возвращается в нулевое положение с помощью пружин. ПДУ подключен к аппаратуре синхронизации АС. Автоматический регулятор напряжения АPH может быть установлен на генераторной панели ГЭРЩ. На панели установлен ручной регулятор напряжения R3. Для защиты генератора и его приводного двигателя от перегрузки установлено реле К2, которое отключает неответственные приемники контактором К6.
Включение на параллельную работу осуществляется контактором К4. При раздельной работе генератора крупные приемники, например электродвигатель подруливающего устройства, получают энергию через контактор К5.
Для контроля работы генератора установлены амперметр, вольтметр с переключателями, фазометр, частотомер и ваттметр. Амперметр электромагнитной системы подключен к цепи генератора с помощью двух трансформаторов тока Т1. Такое включение позволяет с помощью переключателя S1 измерять токи во всех трех фазах генератора. В этом случае амперметр включают сначала на ток одного трансформатора, затем на ток другого и, наконец, на суммарный ток двух трансформаторов, который при отсутствии нулевого провода равен току третьей фазы. Вольтметром электромагнитной системы с помощью переключателя S2 измеряют линейное напряжение между двумя любыми фазами.
