Главный электрораспределительный щит представляет собой комплект отдельных типовых секций, соединенных болтами в единую жесткую конструкцию. Применение секций позволяет изготовить ГЭРЩ на любое количество генераторов и питающих линий. Секции ГЭРЩ могут быть генераторными, распределительными и управления. Для каждого генератора предусматривают отдельную секцию. Секции комплектуют в зависимости от рода тока судовой электростанции.
В генераторных секциях постоянного тока устанавливают автоматический выключатель с расцепителем и тепловой защитой, реле обратного тока, один амперметр и один вольтметр, регуляторы возбуждения. В генераторных секциях переменного тока дополнительно устанавливают ваттметр и частотомер. Амперметр и вольтметр имеют переключатели.
Распределительные секции служат для управления, защиты и контроля работы отдельных приемников энергии, получающих питание от главного электрораспределительного щита. На таких секциях устанавливают автоматические выключатели и амперметры для измерения нагрузки приемников. Для неответственных приемников небольшой мощности в качестве коммутационной аппаратуры могут быть использованы пакетные переключатели, а для защиты — плавкие предохранители. Автоматические выключатели отличаются эксплуатационными преимуществами по сравнению с пакетными: большими быстродействием и разрывной способностью, поэтому установка автоматических выключателей даже для приемников небольшой мощности предпочтительнее.
Секции управления служат для осуществления операций по синхронизации генераторов судовой электростанции. В них размещают приборы для контроля включения генераторов на параллельную работу, измерения сопротивления изоляции, аппараты для разъединения шин при раздельной работе генераторов.
На ГЭРЩ устанавливают измерительные трансформаторы для рас ширения пределов измерения приборов в цепях переменного тока и для изоляции этих приборов от токопроводящих частей, находящихся под высоким напряжением.
Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. У трансформатора напряжения первичную обмотку, имеющую большое число витков, включают параллельно в цепь высокого (свыше 1000 В) напряжения, в которой нужно измерить напряжение, а к вторичной, имеющей небольшое число витков, подключают вольтметр, параллельную обмотку ваттметра, счетчика и т. д., которые между собой соединяют параллельно.
Нормальный режим трансформатора напряжения подобен холостому ходу, так как сопротивление вольтметра или параллельной обмотки ваттметра, счетчика значительно и ток в цепи вторичной обмотки мал. Для обеспечения безопасности работы один конец вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора заземляют, иначе при пробое изоляции первичной обмотки высокое напряжение может поступить на приборы и кожух, что опасно для обслуживающего персонала.
Трансформатор тока применяют для измерения тока. Он всегда бывает повышающим. Первичную обмотку, имеющую небольшое число витков, включают последовательно в цепь нагрузки, в которой нужно измерить ток, а вторичную обмотку с большим числом витков замыкают на амперметр, последовательные обмотки ваттметра, счетчика и т. д. которые соединяют между собой последовательно.
Вторичная обмотка трансформатора тока рассчитана на номинальный ток 5 А или 1 А, на который рассчитывают также приборы. Если амперметр предназначен для работы только с данным трансформатором, то его шкалу градуируют непосредственно в значениях измеряемого тока.
Все трансформаторы тока, если они не нагружены приборами, должны быть замкнуты накоротко, что можно осуществлять как на вторичной, так и на первичной обмотке. Если этого не сделать, то магнитный поток и потери в магнитопроводе увеличатся настолько, что трансформатор может сгореть. Кроме того, во вторичной обмотке создается недопустимо большое значение э. д. с. Для безопасности обслуживания один конец вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.
Измерительные приборы включают к измерительным трансформаторам с помощью универсальных переключателей. В качестве амперметровых и вольтметровых переключателей широко используют в оборудовании ГЭРЩ универсальные ключи, обеспечивающие переключение измерительных приборов на разные электрические цепи. В схемах ГЭРЩ постоянного тока в амперметровых цепях применяют измерительные шунты.
ГЭРЩ судовой электростанции может иметь системы шин с различными родом тока и значениями напряжения для возможности питания различных приемников энергии. На рис. 1 показана однолинейная схема электростанции с разными номинальными напряжениями и родом тока, состоящей из двух дизель-генераторов ДГ1, ДГ2, трансформатора Т, преобразователя П, валогенератора ВГ, подключенных к шинам ГЭРЩ с помощью автоматических выключателей.
В качестве коммутационной аппаратуры, выполняющей также функции защиты, в схемах судовых ГЭРЩ широко используют автоматические выключатели автоматы различных типов, предназначенные для защиты источников тока от токов короткого замыкания и перегрузок, а также для нечастых оперативных включений и отключений при номинальных режимах.
Автоматы, устанавливаемые на ГЭРЩ, можно разделить на две группы: автоматы для подключения генераторов и соединения секций ГЭРЩ и автоматы, служащие для подключения к ГЭРЩ фидеров приемников.
Конструкция генераторных автоматов в зависимости от крепления на распределительной панели имеет стационарное и выдвижное исполнение. Выдвижные автоматы в рабочем и ремонтном (выдвинутом) состояниях имеют фиксированное положение на установочных опорах. Контактная система каждой фазы (полюса) состоит из двух параллельно включенных пар контактов: главных и разрывных.
Главные контакты изготовлены из металлокерамики (никель—серебро—графит), разрывные — из меди и графита. При включении автомата сначала замыкаются разрывные, затем главные контакты. Размыкание происходит в обратной последовательности. Электрическая дуга, возникающая на разрывных контактах, гасится в дугогасительной камере. Блок вспомогательных контактов служит для управления электрическими цепями управления и сигнализации. Механизм свободного расцепления автомата состоит из системы шарнирно связанных рычагов, обеспечивающих включение контактов автомата от действия привода; он создает независимую скорость размыкания контактов при включении расцепителя.
Максимальный расцепитель действует на электромагнитном принципе и служит для выключения генераторного автомата при прохождении через него токов перегрузки или токов короткого замыкания. Если ток перегрузки силовой цепи прекращается за время, меньшее выдержки времени, создаваемой часовым механизмом расцепителя, якорь электромагнита под действием пружины возвращается в исходное положение, и автомат остается включенным.
Независимый (отключающий) расцепитель предназначен для дистанционного выключения автомата. Электромагнит расцепителя механическим воздействием на механизм свободного расцепления выключает автомат.
Автоматы с электродвигательным приводом, установленные на ГЭРЩ, имеют электрическую схему управления (рис. 2), узлы которой смонтированы на откидной панели.
При включении напряжения на схему срабатывает реле блокировки К2, замыкается контакт К2.1 и размыкаются контакты К2.2 и К2.3. Схема управления подготовлена к включению автомата электродвигательным приводом. Замыканием контакта S1 включается катушка реле напряжения К1, которое срабатывает при напряжении выше 85 % номинального, гарантирующем четкую работу электродвигательного привода.
Замыкаются контакты К1.2, К1.3, и двигатель М, вращаясь, воздействует через червячный редуктор на механизм свободного расцепления. В конце цикла включения автомата размыкается контакт конечного выключателя S3, реле напряжения К1 теряет питание и контактами К1.2 и К1.3 выключает двигатель. Якорь двигателя останавливается тормозной системой. Контакт S3 включается. При замкнутых силовых контактах автомата размыкается вспомогательный контакт S2, и повторного включения двигателя М не произойдет. Резистор R1 ограничивает ток при замыкании контакта S1 во включенном состоянии автомата. Резистор R2 совместно с резистором R1 ограничивает ток в катушке реле К2. Выключение автомата выполняется независимым расцепителем.
Щиты ГЭРЩ бывают прислоненными и свободно стоящими. Генераторные секции и секции управления размещаются в середине щита, а распределительные секции — по его краям. Возможны и другие варианты.
Лицевые панели щита изготовляют из листовой стали с отверстиями для рукояток аппаратов и шкал приборов. На лицевую сторону навешивают таблички из антикоррозионного материала с надписями, обозначающими аппараты и приборы. Высота щита должна быть не более 2000 мм, ширина секции — 600—700 мм. Расстояние от настила до осей измерительных приборов не должно превышать 1800 мм, а до рукояток управления — 1700 мм.
Перед щитом и за ним предусматривают свободные проходы, обеспечивающие беспрепятственный доступ к любому аппарату и прибору. Проход за щитом при длине не более 3 м имеет ширину 600 мм, а при большей длине — 800 мм. Проход за щит ограждают сетчатыми дверьми с защелками, которые изнутри можно открывать без ключа. Двери должны открываться наружу или быть раздвижными. При длине щита до 3 м разрешается вход за щит с одной стороны, при длине свыше 3 м обязательно устраивают два входа с противоположных концов щита. С задней стороны щита устанавливают горизонтальные поручни из изоляционного материала. На лицевой стороне каждой панели также предусматривают горизонтальные или вертикальные поручни. Проходы за щитом и перед ним покрывают коврами из гофрированной маслостойкой диэлектрически прочной резины.
Освещение щита — местное, состоящее из светильников с арматурой, отбрасывающей световой поток в сторону щита. Пространство за щитом также освещается светильниками. Все светильники получают питание непосредственно от шин щита.
Установка ГЭРЩ в помещениях, где возможно появление паров легковоспламеняющихся жидкостей и взрывоопасных газов, а также прокладка над щитом, перед ним и за ним трубопроводов пара и жидкостей не разрешаются. В виде исключения возможна прокладка трубопроводов перед лицевой стороной щита на расстоянии не менее 1500 мм при отсутствии соединительных фланцев в районе щита. В непосредственной близости от щита не должно размещаться оборудование, эксплуатируемое в условиях высокой температуры, парообразования и т. п.
В последние годы стали применять ГЭРЩ и центральный пост управления (ЦПУ). ГЭРЩ — собственно распределительное устройство — представляет собой металлический каркас с установленной на нем основной коммутационно-защитной аппаратурой. Конструкция этого устройства открытая, со свободным доступом ко всем частям оборудования. ЦПУ представляет собой центральный пульт управления, устанавливаемый рядом или в другом помещении. На пульте управления размещают только контрольно-измерительные приборы, сигнализацию, кнопки управления, переключатели, выключатели оперативных цепей. С этого пульта контролируют работу генераторов и приемников энергии, включение генераторов на параллельную работу, включение и отключение приемников и т. д.
В генераторных секциях постоянного тока устанавливают автоматический выключатель с расцепителем и тепловой защитой, реле обратного тока, один амперметр и один вольтметр, регуляторы возбуждения. В генераторных секциях переменного тока дополнительно устанавливают ваттметр и частотомер. Амперметр и вольтметр имеют переключатели.
Распределительные секции служат для управления, защиты и контроля работы отдельных приемников энергии, получающих питание от главного электрораспределительного щита. На таких секциях устанавливают автоматические выключатели и амперметры для измерения нагрузки приемников. Для неответственных приемников небольшой мощности в качестве коммутационной аппаратуры могут быть использованы пакетные переключатели, а для защиты — плавкие предохранители. Автоматические выключатели отличаются эксплуатационными преимуществами по сравнению с пакетными: большими быстродействием и разрывной способностью, поэтому установка автоматических выключателей даже для приемников небольшой мощности предпочтительнее.
Секции управления служат для осуществления операций по синхронизации генераторов судовой электростанции. В них размещают приборы для контроля включения генераторов на параллельную работу, измерения сопротивления изоляции, аппараты для разъединения шин при раздельной работе генераторов.
На ГЭРЩ устанавливают измерительные трансформаторы для рас ширения пределов измерения приборов в цепях переменного тока и для изоляции этих приборов от токопроводящих частей, находящихся под высоким напряжением.
Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. У трансформатора напряжения первичную обмотку, имеющую большое число витков, включают параллельно в цепь высокого (свыше 1000 В) напряжения, в которой нужно измерить напряжение, а к вторичной, имеющей небольшое число витков, подключают вольтметр, параллельную обмотку ваттметра, счетчика и т. д., которые между собой соединяют параллельно.
Нормальный режим трансформатора напряжения подобен холостому ходу, так как сопротивление вольтметра или параллельной обмотки ваттметра, счетчика значительно и ток в цепи вторичной обмотки мал. Для обеспечения безопасности работы один конец вторичной обмотки и стальной кожух трансформатора заземляют, иначе при пробое изоляции первичной обмотки высокое напряжение может поступить на приборы и кожух, что опасно для обслуживающего персонала.
Трансформатор тока применяют для измерения тока. Он всегда бывает повышающим. Первичную обмотку, имеющую небольшое число витков, включают последовательно в цепь нагрузки, в которой нужно измерить ток, а вторичную обмотку с большим числом витков замыкают на амперметр, последовательные обмотки ваттметра, счетчика и т. д. которые соединяют между собой последовательно.
Рис. 1. Структурная схема электростанции с различным родом тока
Вторичная обмотка трансформатора тока рассчитана на номинальный ток 5 А или 1 А, на который рассчитывают также приборы. Если амперметр предназначен для работы только с данным трансформатором, то его шкалу градуируют непосредственно в значениях измеряемого тока.
Все трансформаторы тока, если они не нагружены приборами, должны быть замкнуты накоротко, что можно осуществлять как на вторичной, так и на первичной обмотке. Если этого не сделать, то магнитный поток и потери в магнитопроводе увеличатся настолько, что трансформатор может сгореть. Кроме того, во вторичной обмотке создается недопустимо большое значение э. д. с. Для безопасности обслуживания один конец вторичной обмотки и кожух трансформатора заземляют.
Измерительные приборы включают к измерительным трансформаторам с помощью универсальных переключателей. В качестве амперметровых и вольтметровых переключателей широко используют в оборудовании ГЭРЩ универсальные ключи, обеспечивающие переключение измерительных приборов на разные электрические цепи. В схемах ГЭРЩ постоянного тока в амперметровых цепях применяют измерительные шунты.
ГЭРЩ судовой электростанции может иметь системы шин с различными родом тока и значениями напряжения для возможности питания различных приемников энергии. На рис. 1 показана однолинейная схема электростанции с разными номинальными напряжениями и родом тока, состоящей из двух дизель-генераторов ДГ1, ДГ2, трансформатора Т, преобразователя П, валогенератора ВГ, подключенных к шинам ГЭРЩ с помощью автоматических выключателей.
В качестве коммутационной аппаратуры, выполняющей также функции защиты, в схемах судовых ГЭРЩ широко используют автоматические выключатели автоматы различных типов, предназначенные для защиты источников тока от токов короткого замыкания и перегрузок, а также для нечастых оперативных включений и отключений при номинальных режимах.
Автоматы, устанавливаемые на ГЭРЩ, можно разделить на две группы: автоматы для подключения генераторов и соединения секций ГЭРЩ и автоматы, служащие для подключения к ГЭРЩ фидеров приемников.
Рис. 2. Принципиальная схема управления электродвигательным приводом автомата
Конструкция генераторных автоматов в зависимости от крепления на распределительной панели имеет стационарное и выдвижное исполнение. Выдвижные автоматы в рабочем и ремонтном (выдвинутом) состояниях имеют фиксированное положение на установочных опорах. Контактная система каждой фазы (полюса) состоит из двух параллельно включенных пар контактов: главных и разрывных.
Главные контакты изготовлены из металлокерамики (никель—серебро—графит), разрывные — из меди и графита. При включении автомата сначала замыкаются разрывные, затем главные контакты. Размыкание происходит в обратной последовательности. Электрическая дуга, возникающая на разрывных контактах, гасится в дугогасительной камере. Блок вспомогательных контактов служит для управления электрическими цепями управления и сигнализации. Механизм свободного расцепления автомата состоит из системы шарнирно связанных рычагов, обеспечивающих включение контактов автомата от действия привода; он создает независимую скорость размыкания контактов при включении расцепителя.
Максимальный расцепитель действует на электромагнитном принципе и служит для выключения генераторного автомата при прохождении через него токов перегрузки или токов короткого замыкания. Если ток перегрузки силовой цепи прекращается за время, меньшее выдержки времени, создаваемой часовым механизмом расцепителя, якорь электромагнита под действием пружины возвращается в исходное положение, и автомат остается включенным.
Независимый (отключающий) расцепитель предназначен для дистанционного выключения автомата. Электромагнит расцепителя механическим воздействием на механизм свободного расцепления выключает автомат.
Автоматы с электродвигательным приводом, установленные на ГЭРЩ, имеют электрическую схему управления (рис. 2), узлы которой смонтированы на откидной панели.
При включении напряжения на схему срабатывает реле блокировки К2, замыкается контакт К2.1 и размыкаются контакты К2.2 и К2.3. Схема управления подготовлена к включению автомата электродвигательным приводом. Замыканием контакта S1 включается катушка реле напряжения К1, которое срабатывает при напряжении выше 85 % номинального, гарантирующем четкую работу электродвигательного привода.
Замыкаются контакты К1.2, К1.3, и двигатель М, вращаясь, воздействует через червячный редуктор на механизм свободного расцепления. В конце цикла включения автомата размыкается контакт конечного выключателя S3, реле напряжения К1 теряет питание и контактами К1.2 и К1.3 выключает двигатель. Якорь двигателя останавливается тормозной системой. Контакт S3 включается. При замкнутых силовых контактах автомата размыкается вспомогательный контакт S2, и повторного включения двигателя М не произойдет. Резистор R1 ограничивает ток при замыкании контакта S1 во включенном состоянии автомата. Резистор R2 совместно с резистором R1 ограничивает ток в катушке реле К2. Выключение автомата выполняется независимым расцепителем.
Щиты ГЭРЩ бывают прислоненными и свободно стоящими. Генераторные секции и секции управления размещаются в середине щита, а распределительные секции — по его краям. Возможны и другие варианты.
Лицевые панели щита изготовляют из листовой стали с отверстиями для рукояток аппаратов и шкал приборов. На лицевую сторону навешивают таблички из антикоррозионного материала с надписями, обозначающими аппараты и приборы. Высота щита должна быть не более 2000 мм, ширина секции — 600—700 мм. Расстояние от настила до осей измерительных приборов не должно превышать 1800 мм, а до рукояток управления — 1700 мм.
Перед щитом и за ним предусматривают свободные проходы, обеспечивающие беспрепятственный доступ к любому аппарату и прибору. Проход за щитом при длине не более 3 м имеет ширину 600 мм, а при большей длине — 800 мм. Проход за щит ограждают сетчатыми дверьми с защелками, которые изнутри можно открывать без ключа. Двери должны открываться наружу или быть раздвижными. При длине щита до 3 м разрешается вход за щит с одной стороны, при длине свыше 3 м обязательно устраивают два входа с противоположных концов щита. С задней стороны щита устанавливают горизонтальные поручни из изоляционного материала. На лицевой стороне каждой панели также предусматривают горизонтальные или вертикальные поручни. Проходы за щитом и перед ним покрывают коврами из гофрированной маслостойкой диэлектрически прочной резины.
Освещение щита — местное, состоящее из светильников с арматурой, отбрасывающей световой поток в сторону щита. Пространство за щитом также освещается светильниками. Все светильники получают питание непосредственно от шин щита.
Установка ГЭРЩ в помещениях, где возможно появление паров легковоспламеняющихся жидкостей и взрывоопасных газов, а также прокладка над щитом, перед ним и за ним трубопроводов пара и жидкостей не разрешаются. В виде исключения возможна прокладка трубопроводов перед лицевой стороной щита на расстоянии не менее 1500 мм при отсутствии соединительных фланцев в районе щита. В непосредственной близости от щита не должно размещаться оборудование, эксплуатируемое в условиях высокой температуры, парообразования и т. п.
В последние годы стали применять ГЭРЩ и центральный пост управления (ЦПУ). ГЭРЩ — собственно распределительное устройство — представляет собой металлический каркас с установленной на нем основной коммутационно-защитной аппаратурой. Конструкция этого устройства открытая, со свободным доступом ко всем частям оборудования. ЦПУ представляет собой центральный пульт управления, устанавливаемый рядом или в другом помещении. На пульте управления размещают только контрольно-измерительные приборы, сигнализацию, кнопки управления, переключатели, выключатели оперативных цепей. С этого пульта контролируют работу генераторов и приемников энергии, включение генераторов на параллельную работу, включение и отключение приемников и т. д.
