1.1 Классификация, структура и состав СЭЭС

объединенных процессом
Производства электроэнергии,
Преобразования электроэнергии,
Распределения электроэнергии
Состав СЭЭС:
Судовые источники электроэнергии
Судовые

преобразователи электроэнергии
Судовые линии электропередачи
Судовые электрораспределительные щиты

вырабатывающие электроэнергию
По назначению:
Основные – обеспечивающие мощность СЭЭС в любом режиме

работы
Резервные - обеспечивающие резерв мощности СЭЭС в любом режиме работы
Аварийные - обеспечивающие мощность СЭЭС в аварийном режиме работы
По виду привода:
Дизель-генераторы (ДГ)
Турбогенераторы (ТГ)
Газотурбогенераторы (ГТГ)
Установки отбора мощности:
Утилизационные турбогенераторы (УТГ)
Валогенераторы (ВГ)

преобразующие род тока
Электромашинные преобразователи:
Электрические машины постоянного и переменного тока (например:

двигатель переменного тока – генератор постоянного тока, двигатель постоянного тока – генератор переменного тока)
Статические преобразователи:
Трансформаторы - статические электромагнитные преобразователи напряжения одного уровня в напряжение другого уровня при постоянстве частоты
Выпрямители полупроводниковые
Инверторы полупроводниковые
Преобразователи частоты полупроводниковые
Широтно-импульсные преобразователи полупроводниковые

от источников к приемникам
ЛЭП по способу канализации электроэнергии выполняют
Фидерными,

т.е. без ответвлений
Магистральными, т.е. с ответвлениями для подключения вдоль длины вторичных распределительных щитов или приемников электроэнергии
Перемычка – специальная ЛЭП, соединяющая главный и аварийный распределительные щиты

между приемниками
По выполняемым функциям разделяют на
Главные распределительные щиты (ГРЩ) –

соединяющие основные (резервные) источники с ЛЭП
Аварийные распределительные щиты (АРЩ) – соединяющие аварийные источники с ЛЭП
Щиты электроснабжения (питания) с берега (ЩПБ) – соединяющие судовые приемники электроэнергии с береговой электросетью или ЩПБ другого судна
Вторичные щиты (ВРЩ) – распределяющие электроэнергию между группой электроприемников

ход судна:
Автономная СЭЭС – не связана с СЭУ
Комбинированная СЭЭС –

идет отбор мощности от СЭУ
Единая СЭЭС – объединенная с СЭУ (гребная электрическая установка ГЭУ)
По количеству электростанций в СЭЭС:
Одностанционные
Многостанционные
По назначению:
Основная
Аварийная
Специального назначения
По способу управления – автоматизированные и неавтоматизированные
По роду тока – постоянного и переменного

распределительный щит
ВД – вспомогательный дизель
ВРЩ – вторичный распределительный щит
Г –

генератор
ГРЩ – главный распределительный щит
П – перемычка
ПЭЭ – преобразователь электроэнергии
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега

распределительный щит
ВГ – валогенератор
ВД – вспомогательный дизель
ВРЩ – вторичный распределительный

щит
Г – генератор
ГД – главный двигатель
ГРЩ – главный распределительный щит
ПЭЭ – преобразователь электроэнергии
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега
ВРШ – винт регулируемого шага

распределительный щит
ВРЩ – вторичный распределительный щит
Г – генератор
ГД – главный

двигатель
ГРЩ – главный распределительный щит
ГЭД – гребной электродвигатель
П – перемычка
Т – трансформатор
ЩПБ – щит питания с берега
ВРШ – винт регулируемого шага

собой одну или две электрические связи (перемычки)
По этим связям электроэнергия

может передаваться в том или ином направлении
Достоинства: повышается надежность (при выходе из строя одной СЭС, снабжение электроэнергией обеспечивает другая)
Недостатки: система получается более сложной для управления и автоматизации
Применяется на морских судах

ГА — генераторный агрегат;
ГРЩ — главный распределительный щит;
ЩПБ — щит питания с берега;
П — потребители электроэнергии

во всех режимах работы судна.
Электростанция размещается в машинном отделении

судна так, чтобы оси вращающихся источников электроэнергии были параллельны диаметральной плоскости судна, а ГРЩ — перпендикулярен ей
Аварийная электростанция предназначена для питания электроэнергией аварийных потребителей при выходе из строя основной электростанции.
В качестве источников энергии на аварийных электростанциях обычно используют дизель-генераторы небольшой мощности или аккумуляторные батареи.
Устанавливают станцию в специальных помещениях на главной палубе или выше нее
Электростанции специального назначения; предназначены в основном для питания гребных электрических установок на дизель-электроходах

мощности, которого достаточно для обеспечения (после соответствующего преобразования) общесудовых потребителей

электроэнергии.
 Генераторные установки, использующие мощность главной силовой установки, называются генераторными установками отбора мощности. 
Отбор мощности от силовой установки судна для ЭЭС может происходить, если в составе электростанции применены:
генераторы (валогенераторы), привод которых осуществляется через механическую передачу от судового валопровода или от вала отбора мощности главного двигателя.
Утилизационные турбогенераторы, которые получают пар от утилизационных котлов, использующих тепло выхлопных газов главных двигателей.
существуют комбинированные установки отбора мощности, которые имеют валогенераторы и турбогенераторы отбора мощности

валогенератором:
1 – главный двигатель,
2 – механический редуктор,
3

– ГПТ, 4 – автономный ДГ

Принципиальная схема судовой электростанции переменного тока с валогенератором:
1 – главный двигатель, 2 – редуктор,
3 – ГПТ, 4 – ДПТ, 5 – фрикционные муфты, 6 - СГ, 7 – дизель,
8 – автономный ДГ

(где главный двигатель — ДВС или газовая турбина), так и

на пароходах с паровой машиной или паровой турбиной в качестве главного двигателя
Валогенераторные системы представляют собой системы непосредственного отбора мощности
Недостатки систем отбора мощности
Зависимость напряжения и частоты от скорости движения судна
Затрудняется или делается почти невозможной параллельная работа валогенераторов с автономными генераторами;
Требуется быстрое включение резервного источника электроэнергии при постановке машин на "стоп" (по требованиям Регистра перерыв питания не должен превышать 5... 10 с)
Необходимо усложнять системы для уменьшения влияния данных недостатков
Стабилизировать выходные параметры валогенераторов и улучшить условия их параллельной работы можно двумя путями:
поддержанием постоянства частоты вращения генератора с помощью специальных устройств
преобразованием электрической энергии плохого качества
Для стабилизации частоты вращения используют муфты сложной конструкции или каскадное соединение электрических машин

энергетической установки,
уменьшают удельный расход топлива на киловаттчас,
снижают уровень

шума в машинном отделении.
сокращаются эксплуатационные расходы на обслуживание и ремонт дизель-генераторов.
Недостатки:
валогенераторы могут работать только на переднем ходу судна при диапазоне изменения частоты вращения главного двигателя в пределах 85—105% номинального значения.
Требования:
Изменение напряжения на зажимах валогенератора допускается в пределах 85—105% номинального значения., а частота тока должна быть равна 45 — 52,5 Гц
Перерыв в питании ответственных потре­бителей при автоматическом переключении с валогенератора на аккумуляторную батарею, а также с батареи на дизель-генератор не должен превышать 3 – 5 с

надежным резервированием за счет других источников электроэнергии (дизель-генератор, аккумуляторная батарея).

При значительном снижении частоты вращения главного двигателя валогенератор отключается и подается сигнал на автоматический запуск дизель-генератора.
Система автозапуска должна производить
пуск,
разгон,
возбуждение,
включение на нагрузку за время, не превышающее 15с с момента поступления сигнала на запуск
В период переключения нагрузки с валогенератора на дизель-генератор ответственные электропотребители обеспечиваются энергией от аккумуляторной батареи непосредственно или через преобразователь тока

1 – силовая установка, 2 – паровой котел,
3 –

паровая турбина, 4 – СГ, 5 – автономный ДГ

собой систему косвенного отбора мощности
В установках утилизации тепловой энергии выхлопных

газов главного двигателя используются турбогенераторы, питающиеся паром от котлов, работающих на тепловой энергии выхлопных газов
Обеспечение бесперебойности питания потребителей электроэнергией решается проще, чем в СЭЭС с валогенераторами, т.к. аккумулированной в паровом котле энергии оказывается достаточно для нескольких минут работы турбины после остановки главного двигателя. Этого времени вполне достаточно для перевода нагрузки на автономный агрегат
Утилизационные турбо­генераторы благодаря тепловой инерции системы, а также возможности регулирования расхода пара, имеют более стабильные выходные параметры
Могут удовлетворительно работать параллельно с автономными генераторами.
При постановке машин на "стоп" продолжают функционировать в течение 5.. .20 мин

1 – главный двигатель, 2 – бытовые потребители, подогрев топлива,

3 – валогенератор по системе Г-Д,, 4 – турбогенератор, 5 – автоматический регулятор распределения нагрузки, 6 – утилизационный котел, 7, 8 – дизель-генераторы

судна в электроэнергии полностью обеспечивается синхронным утилизационным турбогенератором и валогенератором.

Автоматический регулятор распределения нагрузки обеспечивает постоянный отбор максимальной мощности от утилизационного турбогенератора
При недостатке мощности турбогенератора загружается валогенератор
Если нагрузка уменьшается и появляется резерв мощности у турбогенератора, то максимально возможная загрузка его обеспечивается переводом синхронного генератора валогенераторной установки в двигательный режим
При этом валогенераторная установка получает питание от утилизационного турбогенератора и, используя обратимость электрических машин, начинает работать на гребной вал

режиме являются основными источниками электроэнергии
Они должны обеспечивать качество электроэнергии не

ниже вырабатываемой генераторами с автономным приводом
Должно быть предусмотрено автоматическое переключение ответственных потребителей (например, при остановке или реверсе главного двигателя) на независимый источник питания
Если перерыв в электроснабжении допустим по эксплуатационным характеристикам потребителей, то питание их не должно прерываться более чем на 7с

постоянного и переменного тока, СЭЭС промышленной и повышенной частоты

Соловьев

Н.Н. Судовые электроэнергетические системы
§ 1.1, 1.2, 1.4