ISSN 1991-3087
Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

НА ГЛАВНУЮ

Общий подход к построению компьютерной модели электроэнергетической системы танкеров типа Suezmax для режимов металлического и дугового коротких замыканий

 

Федоренко Вячеслав Александрович,

аспирант Государственной морской академии им. С. О. Макарова.

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Баранов Александр Потапович.

 

За последние годы значительно увеличилось количество судов, построенных на российских судоверфях. Крупные судостроительные предприятия восстанавливаются после событий девяностых годов и получают заказы на постройку новых современных высокоавтоматизированных судов. В начале 2008 года правительство объявило о приоритете транспорта в развитии экономики страны. Однако создание транспорта, в частности постройка новых судов, не может быть реализована без грамотного проектирования. Россия, как страна, обладающая огромными интеллектуальными ресурсами, должна иметь все эффективные и современные средства проектирования любых сложных технических комплексов без помощи  иностранных компаний. Одним из указанных средств, в настоящее время, является компьютерное моделирование судовых комплексов. Особый интерес представляет компьютерное моделирование судовой электроэнергетической системы танкеров типа Suezmax, ввиду огромного спроса на эти суда из-за их высокой эффективности и доходности.

Компьютерное моделирование аварийных режимов судовой электроэнергетической системы (СЭЭС), в частности режимов металлического и дугового короткого замыканий (КЗ), очень важно не только при выборе коммутационной аппаратуры и устройств распределения электроэнергии, но и при определении уставок защиты. Правильный выбор указанных устройств и их уставок, выполняющийся на стадии проектирования, непосредственно влияет на безопасность экипажа, груза, судна и экологию. Последнее очень актуально для танкеров, как особо опасных морских транспортных средств.

Стандарт [3] допускает замещение силовой сети судна одним эквивалентным источником электроэнергии (синхронный генератор) и двумя эквивалентными потребителями (асинхронные двигатели). Статическую нагрузку можно не брать в расчет, если в составе этой нагрузки, установленной на борту танкера, отсутствуют мощные конденсаторы фильтров гармоник и статических компенсаторов. Эквивалентная схема судовой сети, составленная с учетом этих факторов, показана на рис. 1.

 

Рис. 1. Эквивалентная  схема СЭЭС для режима КЗ.

 

Асинхронные двигатели (АД) составляют до 80% всей электрической нагрузки судна. При этом асинхронную нагрузку можно разделить на две основные группы, представленные эквивалентными группами М1 и М2. Первая группа, подключенная к распределительному щиту (РЩ), обозначена эквивалентным асинхронным двигателем М1,  является двигателями приводов обслуживающих главную энергетическую установку, судовую электростанцию и небольшой ряд механизмов различного назначения. Вторая группа, в качестве эквивалентного двигателя М2, обозначает мощные приводы балластных насосов, станций гидравлики и грузовых насосов. Электродвигатели второй группы значительно отличаются от двигателей первой группы по своим параметрам.

Чтобы построить компьютерную модель по приведенной схеме необходимо иметь:

-                     математические модели основных отдельных элементов электроэнергетической системы, а именно: синхронных генераторов (СГ) с автоматическими регуляторами напряжения (АРН), приводных двигателей (ПД) с автоматическими регуляторами частоты (АРЧ), кабельных линий, асинхронных электродвигателей и уравнений связи. Здесь следует отметить, что классический вид уравнений перечисленных элементов не позволяет использовать их для построения компьютерной модели. Лучшим вариантом являются преобразованные уравнения Парка-Горева в осях dq. Подход к построению математических моделей источников, приемников и устройств распределения энергии в осях dq подробно описан в [1];

-                     параметры элементов СЭЭС;

- среду для моделирования. Могут применяться как языки программирования высокого уровня, так и математические программы, например MATLAB;

- практические навыки построения, настройки и отладки модели.

Модель СЭЭС танкера типа Suezmax  в осях dq построенная по эквивалентной схеме, показана на рис. 2.

 

Рис. 2.  Модель в осях dq СЭЭС танкера Suezmax, построенная по эквивалентной схеме.

 

Практика расчетов и моделирования режимов кз в электроустановках подтвердила допустимость принятия следующих условий и допущений, перечисленных в [2, 3], а именно:

-                     элементы системы (источники, устройства распределения электрической энергии и потребители) работают с изолированной нейтралью;

-                     электрическая емкость электроэнергетической системы не учитывается;

-                     состояние электрической изоляции принимается идеальным;

-                     отсутствуют качания генераторов;

-                     насыщение асинхронных двигателей не учитывается;

-                     все элементы схемы – симметричны;

-                     СГ СЭЭС работают в перевозбужденном режиме;

-                     для режима металлического КЗ в точке аварии напряжение принимается равным нулю;

-                     для режима дугового КЗ в точке аварии напряжение принимается равным половине номинального напряжения.

Таким образом, наличие отдельных моделей для источников, потребителей и устройств распределения электрической энергии позволяет создавать компьютерные модели СЭЭС судов. Компьютерное моделирование СЭЭС позволяет определять параметры системы в аварийных режимах судовой сети для выбора оборудования и уставок по условиям металлического и дугового коротких замыканий. 

 

Литература.

 

1.                  Баранов А. П., Раимов М. М. Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации. СПб.: Элмор, 1997.-232 с.

2.                  Крючков И.И., Неклепаев Б.Н., Старшинов В. А, Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования. М.:Издательский центр «Академия», 2005.-416 с.

3.                  Отраслевой стандарт. ОСТ 5Р.6181-81. Судовые электроэнергетические системы. Методы расчета переходных процессов.

 

Поступила в редакцию 31.07.2008 г.

2006-2019 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.