МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С ПОЛНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
Аннотация
В статье рассмотрена методика расчетов токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе и вентильными генераторами. В отличие от систем с одним родом тока, в рассматриваемых системах генерирование и потребление электроэнергии происходит на переменном токе, а распределение - на постоянном. Действующие стандарты для расчетов токов короткого замыкания в данных системах не могут быть использованы по ряду причин. В частности, в них не рассматриваются отдельные источники подпитки точки короткого замыкания и режимы работы вентильных генераторных агрегатов с переменной частотой вращения. Электрические машины переменного тока, получающие питание от сети постоянного тока через инверторы, осуществляют подпитку точки короткого замыкания в сети постоянного тока, что связано с наличием обратных диодов. Конденсаторные батареи звена постоянного тока являются дополнительным источником подпитки места короткого замыкания. При малом сопротивлении участков цепи, по которым протекают токи разряда конденсаторов, значения токов разряда могут достигать сотен килоампер. Токи короткого замыкания оказывают сильное электродинамическое воздействие на токопроводы и могут привести к серьезным повреждениям распределительных щитов с возникновением пожара. В связи с этим необходимо разработать методику расчета токов короткого замыкания в данных системах. В статье предложен способ определения наибольшего значения ударного тока в точке короткого замыкания электроэнергетической системы с распределением электроэнергии на постоянном токе. Повышение точности расчетов токов короткого замыкания позволит повысить надежность и безопасность судовых электроэнергетических систем с распределением электроэнергии на постоянном токе.
Ключевые слова
короткое замыкание, электрический ток, электроэнергетические системы, вентильные генераторы, полупроводниковые преобразователи, гребные электрические установки, выпрямители, инверторы, конденсаторы, аккумуляторные батареи
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Правила классификации и постройки морских судов. - Ч. XI. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2017. - 129 с.
ОСТ 5Р.6181-81. Судовые электроэнергетические системы. Методы расчета переходных процессов. - 1981. - 596 с.
ОСТ 6126-77. Судовые электроэнергетические системы постоянного тока. Метод расчета токов короткого замыкания. - 1977. - 142 с.
Григорьев А. В. Перспективы внедрения вентильных газотурбогенераторов на морском флоте / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин, С. М. Малышев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова - 2016. - № 1 (35). - С. 165-169. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-1-165-169.
Шелудько В. Н. Научно-экспериментальный комплекс физических моделей судовых электро-энергетических систем и систем электродвижения нового поколения / В. Н. Шелудько, Ю. В. Сентябрев, А. В. Григорьев [др.] // Известия СПбГЭТУ ЛЭТИ. - 2016. - Т. 7. - С. 48-51.
Григорьев А. В. Особенности расчетов токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе / А. В. Григорьев, А. Ю. Васильев, С. М. Малышев // Российский морской регистр судоходства: науч.-техн. сб. - 2017. - Вып. 48/49. - С. 104- 108.
Гольдштейн М. Е. Функции передачи постоянного тока на базе преобразователей напряжения в режиме установившегося короткого замыкания в энергосистеме / М. Е. Гольдштейн, Н. В. Корбуков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2015. - Т. 15. - № 3. - С. 20-24. DOI: 10.14529/power150303.
Приходько В. М. Особенности расчетов токов короткого замыкания с учетом сопротивления электрической дуги в судовых электроэнергетических системах / В. М. Приходько, И. В. Приходько, В. Ю. Лучкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 5 (39). - С. 185-195. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-5-185-195.
Жуков В. В. Влияние обратимых двигатель-генераторов и статических преобразователей на ток КЗ в системе постоянного тока электростанций / В. В. Жуков, В. Ф. Казайкин, М. А. Шиша [и др.] // Электрические станции. - 1990. - № 10. - С. 44-48.
Кузнецов Ю. П. Математическое моделирование и расчеты дуговых процессов при коротких замыканиях в сетях постоянного тока / Ю. П. Кузнецов, Эль-Зейн Адам // Тезисы докладов Всесоюзной науч. конф. «Токи короткого замыкания в энергосистемах». - М., 1995. - С. 64-67.
Азовцев А. А. Короткие замыкания в мощных электроустановках постоянного тока / А. А. Азовцев, Ю. В. Рокотян // Судовая электромеханика и связь. - 1968. - № 40. - С. 3-15.
Григорьев А. В. Теоретические вопросы расчета токов короткого замыкания в судовых электроэнергетических системах с распределением электроэнергии на постоянном токе / А. В. Григорьев, А. Ю. Васильев, Ю. А. Кулагин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова - 2017. - Т. 9. - № 5. - С. 1095-1103. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-5-1095-1103.
Grigoryev A. V. Unified ship power grids with alternators and DC power distribution / A. V. Grigoryev, M. Malyshev, R. R. Zaynullin // Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2017 International Conference on. - IEEE, 2017. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076232.
Vicenzutti A. Studies on asymmetrical short circuit currents in shipboard medium voltage direct current distribution systems fed by AC generators / A. Vicenzutti, F. Tosato, E. De Din, G. Sulligoi // Electric Ship Technologies Symposium (ESTS), 2015 IEEE. - IEEE, 2015. - Pp. 48-53. DOI: 10.1109/ESTS.2015.7157860.
Об авторах
Григорьев Андрей Владимирович - кандидат технических наук, доцент, генеральный директор
a.grigorev@eds-marine.ru. kaf_saees@gumrf.ru
АО «НПЦ «Электродвижение судов»; ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Васильев Алексей Юрьевич - начальник отдела
АО «НПЦ «Электродвижение судов»Зайнуллин Руслан Ринатович - руководитель проектов
АО «НПЦ «Электродвижение судов»
