Машин В.Н.

Одесский национальный морской университет, Украина

Переходные процессы при аварийных режимах работы судовой электроэнергетической системы

Судовая электроэнергетическая система – совокупность судовых источников электроэнергии, регулирующих устройств, управляющих устройств, преобразователей, потребителей электроэнергии, соединительных кабелей.

Судовая электростанция может работать в следующих режимах:

1. Автономная работа с питанием асинхронной и статической нагрузки;

2. Параллельная работа генераторного агрегата с береговой сетью;

3. Параллельная работа генераторных агрегатов в составе судовой электростанции.

Аварийные режимы автономной работы возникают при случайном изменении схем распределения электроэнергии или конструкции устройств управления, при неправильных действиях персонала судовых электростанций.

Короткие замыкания происходят при возникновении проводящих путей по поверхности изоляции между фазами. Напряжение генератора повышается при обрыве отрицательной обратной связи в системе автоматического регулирования напряжения. Перегрузки по активной и реактивной мощности происходят при включении нагрузки генераторов сверх номинальной мощности, при аварии первичного двигателя одного из параллельно работающих генераторов, при заклинивании механизмов мощного асинхронного электропривода.

Аварийные режимы параллельной работы генераторного агрегата с береговой сетью возникают при обрывах тех или иных цепей устройств автоматического управления, при внезапном значительном изменении уставок системы стабилизации активной или реактивной мощности, при включении генераторного автомата с большой ошибкой по углу, разности частот или напряжений.

Аварийные режимы параллельной работы генераторных агрегатов в составе электростанции возникают, главным образом, при коротких замыканиях силовой цепи, при обрывах тех или иных цепей устройств автоматического управления, при синхронизации с большой ошибкой по углу, разности частот или напряжений.

Информация о характере аварийных режимов, о физических величинах, характеризующих соответствующие процессы, необходима для диагностики аварийных состояний судовой электроэнергетической системы, выбора уставок защиты, настройки автоматических систем.

Исследование переходных процессов в сложной системе машин и автоматических регуляторов требует совершенствования методики решения систем дифференциальных уравнений с использованием современных пакетов программ.

Дальнейшему совершенствованию методов расчёта процессов в СЭЭС может способствовать использование новых технических средств расчёта переходных процессов в виде пакета MATLAB-Simulink.

В частности, возможно использование средств этого пакета для повышения точности учёта влияния асинхронной нагрузки при расчёте токов короткого замыкания. В действующей методике все асинхронные двигатели СЭЭС заменяются одним эквивалентным.

Пакет Simulink позволяет более точно рассчитывать токи подпитки от асинхронной нагрузки путём введения в расчётную схему нескольких групп двигателей с соответствующими сопротивлениями в цепях их статоров.

С помощью готовых макромодулей электрических машин из библиотеки SimPowerSystems в Simulink можно создать математическую модель электроэнергетической системы.

Однако, использовать готовые макромодули из Simulink затруднительно, так как неизвестно, как они составлены, из каких уравнений, с какой степенью учёта различных физических факторов. Не зная математического описания, готовые макромодули трудно соединять с другим электрооборудованием, чтобы получить математические модели сложных судовых электроэнергетических систем с параллельно работающими генераторными агрегатами, асинхронной и статической нагрузкой.

Характер процессов в судовой электроэнергетической системе в большей степени определяется структурой и параметрами автоматических регуляторов, чем параметрами синхронных машин.

Автоматические регуляторы частоты вращения первичных двигателей генераторов, напряжения генераторов, систем автоматического распределения активной и реактивной нагрузки, стабилизации режима параллельной работы с сетью существенно отличаются как структурой, так и конкретной реализацией в машинах, разработанных и поставляемых разными компаниями.

Макромодули регуляторов необходимо создавать для каждой конкретной системы отдельно с учётом конструктивных и схемных особенностей машин, на которые регуляторы воздействуют.

Необходимо учитывать, что разные авторы используют различные варианты описания математических моделей электрических машин (например, разные варианты выбора положительных направлений осей) при создании блоков преобразования переменных одной машины к осям координат другой. Эту особенность необходимо знать и учитывать при создании математической модели судовой электростанции.

Литература:

1. Токарев, Л.Н. Расчёт токов короткого замыкания автономного дизель-генератора с помощью пакета MATLAB [текст]/ Л.Н. Токарев, Чан Вьет Хунг. Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (Известия государственного электротехнического университета), Сер. Автоматизация и управление. – СПб., 2006. – Вып.1. – С.18 – 23.

2. Токарев, Л.Н. Сравнение результатов расчёта токов короткого замыкания с помощью ОСТ5Р и пакета MATLAB [текст]/ Л.Н. Токарев, Чан Вьет Хунг. Научно-технический сборник. – СПб.: Изд-во Российский морской регистр судоходства, 2006. № 29. – С. 294 – 306.

3. Токарев, Л.Н. Макромодули для расчета переходных процессов в судовой электростанции [текст]/ Л.Н. Токарев, Чан Вьет Хунг// Естественные и технические науки. – ISSN 1684-2626., 2006. № 6. – С.181 – 187.