Состав схемы ГРЩ определяется количеством и мощностью генераторных агрегатов, режимами работы судовой электростанции, количеством и назначением потребителей электроэнергии, степенью автоматизации электроэнергетической системы судна. Если конструкции секций одинаковы, то электрические схемы, перечень приборов и аппаратов в однородных секциях, особенно в секциях управления и распределительных, неодинаковы.
Можно, однако, выделить некоторые общие для большинства судовых электростанций элементы схем ГРЩ.
В генераторной секции ГРЩ переменного тока устанавливаются следующие приборы и аппараты:
— амперметр с переключателем или три амперметра для измерения тока в фазах генератора;
— вольтметр с переключателем для измерения линейных напряжений генератора;
— частотомер для измерения частоты тока;
— фазометр для измерения коэффициента мощности;
— ваттметр для измерения активной мощности (ваттметр может быть установлен в секции управления);
— автомат избирательного действия для защиты генератора от перегрузки и коротких замыканий;
— реле обратной мощности для защиты генератора от работы в двигательном режиме; реле перегрузки;
— регулятор напряжения генератора (ручной или автоматический и ручной);
— устройство гашения поля генератора;
— переключатель дистанционного управления серводвигателем для регулирования подачи топлива или пара к приводному двигателю генератора (этот переключатель может быть установлен не на ГРЩ, а на пульте дистанционного автоматического управления электроэнергетической установки).
Рис. 1. Схема генераторной секции ГРЩ.
На рис. 1 представлена типичная схема включения ряда приборов и аппаратов генераторной секции судового ГРЩ переменного тока.
Амперметр А в схеме подключен на токи фаз синхронного генератора через трансформаторы тока ТТ1, ТТ2 и переключатель ПА, позволяющий с помощью одного амперметра измерять токи во всех трех фазах. Из схемы видно, что к контакту 6 переключателя ПА подается напряжение трансформатора тока ТТ1, пропорциональное току фазы Л, а к контакту 2—напряжение трансформатора ТТ2, пропорциональное току фазы В. Следовательно, в среднем положении переключателя ПА в амперметр поступает ток фазы А по цепи ТТ1-6-8-5-3-4-А-ТТ1 и ток фазы В по цепи ТТ2-2-4-А-ТТ2. Таким образом, в среднем положении переключателя ПА амперметр показывает ток фазы С, так как в трехфазной системе без нулевого провода сумма токов двух фаз равна току в третьей фазе.
При повороте рукоятки переключателя ПА влево от среднего положения контакты, замыкаются и шунтируют напряжение ТТ1, пропорциональное току фазы, а контакты, замыкаясь, обеспечивают замыкание цепи ТТ2-2-3-4-А-ТТ2. Следовательно, в данном случае амперметр будет показывать ток фазы А.
При повороте рукоятки переключателя ПА вправо от среднего положения замыкаются его контакты. Как видно из схемы, в этом случае амперметр будет показывать ток фазы В. Переключение прибора ПА должно осуществляться без разрыва вторичных обмоток трансформаторов тока, а иначе на зажимах этих обмоток возникнет недопустимо высокое напряжение.
Вольтметр V подключается на линейные напряжения генератора с помощью переключателя вольтметра ПВ. Как видно из схемы, в нулевом (среднем) положении рукоятки ПВ вольтметр показывает линейное напряжение АС, в первом (левом) положении— напряжение АВ и во втором (правом) положении — напряжение ВС.
На рис. 1 показано также включение ваттметра W, фазометра ф и частотомера Hz.
Включение генератора на шины судовой электростанции в схеме осуществляется с помощью автоматического воздушного выключателя AM. Сигнальные лампы ЛБ и ЛЗ указывают состояние автомата: включено или выключено.
В цепь отключающего расцепителя автомата РО включен замыкающий с выдержкой времени перед замыканием контакт реле обратной мощности РОМ. При срабатывании РОМ автомат AM отключает генератор от шин.
Реле перегрузки РП при срабатывании обеспечивает включение сигнализации, а также в случае необходимости может обеспечить отключение неответственных потребителей.
В схеме предусмотрен дистанционный контроль напряжения и тока генератора.
Контрольно-измерительные цепи напряжения ГРЩ снабжены плавкими предохранителями для защиты проводов от коротких замыканий. Отсутствие такой защиты при возникновении коротких замыканий может привести к воспламенению проводов щита и пожару. Следует подчеркнуть, что защиту приборов от коротких замыканий плавкие предохранители не обеспечивают.
Регулирование возбуждения генератора Г производится системой самовозбуждения ССВ.
Управление приводным двигателем генератора — дизелем или турбиной — осуществляется с помощью переключателя дистанционного управления ПДУ серводвигателя СД, который обеспечивает регулирование подачи топлива или пара.
В секциях управления ГРЩ переменного тока устанавливаются приборы и аппараты управления судовой электростанцией и контроля за ее работой: приборы ручной и автоматической синхронизации; приборы контроля или измерения сопротивления изоляции электроэнергетической системы, автоматы питания с берега; автоматы, секционирующие шины электростанции; приборы автоматического распределения активных нагрузок между генераторами и др.
Рис. 2. Принципиальная схема ГРЩ.
В распределительных секциях устанавливаются автоматы для включения потребителей и амперметры для измерения их нагрузок.
Перечень задач, решение которых должна обеспечить та или другая схема ГРЩ, зависит от требований, предъявляемых к конкретной судовой электроэнергетической системе. Однако основные из этих задач являются общими для большинства судовых ГРЩ.
Обычно схема ГРЩ обеспечивает следующие режимы работы судовой электростанции: длительную одиночную работу любого генератора на шины ГРЩ, длительную параллельную работу любых двух генераторов, кратковременную параллельную работу (на время перевода нагрузки) всех установленных генераторов и любого одного генератора с фидером «Питание с берега».
На рис. 2 представлена одна из возможных принципиальных схем ГРЩ сухогрузного судна, электростанция которого имеет три дизель-генератора ДГ1 — ДГЗ, подключаемых на шины ГРЩ автоматическими выключателями В1, ВЗ, В4. Автоматический выключатель В5 служит для подачи питания с берега, а выключатель В2 связывает шины ГРЩ с перемычкой.
ПриИйники электроэнергии подключаются к шинам ГРЩ с помощью автоматических выключателей фидеров ВФ1 — ВФ62.
Схема ГРЩ должна обеспечивать! защиту генераторов от перегрузки, коротких замыканий и обратной мощности; защиту от помех радиоприему; защиту фидеров, контрольных и вспомогательных цепей от токов короткого замыкания и перегрузки; контроль основных параметров электроэнергии — тока, напряжения,, частоты, мощности, коэффициента мощности; контроль сопротивления изоляции; гашение поля генераторов; световую сигнализацию оперативного положения селективных выключателей. Большинство современных схем ГРЩ должно обеспечивать автоматическое распределение реактивных и активных мощностей между параллельно работающими генераторами.