Разработка принципиальной схемы электроснабжения.

     Блок-схема системы электроснабжения представлена на листе 5. Система работает следующим образом. При наличии ветра ра­ботает В-установка, которая через муфту вращает МПТ и ГПТ. МПТ работает как генератор, который заряжает АБ через коммутатор ре­жимов КР. ГПТ подает напряжение на нагрузку. С-установка через коммутатор режимов КР также работает на зарядку АБ.

При отсутствии ветра или при сильном ветре В-установка оста­навливается и с помощью муфты отсоединяется от МПТ и ГПТ. АБ через КР подает питание на МПТ, которая работает как двигатель, вращаю­щий ГПТ. Таким образом ГПТ в отсутствии ветра вращается от МПТ, получающей электроэнергию от АБ. Так как МПТ потребля­ет ток, превышающий ток от С-установки, то одновременная подза­рядка АБ и их разрядка на МПТ недопустима. Для этого в системе предусмотрен КР, который подключает к С-установке только часть АБ, не задействованной на МПТ, и служит для сохранения вращения МПТ в режиме генератора и двигателя.

Соответствующая блок-схеме принципиальная схема приведенна на листе 5. Схема работает следующим образом.

При вращении под действием ветра ветроколеса переключатель SAI находится в положении 1(генераторное).В этом случае GB2(маши­на постоянного тока) работает в режиме генератора и через диодный мост VDI…VD6 заряжает 1/2 аккумуляторных батарей(например GB3). Во вращение от ветроколеса приводится и GB1 (генератор переменного тока), который подает напряжение к потребителям.

При остановке ветроколеса, переключатель SA1 переходит в по­ложение 2(двигательное) и через диодный мост VD1…VD6 напряжение с аккумуля­торных батарей GB3 подается на GB2, который в этом случае работает в двигательном режиме и вращает GB1 вместо ветроколеса..

В схеме предусмотрены:

- сигнализация напряжения на нагрузке и в цепях управления (HL1, HL2);

- защита силовой цепи (QF1, QF2);

     - отсоединение электрических машин для ремонтных нужд (QS1).

        5.3. Выбор аппаратуры управления и защиты.

Автоматический выключатель QF1 (см. рис. 5.2.2.) предназна­чен для защитного отключения генератора переменного тока GB1 при коротком замыкании в цепи нагрузки и выбирается из условий /21,46/:

     U_ан ³ U_н;

     I_ан ³ I_р.mах;                                                                                (5.3.1.)

     I_а.откл ³ I_к(3).

где: U_ан, U_н - номинальное напряжение автоматического выклю­чателя и сети соответственно, В;

I_ан,, I_р.mах - соответственно номинальный ток автомати­ческого выключателя и максимальный рабочий ток в сети, А;

I_а.откл - максимальное значение тока короткого замыка­ния, которое автомат способен отключить, ос­таваясь в работоспособном положении, А;

I_к(3) - наибольший ток трехфазного короткого замыкания А.

Ток трехфазного короткого замыкания при питании от автоном­ной электростанции определяется по формуле /21/:

,                                                 (5.3.2.)

где: - действующее значение периодической составляющей тока К.З. за первый период, А;

k_у - ударный коэффициент.

,                                                                   (5.3.3.)

где: U_н - номинальное линейное напряжение сети, В;

Z_г - полное сопротивление цепи до точки К.З., (сопротивление генератора), Ом. Z_г = 4,6 Ом.

       ,                                                                          (5.3.4.)

где: t - время затухания тока К.З.,с. Принимаем t = 0,05 с.

Т_а - постоянная времени затухания, с. Принимаем

Т_а = 0,1с.

Принимаем, что нагрузка распределена по фазам равномерно. Тогда расчетный максимальный ток равен:

     ,                                                          (5.3.5)

где: cos_fнагр - коэффициент мощности нагрузки.

Принимаем /37/ cos_fнагр = 0,9

Принимаем автоматический выключатель А3114 (на листе 5 QF1) U_н= =500В, I_ан=100А, I_эр = 20 А.

Автоматический выключатель QF2 защищает GB2 от перегрузки (например при заклинивании GB1) и аккумуляторы и МПТ от коротких замыканий. Поэтому выбираем автоматический выключатель с комбини­рованым расцепителем по условиям /21,46/:

U_ан ³ U_н

I_ан ³I_{р mах}

I_у ³1,25I_р.mах

I_{м ср} ³ 1,25I_пуск

где: I_у - ток уставки расцепителя, А;

I_{м ср} - ток отсечки расцепителя, А;

I_пуск - пусковой ток МПТ, А.

I_пуск =225 А.

I_у ³1,25 36 = 45 А,

I_{м ср} ³1,25 225 = 281 А.

Принимаем автоматический выключатель А3113 I_н = 100 А; Ток

уставки расцепителя I_у = 50 А; Ток отсечки I_{м ср} = 4Iн = 400 А.

Выбираем аппаратуру управления /30,31/ исходя из ее назначе­ния и коммутируемых токов (таблица 5.3.1.)

Таблица 5.3.1.

Аппаратура управления.

,                                                                 (5.3.8.)

6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ВИЭ

6.1.Опасности, связанные с монтажом и эксплуатацией энергоустановок на ВИЭ

Монтаж ветроэнергетической установки создает опасности, ха­рактерные при сооружении высотных мачтовых устройств. В этой свя­зи необходимо остерегаться падения самой мачты и тяжелых предме­тов. При монтаже солнечных коллекторов также возможны их падения.

Смонтированная ветроэнергетическая установка подвергается ветровым нагрузкам, поэтому существует опасность ее опрокидывания.

Кроме того энергоустановка представляет собой энергетический узел, включающий трехфазный генератор переменного тока с четы­рехпводной электрической сетью, машину постоянного тока, батарею коммутируемых аккумуляторов емкостью более 3000 А×ч. Такая сово­купность электрооборудования создает естественные опасности пора­жения электрическим током и возникновение опасных в пожарном от­ношении ситуаций /7.8.9/.

Высокая емкость аккумуляторных батарей создает, кроме того, опасность взрыва водорода при зарядке и разрядке, отравление па­рами водорода и серной кислоты, опасность кислотных ожогов /10.11/.