Dlaczego problem jakości energii elektrycznej w systemach okrętowych zasługuje na szczególną uwagę?

Transkrypt

1 Jausz Midykowski Akademia Morska w Gdyi, Katedra Elektroeergetyki Okrętowej Dlaczego problem jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych zasługuje a szczególą uwagę? Streszczeie. W pracy przedstawioo krótką charakterystykę okrętowego systemu elektroeergetyczego. Podkreśloo istotość związków między jakością eergii elektryczej wytwarzaej i użytkowaej w rozważaym systemie, a ryzykiem katastrofy morskiej. Zwrócoo uwagę a zagrożeie życia ludzkiego i środowiska aturalego, a także wymiere straty ekoomicze, będące pochodą zaiżoej jakości eergii elektryczej. Przedstawioo zagadieie estymacji jakości eergii elektryczej jako klucz do jej poprawy. Abstract. A short characteristic of the ship electrical power system has bee preseted. The strog relatioships betwee a quality of electrical power produced ad utilized i the system uder cosideratio ad a risk of sea disaster have bee uderlied. A special attetio o hazard of huma life ad atural eviromet as well as cocrete ecoomical losses resultig from electrical power quality deterioratio has bee paid. A problem of electrical power quality assessmet as the key poit for its improvemet has bee preseted. (Why does the electrical power quality problem i ship s systems deserve special attetio?). Słowa kluczowe: jakość eergii elektryczej, elektroeergetycze systemy okrętowe, ryzyko katastrofy morskiej, przepisy towarzystw klasyfikacyjych. Keywords: electrical power quality, ship power systems, risk of sea disaster, classificatio society rules Wstęp Okrętowe systemy elektroeergetycze ależą do grupy tzw. autoomiczych systemów elektroeergetyczych, między iymi określaej miaem isolated power systems [1. Oprócz systemów okrętowych, w jej skład wchodzą systemy: statków powietrzych, platform wierticzych, małych wysp, zakładów przemysłowych o sezoowym charakterze pracy, czy też awaryje systemy baków, szpitali, cetrów hadlowych i wysokich budyków [1, [2. Cechy charakterystycze tego rodzaju systemów to: ograiczoa, iewielka liczba źródeł eergii, iespotykay w iych przypadkach stosuek mocy pojedyczego odbiorika do źródła eergii elektryczej [3, [4 oraz relatywie duża wartość impedacji zwarcia prądic istalowaych w tych systemach [1, [5. W efekcie zaburzeia elektromagetycze, (a zwłaszcza wywołae imi zmiay częstotliwości oraz ziekształceia prądów i apięć) w autoomiczych systemach elektroeergetyczych zaczie przekraczają swoim poziomem zaburzeia w dużych, połączoych systemach elektroeergetyki lądowej, obserwowae w czasie ich ormalej eksploatacji. Należy podkreślić wzrost zaiteresowaia tego rodzaju systemami a świecie, udokumetoway rosącą liczbą publikacji a ich temat [1, [2, [4, [7, [8, [9, [10, [11, [12, [13, [14, [15. Rówież w iformacji elektroiczej przesłaej w tym roku do człoków Power Egieerig Society IEEE systemy takie, (określae miaem fiite iertia power systems ), są wymieiae jako jeda z główych dziedzi zaiteresowaia środowiska iżyierów związaych z elektroeergetyką. Co jedak sprawia, że okrętowy system elektroeergetyczy powiie być traktoway ze szczególą uwagą? Odpowiedź jest prosta: jest o zaistaloway a obiekcie ruchomym - statku, i posiada decydujący wpływ a jego fukcjoowaie. Natomiast statek, zwłaszcza przewożący ładuki iebezpiecze, w przypadku awarii staowi potecjale (zmiee w czasie i przestrzei) zagrożeie dla ludzi i środowiska aturalego. W związku z tym kosekwecje błędej obsługi, iepoprawego fukcjoowaia lub awarii rozważaych systemów mogą zaczie wykraczać poza strefę samego statku. Zaś skutki katastrof okrętowych, zwłaszcza takowców, są aż azbyt dobrze zae z doiesień mediów. Waga rozważaego problemu wzrasta, jeżeli dodamy, iż istota część, tj dwt (deadweight toage) całkowitego toażu hadlowej floty światowej, szacowaego a dwt [16, staowi toaż takowców, a więc statków podwyższoego ryzyka, ze względu a kosekwecje wyikające z potecjalego zagrożeia środowiska aturalego w przypadku awarii lub katastrofy. Charakterystyka okrętowego systemu elektroeergetyczego Na okrętowy system elektroeergetyczy składają się zarówo urządzeia służące do wytwarzaia eergii elektryczej, urządzeia do przesyłu i rozdziału wytwarzaej eergii, jak i jej odbioriki. Podstawowe elemety składowe okrętowego systemu elektroeergetyczego (rys.1) staowią [3, [4: - źródła eergii w podstawowej kofiguracji stosowae są zwykle trzy zespoły prądotwórcze diesel-geerator oraz agregat awaryjy, a czasami istalowae są rówież prądice wałowe, czy też turboprądice; - rozdzielica główa i awaryja wraz z układami zabezpieczeń, wyłączikami oraz szyami główymi i układami pomiarowymi; - sieć kablowa; - odbioriki eergii elektryczej. Przykładowy schemat trójfazowej sieci okrętowej z prądicą wałową (PW), apędzaą silikiem główym (SG), prądicą apędzaą turbią (TG), zasilaą parą wytwarzaą w kotle ogrzewaym spaliami wylotowymi SG i prądicami (G i...g j ) oraz prądicą awaryją G A apędzaymi pomociczymi silikami spaliowymi przedstawioo a rysuku 1. Rys.1. Przykładowy schemat elektroeergetyczej trójfazowej sieci okrętowej, zasilaej z różych źródeł eergii

2 Geeratory okrętowe są miękkimi źródłami apięcia przemieego, w których impedacja (zdetermiowaa główie reaktacją w osi podłużej maszyy) może być rzędu awet %, w porówaiu ze sztywymi źródłami (4...6%) powszechie stosowaymi w eergetyce lądowej [9. Stąd też, w sieciach okrętowych mamy relatywie małe moce zwarciowe, a więc rówież ograiczoe prądy zwarciowe. Niewątpliwie specyfiką sieci okrętowych jest występowaie w ich odbiorików - główie silików asychroiczych o mocach porówywalych z mocami źródeł eergii. W przypadku, gdy silik zajduje się w iewielkiej odległości od miejsca zwarcia, apięcie a jego zaciskach praktyczie spada do zera. Silik zachowuje się wówczas jak prądica, zasilając miejsce zwarcia z zasobu eergii kietyczej mas wirujących i eergii powstałej z zaikającego pola elektromagetyczego silika [5. Udział silików asychroiczych w prądzie zwarciowym trwa kilka okresów i może sięgać 50% prądu zwarciowego od prądic, który w sieciach okrętowych ma stosukowo dużą wartość udarową, co istotie wpływa a wytrzymałość dyamiczą aparatów takich jak: wyłącziki, odłącziki, bezpiecziki. Elektroeergetycza sieć okrętowa jest siecią elastyczą. Charakteryzuje się oa dużymi zmiaami apięcia i częstotliwości, wyikającymi z porówywalych mocy elektrowi okrętowej i załączaych dużych, często iespokojych odbiorików eergii p. sterów strumieiowych, pomp, sprężarek. Przykładowo, moce elektryczych silików apędowych sterów strumieiowych często przekraczają 1MW, a moc wolostojącego zespołu prądotwórczego może być poiżej tej wartości [17, [18. Na rysuku 2 przedstawioo przebieg zmia wartości skuteczej i częstotliwości apięcia zasilającego w czasie rozruchu wetylatorów ładowi a statku typu ro-ro [19. środowisku okrętowym poddae zostają działaiu ekstremalych waruków zewętrzych, takich jak: wysoka i iska temperatura powietrza, mgła sola, zalewaie wodą, wysoka wilgotość powietrza, wibracje, wstrząsy i kołysaia. Wszystkie te czyiki, ograiczając trwałość ważych elemetów systemu, mogą mieć pośredi wpływ a jakość eergii elektryczej. Czyikiem, wpływającym bezpośredio a zmiay wartości skuteczej apięcia i jego częstotliwości w rozważaych sieciach jest sta morza, zwłaszcza w czasie pracy prądicy wałowej. W przypadku dużej fali dochodzi do zmia prędkości obrotowej silika główego a skutek zmia jego obciążeia. W efekcie pogarsza się jakość wytwarzaia eergii elektryczej przez sprzęgiętą z silikiem główym prądicę wałową. Zjawisko to jest szczególie widocze w przypadku bezpośrediego przyłączeia prądicy wałowej do szy główych. Na rysuku 3 przedstawioo odchyleia względe wartości skuteczej i częstotliwości apięcia zasilającego od ich wartości średiej w trakcie rejsu statku typu ro-ro [3. Sta morza w czasie pomiaru wyosił 4 5 B, a kurs statku był przeciwie skieroway do kieruku wiatru i fali. Rys.3. Odchyleia wartości skuteczej i częstotliwości apięcia od ich średiej wartości dla statku typu ro-ro w czasie jazdy w morzu w trudych warukach żeglugowych Dodatkowo, ważym wyróżikiem elektroeergetyczych sieci okrętowych a współczesych statkach jest występowaie odkształcoych przebiegów apięcia i prądu (rys.4), powodowaych powszechym stosowaiem przekształtików półprzewodikowych m.i. w układach apędowych oraz w układach umożliwiających współpracę prądic wałowych z siecią okrętową [3, [4, [20, [21, [22. Rys.2. Przebieg zmia wartości skuteczej i częstotliwości apięcia zasilającego a szyach rozdzielicy główej statku typu ro-ro w czasie rozruchu wetylatorów ładowi Przebiegi pokazae a rysuku 2 wyzaczoo z wykorzystaiem cyfrowego układu pomiarowego, gdzie częstotliwość określao poprzez aalizę przejść przez zero ( /+) z wykorzystaiem zmia zaku dwóch sąsiedich próbek apięcia [3, [10. Reasumując, w przypadku zmia kofiguracji okrętowego systemu elektroeergetyczego wyikających z załączaia i wyłączaia prądic oraz iespokojych (często ieliiowych) odbiorików, mimo poprawej pracy zarówo układów regulacji apięcia geeratorów, jak i układów regulacji prędkości obrotowej silików apędowych prądic, zmiay (kołysaia) parametrów sieci okrętowej są wyraźie odczuwale. Oddzielą grupę czyików powodujących zmiay apięcia i częstotliwości w okrętowych sieciach elektroeergetyczych staowią czyiki środowiskowe. Urządzeia elektrycze i elektroicze pracujące w Rys.4. Przykładowe przebiegi apięcia u(t) a szyach główych i prądu i(t) geeratora wraz z odpowiadającymi im widmami amplitudowymi dla elektrowi okrętowej obciążoej przekształtikiem sześciopulsowym [20 Im źródło apięcia jest bardziej miękkie (ma większą impedację), tym wyższe ziekształceia apięcia

3 występują dla odkształcoego prądu [9. Kosekwecją powyższego jest koieczość ograiczeia poziomu poszczególych składowych harmoiczych prądu a tym samym sumaryczego ziekształceia harmoiczymi apięcia. Do ajczęściej wykorzystywaych techik w tym zakresie ależy stosowaie dławików wygładzających, wieloimpulsowych układów apędowych, trasformatorów z przesuięciem fazowym oraz filtrów pasywych i aktywych [9, [15, [20, [23. Iym elemetem, charakterystyczym dla okrętowej sieci elektroeergetyczej jest praca rówoległa co ajmiej dwóch zespołów prądotwórczych w okresach przewidywaego zwiększoego zapotrzebowaia a eergię, takich jak maewry i prace przeładukowe urządzeiami statku. Powoduje to koieczość regulacji rozdziału mocy czyej i bierej pomiędzy współpracujące prądice. Nieproporcjoaly rozdział mocy może spowodować pozore przeciążeie elektrowi okrętowej, a w kosekwecji odłączeie odbiorów miej ważych lub awet zaik zasilaia w elektroeergetyczej sieci okrętowej tzw. "blackout" [3, [4, [23, [25, o skutkach trudych do przewidzeia, szczególie w trudych warukach pogodowych. Występowaie wyżej przedstawioych zjawisk i uwarukowań ma istoty wpływ a jakość eergii elektryczej w rozważaych sieciach okrętowych. Jakość eergii elektryczej w systemach okrętowych w świetle przepisów towarzystw klasyfikacyjych Jakość eergii elektryczej w okrętowym systemie elektroeergetyczym moża zdefiiować za pomocą zbioru parametrów opisujących proces wytwarzaia, rozdziału i użytkowaia eergii elektryczej we wszystkich staach eksploatacyjych statku (maewry, podróż morska, postój w porcie) [4, [19. Zbiór te obejmuje parametry apięć i prądów (wartość skutecza, częstotliwość, asymetria, kształt przebiegu czasowego) we wszystkich puktach aalizowaego systemu oraz parametry opisujące ryzyko utraty ciągłości zasilaia (rozdział obciążeń czyych i bierych między rówolegle pracującymi zespołami prądotwórczymi). Tak zdefiiowaa jakość eergii elektryczej jest pojęciem obejmującym zarówo szeroki horyzot czasowy, rówy czasowi eksploatacji statku, jak i stosukowo rozległy przestrzeie obszar, od pokładu, przez pomieszczeia załogowe i pasażerskie, aż do siłowi i ładowi. Jakość eergii elektryczej w elektroeergetyczej sieci okrętowej jest uwarukowaa zarówo jakością wytwarzaia eergii przez zespoły prądotwórcze, jak rówież jakością jej użytkowaia przez odbioriki eergii elektryczej. Choć obydwa te zagadieia ściśle łączą się ze sobą, to rozróżieie dotyczące jakości wytwarzaia i użytkowaia eergii elektryczej a statkach ma rówież wymiar legislacyjy. Przykładowo, Przepisy Klasyfikacji i Budowy Statków, wg. PRS [27 oddzielie określają dokładość dyamiczej i statyczej regulacji apięcia i częstotliwości dla zespołów prądotwórczych wraz ze współpracującymi z imi układami regulacji prędkości obrotowej i apięcia (wytwarzaie eergii elektryczej) i oddzielie defiiują dopuszczale wartości odchyleń apięcia i częstotliwości od wartości zamioowych w elektroeergetyczej sieci okrętowej ze względu a poprawą pracę odbiorików (użytkowaie eergii elektryczej) [27, [28. Zgodie z przepisami PRS regulator apięcia prądicy powiie zapewiać utrzymywaie apięcia w staie ustaloym z dokładością ±2,5% (przy zamioowym współczyiku mocy). Natomiast odbioriki eergii elektryczej istalowae w rozważaych systemach powiy pracować prawidłowo przy długotrwałych odchyleiach apięcia od wartości zamioowej +6% i 10%. Pierwsze z wymieioych wymagań muszą być bardziej rygorystycze, z uwagi a wcześiej opisae uwarukowaia, wyikające ze specyfiki elektroeergetyczych systemów okrętowych, powodujące pogorszeie jakości wytwarzaej eergii poprzez wpływ ieliiowego i iespokojego obciążeia sieci. Przykładowo, o ile momet pojawieia się zaburzeń związaych z włączeiem pomp heeligowych, sterów strumieiowych czy też dźwigów pokładowych może zostać w miarę dokładie określoy, o tyle momety załączeń i wyłączeń urządzeń pracujących w cyklach automatyczych p. chłodziarek, sprężarek czy pomp zaistalowaych w odpowiedich obiegach techologiczych są trude do określeia, gdyż wyikają oe ze zmieych waruków pracy kotrolowaych obiektów. W tym kotekście, impedacje elemetów składowych sieci okrętowych ulegają zmiaom w szerokim zakresie, główie a skutek załączaia i wyłączaia prądic i odbiorików, tj. plaowaych bądź wymuszaych przełączeń dużych mocy w rozważaej sieci. Dodatkowe odchyleia apięcia w okrętowej sieci elektroeergetyczej są spowodowae spadkami apięcia a kablach zasilających, które według wymagań PRS [27 ie powiy przekraczać (w procetach apięcia zamioowego) odpowiediej wartości. Przykładowo, dla kabli zasilających siliki prądu przemieego z bezpośredim rozruchem wyosi oa do 25% w chwili rozruchu. Warto rówież wspomieć o wymagaiach w zakresie kompatybilości elektromagetyczej dotyczących urządzeń elektryczych i elektroiczych istalowaych w elektroeergetyczych sieciach okrętowych, które zgodie z odpowiedimi ormami [28, musza być odpore a zaburzeia impulsowe aosekudowe, zaburzeia impulsowe dużej eergii oraz zaburzeia przewodzoe wysokiej i iskiej częstotliwości. Nadto, rozważae urządzeia ie mogą być źródłem emisji zaburzeń promieiowaych i przewodzoych o parametrach przekraczających wartości dopuszczale przywołae we wspomiaych przepisach. Jakość wytwarzaia eergii elektryczej w elektroeergetyczej sieci okrętowej dotyczy przede wszystkim zapewieia iezawodości (ciągłości) zasilaia szy główych elektrowi okrętowej apięciem o odpowiedich parametrach. Zależy oa główie od rodzaju jedostek apędowych prądic oraz charakterystyk urządzeń do regulacji apięcia prądic okrętowych i regulacji prędkości obrotowej silików apędowych, a także od właściwości przekształtików eergoelektroiczych wykorzystaych w układach zasilających rozważae systemy. Odchyleie apięcia i częstotliwości od ich wartości zamioowych, oddzielie dla staów statyczych i dyamiczych, ajprościej moża opisać w jedostkach względych [8, [29, [30: U U (1) δ U = 100 (2) δ f = 100 U f f f gdzie: U,f - aktualie występujące wartości apięcia i częstotliwości w rozważaym pukcie systemu, U, f - wartości zamioowe apięcia i częstotliwości.

4 Zgodie z wymagaiami PRS [27 i PN-IEC :2001 [31 prądice okrętowe prądu przemieego powiy wytwarzać praktyczie siusoidale apięcie trójfazowe symetrycze, tz. różica między wartością chwilową krzywej geerowaego apięcia, a odpowiedią wartością pierwszej harmoiczej, ie powia przekraczać 5% wartości szczytowej pierwszej harmoiczej [27, a asymetria apięcia międzyfazowego (ciągła) wartości 3% [30. Jedak w czasie eksploatacji mogą pojawić się iesymetrie apięć fazowych prądic okrętowych związae z iesymetryczym obciążeiem lub atury kostrukcyjej. Zjawisko takie zostało wielokrotie odotowae w czasie eksploatacji statków, p. spowodowae przesuięciem osi symetrii wirika względem osi symetrii stojaa a skutek wyżłobieia wału wirika w miejscu jego ułożyskowaia lub zwarciami międzyzwojowymi [3, [4. Wcześiej wspomiaa koieczość regulacji rozdziału mocy czyej i bierej między współpracujące rówolegle zespoły prądotwórcze jest rówież określoa wymagaiami przepisów PRS [26, w oparciu o odpowiedio zdefiiowae wskaźiki rozdziału mocy czyej i-tej prądicy δp i i jej mocy bierej δq i, pracującej rówolegle; Pi α i Pi i= 1 (3) δ P = 100 i Qi α i Qi i= 1 (4) δ Q = 100 i P Q gdzie: P i, Q i - obciążeie czye (biere) i-tej prądicy, P, Q - zamioowe obciążeia czye lub biere prądicy o ajwiększej mocy pracującej rówolegle albo zamioowe obciążeie czye lub biere rozpatrywaej prądicy, jeżeli jej zamioowe obciążeie czye jest miejsze iż 0,6, a biere miejsze iż 0,4 zamioowego obciążeia czyego lub bierego prądicy o ajwiększej mocy, pracującej rówolegle, k - liczba pracujących rówolegle prądic, α i - współczyik proporcjoalości zależy od liczby i mocy współpracujących zespołów prądotwórczych (α i = 0,5 dla k = 2 i rówych mocy współpracujących zespołów). Natomiast pod pojęciem jakości użytkowaia eergii elektryczej ależy rozumieć właściwość odbiorików eergii elektryczej, polegającą a iezakłócaiu pracy iych odbiorików, zasilaych z tej samej sieci elektroeergetyczej, zarówo w staach ustaloych jak i przejściowych. Jakość użytkowaia eergii elektryczej wiąże się przede wszystkim z symetrią obciążeia oraz jego ieliiowością. Istoty jest także fakt, czy załączae obciążeie ależy do grupy tzw. odbiorików iespokojych. Reasumując, zakłócające działaie odbiorików eergii elektryczej a jej jakość w sieci okrętowej objawia się przede wszystkim w postaci staów przejściowych, wprowadzaia wyższych harmoiczych prądu do sieci oraz asymetrii obciążeia. Do ocey asymetrii apięcia zasilającego moża wykorzystać wskaźik procetowej asymetrii apięciowej C va określoy jako stosuek ajwiększej odchyłki apięcia U od średiej wartości apięcia U śr do średiej wartości apięcia [30: k k U U śr (5) C = 100 va U śr Dużą zaletą tego wskaźika, w odróżieiu od wskaźika asymetrii opisywaego z wykorzystaiem składowych symetryczych kolejości zgodej, przemieej i zerowej [4, [29, [30, jest łatwość jego wyzaczaia oraz bezpośredie odiesieie do dopuszczalego obciążeia silika idukcyjego. Zgodie z ustaleiami Międzyarodowej komisji Elektrotechiki (IEC Raport 892/1987), obciążeie silika idukcyjego ależy ograiczyć w stopiu zależym od C va, do 0,9 mocy zamioowej przy wskaźiku rówym 3% i do 0,75 mocy zamioowej przy wskaźiku rówym 5%. Ziekształceia apięcia w sieciach okrętowych w przeszłości spowodowae były główie procesami łączeiowymi w aparaturze rozdzielczej i w odbiorikach oraz przepięciami przy przepalaiu się bezpieczików. Dzisiaj często wywoływae są oe przez powszechie stosowae przekształtiki półprzewodikowe. Ziekształceia te, dla sieci okrętowych, moża określić za pomocą wskaźika ziekształceia apięcia THD oraz wskaźika maksymalego odchyleia chwilowej wartości apięcia od pierwszej harmoiczej u w [27, [32. 2 U = 2 (6) THD = U gdzie: U - wartość skutecza -tej harmoiczej apięcia, U 1 - wartość skutecza podstawowej harmoiczej apięcia. U = 2 U m (7) u 100 w gdzie: U m - wartość maksymala odchyleia, U 1 - wartość skutecza pierwszej harmoiczej apięcia. Zgodie z przepisami PRS wskaźik ziekształceń apięcia THD ie powiie być większy od 10%, atomiast wskaźik maksymalego odchyleia u w chwilowej wartości apięcia od pierwszej harmoiczej ie powiie przekraczać 30%. Wybrae wymagaia towarzystw klasyfikacyjych dotyczące omawiaej problematyki przedstawioo w tabeli 1 [27, [32, [33. Tabela 1. Zestawieie wskaźików jakości eergii elektryczej w systemie okrętowym w odiesieiu do polskich oraz międzyarodowych Przepisów Towarzystw Klasyfikacyjych IACS PRS LLOYD DNV NKK ABS RS THD 5 *** 10* 8 10 *** ** 10 u w δu 10,+6 10,+6 10,+6 10,+6 10,+6 10,+6 10,+6 δf ±5 ±5 ±5 ±5 ±5 ±5 ±5 δu d t=1,5s ±20 +20, , , 15 ±20 ±20 ±20 δu d t=5s ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 ±10 δp i - 15/25 15/25 15/25 15/25 15/25 15/25 δq i / /25 10/25 10/25 10/25 * - dla systemu z przekształtikami elektroiczymi ** - w przygotowaiu *** - brak aktualych daych W tabeli przyjęto astępujące ozaczeia: IACS - Iteratioal Associatio of Classificatio Societies, PRS - 1 1

5 Polski Rejestr Statków, Lloyd - Lloyd s Register of Shippig, DNV - Det Norske Veritas, NKK - Nippo Kaiji Kyokai, ABS - America Bureau of Shippig, RS - Register of Shippig (Rosyjskie Towarzystwo Klasyfikacyje) THD - współczyik ziekształceń apięcia, harmoiczymi u w - współczyik odchyleia wartości chwilowej apięcia od pierwszej harmoiczej, δu (δu d ) - współczyik statyczego (dyamiczego) odchyleia apięcia, δf (δf d ) - współczyik statyczego (dyamiczego) odchyleia częstotliwości, δp i (δq i ) - współczyik statyczego rozpływu obciążeia czyego (bierego), t - czas krótkotrwałego odchyleia apięcia i częstotliwości od wartości zamioowej. Porówując wymagaia dotyczące jakości eergii elektryczej określae przez towarzystwa klasyfikacyje dla statków morskich z aalogiczymi wymagaiami zdefiiowaymi w ormie europejskiej EN dla sieci lądowych, moża sformułować astępujące wioski: - przepisy towarzystw klasyfikacyjych określają dopuszczale zakresy wahań apięcia i jego częstotliwości, współczyik ziekształceń apięcia harmoiczymi, współczyik odchyleia wartości chwilowej apięcia od pierwszej harmoiczej oraz współczyik statyczego rozdziału obciążeń czyych i bierych; - atomiast, w rozróżiaych przepisach brak jest współczyików zawartości poszczególych harmoiczych i iterharmoiczych, współczyika średiego ziekształceia apięcia harmoiczymi, współczyików średich odchyleń apięcia i częstotliwości oraz współczyika asymetrii apięciowej. Warto podkreślić brak ostatiego z wymieioych współczyików (jak dotąd żade z towarzystw klasyfikacyjych ie wprowadziło stosowych zapisów w tym zakresie), mimo defiicji podaych w ormie PN-IEC :2001 [31. Istotym makametem przepisów towarzystw klasyfikacyjych jest rówież brak wymagań i opisu procedur odośie systematyczej kotroli jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych. Kosekwecje zaiżeia jakości eergii elektryczej w rozważaych systemach W okrętowych sieciach elektroeergetyczych mamy do czyieia z częstym istotym obiżeiem jakości eergii elektryczej z uwagi a występujące w ich szerokie spektrum zaburzeń elektromagetyczych. Zaburzeia te powodują wymiere straty ekoomicze w urządzeiach elektryczych zasilaych z rozważaych sieci, ale przede wszystkim iosą ryzyko zakłóceia pracy ważych elemetów składowych tychże sieci (rys.5). Rys.5. Kosekwecje zaiżoej jakości eergii elektryczej w okrętowych systemach elektroeergetyczych Do ajczęściej obserwowaych zaburzeń w rozważaych systemach ależą wspomiae wcześiej: - zmiay wartości apięcia i jego częstotliwości, - asymetria apięcia, - ziekształceia krzywej przebiegów czasowych sygałów powodowae harmoiczymi oraz zjawiskami typu trasiet i otchig, - ieproporcjoaly rozdział mocy czyych i bierych między pracujące rówolegle zespoły prądotwórcze. Zakłóceia pracy istotych elemetów systemu elektroeergetyczego (silik główy, prądice, odbioriki o żywotym zaczeiu dla fukcjoowaia statku) mogą wywołać awarię o poważych kosekwecjach ekoomiczych, ale mogą rówież, przy splocie iesprzyjających okoliczości (p. utrata maewrowości statku w sytuacji kolizyjej) doprowadzić do katastrofy morskiej zagrażającej życiu ludzkiemu i środowisku aturalemu. Dlatego, też biorąc pod uwagę ogrome zaczeie systemu elektroeergetyczego dla fukcjoowaia pozostałych systemów statku (p. systemu awigacyjego czy apędowego) ależy dokoać grutowej aalizy potecjalych przyczy zaburzeń, aby móc im skuteczie przeciwdziałać. Do ajważiejszych przyczy zaburzeń występujących w okrętowych systemach elektroeergetyczych zaliczyć moża: - iestaraość w projektowaiu i wykoywaiu systemu, - błędy w jego eksploatacji ( huma error jest wg statystyk Iteratioal Maritime Orgaisatio (IMO) domiującą przyczyą wypadków a morzu), - awarie ważych elemetów systemu (p. filtrów harmoiczych współpracujących z prądicami wałowymi), - procesy łączeiowe i powodowae imi przepięcia w aparaturze rozdzielczej i odbiorikach, - wpływ stosowaych urządzeń elektroeergetyczych. Szczególie ostatia z wymieioych przyczy zasługuje a bacziejszą uwagę, gdyż w połączeiu z miękkością sieci, wspomiae przekształtiki eergoelektroicze, o szybko rosących mocach [9 powodują iedopuszczale ziekształceia apięcia. Rejestrowae w sieciach okrętowych rzeczywiste wartości THD często przekraczają 15%, a awet 20% [6, [7, [9, [18, [20, zaczie przekraczając wartości dopuszczale określoe w przepisach towarzystw klasyfikacyjych (tab. 2). Kosekwecje zaiżoej jakości eergii elektryczej w sieciach okrętowych (rys.6) moża sprowadzić do dwóch główych rodzajów oddziaływań: strat ekoomiczych oraz zagrożeia dla życia i środowiska aturalego, wywołae pogorszeiem bezpieczeństwa eksploatacji statku. Drugi z wymieioych aspektów ma zaczeie podstawowe, czego wyrazem jest ujęcie wielu zagadień związaych z bezpieczą eksploatacją systemów techiczych statku (w tym elektroeergetyczego) w odośych kowecjach przyjętych pod auspicjami Iteratioal Maritime Orgaizatio, takich jak SOLAS [35, MARPOL [36 czy STCW 78/95 [37. Wymieioe kowecje dotyczą bezpieczeństwa życia a morzu, zapobiegaiu zaieczyszczeia morza przez statki i wymagań w zakresie szkoleia maryarzy, wydawaia świadectw i pełieia wacht. Każdy z wcześiej wymieioych rodzajów zaburzeń ma wpływ a bezpieczeństwo eksploatacji statku, przy czym ie bez zaczeia jest potwierdzay doświadczalie [38, [39 efekt egatywej syergii zaburzeń. Biorąc pod uwagę skalę zagadieia, w pierwszym rzędzie ależy wspomieć o wpływie pogorszeia parametrów apięcia zasilającego a fukcjoowaie silików elektryczych istalowaych w systemach okrętowych W ogólym przypadku siliki zasilae są apięciem odkształcoym, iesymetryczym, o zaczie zmieiającej się częstotliwości i wartości skuteczej apięcia, co powoduje sumowaie się różego rodzaju strat eergetyczych. Zacze odchyleia wartości apięcia i

6 częstotliwości, a także stosuku apięcia i częstotliwości od ich wartości zamioowych, przy jedocześie zazwyczaj występujących ziekształceiach krzywej apięcia i jego asymetrii oraz istiejących w miejscu pracy arażeiach klimatyczych (p. wysoka temperatura otoczeia ierzadko przekraczająca 50 C), powodują istote zmiejszeie trwałości tych urządzeń. Te iespotykae w eergetyce lądowej czyiki arażeiowe, przy jedoczesym braku możliwości ograiczeia obciążeń w czasie eksploatacji urządzeń okrętowych arzucają koieczość opracowaia owych metod doboru silików elektryczych do mocy zapotrzebowaej, przy założeiu jedoczesego oddziaływaia wyżej wspomiaych czyików [3, [4, [25, [38. Na pracę łączików z apędem elektryczym, decydujący wpływ mają głębokie zapady apięcia. Obiżeie wartości apięcia powoduje w kosekwecji obiżeie siły docisku i możliwość iskrzeia styków, aż do odpadięcia zwory w przypadku zaczych zapadów apięcia. Ma więc oo istoty wpływ a pracę okrętowych układów sterowaia. Wzrost wartości apięcia może spowodować mechaicze uszkodzeie łączika lub admiere odskoki styków zmiejszające zdolość łączeiową aparatu. W przypadku aparatów elektryczych zasilaych apięciem przemieym zmiaa stosuku apięcia do częstotliwości może powodować zmiejszeie trwałości łączeiowej łączików z apędem elektryczym. Jest to spowodowae istotymi zmiaami siły przyciągaia zwory. Wpływ odchyleń apięcia a źródła światła zależy od charakteru tych odchyleń oraz rodzaju aalizowaego elemetu świetlego. Do ajczęściej stosowaych a statkach źródeł światła ależą żarówki i świetlówki [4, [25. Dla obu rodzajów źródeł obiżeie wartości apięcia powoduje zmiejszeie strumieia świetlego, co pogarsza bezpieczeństwo pracy w pomieszczeiach oświetloych sztuczym światłem (siłowie okrętowe i warsztaty) oraz zmiejszeie strumieia świetlego świateł pozycyjych, mających wpływ a bezpieczeństwo statku, zwłaszcza w warukach ograiczoej widoczości. Ziekształceia krzywej apięcia zasilającego to przede wszystkim wyższe harmoicze i iterharmoicze, a także zaburzeia impulsowe (typu trasiet i otchig ) oraz szumy szerokopasmowe. W zależości od charakteru zaburzeia wywierają oe róży wpływ a fukcjoowaie źródeł, sieci przesyłowych i odbiorików eergii elektryczej. W odiesieiu do źródeł i odbiorików eergii elektryczej wpływ związay z bezpieczeństwem statku objawia się główie poprzez: - przegrzaie oraz trwałe uszkodzeia łożysk, izolacji blach i uzwojeń prądic, spowodowae m.i. starzeiem termiczym materiałów elektroizolacyjych, - przegrzaie stojaa i wirika silików elektryczych o stałej prędkości obrotowej, ryzyko uszkodzeia łożysk zależe od stopia agrzaia wirika, dodatkowe przyrosty temperatury izolacji i jej przyśpieszoe starzeie termicze, szczególe zagrożeie występuje w przypadku silików w wykoaiu przeciwwybuchowym pracujących w strefach zagrożoych wybuchem, - iezamierzoe wyzwoleie wyłączików, zakłóceia w całym wyposażeiu pokładowych systemów elektryczych, elektroiczych i sterowiczych, w tym komputerów awigacyjych, urządzeń radioawigacyjych, oświetleia, itp. Występująca w elektrowiach okrętowych koieczość rówoległej pracy zespołów prądotwórczych stwarza możliwość ieprawidłowego rozdziału obciążeń między rówolegle pracujące zespoły prądotwórcze, którego kosekwecją jest przede wszystkim pozore przeciążeie elektrowi okrętowej przy istiejącym jeszcze zapasie mocy. Mechaizm pozorego przeciążeia elektrowi okrętowej polega a tym, iż a skutek przeciążeia prądowego jedej z prądic, przy iedociążeiu pozostałych dochodzi do zadziałaia układu odłączającego odbiory miej waże (układ Mayera), a przy dalszym wzroście obciążeia do automatyczego wyłączeia wyłączikiem główym przeciążoej prądicy. W sytuacji, gdy zapas mocy pozostałych prądic ie wystarcza do przejęcia obciążeia odłączoej prądicy dochodzi do zaiku zasilaia w całej sieci elektroeergetyczej, co może mieć poważe kosekwecje, rzutujące a bezpieczą eksploatację statku [3, [4, [23, [25, [26. W elektrowiach okrętowych ze względów bezpieczeństwa koiecze jest utrzymywaie określoej adwyżki mocy, z reguły ok. 20 % mocy pojedyczej prądicy podczas jazdy w morzu [21 lub odpowiedio większej w czasie maewrów. Właśie w czasie maewrów, każda awaria systemów związaych z apędem i sterowaiem statkiem iesie zacze zagrożeie dla jego bezpieczeństwa. Stąd też, w takich warukach szczególie istote staje się zapewieie ciągłości zasilaia w okrętowym systemie elektroeergetyczym. Pogorszeie jakości eergii elektryczej, oprócz zmiejszeia bezpieczeństwa pracy statku, powoduje dodatkowe koszty. Koszty pogorszeia jakości eergii elektryczej związae z wcześiej wymieiaymi rodzajami zaburzeń wyikają przede wszystkim z określoych strat eergetyczych oraz częstszych przeglądów i apraw, związaych z obiżeiem trwałości wyposażeia okrętowego. Nadto, ieproporcjoaly rozpływ obciążeń czyych między rówolegle pracujące wolostojące zespoły prądotwórcze ma określoe kosekwecje ekoomicze powodując wzrost zużycia paliwa. Wyika to z ieliiowej charakterystyki wiążącej jedostkowe zużycie paliwa silika spaliowego z jego obciążeiem [3, [4, [24. Suma omawiaych kosztów może przyjmować istote wartości, a ich bezpośredi związek z jakością eergii elektryczej skłaia do rozważeia dodatkowych akładów iwestycyjych, mających a celu jej poprawę w elektroeergetyczym systemie okrętowym. Nadto, efektem uzyskaego wzrostu bezpieczeństwa pracy statku może być obiżeie stawek ubezpieczeiowych przez okrętowe towarzystwa asekuracyje. Każda awaria okrętowego systemu elektroeergetyczego może zostać stosukowo łatwo sklasyfikowaa pod względem miejsca wystąpieia. Ocea przyczy wystąpieia awarii jest jedak zaczie trudiejsza, zwłaszcza jeżeli faktyczą przyczyą było gwałtowe, krótkotrwałe pogorszeie jakości eergii elektryczej. Międzyarodowa Orgaizacja Morska gromadzi dae dotyczące awarii i katastrof okrętowych. W tabeli 2 przedstawioo dae dotyczące 120 przypadków awarii lub ieprawidłowego działaia układów elektryczych i elektroiczych, sklasyfikowae pod względem miejsca wystąpieia. Tabela 2. Zestawieie awarii okrętowych związaych z fukcjoowaiem elektroeergetyczych systemów okrętowych [34 Miejsce wystąpieia Liczba Udział przypadków procetowy Napęd prądicy 20 16,7 Prądica 16 13,3 Sieć elektroeergetycza 31 25,8 Urządzeia pomocicze Ie 27 22,5 Pożar / zalaie 8 6,7

7 Dae zawarte w tabeli 3 są iepełe i dotyczą jedyie poważych awarii, które zostały zgłoszoe przez załogę lub armatora odpowiedim władzom (p. istytucje klasyfikacyje). Przedstawioe zestawieie awarii ie określa ich przyczy, a jedyie miejsce wystąpieia. Na uwagę zasługuje zacza liczba awarii ujętych w pukcie Ie. Dotyczą oe przypadków, które określoo jako iezae lub błędy ludzkie. Na problem eergetyki okrętowej i jakości eergii elektryczej, warto rówież spojrzeć od stroy ekoomiczej w kategoriach globalych. Pomimo relatywie iewielkiej mocy pojedyczej elektrowi okrętowej (z reguły ie przekraczającej kilku MW), zacza liczba zarejestrowaych statków (podaa liczba dotyczy tylko statków hadlowych o toażu powyżej 1000 gt (gross toage) zarejestrowaych, wg. stau a dzień [16) - ilustruje wagę prezetowaego problemu. Zakładając średią moc elektrowi okrętowej a poziomie 2MVA i uwzględiając wcześiej wspomiaą liczbę statków, moc zaistalowaą w światowej flocie hadlowej moża szacować a około MW. Zestawiając tę wartość z mocą zaistalowaą w polskim lądowym systemie eergetyczym rówą około MW (przy czym rzeczywiste zużycie mocy zmieia się od MW do MW, w zależości od zapotrzebowaia [40), warto zauważyć, iż w skali makro mamy do czyieia z problemem eergetyczym o poziomie zaczie przekraczającym potrzeby europejskiego kraju średiej wielkości. Nadto, ależy wyraźie podkreślić, iż w ostatich kilku latach moc zaistalowaa w systemie elektroeergetyczym pojedyczego statku dla wybraych typów statków (statki pasażerskie, takowce, lodołamacze) wzrosła z kilku do kilkudziesięciu MW, a wyższy z dwóch lub trzech poziomów apięć w rozpatrywaych systemach sięga 10kV. Przykładowo, w jedym z rozwiązań firmy Geeral Electric [41, elektryczy apęd główy a promach pasażerskich składa się z dwóch silików o mocach 19MW każdy, a elektrowia okrętowa wyposażoa jest w pięć zespołów prądotwórczych o mocach 11,2MVA każdy. Iym, iezwykle spektakularym przykładem, może być elektrowia okrętowa a Quee Mary 2, pracująca zarówo a potrzeby silików elektryczych apędu główego (zajdujących się w piastach podów, apędów podwieszaych - poza kadłubem statku), jak i wszelkich iych odbiorików, zdola do wytworzeia mocy 118MW [42. Poprawa jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych Ograiczeie egatywego wpływu oddziaływaia zaburzeń w apędach okrętowych z układami przekształtikowymi może być realizowae poprzez: - podział okrętowego systemu elektroeergetyczego a iezależe podsystemy z osobymi źródłami eergii elektryczej, - zastosowaie przetworic elektromaszyowych, - zastosowaie filtrów ograiczających zawartość wyższych harmoiczych, - zastosowaie trasformatorów separujących, - zastosowaie wybraych rozwiązań kostrukcyjych, p. trasformatorów przekształtikowych. Warto podkreślić, że kowecja SOLAS zaleca podział szy rozdzielicy główej (dekompozycję systemu) dla elektrowi okrętowych o mocach wyższych od 3 MW [35. Rozwiązaie to jest stosowae często w przypadku sterów strumieiowych, powodujących duże zmiay apięcia i częstotliwości w rozważaym systemie. Przykład tego rodzaju kofiguracji rozdzielicy główej elektrowi okrętowej przedstawioo a rysuku 6. Rys.6. Przykładowy schemat rozdzielicy główej i elektrowi okrętowej z podziałem szy rozdzielicy i możliwością zasilaia steru strumieiowego z wydzieloego podsystemu: M - silik apędowy steru strumieiowego, GW - prądica wałowa, G 1,2,3 - prądica wolostojąca, Tr 1,2 - trasformator 380/220 V, SG - silik główy, SP 1,2,3 - silik pomociczy Wydaje się jedak uzasadioe, aby było oo stosowae rówież w przypadku iych urządzeń, będących źródłami zaburzeń, takich jak p. przekształtiki eergoelektroicze, także w przypadku systemów o iższych mocach. Szczegółowe omówieie metod poprawy jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych moża zaleźć w bibliografii przedmiotu, m.i. [3, [4, [9, [15, [17, [20, [21, [41, atomiast ich przedstawieie wykracza poza przyjęte ramy iiejszego artykułu. Mówiąc o poprawie jakości eergii elektryczej, warto podkreślić ogrome zaczeie pomiaru odośych wskaźików i w kosekwecji ocey jakości. Celem ocey jakości eergii elektryczej jest przede wszystkim szybkie wykrywaie zagrożeń dla fukcjoowaia okrętowych systemów techiczych, a także ograiczeie skutków ekoomiczych pogorszeia tej wielkości. Warto podkreślić koieczość bieżącej kotroli jakości eergii, która powia dostarczyć istotych iformacji diagostyczych odośie rozważaego systemu. Umożliwią oe stwierdzeie staów iesprawości ważych elemetów systemu, takich jak: regulatory apięcia i częstotliwości, filtry harmoiczych oraz duże odbioriki eergii, a także podjęcie odpowiedich zabiegów aprawczych przed wystąpieiem awarii elektroeergetyczego systemu okrętowego. Ograiczoa, rozumiaa przestrzeie, rozległość okrętowego systemu eergetyczego i relatywie iewielka liczba odbiorików zakłócających stwarzają wyjątkową możliwość szybkiej detekcji zaburzeia wraz z określeiem jego źródła. Jedak prawidłowa ocea jakości eergii elektryczej w tym systemie jest zagadieiem dość złożoym i wymaga wyzaczeia wielu różorodych wskaźików, które powiy być wykorzystae w procesie bieżącej eksploatacji statku. Przy opracowaiu odpowiediego zestawu wskaźików do ocey jakości eergii elektryczej w okrętowych systemach elektroeergetyczych uwzględioo trzy kryteria [3, [43: - bezpieczeństwa pracy okrętowych systemów techiczych,

8 - ekoomiczej efektywości eksploatacji okrętowych systemów techiczych, - dostępości pomiarowej i łatwej obsługi wymagaego istrumetarium pomiarowego Niezależie od wskaźików, opisaych zależościami (1)... (7) charakteryzujących zaburzeia o charakterze krótko i długotrwałym tj. o czasach trwaia od około 1s do 1mi i odpowiedio dłuższych. W ostatim okresie coraz większym problemem w elektroeergetyczych sieciach zasilających stają się zaburzeia przejściowe (impulsowe), w tym trasiet i otchig o czasach trwaia od kilkudziesięciu aosekud do kilkudziesięciu milisekud [43, [44. Zaburzeia przejściowe (impulsowe) zawierają składowe wysokoczęstotliwościowe i występują jedyie krótko po wystąpieiu gwałtowej zmiay w systemie elektroeergetyczym. O aturze zaburzeń typu otchig ajlepiej mówi ich spotykaa w literaturze azwa periodic trasiet [44. Wpływ zaburzeń przejściowych a pracę odbiorików eergii elektryczej p. komputerów zależy od amplitudy zaburzeia i czasu jego trwaia. Typową metodą opisu zaburzeń przejściowych jest wyzaczeie amplitudy zaburzeia, czasu jego trwaia oraz eergii [43, [44. Biorąc powyższe pod uwagę, warto podkreślić, iż ocea jakości eergii elektryczej jest iemożliwa do przeprowadzeia z wykorzystaiem stosowaych obecie jedoparametrowych aalogowych przyrządów pomiarowych. Nawet bardziej złożoe rozwiązaia przyrządów wieloparametrowych, takich jak Sypol D [4, [43 oparte a wykorzystaiu techiki mikroprocesorowej, pomimo zwiększeia liczby kotrolowaych parametrów ie gwaratują pełej ocey jakości eergii elektryczej [4. Mając a uwadze zaczą liczbę wcześiej zdefiiowaych wskaźików opisujących jakość eergii elektryczej w rozważaym systemie ależy rozważyć wykorzystaie do ocey tej wielkości specjalizowaego wieloparametrowego urządzeia pomiarowego aalizatora jakości eergii elektryczej. Aalizator taki powiie być urządzeiem stacjoarym, a stałe wbudowaym w okrętowy system elektroeergetyczy. Kocepcję takiego aalizatora, opartego o dwukaałowy układ do wyzaczaia parametrów jakości eergii (parametry podstawowe i parametry uzupełiające) przedstawioo m.i. w pracach [45, [46. Czy moża sterować jakością eergii w okrętowych systemach elektroeergetyczych? Należy wyraźie podkreślić, że sterowaie jakością eergii jest wyzwaiem stojącym przed projektatami okrętowych systemów elektroeergetyczych i ich eksploatatorami, tj. załogami statków. Biorąc pod uwagę wskazae wcześiej uwarukowaia dotyczące przyczy i mechaizmów powstawaia zakłóceń, związaych z przetwarzaiem eergii elektryczej w rozważaych systemach, moża myśleć zarówo o pasywym jak i aktywym sterowaiu jakością eergii. Pod pojęciem sterowaia jakością eergii ależy rozumieć zastosowaie takich rozwiązań kostrukcyjych i techologiczych, które elimiują, bądź istotie ograiczają, oddziaływaie omawiaych zakłóceń. Do działań takich iewątpliwie ależy stosowaie filtrów (główie pasywych) wyższych harmoiczych. Należy jedak podkreślić, iż pojawiają się pierwsze wzmiaki dotyczące możliwości wykorzystaia filtrów aktywych bądź hybrydowych w systemach okrętowych [9, [34. Iym działaiem w tym zakresie, zalecaym m.i. przez kowecję SOLAS [35, jest wspomiaa odpowiedia kofiguracja Rozdzielicy Główej. Wówczas odbioriki o większej wrażliwości a zmiay parametrów apięcia zasilającego (p. satelitare systemy bezpieczeństwa GMDSS) i specjalym zaczeiu dla bezpieczeństwa statku mogą być zasilae z wydzieloego podsystemu. Wydaje się, że takie sekcjoowaie "a priori" Rozdzielicy Główej jest rozwiązaiem bardziej efektywym ekoomiczie iż rozbudowa elemetów zabezpieczających, p. złożoych filtrów. Jedak warukiem koieczym sterowaia jakością eergii elektryczej jest iformacja pomiarowa, która może być uzyskaa za pomocą wieloparametrowego urządzeia pomiarowego - aalizatora jakości eergii elektryczej. Aalizator taki mógłby być docelowo systemem automatyczego sterowaia jakością eergii elektryczej, w którym iformacja pomiarowa o jej parametrach byłaby przetwarzaa a sygały sterujące układami regulacji apięcia i częstotliwości oraz wyłączikami poszczególych zespołów prądotwórczych. Niezależie od tych fukcji propooway system sprawowałby bieżący adzór ad fukcjoowaiem elektroeergetyczego systemu okrętowego przez załogę statku. Warto podkreślić, iż wstępe wyiki badań a obiektach rzeczywistych (m.i. statek HORYZONT II) [43, [47 wskazują, iż zbudoway moduł pomiarowy może autoomiczie pracować w elektroeergetyczym systemie okrętowym, jako układ do pomiaru parametrów sieci elektroeergetyczej i bieżącej kotroli jakości eergii elektryczej oraz sygalizacji staów alarmowych. Podsumowaie Przeprowadzoe aalizy i badaia a wybraych statkach jedozaczie wskazują a koieczość kompleksowego rozwiązaia problemu jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych. Należy podjąć kokrete działaia w celu zapobiegaia zaburzeiom elektromagetyczym (poprzez poprawę jakości eergii elektryczej w systemach lub wybraych podsystemach okrętowych) i ich skutkom (poprzez zwiększeie odporości odbiorików) oraz moitorowaia jakości eergii w sieciach okrętowych. W związku z tym problemem jakości eergii elektryczej i jej ocea powiy stać się jedym z priorytetów przy projektowaiu, wykoywaiu, klasyfikacji i eksploatacji okrętowych systemów elektroeergetyczych. W sposób oczywisty problem te dotyczy wytwórców statków i ich użytkowików, a więc stoczi i armatorów oraz istytucji adzorujących produkcję i eksploatację statków, czyli towarzystw klasyfikacyjych. Właściwe rozwiązaie tego problemu wymaga odpowiediej wiedzy i doświadczeia. Zadaiem uczeli morskich jest przygotowaie odpowiedich kadr dla stoczi, armatorów i istytucji klasyfikacyjych, a także poszukiwaie owych metod i sposobów ograiczaia wpływu zaiżoej jakości eergii elektryczej a ekoomiczie efektywą i bezpiecza eksploatacje statków. LITERATURA [1 De Abreu J.P., De Sa J.S., Prado C.C., Harmoic voltage distortio i isolated electric systems. 7 th Iteratioal Coferece Electrical Power Quality ad Utilizatio, Kraków, wrzesień 2003, [2 Dzwokowski A., Niezawodość zasilaia wybraych obiektów przemysłowych o sezoowym charakterze pracy, Przegląd Elektrotechiczy, r 6/2003, [3 Tarasiuk T., Aaliza metod i układów do wyzaczaia wskaźików jakości eergii w okrętowych systemach elektroeergetyczych, Rozprawa doktorska, Politechika Gdańska, Gdańsk [4 Midykowski J., Ocea jakości eergii elektryczej w systemach okrętowych z układami przekształtikowymi, Wyd. Okrętowictwo i Żegluga, seria Postępy Napędu Elektryczego i Eergoelektroiki, tom 44, Komitet Elektrotechiki PAN, 2001

9 [5 Elektrycze aparaty okrętowe [red. T.Lipski, wyd. WSM Gdyia, 1971 [6 Ia C. Evas, Mitigatio of harmoics for AC electric drives of thrusters ad small ship s propellers, The Harmoic Solutios Co.UK [7 Hodge C.G., Mattick D.J., The Electric Warship (Parts I-VI), Tras. IMarE, vol. 108, 109, 110, 111, 112, 113, The Istitute Of Marie Egieers, UK, ( ) [8 Novell J.M., Youg S.S., Beyoud Electric Ship, Tras. IMarE, vol. 112, The Istitute Of Marie Egieers, 2000 [9 Evas I.C., Drivig ahead - the progress of electric propulsio, The Motor Ship, September 2003, [10 Midykowski J., Tarasiuk T., Measuremet of supply voltage properties i ships electical power systems, Metrology ad Measuremet Systems, Polish Scietific Publishers PWN, vol.ix, o 1/2002, Warsaw 2002, [11 Burs D.J., Cluff K.D., Karimi K., Hrehov D.W., A ovel power quality moitor for commercial airplaes, IEEE Istrumetatio ad Measuremet Techology Coferece, Achorage, Alaska, USA, May 2002, [12 Ide S., Rzadki W., Mais Power Quality of Ships with, Electrical Drivers, Simulatios ad Measuremets, Proceedigs of EPE Coferece, Graz, 2001, P.1 - P.10 [13 Bloklad E., Va Dijk E., Challeges ad Limitatios of All Electric Ship desigs, Proceedig of EPE 01 Coferece, Graz, 2001, P.1 - P.8 [14 Joasso I., Soder L., Power Quality o Ships - A questioaire evaluatio cocerig islad power system, 3 rd Iteratioal Symposium Civil or Military All Electric Ship - AES 2000, October 2000, Paris, Frace [15 Schild W., Plaitz W., Desig of power supply systems with Duplex-Reactors, [16 Shippig Statistics ad Market Review, Istitute of Shippig Ecoomics ad Logistics, r 4, kwiecień [17 Wyszkowski J., Wyszkowski S., Elektrotechika Okrętowa - apędy elektrycze, Fudacja Rozwoju Wyższej Szkoły Morskiej w Gdyi, Wydawictwo WSM, Gdyia 1998 [18 Szmit E., Midykowski J., Tarasiuk T., Jakość eergii elektryczej a statkach wspólym problemem armatorów, stoczi, uczeli morskich i towarzystw klasyfikacyjych, Targi Elektroistalacje, Sesja Jakość eergii elektryczej, wyd. Fudacja Rozwoju Uiwersytetu Gdańskiego - SEP o/gdańsk, Gdańsk 2004, [19 Midykowski J., Tarasiuk T., Electrical eergy quality uder ships coditios, XVI IMEKO World Cogress, Wiedeń 2000, vol. VII, [20 Reiecke H., Schild W., Harmoics i mai electric supply systems with semicoductor rectifiers ad subsequet methods of compesatio, IMECE 91, Shaghai, Chia, 1991, 1-10 [21 Wyszkowski S., Elektrotechika Okrętowa. T.1, Wydawictwo Morskie, Gdańsk, 1991 [22 Wyszkowski S., Eergoelektroika a statkach, Wydawictwo Morskie, Gdańsk, 1981 [23 Katarzyński J., Ship power plat operatig problems coected with reactive power distributio betwee electric geerators workig i parallel, Polish Maritime Research, Jue 1995, vol.2, s [24 Midykowski J., Assessmet of electric power quality i ship systems fitted with coverter subsystems, Polish Academy of Scieces, Electrical Egieerig Committee, Book Series: Advaces of Electrical Drives ad Power Electroics, Shipbuldig ad Shippig Ltd, Gdańsk 2003 [25 Midykowski J., Tarasiuk T., Jakość eergii elektryczej, a ekoomicza eksploatacja okrętowych systemów techiczych, 1998, Jakość i Użytkowaie Eergii Elektryczej, Tom IV, z.2, [26 Midykowski J., Tarasiuk T., Zagadieie jakości wytwarzaia i użytkowaia eergii elektryczej w okrętowym systemie elektroeergetyczym, Jakość i Użytkowaie Eergii Elektryczej, 1996, Tom II, z.2, [27 Przepisy Klasyfikacji i Budowy Statków Morskich, Polski Rejestr Statków, Gdańsk, 1995, uzupełieia 2000 [28 Próby środowiskowe wyposażeia statków, Przepisy PRS, 11/P/2002 [29 Kuźmierek Z., Zastosowaie komputerowych techik pomiarowych do badaia jakości eergii elektryczej, Jakość i Użytkowaie Eergii Elektryczej, 1995, Tom I, z.1, [30 Midykowski J., Tarasiuk T., Wskaźiki jakości eergii elektryczej i ich pomiar w elektroeergetyczej sieci okrętowej, Jakość i Użytkowaie Eergii Elektryczej, 1997, Tom III, z.1, [31 PN-IEC :2001, Istalacje elektrycze a statkach, Część 101: Defiicje i wymagaia ogóle. [32 Przepisy wybraych towarzystw klasyfikacyjych: ABS, DNV, IACS, LR, NKK, RS (ciągle uaktualiae) [33 Type Test Specificatio, IACS Req. E10 (1991), Rev , Rev [34 Midykowski J., Assessmet ad improvemet of electric power quality i ship s moder systems, 5 th Iteratioal Marie Electrotechology Coferece ad Exhibitatio, IMECE 2003, Shaghai, September 2003, ivited pleary paper, 8-21 [35 Kowecja SOLAS, Cosolidated Editio, Iteratioal Maritime Orgaizatio, Lodo, 1997 [36 Kowecja MARPOL 73/78, Iteratioal Maritime Orgaizatio, Lodo, 1973, poprawioa 1978 i 1997 [37 Kowecja STCW 78/95, Iteratioal Maritime Orgaizatio, Lodo, 1978, poprawioa 1995 [38 Gaciński P., Midykowski J., Tarasiuk T., Ifluece of electrical power quality o iductio cage machie durability, 7 th Iteratioal Coferece Electrical Power Quality ad Utilizatio, EPQU 03, Kraków, 2003, [39 Gaciński P., Midykowski J., Rupik P., Tarasiuk T., Data Processig Developmet i the Field of Power Quality Moitorig, IEEE IMTC 2004, Istrumetatio ad Measuremet Techology Coferece, Como, May 2004 (przyjęty do prezetacji i publikacji) [40 [41 Electric propulsio for a cruise lier, The Naval Architect, Jauary 1997 [42 Stareńczak P.B.: Quee Mary 2. Budowictwo Okrętowe, Nr 1/2004, s [43 Midykowski J., Tarasiuk T., Ocea jakości eergii elektryczej w okrętowym systemie elektroeergetyczym - metody i arzędzia, Jakość i Użytkowaie Eergii Elektryczej, Tom VIII, Z 1/2, 2002, [44 Arrillaga J., Watso N.R., Che S., Power System Quality Assessmet, Joh Willey & Sos, 2001 [45 Midykowski J., Tarasiuk T., Two - chael estimatio of voltage quality i ships electrical power systems, 4 th Iteratioal Research ad Educatioal Colloquium o Electroics, 2003, Glamorga, [46 Midykowski J., Szweda M., Tarasiuk T., Measuremet Equipmet for Ships Electrical Power Systems, IEEE IMTC 2004, Istrumetatio ad Measuremet Techology Coferece, Como, May 2004 (przyjęty do prezetacji i publikacji) [47 Tarasiuk T., Midykowski J., Weryfikacja doświadczala aalizatora jakości eergii elektryczej a statku m/s Horyzot II, Pomiary, Automatyka, Kotrola, r 1/2003, Autorzy: prof. dr hab. iż. Jausz Midykowski, Akademia Morska w Gdyi, Katedra Elektroeergetyki Okrętowej, ul. Morska 83, Gdyia, jamid@am.gdyia.pl.