Правила классификации и постройки морских судов. Ч. XI «Электрическое оборудование»

• Статус: Часть XI — раздел Правил классификационного общества (в РФ — Российский морской регистр судоходства). Обязательна для судов под классом РС и зачастую отражает обязательные международные нормы.
• Иерархия норм:
  • IMO SOLAS (гл. II‑1), MARPOL, специализированные кодексы (IGF и др.).
  • IACS UR (серии E, M), напр. E10 (типовые испытания), E27 (Li‑ion).
  • IEC 60092 (судовые электроустановки), IEC 61363‑1 (КЗ на судах), IEC 60533 (ЭМС), IEC 60079 (Ex).
  • Правила РС (Ч. XI и сопряженные разделы о пожарной безопасности, корпусе, рулевом устройстве, автоматизации).
• Цели: безопасность, живучесть при одиночном отказе, электробезопасность, пожарная/взрывозащита, ЭМС, поддерживаемость.
• Область применения: Правила распространяются на все суда морского флота, включая специализированные суда (буровые установки, FPSO, крановые суда) с учетом их особенностей.
• Периодичность обновления: Правила пересматриваются ежегодно, с публикацией изменений в циркулярах РС.

• Логика разделов: общие положения; источники; распределение и защита; кабели; освещение; электроприводы; аварийная энергия; автоматика; специальные зоны; испытания.
• Принципы:
  • Независимость и физическое разнесение резервов (tolerant к single failure).
  • Огнестойкость и водонепроницаемость жизненно важных цепей.
  • Запрет использования корпуса как рабочего проводника.
  • Предсказуемость сети при КЗ: селективность и устойчивость источников.
  • Совместимость по ЭМС.
• Дополнительные принципы:
  • Резервирование критических систем (N+1 для генераторов, раздельные фидеры)
  • Защита от прогрессирующих отказов (каскадные отключения)
  • Эргономика обслуживания и ремонтопригодность
  • Адаптивность к различным эксплуатационным режимам

• Классы напряжений/частоты: 400–690 В (50/60 Гц) LV; 3,3/6,6/11 кВ HV; 230 В AC и 24 В DC вспомогательные.
• Режим нейтрали: IT по умолчанию для >50 В, обязательный контроль изоляции (IMD). Корпус как обратный проводник запрещен.
• Сегментация: секционированный ГРЩ с межсекционными выключателями и АВР секций; отдельный аварийный распределительный щит (АРЩ), физически разнесенный.
• Разнесение трасс: дублированные кабели — по разным бортам/трассам; пересечения — сведены к минимуму и защищены.
• Топологии сетей:
  • Радиальная с резервированием для критических потребителей
  • Кольцевая с секционированием для повышения живучести
  • Комбинированные схемы для крупных судов

• Генераторы: дизель-генераторы, валогенераторы, иногда интегрированные электрические установки (IEP). Защиты: токовые, дифференциальные (для крупных), по частоте/напряжению, от обратной мощности, потери возбуждения, асимметрии.
• Параллельная работа: синхронизация, распределение активной/реактивной мощности, устойчивость AVR при гармониках.
• ПМС: автозапуск/останов ДГ по нагрузке, load shedding (отключение неприоритетной нагрузки), blackout recovery (чёрный старт) с упорядоченным пуском механизмов.
• Что представить на одобрение: однолинейная схема, баланс нагрузок, расчеты КЗ по IEC 61363‑1, TCC‑диаграммы селективности, описание алгоритмов ПМС.
• Дополнительные требования к ПМС:
  • Резервирование контроллеров ПМС
  • Защита от киберугроз для цифровых систем
  • Ведение журнала событий и аварийных ситуаций
  • Интеграция с общесудовой системой автоматизации

• Аварийный генератор: вне машинного отделения, выше палубы повреждения, автономные топливо/вентиляция. Автозапуск и ввод в работу в установленный Правилами интервал после пропадания напряжения главной шины.
• Переходный источник: аккумуляторы/ИБП для немедленного питания критических цепей до ввода аварийного генератора (минутный интервал согласно типу судна и Правилам).
• Питание аварийных потребителей: перечень и длительности по SOLAS II‑1/Reg. 42/43 и Ч. XI (разнятся по типам судов).
• Разнесение: АРЩ и его кабели — физически и пожарно изолированы от ГРЩ и его трасс.
• Конкретные требования по времени:
  • Пассажирские суда: аварийный генератор должен запуститься и принять нагрузку в течение 45 секунд
  • Грузовые суда: требования могут варьироваться от 30 до 45 секунд
  • Переходный источник: должен обеспечивать питание не менее 30 минут для аварийного освещения и навигационного оборудования

• IT‑сеть и «земляные» события: первый пробой на корпус — событие с обязательной сигнализацией IMD и поиском дефекта; второй пробой — эквивалент КЗ. Уставки защит должны обеспечивать отключение при втором пробое с сохранением селективности.
• Запрет корпуса как проводника: запрещен как явный, так и «скрытый» возврат тока (через экраны/броню). Исключения (катодная защита, сварка — временно) должны быть прямо оговорены.
• Длительности аварийного питания: варьируются по типу судна и редакции норм. Практика: пассажирские — дольше (до 36 ч), грузовые — обычно до 18 ч; переходный источник — десятки минут. Сверяйте с SOLAS II‑1/42, 43 и Ч. XI под ваш тип судна.
• Разнесение кабелей: допустимость «коротких общих участков» требует обоснования эквивалентной огнезащиты и согласования с РС.
• Селективность с ПЧ: ПЧ ограничивают ток КЗ — ближайший автомат может не «увидеть» ток. Решения: использовать встроенные защиты ПЧ и/или предохранители aR/gR, координировать выдержки времени, применять селективные автоматы.
• «45 секунд» для аварийного генератора: это распространенный ориентир, но конкретика зависит от типа судна/редакции. Корректно ссылаться на соответствующий пункт Ч. XI и SOLAS; переходный источник должен перекрывать «темный промежуток».
• Li‑ion безопасность: UR E27 требует системного подхода: ограничение распространения теплового разгона (на уровне элемента/модуля), отвод газов, независимый мониторинг и раннее обнаружение. Просто «BMS от производителя» недостаточно.
• ЭМС и земли: разделяйте защитную землю (PE) и сигнальную (SG). В шкафах используйте «чистые» шины, исключайте замкнутые контуры. Для моторных кабелей ПЧ — 360° заземление экранов.
• Толкование "одиночного отказа": понимается как отказ любого одного компонента системы, который не должен приводить к потере жизненно важных функций судна.
• Границы взрывоопасных зон: требуют тщательного анализа и часто становятся предметом разногласий при проектировании.

Часть XI — системный набор требований, обеспечивающий безопасную и живучую судовую электросеть при штатной работе, авариях, пожарах и одиночных отказах. Практически успех проекта опирается на правильный расчет КЗ по IEC 61363‑1, доказанную селективность, грамотную архитектуру аварийного электроснабжения, корректное разнесение кабелей, управляемость ПМС при восстановлении и соблюдение ЭМС. Узкие места — селективность с ПЧ, толкование разнесения, корректное наполнение АРЩ и времен устойчивого питания, системная безопасность Li‑ion.

• SOLAS, гл. II‑1 (в т.ч. Reg. 42/43 для аварийного источника).
• IEC 60092 (серия: 101, 201/202, 301…502; 350…354 для кабелей; 503 для HV).
• IEC 61363‑1 (расчет КЗ в судовых сетях).
• IEC 60533 (ЭМС судовых электроустановок).
• IEC 60079 и IEC 60092‑502 (Ex/танкеры).
• IACS UR E10 (типовые испытания), IACS UR E27 (Li‑ion).
• ISO/IEC/IEEE 80005 (береговое HV‑питание, если применимо).
• Правила РС (актуальная редакция), Ч. XI и сопряженные части.
• Дополнительные стандарты:
  • IEC 61892 - Мобильные морские установки
  • IEC 62613 - Судовые герметичные соединители
  • ISO 8528 - Генераторные установки
  • IEC 62485 - Требования безопасности к аккумуляторным батареям