Đồ án Trang thiết bị điện tàu 34000 T – đi sâu nghiên cứu tính toán công suất trạm phát điện bằng phương pháp bảng tải

ầu k2-l2 của bộ AVR được nối nối tiếp với các đầu k2-l2 của bộ AVR các máy phát khác. Giả sử máy phát số1 công tác độc lập (chỉ có máy phát số1 cấp nguồn lên lưới) thì các tiếp điểm của 21-22/K105.21/111 và 21-22/K125.21/131 của hai máy phát số 2 và số 3 sẽ đóng lại làm cho cuộn k2-l2 của bộ AVR1 ngắn mạch, máy phát số 1 công tác độc lập. Khi các máy phát công tác song song với nhau thì các tiếp điểm của K85.21, K105.21 và K125.21 đều mở ra làm cho dòng chạy trong cuộn k2-l2 bộ AVR của mỗi 64 máy phát không những phụ thuộc vào dòng của máy phát đó mà còn phụ thuộc vào dòng của các máy phát khác. Giả sử dòng của máy phát số1 là lớn nhất do nhận nhiều tải vô công nhất thì sẽ làm cho dòng trong k2-l2 của máy phát số1 là lớn nhất, lúc này sẽ suất hiện dòng chạy trong dây cân bằng sang các cuộn k2-l2 của các máy phát khác, vì vậy làm cho sự thay đổi dòng kích từ của mỗi máy phát là như nhau. Các máy phát sẽ được tự động phân chia tải vô công đều nhau. - Ngoài ra còn thực hiện phân bố tải vô công theo phương pháp điều chỉnh độ nghiêng đặc tính ngoài bằng cách lấy tín hiệu dòng tải của máy phát. Trong đó điện áp rơi trên CRR ( sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp trong tập bản vẽ) là tín hiệu dòng tải của pha S lấy thông qua biến dòng CCT. Điện áp này có trị số và pha thay đổi theo giá trị và tính chất tải. Như vậy, ảnh hưởng của dòng tải đến đặc tính ngoài được phản ánh một cách tự động và việc thay đổi độ dốc đặc tính cũng hoàn toàn tự động theo diễn biến ngẫu nhiên của hệ. Khi thay đổi giá trị CCR bằng việc thay đổi con chạy điện trở sẽ làm thay đổi độ dốc của đặc tính. Như vậy trong một chừng mực nào đó, người vận hành có thể điều chỉnh độ dốc đặc tính ngoài tạo nên sự hòa hợp vùng làm việc cho các máy có đặc tính ngoài tương đối khá gần nhau khi chúng công tác song song với nhau. 4.6.3. Phân bố tải tác dụng cho các máy phát công tác song song A/ Cơ sơ lý thuyết Phân bố tải tác dụng cho các máy phát công tác song song được quyết định bởi đặc tính cơ của bộ điều tốc của động cơ truyền động cho máy phát. Ở đây sự phân bố tải tác dụng cho trường hợp hai máy cùng công suất công tác song song. Muốn phân bố tải tác dụng đều giữa hai máy, đặc tính của bộ điều tốc phải giống hệt nhau. Trường hợp đặc tính của hai bộ điều tốc khác nhau thì sự phân bố tải sẽ khác nhau. Sau khi đóng máy phát đồng bộ vào công tác song song ta phải tiến hành phân bố tải tác dụng cho chúng. Muốn vậy ta phải tác động đến bộ điều tốc tức là thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào máy. Thực chất khi thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào máy (mà vẫn phải giữ cho f = const) ta sẽ thay đổi được gì để dẫn đến thay đổi tải tác dụng của máy phát. f dm P1 P20 f P 1 2 Hình4.15 Đồ thị phân bố tải tác dụng của hai máy phát 1 và 2 65 Giả sử ta có máy phát cực ẩn qua đường cáp đưa lên thanh cái như hình sau: U G M E I.Xp I Xp u E Hình4.16 Sơ đồ nguyên lý, sơ đồ tương đương, đồ thị véctơ của máy phát đồng bộ cực ẩn. Từ đồ thị véctơ ta có công suất tác dụng tính cho một pha của máy phát là:  Sin X U.E PCos.I.UP P  vì I.XP. Cos = E.Sin Từ phương trình trên ta thành lập được đặc tính công suất của máy phát: ba P=f( ) P Pmax P0 BA 18090 0 00 Hình4.17 Đồ thị đặc tính công suất của máy phát Từ đồ thị ta thấy việc tăng công suất truyền đạt của máy phát khi E và U không đổi chỉ thực hiện được bằng cách thay đổi góc . Góc  biểu thị vị trí của rôto trong không gian. Đó là góc lệch giữa các trục của từ trường do dòng chạy trong stato và dòng trong roto gây ra hoặc nó là góc lệch giữa véctơ E và véctơ U. Như vậy trong quá trình phân chia tải tác dụng hay thay đổi lượng dầu vào động cơ truyền động chính là thay đổi góc . Khi máy phát nhận thêm tải tác dụng, điện áp giảm, bộ tự động điều chỉnh điện áp phải điều chỉnh tăng dòng kích từ giữ cho U = const và như vậy là E tăng lên. Từ biểu thức : Sin X U.E P P  . Nếu E tăng và  tăng (trong giới hạn từ 00 đến 900) thì sẽ làm cho P tăng lên. Tuy nhiên ta thấy rằng nếu điểm công tác của máy phát nằm trong khoảng mà  = 00  900 tức là dp/d > 0 thì hệ thống mới ổn định. Còn khi  = 900  1800 tức là dp/d < 0 thì hệ thống sẽ mất tính ổn định. 66 B/ Mạch điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng cho các máy phát (Sơ đồ trang 089) * Các phần tử chính của mạch - Công tắc SA89.2 là công tắc điều khiển có ba vị trí là: LOWER – OFF – RAISE. - Bộ REC89.1 là bộ biến đổi từ nguồn xoay chiều lấy từ máy phát qua biến áp thành nguồn 1 chiều cấp cho mạch điều chỉnh lượng nhiên liệu vào Diesel. - XR1 ở 63-64 và 65-66 (page 089) là các tiếp điểm điều chỉnh được điều khiển từ máy tính. - K89.3, K89.4 là các rơle trung gian. - M là động cơ servo là loại động cơ 1 chiều 24V; 20W. * Nguyên lý hoạt động của mạch:  Điều chỉnh tần số và phân bố tải tác dụng bằng tay: - Khi tần số của máy phát cao hoặc nhận nhiều tải tác dụng hơn ta đưa tay điều khiển SA89.2/089 về vị trí LOWER thì điện áp được cấp cho rơle K89.3. Rơle này có điện làm cho tiếp điểm 3-11/K89.3/089 mở ra khiến rơle trung gian K89.4 không thể có điện, đồng thời đóng các tiếp điểm 6-10/ K89.3/089 cấp nguồn cho động cơ servo hoạt động đưa nhiên liệu vào máy ít hơn làm cho tần số của máy phát giảm xuống hay máy phát sẽ nhận ít tải tác dụng hơn. - Khi tần số của máy phát thấp hoặc nhận ít tải tác dụng ta đưa tay điều khiển SA89.2 về vị trí RAISE thì điện áp được cấp cho rơle K89.4. Rơle này có điện làm cho tiếp điểm của 3-11/K89.4/098 mở ra khiến rơle trung gian K89.3 không thể có điện, đồng thời đóng các tiếp điểm 6-10/K89.4/089 cấp nguồn cho động cơ servo hoạt động theo chiều ngược lại đưa nhiên liệu vào máy nhiều hơn làm cho tần số của máy phát tăng lên hay máy phát sẽ nhận nhiều tải tác dụng hơn. - Khi hai máy phát đang công tác song song với nhau mà phân bố tải tác dụng không đều. Để phân bố lại tải tác dụng cho hai máy phát ta đưa tay điều khiển lượng nhiên liệu của máy phát nhận nhiều tải tác dụng hơn sang vị trí LOWER và đưa tay điều khiển của máy nhận ít tải tác dụng hơn sang vị trí RAISE cho tới khi tải tác dụng của hai máy cân bằng nhau thì dừng lại.  Tự động điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng tự động: - Khi tần số của máy phát số 1 thấp hoặc nhận ít tải tác dụng, thông qua bộ chuyển đổi tần số FT83.4, FT83.5/083 biến đổi thành tín hiệu dòng điện có giá trị từ 4 -20mA đưa đến khối PMS, máy tính sẽ phát lệnh điều khiển làm đóng tiếp điểm XR1 ở 65-66 vào làm cho rơle K89.4 có điện cấp điện cho động cơ servo tăng nhiên liệu vào máy tương tự như ta đưa tay điều khiển sang vị trí RAISE. - Khi tần số của máy phát số1 cao hoặc nhận nhiều tải tác dụng, máy tính sẽ đóng tiếp điểm XR1 ở 63-64 vào làm cho rơle K89.3 có điện đóng tiếp điểm của nó cấp cấp điện cho động cơ servo giảm nhiên liệu vào máy tương tự như ta đưa tay điều khiển sang vị trí LOWER. 67 - Khi hai máy phát công tác song song máy tính sẽ tự động giám sát và điều chỉnh lượng nhiên liệu vào hai máy để lượng tải tác dụng của hai máy là cân bằng nhau. 4.7. Bảo vệ cho trạm phát tàu 34000T 4.7.1. Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát tàu 34000T ( sơ đồ trang 084, 085) - Trên tàu 34000 T việc bảo vệ ngắn mạch cho máy phát người ta dùng cầu chì và aptomat chính. - Cầu chì thường được dùng để bảo vệ ngắn mạch ở các mạch đo và mạch điều khiển. - Aptomat thường được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch ở mạch động lực và mạch chính, hoạt động bảo vệ như sau: Tín hiệu dòng được lấy từ ba pha R-S-T của máy phát đưa tới bộ chuyển đổi dòng điện PA83.2 (page 083). Khi có hiện tượng ngắn mạch thì dòng điện của máy phát sẽ tăng lên rất lớn. Các biến dòng sẽ cảm nhận được tín hiệu dòng lớn này đưa tới bộ chuyển đổi PA83.2 làm cho đầu ra của khối chuyển đổi PA83.2 xuất hiện tín hiệu đưa tới khối PMS. Khối điều khiển PMS điều khiển đóng tiếp điểm XR1 (page 085) cấp điện cho rơle K85.9 làm cho tiếp điểm của K85.9 ở page 084 mở ra ngắt điện cấp cho cuộn giữ MN của aptomat chính làm aptomat chính mở ra ngắt máy phát ra khỏi lưới. 4.7.2. Bảo vệ quá tải cho máy phát tàu 34000T (sơ đồ trang 082) -Khi máy phát bị quá tải thì bộ RMC-122D (Over/sc Current Relay) hoạt động làm cho rơle K82.3 có điện. -Nếu máy phát bị quá tải nhỏ thì sau 20 giây rơle K82.3 có điện tiếp điểm 13- 14/K82.3/182 sẽ đóng vào làm cho rơle K182.2 có điện. Rơle K182.2 có điện đóng các tiếp điểm của nó vào. - Tiếp điểm của 03-04/K182.2/185 đóng vào cấp điện cho cuộn nhả MX của các aptomat, làm cắt một số phụ tải không quan trọng ra khỏi lưới. - Các tiếp điểm của K182.2 ở các trang 192 và 242 sẽ đảo trạng thái để đưa tín hiệu báo quá tải của máy phát tới các mạch điều khiển đèn và máy tính báo máy phát bị quá tải. - Nếu máy phát vẫn chưa hết quá tải thì sau thời gian trễ, tiếp điểm thời gian của 67- 68/K182.2/182 sẽ đóng vào làm cho rơle K182.5 có điện, K182.5 có điện làm cho: - Tiếp điểm của K182.5 ở các trang 185, 186 đóng vào cấp điện cho cuộn nhả của các áptomat, ngắt bớt một số phụ tải ra khỏi lưới. - Các tiếp điểm của K182.5 ở các trang 192 và 242 đảo trạng thái đưa tín hiệu báo quá tải tới các đèn báo và máy tính. - Từ khối điều khiển sẽ gửi tín hiệu tới đèn báo quá tải và chuông báo quá tải cho máy phát. - Nếu máy phát bị quá tải lớn thì ngay lập tức tiếp điểm 6-7/K82.3/093 sẽ đóng lại đưa tín hiệu vào khối No1 D/G PMS Interface để điều khiển ra lệnh mở aptomat chính 68 của máy phát số1 ra khỏi lưới đồng thời đưa tín hiệu tới báo động quá tải cho máy phát bằng đèn và còi. 4.7.3. Bảo vệ công suất ngược cho máy phát tàu 34000T (sơ dồ trang 082) - Khi máy phát sảy ra hiện tượng công suất ngược làm cho bộ RMP-121D sẽ hoạt động gửi tín hiệu tới làm cho rơle K82.2 có điện. Sau thời gian trễ là 10 giây thì tiếp điểm 6-7/K82.2/085 sẽ đóng vào làm cho rơle K85.5 có điện, làm cho: - Tiếp điểm 7-11/K85.5/085 đóng vào là cho rơle K85.7 có điện. - Tiếp điểm 6-10/K85.5/093 đóng vào đưa tín hiệu vào khối điều khiển báo máy phát bị công suất ngược. - Tiếp điểm 05-09/K85.5/242 đóng vào đưa tín hiệu vào máy tính điều khiển đèn báo và chuông báo máy phát bị công suất ngược. - Tiếp điểm 08-12/K85.7/085 đóng vào để duy trì K85.7 có điện. - Tiếp điểm 01-09/K85.7/084 mở ra làm cho cuộn giữ MN mất điện làm cho aptomat chính của máy phát mở ra. - Tiếp điểm 07-11/K85.7/086 đóng vào cấp điện cho đèn S6 sáng (S6 là nút ấn có đèn đùng để reset aptomat chính của máy phát khi sảy ra sự cố). - Để điều khiển đóng được aptomat máy phát số1 vào lưới sau khi bị sự cố thì ta phải ấn nút reset SB85.7 để reset lại mạch điều khiển aptomat. 4.7.4. Bảo vệ tần số thấp cho máy phát tàu 34000T (sơ đồ trang 082) Khi tần số máy phát fMF nhỏ hơn fL ở một giá trị nhất định mà người ta qui định thì có tín hiệu qua bộ chuyển đổi tần số FT83.4 đưa đến bộ PMS khi đó đóng tiếp điểm 67- 68/PMS/ 085 cấp điện cho rơle K85.9, rơle K85.9 có điện mở tiếp điểm 02-10/K85.9/084 cắt điện vào cuộn giữ aptomat MN, cắt máy phát ra khỏi lưới.Khi tần số máy phát fMF < fL thì qua bộ điều chỉnh tần số cấp tới máy thay đổi tốc độ của Diezen làm tăng tốc độ Diezen lên và tần số sẽ tăng lên. 4.7.5. Bảo vệ điện áp thấp cho máy phát tàu 34000T (sơ đồ trang 082) Nếu có điện áp thấp xảy ra nhỏ hơn 95% thì thông qua khối Voltage Built-Up Relay RM4-UA33M làm cho rơle thời gian K82.8 không có điện, tiếp điểm 15- 18/K82.8/084 mở ra không cho phép đóng aptomat (trong trường hợp tự động đóng aptomat chính). 4.8. Nhận xét và đánh giá -Trạm phát điện tàu 34000 tấn được thiết kế và lắp đặt các trang thiết bị hiện đại, có độ tin cậy cao, hoạt động chính xác. -Do tính khai thác kinh tế các tổ hợp Diesel máy phát nên nguời ta đã thiết kế ba tổ hợp Diesel máy phát chính có cùng series . Khi các máy phát làm việc có các ưu nhược điểm như sau. 4.8.1. Ưu điểm - Tạo điều kiện giảm bớt các thiết bị chuyển mạch và dây cáp nối các thiết bị với nhau. 69 - Giảm bớt trọng lượng, kích thước của các thiết bị phân phối điện năng. - Đảm bảo nguồn điện liên tục cho các phụ tải trong mọi trường hợp. - Giảm bớt sự dao động điện áp khi tải tăng vọt đột ngột. - Nâng cao hiệu suất sử dụng của các tổ hợp Diesel máy phát. - Trạm phát có hệ thống phân chia tải vô công bằng kết hợp giữa nối dây cân bằng và điều khiển đặc tính ngoài linh hoạt, đảm bảo phân chia tải vô công đều cho các máy phát khi công tác song song. 4.8.2. Nhược điểm - Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ cao về chuyên môn. - Giá trị dòng ngắn mạch tăng, cho lên cần có các thiết bị bảo vệ ngắn mạch phức tạp và phải có bảo vệ công suất ngược. - Sự phân chia tải cho các máy phát phức tạp hơn khi một trong các máy phát có sự cố nhỏ. CHƯƠNG 5: TRẠM PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ TÀU 34000T 5.1. Giới thiệu máy phát sự cố tàu 34000T Máy phát điện sự cố được lắp đặt trong buồng máy phát sự cố được đặt trên mớn nước của tàu. Từ bảng điện sự cố chỉ cấp cho một số phụ tải rất quan trọng đã được tính toán và xác định.Ví dụ như máy lái, chiếu sáng sự cố, bơm cứu đắm,… Máy phát điện sự cố không có đủ khả năng chạy song song với máy phát diesel Các thông số cơ bản của máy phát sự cố tàu 34000T: Đèn chỉ báo của máy phát sự cố được lắp trên bảng điện chính - Công suất tác dụng: 100Kw. - Công suất biểu kiến: 125KVA. - Điện áp: 450 V A.C. - Dòng điện định mức: 272A. - Tần số: 60Hz. - Số pha: 3 pha. - Hệ số công suất cosđm: 0.8. - Vòng quay: 1800rpm. - Cách điện: Cấp B hoặc cấp F. Đối với rotor hoặc stator 5.2. Bảng điện sự cố 5.2.1. Cấu tạo của bảng điện sự cố Bảng điện sự cố bao gồm có ba Panel,trong đó 1 Panel phục vụ cho máy phát,1 Panel khởi động và cấp nguồn 440V,1 Panel cấp nguồn 220V . -Panel 1 (NP1) :Panel phục vụ cho máy phát sự cố. -Panel 2 (NP2) :Panel khởi động và cấp nguồn 440V. -Panel 3 (NP3) :Panel cấp nguồn 220V. 70 5.2.2. Giới thiệu các phần tử trên bảng điện sự cố Panel 1 (NP1) panel phục vụ cho máy phát sự cố (sơ đồ Page 026) -h1 :Đèn trắng báo cách điện thanh cái với đất pha R. -h2 :Đèn trắng báo cách điện thanh cái với đất pha S. -h3 :Đèn trắng báo cách điện thanh cái với đất pha T. -A :Đồng hồ đo dòng máy phát. -KW :Đồng hồ đo công suất máy phát. -F :Đồng hồ đo tần số máy phát. -V :Đồng hồ đo điện áp máy phát . -HR :Đồng hồ đo thời gian hoạt động máy phát. -IRM :Đồng hồ đo điện trở cách điện máy phát. -S31 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo dòng các pha có 4 vị trí (OFF-R-S-T ). -S32 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo điện áp giữa các pha và trên thanh cái có 5 vị trí (OFF-RS-ST-TR-BUS) . -h10 : Đèn màu xanh nước biển báo điện trở sấy hoạt động. -h12 :Đèn xanh báo aptomat máy phát sự cố đóng. -h13 :Đèn đỏ báo aptomat máy phát sự cố mở. -h14 : Báo máy phát sự cố đang hoạt động. -h22 :Đèn xanh báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái đóng. -h23 :Đèn đỏ báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái mở . -h55 :Đèn trắng báo máy phát sự cố đang ở chế độ dự phòng. -h57 :Đèn trắng báo Diesel lai máy phát đang hoạt động. -h58 :Đèn trắng báo máy phát sẵn sàng khởi động. -h61 :Đèn báo động chung cho máy phát sự cố. -h64 :Đèn trắng báo nguồn DC 24V có sẵn. -h65 :Đèn trắng báo nguồn trên có sẵn trên thanh cái đã mất. -S4 :Nút ấn màu đen thử đèn. -S5 :Nút ấn màu đen thử đèn cách điện các pha với đất. -S6 :Nút ấn màu đỏ RESET aptomat. -S11 :Công tắc màu xanh nước biển cấp nguồn cho điện trở sấy 2 vị trí OFF/ON. -S12 :Nút ấn màu xanh đóng aptomat máy phát sự cố. -S13 :Nút ấn màu đỏ mở aptomat máy phát sự cố. -S14 :Công tắc màu đen cấp nguồn cho panel đèn 2 vị trí OFF/ON. -S22 :Nút ấn màu xanh đóng aptomat cấp nguồn lên thanh cái. -S23 :Nút ấn màu đỏ mở aptomat cấp nguồn lên thanh cái. -S35 :Công tắc màu đen chọn chế độ điều khiển của máy phát 2 vị trí (MANU- AUTO) -EG :Aptomat cấp nguồn từ máy phát lên bảng điện sự cố. Panel 2 ( NP2 ) panel khởi động và cấp nguồn 440V (Sơ đồ Page 026) -GS2 :Cấp nguồn phụ cho quạt tổ máy phát sự cố buồng máy. 71 -h21 :Đèn báo quạt tổ máy phát sự cố buồng máy máy đang hoạt động. -h22 :Đèn báo nguồn cho quạt tổ máy phát sự cố. -GS1 :Cấp nguồn phụ và dự phòng cho quạt gió buồng máy. -h25 :Đèn báo quạt gió đang hoạt động ở tốc độ thấp theo chiều thuận. -h26 :Đèn báo quạt gió đang hoạt động ở tốc độ cao theo chiều thuận. -h27 :Đèn báo quạt gió đang hoạt động ở tốc độ thấp theo chiều ngược. -h28 :Đèn báo quạt gió đang hoạt động ở tốc độ cao theo chiều ngược. -S25 :Nút ấn màu xanh khởi động quạt tổ máy phát sự cố buồng máy. -S26 :Nút ấn màu đỏ dừng quạt tổ máy phát sự cố buồng máy. -S52 :Công tắc màu đen chọn chế độ điều khiển 2 vị trí MANU/AUTO . -S11 :Công tắc màu xanh nước biển bật điện trở sấy 2 vị trí OFF/ON. -S27 :Nút ấn khởi động quạt gió gió đang hoạt động ở tốc độ thấp theo chiều thuận. -S28 :Nút ấn khởi động quạt gió quay theo chiều ngược tốc độ cao theo chiều thuận. -S29 :Nút ấn khởi động quạt gió gió đang hoạt động ở tốc độ thấp theo chiều ngược. -S30 : Nút ấn khởi động quạt gió gió đang hoạt động ở tốc độ cao theo chiều ngược. -S51 :Công tắc màu đen chọn vị trí điều khiển Local/Remote. -S52 :Công tắc màu đen chọn chế độ Manu/Auto. -A :Đồng hồ đo dòng. -HR :Đồng hồ đo thời gian hoạt động. -2-1 :Cấp nguồn cho máy lái bên phải. -2-3 :Cấp nguồn sự cố cho hệ thống bơm cứu hoả . -2-4 :Cấp nguồn cho bơm dầu D.O dự trữ máy phụ No1. -2-5 :Cấp nguồn cho bơm dầu D.O dự trữ máy phụ No2. -2-6 :Cấp nguồn cho bơm dầu mồi L.O máy phụ . -2-7 :Cấp nguồn cho hệ thống máy nén khí phụ. -2-8 :Cấp nguồn cho bộ nạp ắc quy. -2-9 :Cấp nguồn cho biến áp sự cố T3. -2-10 :Cấp nguồn cho biến áp sự cố T4. -2-11 :Cấp nguồn cho bộ dự trữ. -2-12 :Cấp nguồn cho quạt gió buồng máy lái. -2-13 :Cấp nguồn cho bộ dự trữ. Panel 3 ( NP3 ) panel cấp nguồn 220V ( sơ đồ Page 026 ). -IRM :Đồng hồ đo điện trở cách điện. -h1 :Đèn trắng báo điện trở cách điện với đất pha R. -h2 :Đèn trắng báo điện trở cách điện với đất pha S. -h3 :Đèn trắng báo điện trở cách điện với đất pha T. -A :Đồng hồ đo dòng điện. -V :Đồng hồ đo điện áp. -S5 :Nút ấn màu đen thử đèn cách điện với đất. 72 -S41 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo dòng các pha 4 vị trí (OFF-R-S-T). -S42 : Công tắc màu đen chọn vị trí đo điện áp các pha. -ETR1 :Cấp nguồn cho biến áp sự cố 1. -ETR2 :Cấp nguồn cho biến áp sự cố 2. -3-1 :Cấp nguồn cho panel đèn hàng hải. -3-2 :Cấp nguồn cho bảng đèn tín hiệu. -3-3 :Cấp nguồn 220V cho trang thiết bị hàng hải. -3-4 :Cấp nguồn cho bảng điện áp thấp No2. -3-6 :Cấp nguồn sự cố cho hệ thống đèn phòng ở (6TH/5TH/4TH /3RD.DK). -3-7 :Cấp nguồn sự cố cho hệ thống đèn phòng ở (2ND/UPPER DK). -3-8 :Cấp nguồn cho đèn sự cố (A/B/TK TOP DECKS). -3-9 :Cấp nguồn cho hệ thống đèn hành lang của hầm hàng No1/2 và hầm đặt ống. -3-10 :Cấp nguồn cho hệ thống đèn hành lang hầm hàng No3/4/5. -3-11 :Cấp nguồn cho bộ cảm biến lửa hầm hàng. -3-12 :Cấp nguồn cho bộ nạp ắc quy để khởi động tổ hợp máy phát sự cố. -3-13 :Cấp nguồn cho bộ điện trở sấy của máy phát. -3-14 :Cấp nguồn cho hộp rơle báo động xả khí CO2. -3-15 :Cấp nguồn điều khiển động cơ. -3-16 :Cấp nguồn điện trở sấy buồng máy phát sự cố. -3-17 :Cấp nguồn cho bộ dự trữ. -3-18 :Cấp nguồn cho hệ thống đèn báo sự cố của tổ hợp máy phát sự cố. 5.2.3. Nguyên lý của bảng điện sự cố +/ Sơ đồ mạch nguồn điều khiển (Page 081) -R, S ,T :Các chân từ máy phát cấp lên thanh cái -TA81.31 :Biến dòng pha R cấp tới thiết bị đo và mạch bảo vệ bằng rơle. -TA81.32 :Biến dòng pha S cấp tới thiết bị đo và mạch bảo vệ bằng rơle. -TA81.33 :Biến dòng pha T cấp tới thiết bị đo và mạch bảo vệ bằng rơle. -QF EG :Aptomat chính cấp điện áp từ máy phát sự cố lên thanh cái. -FU81.4 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 32A. -FU81.61 ,FU81.63 :Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 1A. -FU81.81 ,FU81.83 ,FU81.85 :Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 2A. -TP81.71/72 :Máy biến thế thay đổi điện áp từ 440V-220V cấp nguồn cho thiết bị đo và mạch bảo vệ. -TC81.73 :Biến áp thay đổi điện áp 440V-220V cấp nguồn cho mạch điều khiển aptomat và mạch điều khiển các rơle phụ. -TC81.74 :Biến áp thay đổi điện áp 440V-24V cấp cho mạch đèn tín hiệu. +/ Sơ đồ mạch đo và mạch bảo vệ (Page 082) * Giới thiệu các phần tử trong mạch -HR :Đồng hồ đo thời gian . 73 -KW :Đồng hồ đo công suất. -S31 :Công tắc chọn vị trí đo dòng các pha. -A:Đồng hồ đo dòng điện máy phát sự cố. -RM4-UA33M (K82.7) :Bộ bảo vệ điện áp thấp của máy phát cùng rơle thực hiện. -S32 :Công tắc chọn vị trí đo điện áp giữa các pha RS,ST,TR. -V :Đồng hồ đo điện áp máy phát sự cố. -F :Đồng hồ đo tần số máy phát sự cố. * Hoạt động của mạch đo - Đo dòng điện, dòng điện của máy phát sự cố được lấy sau aptomat thông qua các biến dòng TA81.31, TA81.32, TA81.33 qua các đường 8101, 8102, 8103 đến công tắc chuyển mạch S31(SA82.6) qua ampe kế rồi về mát qua đường 8104. Khi muốn đo dòng pha R, ta chuyển công tắc S31 sang vị trí đo dòng pha R. Dòng của pha R thông qua biến dòng rồi qua đường 8101 đến chân 2 rồi qua chân 4 đến chân 3 qua ampe kế về mát. Pha S, T sẽ được ngắn mạch với nhau ở chân 5 và chân 9 và với mát. Đo dòng các pha còn lại tương tự. - Đo điện áp và tần số, điện áp của máy phát sự cố được lấy thông qua biến áp TP81.71/72 qua các đường 8125, 8119, 8126 qua công tắc chuyển mạch S32 qua vôn kế và tần số kế, điện áp trên thanh cái thông qua biến áp TP161.5 rồi qua đường 16126, 16127 qua công tắc chuyển mạch S32 qua vôn kế và tần số kế. Đo điện áp dây giữa hai pha R, S. Điện áp hai pha này thông qua biến áp rồi qua các đường 8125, 8119 đến các đầu 1, 7 của công tắc chuyển mạch rồi đến hai đầu 07, 08 của vôn kế và tần số kế, thông qua đó ta biết được điện áp dây giữa hai pha R, S và tần số của máy phát. Đo điện áp giữa các pha khác và của lưới tương tự. - Đo thời gian hoạt động của máy phát sự cố. Khi máy phát sự cố có điện hoạt động, đồng hồ đo thời gian hoạt động của máy phát sự cố PT82.2 có điện đếm thời gian hoạt động của máy phát sự cố. - Đo công suất của máy phát sự cố. Điện áp máy phát sự cố lấy thông qua các đường 8125, 8119, 8126 đến các đầu 1, 2, 3 của oát kế. Dòng điện các pha R, T lấy thông qua biến dòng TA81.61, TA81.63 qua các đường 8161, 8163 đến các đầu 4, 9 của oát kế rồi qua các đầu 5, 8 của oát kế về mát qua đường 8164. Thông qua số chỉ của oát kế ta sẽ biết được công suất của máy phát sự cố. +/ Sơ đồ mạch điều khiển aptomat của máy phát sự cố cấp cho bảng điện sự cố (Page 084,085) -EG :Aptomat chính -E :Cuộn đóng của aptomat -S12 :Nút ấn đóng aptomat -S35 :Công tắc chọn chế độ điều khiển -S13 :Nút ấn mở aptomat -MN :Cuộn giữ aptomat 74 -KT :Bộ tạo trễ -K85.2 :Rơle thực hiện -K85.21 :Rơle thực hiện -K85.8 :Rơle trung gian +/ Sơ đồ mạch đèn (Page 087) -H12 :Đèn xanh báo aptomat của máy phát sự cố đóng -H13 :Đèn đỏ báo aptomat của máy phát sự cố mở -H14 :Đèn trắng báo máy phát sự cố chạy +/ Sơ đồ mạch sấy và điều khiển cắt điện áp (Page 090) -S11: Công tắc bật điện trở sấy -R: Điện trở sấy của máy phát sự cố -FU90.2: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 4A +/Sơ đồ mạch nguồn điều khiển (Page 101) -QFBT :Aptomat cấp cách ly bảng điện chính và bảng điện sự cố -FU101.32;FU101.5; FU101.81: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch -TC101.81 :Biến áp biến đổi điện áp 440V-220V/24V cấp cho mạch điều khiển aptomat, các rơle phụ, mạch đèn hiển thị. +/ Sơ đồ mạch điều khiển aptomat cấp điện lên thanh cái (Page 104 ,105) - QF BT: Aptomat chính -E: Cuộn đóng aptomat -S16: Công tắc khóa, không cấp điện cho cuộn giữ của aptomat -MN :Cuộn giữ aptomat -K105.2, K105.21, K105.22: Rơle phụ có điện khi aptomat đóng -K105.6 :Rơle phụ +/ Sơ đồ mạch đèn chỉ thị (Page107) -h22 :Đèn xanh báo aptomat đóng -h23 :Đèn đỏ báo aptomat mở +/ Sơ đồ mạch cấp nguồn 440V (Page 161) -FU161.31: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 32A -FU161.32, FU161.52, FU161.6, FU161.8: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng 2A -FU161.51 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 1A -TP161.5 :Máy biến thế biến đổi điện áp 440V/220V cấp đến mạch đo điện áp và tần số máy phát, mạch đo điện trở cách điện, mạch dừng sự cố. +/ Sơ đồ mạch đo điện trở cách điện và đèn nối đất (Page 182) -h1,h2,h3 :Các đèn trắng nối đất báo cách điện của máy phát -S5 :Nút ấn màu đen thử đèn +/ Sơ đồ mạch cấp nguồn 220V (Page 220) -TA220.41, TA220.42: Các biến dòng một pha cấp đến mạch các thiết bị đo -FU220.5 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 32A 75 -FU220.71 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp đến thiết bị đo -FU220.72 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp đến mạch đèn cách điện -FU220.73 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp đến mạch điện trở sấy và panel đèn -QF(ETR1) :Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 1 -QF(ETR2) :Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 2  Hoạt động của bảng điện sự cố : Máy phát sự cố sẽ được khởi động và cấp nguồn lên bảng điện sự cố trong trường hợp bảng điện chính mất điện, bằng tay hoặc là tự động để cấp nguồn cho một số các phụ tải quan trọng đã được tính toán xác định từ trước. Để chọn chế độ tự động cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố khi bảng điện chính mất điện thì ta bật công tắc S35/084 sang vị trí AUTO. Khi chuyển sang vị trí Auto thì rơle K88.5/088 được cấp điện từ nguồn điện 24V DC sẽ đóng tiếp điểm 06- 10/K88.5/105 cấp nguồn cho các rơle thời gian KT105.8 và rơle K105.91/105. Đóng tiếp điểm 07-11/K88.5/085 chờ sẵn cấp điện cho rơle K88.4/088. * Lúc đầu bảng điện chính vẫn có điện aptomat QF BT vẫn đóng, thì rơle K105.2/105 vẫn có điện sẽ đóng tiếp điểm 07-11/K105.2/088 cấp điện cho rơle K88.4 từ nguồn điện 24V DC và mở tiếp điểm 02-10/K105.2/088 ngắt điện vào rơle KT88.7/088 không cho khởi động máy phát, mở tiếp điểm 01-09/K105.2/084 đảm bảo không có điện vào cuộn giữ MN của aptomat cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố. Rơle K88.4/088 được cấp điện đóng tiếp điểm 05-09/K88.4/088 cấp điện duy trì cho rơle K88.4, đóng tiếp điểm 06-10/K88.4/088 chờ sẵn cấp điện cho rơle KT88.7/088 khởi động máy phát sự cố, đóng tiếp điểm 07-11/K88.4/167 cấp điện cho đèn h55 sáng máy phát sự cố đang ở trạng thái Stanby, đóng tiếp điểm 08-12/K88.4/185 báo máy phát sự cố đang ở trạng thái Stanby vào bảng điện chính . * Khi mất nguồn từ bảng điện chính, aptomat QF BT mở, rơle K105.2/105 mất điện đóng tiếp điểm 01-09/K105.2/084 chờ sẵn cấp điện cho cuộn giữ MN của aptomat đóng máy phát sự cố lên bảng điện sự cố. Đóng tiếp điểm 02-10/K105.2/088 cấp điện cho rơle thời gian KT88.7/088, sau thời gian trễ rơle K88.7 đóng tiếp điểm 67-68/K88.7/089 khởi động máy phát sự cố. Khi máy phát sự cố hoạt động có điện áp thì đèn h14/087 sáng báo máy phát sự cố hoạt động và rơle K87.1/087 được cấp điện đóng tiếp điểm 07-11/K87.1/088 cấp điện cho rơle K88.2, K88.21/088. Khi điện áp của máy phát đã đạt 95%Uđm thông qua khối RM4-UA33M/082 rơle K82.7 có điện đóng tiếp điểm 15-18/K82.7/084 chờ sẵn cấp nguồn cho động cơ M và cuộn đóng của aptomat. Rơle K88.2/088 có điện, đóng tiếp điểm duy trì 06-10/K88.2/088 cấp điện cho các rơle KT88.7, KT88.8, K88.9. Đóng tiếp điểm 05-09/K88.2/088 cấp điện cho rơle KT88.8/088 và cấp nguồn chờ sẵn cho rơle K88.9/088. Rơle KT88.8/088 có điện sau thời gian trễ đóng tiếp điểm 67-68/KT88.8/088 cấp điện cho rơle K88.9/088. 76 Rơle K88.9/088 có điện đóng tiếp điểm duy trì 06-10/K88.9/088 và đóng tiếp điểm 07-11/K88.9/084 cấp điện cho động cơ M và cuộn đóng của aptomat, đóng tiếp điểm chính aptomat EG cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố và lúc này cuộn giữ MN của aptomat có điện đã có điện từ trước giữ cho aptomat vẫn đóng. Khi aptomat EG đóng, các rơle phụ K85.2, K85.21, K85.8/085 có điện. K85.2/085 có điện, mở tiếp điểm 01-09/K85.2/084 làm cho mạch đóng aptomat bằng tay và tự động không có điện, đóng tiếp điểm 06-10/K85.2/087 sẽ làm cho đèn h12 sáng báo đã đóng aptomat ở bảng điện sự cố, mở tiếp điểm 04-12/K85.2/088 ngắt điện vào chế độ báo máy phát sự cố ở trạng thái stanby. K85.21/085 có điện mở tiếp điểm 02-10/K85.21/090 ngắt điện vào điện trở sấy, mở tiếp điểm 03-11/K85.21/104 khống chế không cho aptomat BT đóng, đóng tiếp điểm 08- 12/K85.21/185 báo aptomat EG đóng lên bảng điện chính * Khi máy phát sự cố đang hoạt động mà bảng điện chính có điện trở lại thì sẽ có điện đưa tới sẵn sàng cấp điện cho động cơ M, cuộn đóng aptomat E và cuộn giữ aptomat MN trang 104. Vì trước đó tiếp điểm 06-10/K88.5/105 đã được đóng, nên rơle K105.91/105 có điện báo có nguồn từ bảng điện chính. Rơle K105.91/105 có điện đóng tiếp điểm 06-10/K105.91/088 cấp điện cho rơle K88.6/088. Rơle K88.6 có điện mở tiếp điểm 02-10/K88.6/088 ngắt điện vào rơle KT88.8/088. Rơle KT88.8 mất điện mở tiếp điểm 67-68/KT88.8/088 làm cho rơle K88.9/088 không có điện. Mở tiếp điểm 03-11/K88.6/084 ngắt điện vào cuộn giữ aptomat EG làm mở tiếp điểm chính của aptomat EG ngừng cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố. Quá trình ngừng máy phát sự cố thực hiện bằng tay. Aptomat EG mở ra làm cho rơle K85.2, K85.21/085 mất điện. K85.2/085 mất điện, đóng tiếp điểm 01-09/K85.2/084 chờ sẵn cấp điện cho mạch đóng aptomat bằng tay và tự động, mở tiếp điểm 06-10/K85.2/087 sẽ làm cho đèn h13 sáng báo đã mở aptomat EG, đóng tiếp điểm 04-12/K85.2/088 cấp điện vào chế độ báo máy phát sự cố ở trạng thái stanby. K85.21/085 mất điện đóng tiếp điểm 02-10/K85.21/090 cấp điện vào điện trở sấy, đóng tiếp điểm 03-11/K85.21/104 cấp điện cho cuộn giữ của aptomat MN của aptomat BT, mở tiếp điểm 08-12/K85.21/185 báo aptomat EG đã mở lên bảng điện chính. Đóng tiếp điểm 03-11/K85.21/105 cấp điện cho rơle KT105.8 và cấp điện chờ sẵn cho rơle K105.9/105. Rơle thời gian KT105.8 có điện, sau thời gian trễ tiếp điểm 67-68/KT105.8/104 đóng lại cấp điện cho động cơ M và cuộn đóng E của aptomat BT. Aptomat QF BT đóng tiếp diểm chính của nó lại cấp điện từ bảng điện chính lên thanh cái, các tiếp điểm của aptomat QF BT vẫn đóng do cuộn giữ MN đã được cấp điện từ trước. Khi aptomat QF BT đóng, cấp điện cho các rơle K105.2 và K105.21 trang 105. Rơle K105.2 có điện, mở tiếp điểm 01-09/K105.2/084 đảm bảo cuộn đóng MN của aptomat EG không có điện, mở tiếp điểm 02-10/K105.2/088 đảm bảo không có điện tới 77 mạch khởi động máy phát sự cố và mạch đóng aptomat EG, đóng tiếp điểm 07- 11/K105.2/088 chờ sẵn cấp điện cho rơle K88.4, đóng tiếp điểm 08-12 chờ sẵn cấp điện cho rơle K88.61. Rơle K105.21 có điện, mở tiếp điểm 01-09/K105.21/104 ngắt điện vào mạch đóng aptomat QF BT, đóng tiếp điểm 07-11/K105.21/107 đèn h22 sáng báo có điện trên thanh cái, mở tiếp điểm 04-12/K105.21/182 ngắt điện vào hệ thống đèn đo điện trở cách điện ở bảng điện sự cố, đóng tiếp điểm 06-10/K105.21/105 cấp điện cho rơle K105.9/105. Rơle K105.9 có điện đóng tiếp điểm duy trì 06-10/105, mở tiếp điểm 03-11/105 đảm bảo không có điện cấp cho rơle thời gian KT105.8 đảm bảo không có điện cấp cho động cơ M và cuộn đóng E của aptomat QF BT. 5.3. Các bảo vệ 5.3.1. Bảo vệ quá tải - Khi có hiện tượng quá tải với dòng nhỏ tùy theo thời gian đặt từ (0,3-30s) rơle K82.3 có điện mở tiếp điểm 04-05/K82.3/084 ngắt điện vào cuộn giữ MN của aptomat EG, mở aptomat EG ngừng cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố. - Khi xảy ra qúa tải ở biến áp sự cố số 1 (ETR1) thì rơle nhiệt FT180. tác động đóng tiếp điểm 97-98/FT180.2/176 cấp điện cho cuộn ngắt aptomat MX mở aptomat cấp điện từ thanh cái tới biến áp sự cố số 1. - Khi xảy ra quá tải ở biến áp sự cố số 2 (ETR2) quá trình xảy ra tương tự như ở biến áp sự cố số 1. - Khi xảy ra ngắn mạch ở máy lái, thì có tín hiệu từ các biến dòng TA180.21, TA180.22, TA180.23 đưa tới rơle cảm biến quá tải trang 175 làm cho rơle K175.6 có điện, đóng tiếp điểm 06-07/K175.6/176 cấp điện cho cuộn ngắt aptomat MX mở aptomat của máy lái, cắt máy lái ra khỏi lưới. 5.3.2. Bảo vệ ngắn mạch - Khi dòng tải đạt 400% rơle K82.3 tác động mở tiếp điểm ngắt aptomat. - Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển bằng các cầu chì FU81.61, FU81.62, FU81.63 ,FU81.4 ,FU81.81 ,FU81.83 ,FU81.85. 5.3.3. Bảo vệ thấp áp - Sử dụng rơle bảo vệ thấp áp RM4 – UA33M, khi điện áp máy phát sự cố chưa dạt được 95% Uđm thì rơle K82.7/082 chưa có điện tiếp điểm 15-18/K82.7/084 vẫn mở, mạch đóng aptomat chính của máy phát sự cố sẽ không có điện vì thế không thể cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố được. 5.4. Nhận xét, đánh giá Trạm phát sự cố tàu 34000T là một hệ thống hiện đại, đảm bảo cung cấp điện năng cho một số các phụ tải quan trọng của tàu khi xảy ra mất điện từ bảng điện chính. Máy phát sự cố có thể được khởi động và đóng lên bảng điện sự cố bằng tay hoặc tự động khi mất điện cấp từ bảng điện chính và tự động mở aptomat cấp điện lên bảng điện sự cố khi bảng điện chính có điện trở lại. Hệ thống không có thiết bị bảo vệ công suất ngược. 78 CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT TRẠM PHÁT BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẢNG TẢI 6.1. Các phương pháp tính toán công suất và chọn số lượng máy phát 6.1.1. Phương pháp bảng tải Tàu có rất nhiều loại tải điện năng, các phụ tải được xác định bằng công suất định mức.Tải của trạm phát phụ thuộc vào số lượng phụ tải công tác thực tế, vào mức độ tải, vào chế độ công tác của tàu, vào tính chất của nhóm phụ tải.  Chế độ công tác của các phụ tải phần lớn được xác định bằng chế độ công tác của tàu. Do đó khi thành lập bảng tải ta thường dựa vào mức tiêu thụ năng lượng điện ở các chế độ sau: + Chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa. + Chế độ tàu đứng có bốc xếp hàng hóa. + Chế độ tàu hành trình trên biển. + Chế độ tàu điều động. + Chế độ tàu bị sự cố. - Công suất cực đại của một nhóm phụ tải nào đó được xác định như sau : Pmax=Kđt.Kt.∑Pv (6.1) Trong đó : +Kđt: là hệ số đồng thời. Hệ số đồng thời là tỉ số giữa số phụ tải đang công tác thực tế với số phụ tải của toàn nhóm trong chế độ công tác của tàu ta đang khảo sát. (với điều kiện công suất của các phụ tải bằng nhau).Ví dụ: nhóm phụ tải cần cẩu gồm 5 động cơ, mỗi động cơ có công suất 25KW. Giả sử thực tế làm việc 3 động cơ =>Kđt=3/5=0,6. Nếu công suất không bằng nhau thì hệ số đồng thời bằng tỉ số giữa tổng công suất định mức của những cái đang công tác trên tổng công suất định mức của toàn bộ nhóm. +Kt: là hệ số tải, bằng tỉ số của công suất thực tế máy đang công tác trên công suất định mức của nó. +Pv: Công suất nhận từ mạng của phụ tải nghĩa là công suất mà phụ tải nhận được từ mạng khi nó đang công tác với tải định mức. - Tổng công suất nhận vào từ mạng của phụ tải được xác định: ∑Pv= ∑Pđm/η (6.2) với η là hiệu suất của phụ tải đó Đối với các phần tử chiếu sáng hay phần tử đốt nóng khác thì ∑Pv= ∑Pđm. Khi lập bảng tải, ta cần phải chia các phụ tải ra các nhóm sau đây: +1. Điện máy phục vụ máy chính. +2. Điện máy phục vụ buồng máy. +3. Nhóm phụ tải phục vụ sinh hoạt. +4. Nhóm phụ tải điều hòa nhiệt độ và quạt gió. +5. Nhóm phụ tải trên boong. +6. Nhóm phụ tải chiếu sáng. 79 +7. Nhóm phụ tải vô tuyến điện. Hệ số đồng thời Kđt của các nhóm phụ tải phục vụ máy chính và trong buồng máy có máy dự trữ thì thường lấy là 0,5. Đối với mỗi nhóm máy phụ buồng máy ta chọn Kđt khác nhau cho từng chế độ công tác của tàu. Đối với nhóm máy phụ buồng máy như: Máy nén khí khởi động, bơm vận chuyển dầu đốt, bơm dầu bôi trơn, máy lọc dầu, các bơm nước…Nếu tàu hành trình ta thường chọn Kđt = 1, còn các chế độ khác ta chọn Kđt = 0,3. Nếu khảo sát phụ tải máy lái thủy lực thường có hai động cơ một công tác, một dự trữ trong chế độ hành trình Kđt=1/2=0,5 Hệ số tải Kt. Đối với nhóm phụ tải điện máy phục vụ máy chính thì Kt = (0.70.8), nhóm chiếu sáng Kt=0.8. Hệ số tải Kt phải tính sao cho động cơ lái có mô men định mức gần bằng mô men cản cực đại trên bánh lái khi bánh lái phải dịch chuyển hết góc với tốc độ cực đại của tàu. Như vậy tải của động cơ lái đảm bảo công tác bình thường chỉ khoảng từ 2040% Pđm, nên hệ số Kt=0,20,4. Trong chế độ điều động có thể Kt=1. Đối với nhóm phụ tải quạt gió buồng máy thường chọn Kt=0.9 và Kt=0.9 trong chế độ tàu điều động và hành trình. Từ nhóm 2 đến nhóm 7 không phụ thuộc vào hệ số đồng thời riêng của từng nhóm ta có hệ số đồng thời năng lượng Kđtnl. K đtnl(hệ số đồng thời năng lượng) : theo quy định nhóm phụ tải nào đó sẽ phải công tác trong một chế độ nhất định của tàu. Tuy nhiên, nhóm phụ tải này không công tác toàn bộ thời gian của chế độ đó. Do đó, để giảm bớt công suất dư thừa của trạm phát điện người ta đưa ra khái niệm hệ số đồng thời năng lượng. Thực tế Kđtnl=0,8. Như vậy khi chúng ta xác định được Kđt ,Kt ,Pv ta sẽ xác định được toàn bộ công suất sử dụng của phụ tải trên tàu.  Sau khi xác định được Kđt, Kt, Pv ta xác định các thông số Q, S, Cosφtb: - Để xác định công suất phản kháng Q ta có công thức như sau: Q=P.tgφ (6.3) Trong đó tgφ sẽ biết được dựa vào Cosφ ta đã biết. Sau khi xác định được Q ta có: - Để xác định công suất biểu kiến và hệ số công suất trung bình ta có: S= 22 QP  và Cosφtb=P/S; P=S.Cosφ; Q=P.tgφ (6.4) Theo phương pháp bảng tải tất cả các phụ tải điện trên tàu được chia ra các nhóm cùng loại ghi rõ số lượng phụ tải trong mỗi nhóm, công suất, đơn vị cần thiết của phụ tải, hiệu suất, Cosφ, Pv, P, S….. Khi chọn số lượng và công suất của trạm phát ta dựa vào công suất tiêu thụ trong các chế độ công tác của tàu. Máy phát lựa chọn khi công tác phải có hiệu suất cao nhất nhưng phải có khả năng chịu tải trong mọi chế độ công tác. Theo yêu cầu trạm phát phải có công suất dự trữ để phòng trường hợp tăng số phụ tải nhỏ mà trước đây chưa tính đến hoặc dự trữ để khi khởi động động cơ dị bộ…nên 80 công suất dự trữ để 2025% P thường 25%P và thêm 5% công suất tổn hao trên lưới điện. Theo kinh nghiệm thì số lượng máy phát được chọn đối với những tàu hàng thường từ 24 cái là hợp lí nhất.Phải có máy phát dự trữ với công suất sao cho một trong các máy phát bất kì bị sự cố thì nó có thể thay thế để đảm bảo công tác bình thường của tàu .Thường người ta chọn các máy phát trong trạm phát giống nhau để tăng thêm độ ổn định khi công tác song song và tiện lợi cho việc thay thế các phụ tùng dự trữ. Nếu trong chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa mà một máy phát công tác vẫn thừa công suất nhiều thì ta nên chọn một máy phát có công suất nhỏ hơn phù hợp với chế độ đó, máy phát đó người ta gọi là máy phát cản (máy phát sự cố). Khi chọn máy phát ta dựa vào chế độ tiêu thụ công suất của máy phát lớn nhất của tàu. Nếu Cosφtb của phụ tải nhỏ hơn Cosφđm của máy phát thì dựa theo công suất biểu kiến S để chọn tổng công suất của máy phát. Còn nếu Cosφtb của phụ tải lớn hơn Cosφđm của máy phát thì dựa theo công suất tác dụng P để chọn. - Nếu Cosφtb< CosφđmMF thì dựa vào S để chọn + Giả sử chọn: Ptt= PMF Stt=Ptt/ Cosφtb SMF=PMF/CosφMF Sẽ xảy ra hiện tượng: Stt > SMF => quá dòng cho máy phát => phát nhiệt + Còn chọn: Stt = SMF thì Ptt thỏa mãn - Nếu Cosφtb > CosφđmMF thì dựa vào P để chọn + Giả sử chọn: Stt=SMF Ptt=Stt.Cosφtb PMF=SMF.CosφMF Sẽ xảy ra hiện tượng: Ptt>PđmMF => quá tải máy phát + Còn chọn: Ptt=PMF thì SMF>Stt=> thỏa mãn Kết luận: phương pháp bảng tải không những cho phép xác định được công suất trạm phát, số lượng máy phát mà có thể xác định được công suất của từng máy phát và của trạm phát sự cố.Nhược điểm chính của phương pháp này là sự không chính xác của các hệ số tải Kt, hệ số đồng thời Kđt, chưa có cơ sở khoa học để xác định nên dễ bị nhầm lẫn.Tính toán công suất trạm phát phải đảm bảo được các yêu cầu sau : + Đảm bảo cung cấp năng lượng cần thiết liên tục cho các phụ tải hoạt động trong mọi chế độ công tác của tàu. + Phải đảm bảo tính kinh tế cao. + Bảo dưỡng dễ dàng và thuận tiện cho người phục vụ. 81 6.1.2. Phương pháp phân tích Trong thực tế, còn tính chọn công suất trạm phát trên cơ sở các sữ liệu đã phân tích sử dụng năng lượng điện trong các chế độ công tác của tàu. Ưu điểm: Đơn giản và phần lớn dựa trên cơ sở tổng hợp tài liệu vận hành các trạm phát điện tàu thủy trên những kết luận sau đây :đồ thị tải của trạm phát một ngày đêm không phụ thuộc vào loại tàu, mục đích của tàu và rất ổn định, sự tiêu tốn năng lượng trong các chế độ công tác của tàu gần như không đổi và được quyết định bằng các nhóm phụ tải quan trọng như nhóm buồng máy, nhóm phục vụ máy chính, nhóm trên boong. Phương pháp này dựa vào sự tiêu thụ năng lượng điện trong từng chế độ và dựa vào đồ thị tải một ngày đêm của trạm phát. Ngoài ra dựa vào tài liệu thống kê và kết quả nghiên cứu trên các loại tàu khác nhau. - Chế độ tàu hành trình: Ptb=6+0,024.N (6.5) N là công suất của máy chính tính bằng KW. Máy chính công suất càng lớn thì các bơm làm mát, bơm dầu cũng lớn theo(nhóm phụ tải phục vụ máy chính cũng lớn theo) nên khi tàu hành trình trên biển công suất trạm phát phần lớn phục vụ cho máy chính. Nếu tính công suất của phụ tải công tác ngắn hạn bất thường như bơm cứu hỏa, bơm chống đắm làm tăng thêm đột biến công suất của trạm phát thì ta phải cộng thêm vào biểu thức (6.5) một lượng công suất của phụ tải lớn nhất trong nhóm như sau: Pht=6+0,024.N+Pngh (6.6) Pngh là công suất của phụ tải hoạt động ngắn hạn lớn nhất. Pht là công suất cần thiết trong chế độ hành trình. Trong trường hợp nếu các phụ tải phụ đang hoạt động như (bếp điện, thông gió, điều hoà...) mà công suất lớn hơn Pngh thì ta nên cộng vào biểu thức (6.5) là Pp chứ không phải là Pngh, biểu thức như sau: Pht=6+0,024.N+PP (6.7) Nếu trong trường hợp các phụ tải phụ đang hoạt động mà đóng một phụ tải ngắn hạn vào công tác thì thiết bị bảo vệ quá tải của trạm phát phải tự động cắt các phụ tải không quan trọng với công suất Pp như điều hòa,bếp,quạt gió sinh hoạt… - Chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa: Ptb=11+0,002.D (6.8) D là trọng lượng nước choán của tàu tính bằng tấn. Để đảm bảo đủ công suất khi tải ngắn hạn đột ngột làm việc ta phải đưa thêm Pngh lớn nhất vào biểu thức (6.8), và được biểu thức sau: Pđo=11+0,002.D+Pngh (6.9) Pđo: công suất trong chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa. - Chế độ tàu đứng có bốc xếp hàng hóa: 82 Đồ thị tải trạm phát mang tính nhảy vọt đột biến dao động trong giới hạn từ mức công suất trong chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa đến một giá trị ngắn hạn cực đại nào đó. Sự thay đổi này phụ thuộc vào loại hàng bốc xếp, cường độ bốc xếp và số lượng tời hàng công tác. Pth = Kc. n 1 (0.147.Gđm.Vđm) = (0.53+1.05/n).  n 1 (0.147.Gđm.Vđm) (6.10) Trong đó: +Pth : công suất tời hàng +Kc : là hệ số nhu cầu +n : số lượng tời hàng công tác +Gđm : trọng tải định mức của tời hàng (Kg) +vđm : tốc độ nâng định mức (m/p) Để đủ công suất cho chế độ tàu đứng có bốc xếp hàng hóa ta phải có : Pđx=Pđo+Pth (6.11) Trong đó: +Pđx : công suất của tàu đứng có bốc xếp hàng hóa +Pth : công suất của tời hàng +Pđx=11+0,002.D+Pngh+(0,53+1,05/n).  n 1 (0.147.Gđm.Vđm) (6.12) - Chế độ điều động: Đồ thị tải của trạm phát không ổn định nó thuộc vào đặc điểm của việc điều động. Đối với mỗi tàu công suất tiêu thụ cực đại là ổn định, thường để đảm bảo an toàn tất cả các máy phát đều hoạt động trong chế độ này: Pđđ=Pht+0,8.(Ptn+Pn) (6.13) Trong đó: +Pđđ : công suất cần thiết trong chế độ điều động +Pht : công suất cần thiết trong chế độ hành trình +Ptn : công suất của tời neo +Pn : công suất máy nén khí - Chế độ sự cố: Chế độ này trạm phát phải đảm bảo công suất giống như chế độ hành trình, ngoài ra tăng cường công suất cho công tác của các phương tiện bơm nước và chữa cháy. Nhu cầu ở chế độ này nhờ công suất dự trữ của máy phát, hay có thể tạm ngắt các phụ tải không quan trọng trong thời gian ngắn. 6.1.3. Phương pháp thống kê Hiện nay nhiều nước trên thế giới áp dụng phương pháp thống kê. Phương pháp này dựa trên kết quả khảo sát sự tiêu thụ năng lượng điện trong những chế độ công tác khác nhau của một loại tàu hoặc loại tương tự, người ta lập bảng như sau: 83 Trọng tải (T) 1016 1706 1800 1980 13700 15000 20500 Số lượng máy phát (KW) 2x50 1x20 1x12 3x100 1x100 3x61 1x13 3x100 1x15 2x400 1x76 2x150 2x100 1x18 2x600 1x34 Tổng công suất máy phát (KW) 132 310 196 315 876 518 1234 Tổng công suất phụ tải 239 692 415 443 1090 800 1537 W/T 130 182 109 159 64 35 65 Loại tàu Tàu chở hàng tạp hóa tàu dầu Dựa vào kết quả thống kê trên ta có thể tính toán tổng công suất của các tàu cùng loại bằng cách nhân trọng tải của tàu với đơn vị W/T ta sẽ có tổng công suất của trạm phát. 6.2. Tính toán công suất trạm phát tàu 34000T bằng phương pháp bảng tải 6.2.1. Cách lập bảng tải - Thành lập bảng phụ tải cho trạm phát điện xoay chiều tàu 34000T, trong đó bảng tải tàu 34000T được chia làm 4 chế độ như sau: + Chế tàu hành trình. + Chế độ điều động. + Chế độ làm hàng. + Chế độ ở cảng . - Bảng tải được chia thành các cột như sau: + Cột 1 : Số thứ tự. + Cột 2 : Ghi tên các phụ tải được chia thành các nhóm chính. + Cột 3 : Ghi số lượng phụ tải. + Cột 4 : Ghi công suất định mức Pđm. + Cột 5 : Ghi cosđm của phụ tải. + Cột 6 : Ghi hiệu suất. + Cột 7 : Ghi công suất nhận vào từ mạng của phụ tải Pv. + Cột 8 : Ghi tổng công suất nhận vào từ mạng của phụ tải  Pv. - Các cột tiếp theo của bảng tải được chia thành 4 chế độ như đã nêu trên. Mỗi chế độ đều có các cột giống nhau như sau: + Cột 9 : Ghi hệ số tải Kt. + Cột 10 : Ghi hệ số đồng thời Kđt. + Cột 11 : Ghi cos của phụ tải. + Cột 12 : Ghi công suất tiêu thụ P, tính đến Kt và K đt (P = Kt.Kđt. Pv). + Cột 13 : Ghi công suất biểu kiến S. 84 6.2.2. Kết luận tính chọn Trong các chế độ ta thấy chế độ làm hàng, các phụ tải của tàu tiêu thụ công suất trạm phát lớn nhất, nên tính chọn công suất và chọn số lượng máy phát cho chế độ này: - Hệ số: costb = P1/S1 = 1227/1731 = 0,71. - Công suất tính đến tổn hao trên đường dây 5%: S2 = S1 + S1*0,05 = 1731 + 1731*0,05 = 1799 (KVA). - Công suất tính đên 25% dự trữ: S3 = S2 + S2*0,25 = 1799 + 1799*0,25 = 2248 (KVA). - Công suất tính đến hệ số đồng thời năng lượng của phụ tải: S = S3*0,8 = 2248*0,8 = 1799 (KVA). P = S*costb = 1799*0,71 = 1277 (KW). Từ kết quả tính toán bảng tải, dựa vào đó tra các máy phát mà số lượng và công suất do những kỹ sư thiết kế tàu đã chọn và lắp đặt cho tàu là hợp lý. Chọn trạm phát điện xoay chiều . Tàu 34000T được trang bị 3 tổ hợp D-G, máy phát xoay chiều 3 pha không chổi than. Diesel: 600KW/900rpm. Máy phát: Model: FE547A-8 . Công suất biểu kiến: 750KVA. Tốc độ: 900 vòng/phút. Tần số: 60Hz. Điện áp định mức: 450V. Dòng điện định mức: 962A. Điện áp kích từ: 87,3V. Dòng kích từ: 83,4A. Hệ số công suất định mức cosđm: 0,8. 85 KẾT LUẬN Sau thời gian học tập và thực tập, em đã được ban chủ nhiệm khoa Điện - Điện Tử Tàu Biển và nhà trường giao cho đề tài “ Trang thiết bị điện tàu 34000T. Đi sâu nghiên cứu tính toán công suất trạm phát điện bằng phương pháp bảng tải. ”. Bằng sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong khoa cùng bạn bè. Sau thời gian ba tháng làm tốt nghiệp đồ án của em đã trình bày được những vấn đề sau: -Phần I : Trang thiết bị điện tàu 34000T. Em trình bày tổng quan một số hệ thống điện trên tàu. Đó là các hệ thống bơm ballast, quạt gió buồng máy, neo, lái, nồi hơi. -Phần II : Đi sâu nghiên cứu tính toán công suất trạm phát điện bằng phương pháp bảng tải. Thông qua việc tìm hiểu trạm phát, tính toán và kiểm nghiệm lại công suất và số lượng các máy phát đã được chọn trên tàu 34000T, em thấy rằng trạm phát tàu 34000T được thiết kế hiện đại đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định liên tục cho các phụ tải trong mọi chế độ hoạt động của con tàu, các hệ tự động, giám sát, bảo vệ quản lý nguồn….của trạm phát đảm bảo giúp giảm được sức lao động của người vận hành, đồng thời đảm bảo cho trạm phát cũng như con tàu hoạt động một cách an toàn, ổn định. Đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành với sự nỗ lực cố gắng của bản thân trong việc nghiên cứu tìm hiểu một số hệ thống điện trên tàu 34000T. Bằng những kiến thức đã được học ở trường, kiến thức thực tế trong thời gian thực tập và tìm hiểu một số tài liệu tham khảo có liên quan đến vấn đề đang nghiên cứu, em đã cố gắng trình bày đồ án một cách ngắn gọn và đầy đủ nhất. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Qua đây em mong muốn nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là thầy giáo Ths. Phan Đăng Đào để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths. Phan Đăng Đào, cùng các thầy cô giáo trong Khoa Điện - Điện tử tàu biển đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Hải phòng, tháng 02 năm 2010 Sinh viên thực hiện Phạm Văn Đại 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Bính. Điện tử công suất . Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật (2004). 2.KS. Lưu Đình Hiếu. Truyền động điện tàu thủy. Nhà xuất bản Hà Nội( 2004). 3.GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn. TS Nguyễn Tiến Ban. Trạm phát và lưới điện tàu thủy. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật (2008). 4.KS.Bùi Thanh Sơn. Trạm phát điện tàu thủy. Nhà xuất bản giao thông vận tải ( 2000). 5.TS. Lưu Kim Thành. Phần tử tự động. Nhà xuất bản Hải Phòng (2007). 6. Hồ sơ kỹ thuật tàu 34000T. Nhà máy đóng tàu Phà Rừng.