Đồ án Trang thiết bị điện tàu 34000T– đi sâu nghiên cứu phân tích vấn đề phân chia tải cho các máy phát đồng bộ khi công tác song song

UG < Upha như trong đồ thị véc tơ hình 5-1a/. . LU  GU  U . LU . LU  GU  U  GU  U   tI  cbI  I   cbI  cbI  U  SLU  SGU Hình 5.1. Đồ thị véc tơ trường hợp điện áp máy phát cần hòa và lưới có trị số khác nhau Khi đó độ sai lệch điện áp U sẽ tạo nên dòng cân bằng Icb có giá trị không quá lớn. Vì điện trở thuần cuộn dây phần ứng máy phát là không đáng kể nên dòng cân bằng sẽ nhanh pha hơn điện áp một góc là 900 điện. Lúc này trong cuộn dây máy phát đang 65 nhận tải sẽ tồn tại một dòng điện  I =  TI +  cbI .Dòng này không nguy hiểm và có thể vượt trước điện áp pha .Trong máy lúc này có phản ứng phần ứng trợ từ. Trường hợp nguy hiểm nhất là tần số khác nhau và pha ban đầu khác nhau như đồ thị vec tơ hình 5.1b/ . Lúc đó :  U =  LU -  GU Biểu thức tức thời có dạng : us = u = uL – uG = U1msin tL - U2msin tG Vì điện áp có biên độ như nhau nên sau khi biến đổi ta được : us = u = 2U.cos 2 GL   .sin 2 GL   .t Gọi GLs   là tần số trượt thì u sẽ thực hiện dao động theo hàm sin với tần số là s /2, tuy nhiên biên độ của dao động này lại đồng thời dao động theo hàm cos với tần số 2 GL   như hình 5.2. Điện áp u này sinh ra dòng cân bằng chậm pha so với u một góc 900 điện. Dòng cân bằng được tính theo công thức : icb = u /jx” và trị số hiệu dụng được tính : Icb = " 2 180 sin2 " X U X U    Trong đó X” là điện kháng siêu quá độ. Dòng cân bằng này có thể lên tới hàng ngàn Ampe tùy thuộc vào điện áp và công suất máy phát. Lu Gu Lu Gu t GL uuu  t s 2 Hình 5.2- Đường cong điện áp uL,uG và đường cong hiệu hai điện áp lưới và máy phát . 66 5.3.Các phương pháp hòa đồng bộ. - Tự hòa đồng bộ : là quá trình đóng máy phát chưa được kích từ vào công tác song song với các máy phát khác sau khi đã quay máy phát đến tốc độ định mức sau đó mới kích từ nên điện áp định mức. Phương pháp này gây ra xung dòng lớn không thể áp dụng cho trạm phát điện tàu thủy vì công suất của máy phát muốn hòa tương đương với công suất của trạm phát. - Hòa đồng bộ : là phương pháp đưa một máy phát đã được kích từ đến điện áp định mức vào công tác song song với các máy phát khác. Hòa đồng bộ cũng có thể chia làm hai cách : hòa đồng bộ chính xác và hòa đồng bộ thô. Hòa đồng bộ chính xác là tại thời điểm đóng máy phát lên thanh cái tất cả bốn điều kiện phải được thỏa mãn.Để kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát công tác song song có các phương pháp sau : - Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn tắt. - Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay. - Kiểm tra hòa đồng bộ chính xác sử dụng đồng bộ kế. Sau đây sẽ giới thiệu các phương pháp kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác và chọn thời điểm đóng máy phát vào công tác song song. a. Hòa đồng bộ bằng phương pháp đèn tắt. Khi sử dụng hệ thống đèn tắt ta cần thực hiện như sau: - Kiểm tra sự bằng nhau của tần số lưới và tần số máy phát định hòa bằng tần số kế. - Kiểm tra sự bằng nhau của điện áp máy phát định hòa và điện áp của lưới bằng vôn kế. - Kiểm tra thứ tự pha như nhau bằng cách quan sát các bóng đèn. Đây là hệ thống đèn tắt nên khi thứ tự pha như nhau thì các bóng đèn sẽ tắt sáng đồng thời. - Kiểm tra véc tơ điện áp các pha tương ứng đã trùng là thời điểm các bóng đèn cùng tắt, và đó là thời điểm đóng máy phát lên mạng. R S T G L1 L2 L3 RLU RGU 1L SGU SLU 2L TLU TGU 3L Hình 5.3. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn tắt. 67 Thực tế, các bóng đèn L1, L2 thường được sử dụng là các loại bóng đèn sợi đốt vì thế không phải chờ đến khi điện áp đặt lên nó về zero đèn mới tắt mà nó đã mất ánh sáng trước đó. Để nâng cao độ tin cậy cho thời điểm đóng aptomat, thường người ta bố trí thêm đồng hồ V0, đồng hồ này cũng chỉ giá trị hiệu dụng U nên thời điểm đóng aptomat tốt nhất là khi các đèn đã mất ánh sáng và V0 chỉ zero. Người thao tác sẽ có tính toán để trừ đi thời gian trễ do thao tác cơ khí chậm. Khi aptomat được đóng lên lưới, quá trình hòa kết thúc. b. Phương pháp kiểm tra hòa đồng bộ bằng phương pháp đèn quay. Hệ thống đèn quay cũng thường được ứng dụng kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác. Hệ thống đèn quay không những dễ dàng xác định thời điểm hòa đồng bộ mà còn giúp người vận hành xác định được tần số của điện áp máy phát định hòa lớn hơn hay nhỏ hơn tần số điện áp lưới nhờ vào chiều quay của hệ thống đèn. Hình 5.3 giới thiệu cách đấu hệ thống đèn quay. Nếu tần số của điện áp máy phát định hòa lớn hơn tần số của điện áp lưới thì đèn sẽ quay theo chiều L3 – L1 – L2 – L3 – L1 – L2. Nếu tần số của điện áp máy phát định hòa nhỏ hơn tần số điện áp lưới thì hệ thống đèn sẽ quay theo chiều L2 – L1 – L3 – L2 – L1 – L3. Vì vậy khi hệ thống đèn quay theo chiều kim đông hồ ta phải giảm nhiên liệu đưa vào diezel của máy phát định hòa. Và khi hệ thống đèn quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ ta phải tăng nhiên liệu đưa vào diezel của máy phát định hòa. Thời điểm đóng máy phát lên lưới hòa đồng bộ là thời điểm đèn L1 tắt và đèn L2 + L3 sáng như nhau. 1L 2L3L R S T 1a 2a 1b 2b 1c 2c 1L 2L 3L 1L 2L 3L RLU RGU SLU SGU TLU TGU SYNCHRONIZING LAMPG Hình 5.3. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp đèn quay. 68 c. Hòa đồng bộ bằng phương pháp sử dụng đồng bộ kế. Dùng đồng bộ kế để đưa máy phát vào làm việc song song được coi là phương pháp hòa đồng bộ tin cậy nhất. Lõi từ số 1 được chế tạo như hình chữ Z đặt trong cuộn dây, cuộn dây này được nối với thanh cái mà máy phát sẽ phải công tác song song với các máy phát khác đang cấp điện cho thanh cái đó. Lõi từ 1 có thể quay quanh gối đỡ 3. Phía ngoài cuộn 2 được đặt cuộn dây 4 và 5 lệch pha nhau 1 góc 1200 điện và được đấu với máy phát định hòa. Sau khi đóng mạch đưa đồng bộ kế vào hoạt động, dòng chạy trong các cuộn dây sẽ tạo thành 1 từ trường quay. Lõi từ 1 sẽ được quay theo chiều nhất định phụ thuộc vào tần số của điện áp trên thanh cái lớn hơn hay nhỏ hơn tần số của điện áp máy phát định hòa. Nếu gọi: fL là tần số của điện áp thanh cái. fF là tần số của điện áp máy phát định hòa. thì: + Nếu fF > fL thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều kim đông hồ + Nếu fF < fL thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều ngược chiều kim đông hồ Tốc độ quay của kim tỷ lệ với hiệu tần số của lưới và máy phát. Tại thời điểm tần số fF = fL và các véc tơ điện áp pha tương ứng trùng nhau thì kim số 6 sẽ cố định tại vị trí 0. 5 4 2 3 6 1 2 5 6 15 4 G 3 ~ T S R Hình 5.4. Nguyên lý hòa đồng bộ chính xác bằng phương pháp dùng đồng bộ kế. Kết luận: Quy trình hòa đông bộ chính xác có thể được thực hiện như sau: - Khởi động diezel máy phát, ổn định tốc độ quay ở mức để tần số xấp xỉ tần số định mức. - Kiểm tra xem điện áp hiệu dụng của máy phát và trên thanh cái đã bằng nhau chưa (nếu chưa bằng nhau phải điều chỉnh kích từ để điện áp bằng nhau). - Quan sát hệ thống đèn, hay đồng bộ kế, chọn đúng thời điểm đóng máy phát vào mạng. Ta cần chú ý khi hòa nên chỉnh cho tần số điện áp máy phát định hòa lớn hơn tần 69 số của điện áp trên thanh cái một ít để khi đóng vào nó nhận ngay một lượng tải khoảng 5% công suất định mức là vừa. d.Đồng bộ kế bằng đèn led.( hình 5.5) Hình 5.5. Đồng bộ kế bằng đèn LED d.1.Ứng dụng. CSQ là một thiết bị điện tử tích hợp cả hai chức năng kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ chính xác và thực hiện hòa đồng bộ. Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ được cung cấp như một thiết bị hỗ trợ quá trình hòa đồng bộ bình thường. Nó ngăn chặn quá trình hòa đồng bộ máy phát lên lưới khi các thông số có thể điều chỉnh được vượt quá giá trị cho phép.Bằng việc ngăn chặn việc hòa đồng bộ không đúng nó làm giảm nguy cơ gây hư hỏng cho lưới điện và thiết bị chuyển mạch. RSQ là thiết bị hòa đồng bộ bằng điện tử không có rơ le kiểm tra điều kiện hòa . d.2.Chức năng. Ở phía đằng sau của CSQ được thiết kế để có thể chỉnh định các thông số : sự sai khác điện áp, góc lệch pha và thời gian trễ. Khi sự sai khác điện áp trong dải đặt trước, các đèn LED màu đỏ( được đánh dấu V )ở phía trước sẽ tắt, khi góc lệch pha trong khoảng đặt trước và cả điện áp máy phát và lưới đạt trên 75% điện áp định mức, đèn LED màu xanh ( được đánh dấu SYNC) sáng, rơ le được đóng sau thời gian trễ đặt trước. Khoảng tham số có thể điều chỉnh được đặt đủ để đảm bảo an toàn, tuy nhiên rơ le kiểm tra hòa đồng bộ chỉ sử dụng cho các aptomat có thời gian đóng nhỏ hơn 200ms. Phía trước của CSQ có một đèn LED chỉ thị sự sai khác pha giữa thanh cái ( lưới ) và máy phát. Bằng cách thiết kế có một sự thay đổi dần cường độ sáng theo thứ tự của các đèn LED tạo thành vòng quay hướng theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. d.3.Sơ đồ nguyên lý. 70 Hình 5.6. Sơ đồ nguyên lý đồng bộ kế bằng đèn LED +/. Khối chỉ báo : Bộ biến đổi tìn hiệu góc lệch pha đưa ra một tín hiệu một chiều tỷ lệ với hiệu góc lệch pha  tới khối điều khiển đèn LED. Khối này điều khiển 18 đèn LED màu đỏ sáng theo  . +/.Rơ le kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ : - So sánh góc lệch pha : kiểm tra tín hiệu một chiều ( tỷ lệ với góc lệch pha) - Kiểm tra nguồn cấp : kiểm tra nguồn từ thanh cái và máy phát có đạt 75% điện áp định mức . - Kiểm tra điên áp : kiểm tra hiệu hai điện áp V .Đèn Led màu đỏ sẽ sáng nếu V ở bên ngoài khoảng đặt trước. Mỗi khối so sánh hoặc kiểm tra đều gửi một tín hiệu sẵn sàng đến khối “ sync.Logic ” khi các điều kiện trên đều thỏa mãn. Khi tất cả các điều kiện trên được thỏa mãn, khối “ Sync.Logic ” khởi động khối “ timer”.Khối này sẽ chạy trong sau thời gian đặt trước ( trong khoảng 0.1 1s). Khi khối “ timer” chạy, rơ le hòa đồng bộ được cấp nguồn. Tiếp điểm của rơ le được đóng lại, đèn LED màu xanh sáng trong 120ms. 4/.Sơ đồ đấu nối. +/. Phía sau của RSQ và CSQ. 71 Hình 5.6. Phía sau của RSQ và CSQ +/.Sơ đồ đấu nối. Hình 5.7. Sơ đồ đấu nối 5.4.Hệ thống hòa đồng bộ tàu 34.000T Vì mạch hòa đồng bộ cho 3 máy phát là hoàn toàn tương tự nên chỉ trình bày cho máy phát số 1. a.Giới thiệu phần tử của hệ thống : - SA84.3 là nút ấn dùng để đóng áptomát của máy phát số 1 vào lưới. - S34 là công tắc chọn máy phát cần hoà vào lưới có 5 vị trí đó là: OFF-DG1-DG2-DG3- OFF. - K87.2,K87.4 là các rơle trung gian. - V/V: là đồng hồ đo điện áp kép để đo điện áp của máy phát cần hoà và điện áp của thanh cái. - F/F : là đồng hồ đo tần số kép để đo tần số của máy phát cần hoà và tần số của thanh cái. 72 - SYN: là đồng bộ kế để kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ. - SA84.3, SA101.3, SA121.3 là các công tắc lựa chọn vị trí điều khiển từ xa hoặc tại chỗ cho các máy phát. - SB170.2, SB170.4, SB170.6 là các công tắc hoà đồng bộ của các máy phát số 1, 2, 3. - PMS-DG1, PMS-DG2, PMS-DG3: (170) là các tiếp điểm điều khiển của máy tính ở chế độ tự động hoà đồng bộ. - K170.21, K170.22, K170.23, K170.41, K170.42, K170.43, K170.61, K170.62, K170.63 là các rơle trung gian. b.Hoà đồng bộ bằng tay : + Ta đưa công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL. + Giả sử ta cần hoà máy phát số 1 vào lưới ta đưa công tắc lựa chọn máy phát cần hoà SA166.2/166 sang vị trí DG1 làm cho rơle trung gian K87.4/087 có điện đóng tiếp điểm 43-44/K87.4/087 vào làm cho rơle K87.2 có điện ta sẽ có: - Rơle trung gian K87.4 và K87.2 có điện đóng các tiếp điểm của chúng ở page166 lại đưa điện áp từ thanh cái và từ máy phát số 1 vào các đồng hồ đo, hệ thống đèn và hệ thống đồng bộ kế. - Tiếp điểm 43-44&03-04/K87.2/084 sẵn sàng cấp cho mạch điều khiển đóng mở aptomat chính. - Điện áp từ thanh cái và từ máy phát số 1 được đưa tới đồng hồ vôn kế kép, đồng hồ đo tần số kép, đồng bộ kế, và hệ thống đèn để kiểm tra các điều kiện hoà đồng bộ. Quan sát các đồng hồ đo và đồng bộ kế. Khi các điều kiện hoà đồng bộ đã được thoả mãn thì: - Ta ấn nút SB84.4/084 cấp điện cho cuộn XF nhả chốt đóng áptomat lên lưới như ở mạch điều khiển aptomat chính. c. Hoà đồng bộ bán tự động : - Ta đưa công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL. - Ta ấn nút ấn SB170.2 làm cho các rơle trung gian K170.21, K170.22, K170.23 có điện. - K170.21 có điện đóng tiếp điểm 5-9/K170.21/170 để tự nuôi và mở các tiếp điểm 2- 10&3-1/K170.21/170 ra khống chế hoà máy phát số 2 và số 3. - Các tiếp điểm của K170.22 và K170.23 đóng vào cấp điện cho khối DEIF HAS- 111DG (171). Bộ DEIF HAS-111DG có chức năng chọn thời điểm hoà cho máy phát. - K170.23 có điện làm cho các tiếp điểm 6-10&8-12&7-11/084 thay đổi trạng thái tiếp sẵn sàng cấp điện cho mạch đóng aptomat lên lưới và cắt aptomat ra khỏi lưới. - Khi các điều kiện hoà đã đủ thì khối DEIF HAS-111DG sẽ đóng tiếp điểm 9- 10/K171.2/171 vào cấp điện cho rơle K171.8. Tiếp điểm 6-10/K171.8/084 đóng váo cấp điện cho cuộn XF nhả chốt đóng máy phát lên lưới. - Khi ta cần dừng Diesel-máy phát số1, để cắt aptomat chính của máy phát số 1 ra khỏi lưới ta san tải của máy phát số 1 sang cho các máy phát khác và sau đó ấn nút 73 SB84.8/084 để mở aptomat ra khỏi lưới. Quá trình hoạt động giống như ở mạch điều khiển aptomat chính. d. Hòa đồng bộ tự động cho máy phát số 1 ( page 170): - PMS-DG1, PMS-DG2, PMS-DG3 là các tiếp điểm được đưa ra từ máy tính để điều khiển hoà đồng bộ cho các máy phát. - Khi ta bật công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí REMOTE làm cho tiếp điểm 11- 12/SA84.3/170 đóng vào sẵn sàng cho quá trình tự động hoà máy phát số1. - Điện áp của lưới và điện áp của máy phát số 1 được đưa tới đồng hồ vôn kế kép, nếu điện áp máy phát 1 chưa đủ định mức thì máy tính sẽ tự động điều chỉnh điện áp phát ra bằng điện áp định mức và bằng điện áp lưới. - Việc so sánh và điều chỉnh tần số của lưới và máy phát cũng diễn ra tự động dựa vào máy tính.Giả sử nếu tần số của MF1 mà bị giảm thì bộ cảm biến tần số (Frequency Transducer) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS (page 083) thì ở đầu ra của nó 65-66/PMS DG1/089 đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.4 có điện làm cho 6-10/K89.4/089 đóng lại điện sẽ được cấp vào động cơ secvo( Governor ), Động cơ secvô sẽ quay theo chiều để làm tăng lượng dầu vào Diezen MF1 dẫn đến tần số của MF1 sẽ tăng. Đồng thời tiếp điểm của nó 3-11/K89.4/089 mở ra khống chế không cho mạch giảm nhiên liệu hoạt động. - Nếu tần số của MF1 mà bị tăng lên thì bộ cảm biến tần số ( Frequency Transducer ) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS ( 083 )  đầu ra PMS DG1 63-64/089 đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.3 có điện làm 6-10/K89.3/089 đóng lại , điện sẽ được cấp vào động cơ secvô theo chiều ngược lại → giảm lượng dầu vào Diezen của MF1 dẫn đến giảm tần số của MF1. Đồng thời nó cũng làm mở tiếp điểm 3-11/K89.3/089 khống chế mạch quay động cơ secvô theo chiều tăng lượng dầu vào DG1. - Khi các điều kiện hoà đã đủ máy tính sẽ đóng tiếp điểm 71-72/PMS-DG1/170 làm cho các rơle K170.21, K170.22, K170.23 có điện. Tiếp điểm của các rơle này đóng vào cấp nguồn cho bộ DEIF HAS-111DG/171 chọn thời điểm hoà để đóng máy phát lên lưới như ở chế độ bán tự động. - Sau khi aptomat được đóng vào lưới thì hệ thống sẽ tự động điều khiển quá trình phân chia tải cho các máy phát như ở chế độ tự động phân chia tải tác dụng. - Khi cần cắt máy phát số 1 ra máy tính sẽ đóng tiếp điểm 67-68/PMS-DG1/085 làm cho rơle K85.9 có điện mở tiếp điểm 2-10/K85.9/084 ra khiến cho cuộn giữ MN của aptomat chính mất điện làm mở aptomat chính của máy phát số 1 ra khỏi lưới, quá trình cắt aptomat chính này xảy ra tương tự như khi ta ấn nút SB84.8 của chế độ điều khiển bằng tay. 5.5.Phân chia tải tác dụng cho các máy phát khi công tác song song. 5.5.1. Phương pháp thay đổi tham số cho trước bằng cách dịch đặc tính tĩnh. 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. 74 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. n P 2 1 1' 2' đmn 1P 2PP Hình 5.8. Đồ thị phân bố tải tác dụng của hai máy phát 1 và 2 Giả sử ta có máy phát cực ẩn qua đường cáp đưa lên thanh cái như hình sau: Hình 5.9.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 UE PCosIUP P . ..  vì I.XP. Cos = E.Sin Từ phương trình trên ta thành lập được đặc tính công suất của máy phát: Hình 5.10. Đặc tính công suất của máy phát cực ẩn 75 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 stato 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 UE 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. 5.5.2.Phân chia tải tác dụng tàu 34.000T (pages 082,089) a/. Giới thiệu các phần tử của mạch: - Current Transducer : Bộ cảm biến dòng điện. - Power Transduce r: Bộ cảm biến công suất. - Frequency Transducer : Bộ cảm biến tần số. - Công tắc SA89.2 : Công tắc điều khiển có ba vị trí là: LOWER-OFF-RAISE. - Bộ REC89.1 : 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. - 63-64&65-66/PMSDG1/089 : Các tiếp điểm điều chỉnh được điều khiển từ máy tính. - K89.3, K89.4 : Các rơle trung gian . - M : Động cơ servo là loại động cơ 1 chiều 24V ;20W. b/. Nguyên lý hoạt động của mạch: - Để thay đổi tần số của máy phát khi máy phát công tác độc lập và thay đổi lượng tải tác dụng khi các máy phát công tác song song ta chỉ việc thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho Diesel bằng cách điều khiển động cơ servo tác động lên thanh răng nhiện liệu. - Nguồn xoay chiều 220V từ máy phát số 1 qua biến áp chỉnh lưu biến đổi thành điện áp một chiều 24V cấp cho mạch điều khiển và động cơ sẵn sàng hoạt động. +/. Điều chỉnh tần số và phân bố tải tác dụng bằng tay: - 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 3-11/K89.4/089 mở ra khiến rơle trung gian K89.3 bị khóa, đồng thời đóng tiếp điểm 6- 10/K89.4/089 cấp nguồn 24V cho động cơ servo hoạt động 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 tần số của máy phát cao hoặc nhận nhiều tải tác dụng ta đưa tay điều khiển SA89.2 về vị trí LOWER thì điện áp được cấp cho rơle K89.3. Rơle này có điện làm cho 76 tiếp điểm 3-11/K89.3/089 mở ra khiến rơle trung gian K89.4 bị khóa, đồng thời đóng tiếp điểm 6-10/K89.3/089 cấp nguồn 24V cho động cơ servo hoạt động theo chiều ngược lại 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 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. +. Điều chỉnh tần số và phân chia lại tải tác dụng bằng phương pháp tự động : - Bật công tắc SA89.2 sang vị trí số 2 ( Off ). Tiếp điểm 5-6/SA89.2/089 đóng vào trong quá trình công tác song song giữa MF1 và MF2 hoặc số 3. Vì một lý do nào đó làm cho tần số hay tải tác dụng của MF1 bị thay đổi đột ngột. Thì nó phải tự động có tín hiệu đến để điều chỉnh động cơ secvô để thay đổi lượng dầu vào DG1 làm thay đổi được tải tác dụng của MF1 như mong muốn. - Tự động điều chỉnh tần số hay phân phối tải tác dụng dựa vào khối PMS DG1.Giả sử nếu tần số hay tải tác dụng của MF1 mà bị giảm thì các bộ cảm biến tần số (Frequency Transducer), cảm biến công suất (PowerTransducer), cảm biến dòng điện (Current Transducer) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS (083) thì ở đầu ra của nó 65-66/PMS DG1/089 đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.4 có điện.Quá trình xảy ra như trong trường hợp điều chỉnh bằng tay. - Nếu tần số hay tải tác dụng của MF1 mà bị tăng lên thì các bộ cảm biến tần số (Frequency Transducer), cảm biến công suất (PowerTransducer), cảm biến dòng điện (Current Transducer) sẽ có tín hiệu đưa vào khối PMS (083), đầu ra PMS DG1(63-64 /089) đóng lại. Cuộn hút của rơle K89.3 có điện .Quá trình xảy ra như trong trường hợp điều chỉnh bằng tay. 5.6.Phân chia tải vô công cho các máy phát khi công tác song song. 5.6.1.Khái niệm chung. Tải phản tác dụng được quan niệm đó là tải phản tác dụng mang tính chất cảm kháng và tải phản tác dụng mang tính chất dung kháng.Ta chỉ quan tâm đến tải mang tính cảm kháng. Việc thực hiện phân bố tải vô công được thực hiện nhờ thay đổi dòng kích từ và hoạt động của bộ tự động điều chỉnh điện áp. Theo quy định của đăng kiểm thì sự chênh lệch tải vô công giữa hai máy phát không được vượt quá 10% công suất vô công định mức của máy lớn nhất. Khi các máy công tác song song nếu nhận tải vô công không đều sẽ dẫn đến hậu quả sau : - Máy này nhận toàn bộ tải vô công của máy kia dẫn đến cắt một máy ra khỏi mạng do quá tải - Hiệu suất sử dụng máy có tải vô công lớn sẽ rất thấp. - Tăng tổn hao giữa các cuộn dây vì luôn có dòng cân bằng chạy trong hai máy. 77 Để thực hiện phân bố tải vô công cho các máy phát công tác song song thực tế áp dụng những cách sau : 1/. Điều khiển đặc tính ngoài của máy phát. 2/.Tự điều chỉnh phân bố tải vô công. 3/.Nối dây cân bằng. 5.6.2.Điều chỉnh phân chia tải vô công bằng phương pháp điều khiển đặc tính ngoài . Độ nghiêng của đặc tính ngoài máy phát là yếu tố quyết định đến phân bố tải vô công khi công tác song song. Mặc dù các máy phát được chế tạo cùng một sêri, cùng hệ thống tự động điều chỉnh điện áp nhưng chúng ta vẫn không thể có được đặc tính ngoài của chúng giống hệt nhau. Hình 5.7. Phân bố tải vô công cho máy phát 1 và 2. Để có thể điều chỉnh được độ nghiêng của đặc tính ngoài (độ hữu sai) các nhà chế tạo đã đưa vào hệ thống tự động điều chỉnh điện áp một khối mà thông qua nó điều chỉnh được độ nghiêng phụ thuộc vào mức độ tải vô công. Tín hiệu mức độ tải vô công được lấy từ dòng kích từ hoặc thông qua dòng tải của máy phát. Phương pháp điều chỉnh đặc tính ngoài của máy phát bằng cách lấy tín hiệu từ dòng kích từ của máy phát ít được sử dụng vì dải điều chỉnh không lớn. Điều chỉnh đặc tính ngoài của máy phát bằng cách lấy tín hiệu từ dòng tải của máy phát : Đây là phương pháp được ứng dụng rất nhiều trên tàu thuỷ hiện nay. 78 TU RUSU TITTI TPI TTIR. TPIR. RSU VU Hình 5.11. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị vec tơ lấy tín hiệu từ dòng tải của máy phát. Ta có : RV UUU  RS Thành phần điện áp ITT.R làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh là rất bé. Còn điện áp rơi trên R do thành phần vô công (ITP.R) làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh ở mức độ lớn. Do đó ta có: U = U0 – (URS + ITP.R) Từ kết quả tính U ta thấy độ nghiêng của đặc tính ngoài phụ thuộc vào thành phần tải vô công. Như vậy muốn thay đổi độ nghiêng của đặc tính với cùng chỉ số dòng ITP ta chỉ việc điều chỉnh biến trở R. 5.6.3. Phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công: Khi ứng dụng phương pháp điều chỉnh đặc tính ngoài thường gặp phải một số hạn chế như trong lắp đặt, sửa chữa, thử nghiệm cần phải khảo sát, đo đạc để chỉnh độ nghiêng của đặc tính. Mặt khác một số thông số của hệ thống bị thay đổi do tác động của các yếu tố bên ngoài từ môi trường nhất là nhiệt độ và độ ẩm. Dẫn đến độ nghiêng đặc tính ngoài các máy phát lại lệch nhau. Hạn chế trên đã được khắc phục nhờ ứng dụng phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công ( hình 5.9).Phương pháp này chủ yếu dựa trên tín hiệu phân bố tải vô công không đều giữa các máy phát công tác song song. Tín hiệu điện áp URS cộng hình học với dòng pha T đưa đến cầu chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Toàn bộ điện áp một chiều được đặt trên điện trở R6. U6 = ( Kn.URS + Rz.sin ).Kp Trong đó : Kn : hệ số truyền đạt của biến áp. Kp : hệ số truyền đạt của biến dòng Các phần tử R5, R6, X3 của các máy phát đều có thông số giống nhau. Nếu hai máy phát chịu tải vô công đều nhau thì điện áp đặt trên điện trở R6 là như nhau vì vậy không 79 có dòng điện chạy trong mạch và điện trở R5. Nếu một trong hai máy nhận tải vô công nhiều hơn thì điện áp đặt trên R6 máy đó sẽ lớn hơn, trong mạch xuất hiện dòng cân bằng và có điện áp rơi trên các điện trở R5, điện áp này được đưa đến bộ tự động điều chỉnh điện áp của các máy phát như là một tín hiệu làm thay đổi dòn kích từ của các máy phát theo hướng cân bằng điện áp rơi trên R6, tức là cân bằng tải vô công giữa các máy phát. Cuộn cảm X3 để san phẳng dòng cân bằng để không gây nhiễu cho các khối tao xung. Hình 5.12.Sơ đồ nguyên lý tự điều chỉnh phân bố tải vô công.. 5.6.4. Phương pháp phân bố tải vô công bằng cách nối dây cân bằng : Hai phương pháp giới thiệu ở trên không thể áp dụng được cho những máy phát có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp phức hợp pha đơn thuần. Do vậy để thực hiện phân bố tải vô công cho các máy phát loại này ta áp dụng phương pháp nối dây cân bằng. Khi nối như vậy ta tạo được sự đồng thời thay đổi dòng kích từ của các máy phát công tác song song với nhau và điện áp trên cuộn kích từ là luôn luôn bằng nhau. a/. Nối dây cân bằng phía một chiều : Để nối dây cân bằng phía một chiều thì hai máy phát phải có : + Đặc tính từ hóa của hai máy phát phải giống nhau + Điện áp kích từ của hai máy phát phải bằng nhau. Dây cân bằng thường được nối qua tiếp điểm của rơ le phụ. Cuộn hút của rơ le này được bố trí sao cho khi cả hai aptomat chính đều đóng thì nó mới được cấp điện. Khi đó hai máy phát gần như được cấp từ một nguồn kích từ luôn tạo nên điện áp trên hai cực máy phát bằng nhau cho dù tải thay đổi ra sao và như vậy việc phân bố tải kháng cho các máy phát cũng hoàn toàn giống nhau. b/.Nối dây cân bằng phía xoay chiều. 80 Khi đặc tính từ hóa và điện áp kích từ của hai máy phát không giống nhau thì thì không thể thực hiện nối dây cân bằng phía một chiều. Lúc này ta có thể nối dây cân bằng phía xoay chiều 5.6.4. Mạch phân chia tải vô công giữa các máy phát tàu 34.000T Việc phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song trên tàu 34.000T là sử dụng phương pháp nối dây cân bằng phía xoay chiều đồng thời tự điều chỉnh đặc tính ngoài nhờ chiết áp VR1. TA81.24 là biến dòng lấy tín hiệu dòng của máy phát.Cuộn thứ cấp của biến dòng được nối với hai đầu K-L của bộ AVR. Các đầu K2-L2 của bộ AVR được nối nối tiếp với các đầu K2-L2 của bộ AVR các máy phát khác như hình vẽ. Giả sử máy phát số1 công tác độc lập các tiếp điểm 21-22 của K105.21 và K125.21 sẽ đóng lại làm cho cuộn K2-L2 của bộ AVR1 ngắn mạch, máy phát một công tác độc lập. K L 2K 2L K L 2K 2L K 2K 2LL Hình 5.13. Phân bố tải vô công giữa các máy phát khi công tác song song. 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 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 số 1 là lớn nhất do nhận nhiều tải vô công nhất thì sẽ làm cho dòng trong cuộn K2-L2 của máy phát số1 là lớn nhất, lúc này sẽ xuất 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. Đồng thời trong bộ AVR còn có chiết áp VR cũng tham gia vào quá trình phân bố tải vô công. Tín hiệu dòng tải được lấy từ biến dòng điều khiển CCT qua cầu chỉnh lưu và 81 được chuyển thành tín hiệu áp thông qua chiết áp VR.( sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp). Khi dòng tải thay đổi thì điện áp rơi trên VR sẽ thay đổi. Tín hiệu này được đưa đến ngay trước khâu so sánh và khuếch đại là những khâu nhạy cảm nhất của hệ thống . Chỉ với tín hiệu điều sai lệch nhỏ qua hai tầng khuếch đại tín hiệu này sẽ đủ lớn để đưa hệ thống vào hoạt động. Khi thay đổi giá trị của VR ta có thể thay đổi được giá trị điện áp rơi trên nó từ đó thay đổi được độ nghiêng đặc tính ngoài dẫn đến thay đổi mức nhận tải vô công. Như vậy sự thay đổi tải vô công của máy này luôn được máy kia cảm nhận thông qua biến dòng, nhờ đó luôn đảm bảo được sự cân bằng tải vô công giữa hai máy khi công tác song song. 5.7.Nhận xét, đánh giá. Hệ thống hòa đồng bộ và phân chia tải ( tác dụng và phản tác dụng ) tàu 34000T được trang bị những thiết bị khá hiện đại như tần số kế kép, vôn kế kép, đồng bộ kế bằng đèn LED. Có thể tiến hành hòa đồng bộ và phân chia tải bằng tay hoặc tự động. Hệ thống sử dụng đồng bộ kế dạng đèn LED kết hợp hệ thống đèn quay để tăng độ chính xác và độ tin cậy.Việc điều chỉnh phân bố tải vô công cũng kết hợp hai phương pháp là nối dây cân bằng phía xoay chiều và tự điều chỉnh phân bố tải vô công. Vì hệ thống được trang bị hiện đại nên chi phí ban đầu lớn, gồm nhiều các thiết bị điện tử nên rất khó sửa chữa khi bị hư hỏng đồng thời đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn nhất định.. 82 CHƯƠNG VI : TRẠM PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ. 6.1.Chức năng, yêu cầu. 1 2 3 4 5 5 6 7 8 1G 2G 3G Mạch khóa lẫn nhau Hình 6.1. Sơ đồ liên hệ bảng điện chính và bảng điện sự cố. G1, G2, G3 : các máy phát chính; 1- máy phát sự cố; 2,3- các công tắc tơ ; 4- các phụ tải lấy nguồn từ bảng điện sự cố; 5- các phụ tải lấy nguồn từ bảng điện chính; 6 – bảng điện chính, 7- bảng điện sự cố; 8- các aptomat chính. Trạm phát điện sự cố cấp nguồn tới bảng điện sự cố đặt ở nơi riêng trên mớn nước của tàu. Từ bảng điện sự cố chỉ cấp nguồn cho một số ít phụ tải rất quan trọng đã được tính toán trước như : máy lái, ánh sáng sự cố, bơm cứu đắm,cứu hỏa, máy hàn, thiết bị vô tuyến,… . Khi trạm phát điện chính bị sự cố, trạm phát sự cố sẽ tự động khởi động sau một vài phút.Trong chế độ công tác bình thường của tàu, bảng điện sự cố được cấp nguồn từ bảng chính . Mạch cấp nguồn từ bảng điện chính và từ máy phát sự cố được khóa lẫn nhau. Máy phát sự cố không thể công tác song song với máy phát trên bảng điện chính. Các yêu cầu đối với trạm phát điện sự cố : - Hệ thống luôn giữ được thái sẵn sàng hoạt động, dễ khởi động, thời gian khởi động ngắn, tính ổn định cao. - Có khả năng cung cấp năng lượng liên tục, dài hạn, đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng. - Hoạt động tin cậy, an toàn trong vận hành, khai thác. - Giảm tổn thất nhiên liệu, hiệu suất cao, không gây ô nhiễm môi trường. 83 6.2. Bảng điện sự cố tàu 34.000T 6.2.1.Cấu tạo. Máy phát sự cố là máy phát đồng bộ ba pha điện áp định mức 450V, công suất 100KW, tần số 60Hz, cos = 0.8 )Bảng điện sự cố tàu 34.000T gồm ba panel chính : - NP1 (EMERGENCY GENERATOR & MSB TIE PANEL ): Panel máy phát sự cố và liên kết với bảng điện chính. - NP2 ( GROUP STARTER & 440V CONSUMERS PANEL) : Panel khởi động và cấp nguồn 440 cho các hộ tiêu thụ. - NP3 ( 220V CONSUMERS PANEL ) : panel cấp nguồn 220V cho các hộ tiêu thụ. Panel NP1(Page 026 ): + h1 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha R cách điện với đất. + h2 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha S cách điện với đất. + h3 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha T cách điện với đất. + A : Ameter 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 chuyển mạch đo dòng các pha có 4 vị trí ( OFF-R-S-T ) + S32 : Công tắc chuyển mạch đo điện áp giữa các pha và trên thanh cái có 5 vị trí ( OFF – RS – ST – TR – BUS ) + h12 : Đèn xanh báo aptomat máy phát sự cố đang đóng + h13 : Đèn đỏ báo aptomat máy phát sự cố đang mở + h22 : Đèn xanh báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái đóng + h23 : Đèn đỏ báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái mở + h64 : Đèn trắng báo có nguồn một chiều 24V + h58 : Đèn trắng báo máy hoạt động chế độ STANDBY + h65 : Đèn trắng báo nguồn trên có sẵn trên thanh cái đã mất + S5 : Nút ấn thử đèn cách điện các pha với đất + 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 cấp nguồn cho panel đèn 2 vi trí OFF/ON + S35 : Công tắc chọn chế độ điều khiển của máy phát 2vị trí (MANU-AUTO) + EG : Aptomat cấp nguồn từ may phát lên bảng điện sự cố Panel NP2 (Page 026 ) + GS1 : Cấp nguồn cho quạt thông gió buồng máy + h24 : Đèn xanh báo quạt gió đang chạy FWD + h25 : Đèn xanh báo quạt gió đang chạy REV 84 + h25 : Đèn đỏ báo quạt gió bị quá tải. + h27 : Đèn xanh báo quạt đang chạy + h28 : Đèn trắng báo nguồn. + s25 : Nút ấn màu xanh để khởi động quạt gió. + s26 : Nút ấn màu đỏ để dừng + s27 : nút ấn màu xanh để khởi động FWD + s28 : nút ấn màu xanh để khởi động REV + A : Đồng hồ đo dòng + HR : Đồng hồ đo thời gian hoạt động + GS2 : Cấp nguồn phụ cho quạt gió buồng máy phát sự cố. + h21 : Đèn xanh báo quạt gió đang chạy + h22 : Đèn trắng báo có nguồn + h24 : Đèn đỏ báo quá tải + S25 : Nút ấn khởi động + S26 : Nút ấn dừng + S52 : Công tắc chon chế độ điều khiển 2 vị trí MANU/AUTO + 2-13 : Cấp nguồn cho quạt gió buồng máy lái + 2-1 : Cấp nguồn cho máy lái bên phải + 2-2 : Cấp nguồn cho còi hơi. + 2-3 : Cấp nguồn sự cố cho hệ thống bơm cứu hoả + 2-4 : Cấp nguồn cho bơm dầu D.O số 1 cho máy phát sự cố. + 2-5 : Cấp nguồn cho bơm dầu D.O số 2 cho máy phát sự cố. + 2-6 : Cấp nguồn cho bơm dầu mồi L.O + 2-7 : Cấp nguồn cho hệ thống máy nén khí phụ + 2-8 : Cấp nguồn cho bộ nạp ắc quy + 2-9 & 2-10 : Cấp nguồn cho biến áp sự cố T3& T4 + 2-11 : Cấp nguồn cho thiết bị nâng hạ xuồng cứu sinh. + 2-12 : dự trữ Panel NP3 Page 026 + IRM : Đồng hồ đo điện trở cách điện + h1 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha R cách điện với đất. + h2 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha S cách điện với đất. + h3 : Đèn màu trắng báo thanh cái pha T cách điện với đất + A : Đồng hồ đo dòng điện + V : Đồng hồ đo điện áp + h9 : Đèn trắng báo biến áp TR3 có sẵn nguồn 220V + h11 : Đèn trắng báo biến áp TR4 có sẵn nguồn 220V + S5 : Nút ấn thử đèn cách điện với đất + S41 : Công tắc chon vị trí đo dòng các pha 4 vị trí ( OFF – R – S - T ) 85 + S42 : Công tắc chon vị trí đo điện áp pha có 4 vị trí ( OFF – RS – ST – TR ) + 3-1 : Cấp nguồn cho panel đèn hành trình + 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 No5 + 3-5 : dự trữ + 3-6 : Cấp nguồn sự cố cho hệ thống đèn phòng ở (Boong tầng 3,4,5,6 ) + 3-7 : Cấp nguồn sự cố cho hệ thống đèn phòng ở ( Boong tầng 1,2 ) + 3-8 : Cấp nguồn cho đèn sự cố. + 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 khu vực 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 nguuồn điều khiển động cơ lai máy phát sự cố. + 3-16 : Cấp nguồn cho bộ dự trữ 6.2.2. Giới thiệu sơ đồ Page 081 (mạch động lực máy phá sự cố) : + R,S,T : các thanh cái của bảng điên chính. + TA81.31,32,33 : Biến dòng cấp tới thiết bị đo lường. + TA81.61,62,63 : Biến dòng cấp nguồn cho mạch rơ le bảo vệ. + QF EG : Aptomat chính cấp điện từ máy phát sự cố lên thanh cái + FU81.x : Cầu trì bảo vệ ngắn mạch + TP81.71/72 : Máy biến áp 440/220V cấp nguồn cho thiết bị đo và mạch bảo vệ + TC81.73 : Máy biến áp 440/220V cấp nguồn cho mạch điều khiển aptomat và mạch điều khiển các rơle phụ + TC81.74 : Biến áp 440/24V cấp cho mạch đèn tín hiệu + Transformer Rectifỉe : Biến áp chỉnh lưu 220VAC/24VDC cấp nguồn cho mạch điều khiển máy phát sự cố, đèn báo hiệu, mạch rơ le. Mạch đo và mạch bảo vệ (page 082): + HR : Đồng hồ đo thời gian + 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 pha của các pha RS , ST , TR + V : Đông hồ đo điện áp máy phát sự cố + F : Đồng hồ đo tần số máy phát sự cố 86 + YT-GDJ : khối rơ le bảo vệ ngắn mạch. Mạch điều khiển aptomat của máy phát sự cố (pages 084, 085) + QF EG : Aptomat chính + E : Cuộn đóng của aptomat + S12 : Nút ấn đóng aptomat + S35 : Công tắc chọn chế độ điều khiển có hai vị trí Manual và Auto. + S13 : Nút ấn mở aptomat + MN : Cuộn giữ aptomat + KT : bộ ổn định điện áp cho cuộn giữ MN. + S13 : Nút ấn RESET + E : cuộn đóng Aptomat + M : động cơ đóng aptomat lên lưới. + K85.2,8,21 : Rơle trung gian Mạch đèn báo (page 087) : + H12 : Đèn báo aptomat của máy phát sự cố đóng + H13 : Đèn báo aptomat của máy phát sự cố mở + H14 : Đèn báo máy phát sự cố chạy + K87.1 : rơ le trung gian. Mạch sấy máy phát ( page 090) : + S11 : Nút ấn có đèn dùng để bật điện trở sấy. + R : Điện trở sấy của máy phát sự cố + FU90.2 : các cầu chì bảo vệ ngắn mạch. + h10 : đèn báo điện trở sấy đang hoạt động. Mạch điều khiển aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính.(Pages 104 ,105): + BT : Aptomat chính + E : Cuộn đóng aptomat + S16 : Nút ấn ngắt aptomat + MN : Cuộn giữ aptomat + KT : Bộ ổn định điện áp cho cuộn giữ của aptomat + M : động cơ đóng aptomat. + K105.x : các rơ le trung gian. + KT105.8 : rơ le thời gian. + S6 : nút ấn reset aptomat. Mạch đèn báo (page 107) : + h22 : Đèn báo aptomat đóng + h23 : Đèn báo aptomat mở Mạch động lực 440V (page 161): + FU161.x : Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch. 87 + TP161.5 : Máy biến áp 440V/220V cấp đến mạch đo điện áp và tần số máy phát , mạch đo điện trở cách điện , mạch dừng sự cố + K161.8 , K161.9 : Các rơle trung gian Mạch dừng sự cố ( Page 175) K175.x : các rơle trung gian. Mạch đo điện trở cách điện và đèn nối đất (Page 182) : + YT-F96 : Đồng hồ đo điện trở cách điện + h1 , h2 , h3 : Các đèn nối đất báo cách điện của máy phát + S5 : Nút ấn thử đèn Mạch cấp nguồn 220V (Page 220): + TA220.41, TA220.42 : Các biến dòng một pha cấp đến mạch các thiết bị đo + FU220.x : Cầu chì bảo vệ ngắn mạch + h9 : Đèn báo nguồn của biến áp sự cố No1 + h11 : Đèn báo nguồn của biến áp sự cố No2 + QF (ETR1) : Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 1 + QF (ETR2) : Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 2 Các mạch đo ( pages 221,222) + S41 : công tắc chuyển mạch đo dòng điện các pha. + S42 : công tắc chuyển mạch đo điện áp các pha. + A,V : các đồng hồ đo dòng điện, điện áp. + YT-F96 : đồng hồ đo điện trở cách điện. + h1, h2, h3 : các đèn nối đất báo cách điện của máy phát. 6.2.3.Nguyên lý hoạt động a/. Tự động khởi động: + Bật công tắc SA84.41 sang vị trí 2 (vị trí Auto) làm cho các tiếp điểm ( 3-4,11-12) đóng lại chờ sẵn. + Giả sử vì một lý do nào đó nguồn từ bảng điện chính bị mất. Khi đó nguồn đến mạch điều khiển aptomat lấy điện từ bảng điện chính,mạch điều khiển rơ le phụ, mạch đèn chỉ báo cũng bị mất. + Nguồn cấp đến cuộn giữ của aptomat bị mất làm cho các tiếp điểm của aptomat chuyển trạng thái, đồng thời aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính QF BT mở ra. Nguồn xoay chiều 24V cấp điện đến các đèn h22,h23/127 mất làm chúng tắt, báo bảng điện chính bị mất nguồn. + Các rơ le trung gian K105.2 và K105.21,K105.22 mất điện làm cho : - Tiếp điểm 1-9/K105.2/084 đóng sẵn sàng cấp nguồn cho cuộn giữ MN của aptomat chính. - Tiếp điểm 7-11/K105.2/088 mở ra nhưng K88.4 vẫn được cấp nguồn từ ắc quy sự cố ( nhờ tiếp điểm tự nuôi của nó) nên tiếp điểm 6-10/K88.4/088 vẫn đóng.Tiếp điểm 2- 10/K105.2/088 đóng lại cấp nguồn cho rơ le thời gian KT88.7. Sau thời gian trễ, tiếp 88 điểm 67-68/K88.7/089 đóng lại, phát lệnh khởi động máy phát sự cố. Máy phát sự cố sẽ khởi động và tự kích đến điện áp định mức. - Tiếp điểm 8-12/K105.2/088 mở ra nhưng K105.91 vẫn mở nên K88.61 và K88.6 vẫn giữ nguyên trạng thái. - Tiếp điểm 1-9/K105.21/104 vẫn đóng. Tiếp điểm 6-10/K105.21/105 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho K105.9. Tiếp điểm của K105.21 ở 107 chuyển trạng thái nhưng đèn h22, h23 vẫn tắt do đã mất nguồn từ bảng điện chính. - Tiếp điểm 4-12/K105.21/182 đóng đưa mạch đo điện trở cách điên vào hoạt động. - Khi máy phát sự cố đã phát ra điện áp gần định mức thì K87.1 đủ điện áp hút, đóng tiếp điểm 7-11/K87.1/088 lại, cấp nguồn cho các rơ le trung gian K88.2 và K88.21.Tiếp điểm 6-10/K88.2 đóng lại cấp nguồn cho KT88.8. Tiếp điểm 67-68/KT88.8/088 sau thời gian trễ sẽ đóng lại cấp nguồn cho K88.9 (do 5-9/K88.2 đã đóng lại trước đó). K88.9 đóng 6-10/K88.9/088 để tự duy trì đồng thời đóng 7-11/K88.9/084 lại. Nếu điện áp máy phát đạt 95%Uđm thì khối RM4-UA33M sẽ cấp nguồn cho rơ le K82.7 làm đóng tiếp điểm 15-18/K82.7/084 lại cấp nguồn cho động cơ và cuộn đóng Aptomat QF-EG. Bảng điện sự cố bắt đầu nhận nguồn từ máy phát sự cố. - Tiếp điểm 8-12/K88.2/235 đóng lại cho phép quạt gió khu vực buồng máy phát sự cố có thể tự khởi động. + QF-EG đóng lên làm cho các tiếp điểm của nó chuyển trạng thái làm các rơ le K85.2 và K85.21 có điện. - Tiếp điểm 1-9/K85.2 ngắt nguồn vào động cơ và cuộn dây đóng aptomat. - Tiếp điểm của K85.2 ở 087 đảo trạng thái làm đèn h13 sáng, đèn h12 tắt báo máy phát sự cố đã đang cấp nguồn sự cố. Đồng thời đèn HL14 vẫn sáng báo máy phát đang chạy. - Tiếp điểm 2-10/K85.21 mở ra, ngắt nguồn vào điện trở sấy máy phát, đèn h10 tắt báo điện trở sấy đã được ngắt ra khỏi lưới. - Tiếp điểm 8-12/K85.21 đóng lại, đưa tín hiệu báo máy phát sự cố đã được đóng lên lưới. - Tiếp điểm 3-11/K85.21 mở ra, ngắt nguồn vào các rơ le trung gian KT105.8, K105.9. Tiếp điểm 67-68/KT105.8/104 đóng lại, sẵn sàng cho mạch đóng aptomat QF-BT nếu bảng điện chính có điên trở lại. +/ Khi máy phát sự cố đang cấp điện lên lưới mà bảng điện chính có điện trở lại thì nguồn điện sẽ được cấp qua biến áp TC101.81 làm rơ le K105.91 có điện đóng tiếp điểm 6-10/K105.91/088 làm cho K88.6 có điện, ngắt nguồn vào cuộn giữ MN của QF-EG. Đồng thời tiếp điểm 2-10/K88.6 làm ngắt KT88.8 dẫn đến cắt nguồn vào KT88.9. KT88.9 mất nguồn sẽ mở tiếp điểm ở 084 ngắt nguồn vào động cơ và cuộn đóng aptomat QF-EG, ngắt máy phát sự cố ra khỏi lưới. Lúc này K85.21 mất nguồn, đóng tiếp điểm đóng tiếp điểm ở 104 lại cấp nguồn cho cuộn giữ của QF-BT, đồng thời K85.21 cũng đóng tiếp điểm của nó ở 105 cấp nguồn 89 cho K105.8. Tiếp điểm 67-68/K105.8/104 sau thời gian trễ sẽ đóng lại làm ngắt nguồn động cơ và cuộn đóng aptomat QF-BT. Như vậy QF-EG được tự động đóng vào còn QF- BT tự động được ngắt ra. b.Khởi động bán tự động - Bật công tắc SA84.41 sang vị trí số1 (vị trí điều khiển bằng tay), muốn đóng áptômát MF sự cố đầu tiên ta phải mở áptômát BT cấp nguồn từ bảng điện chính đến bảng điện sự cố. - Ta ấn nút S16/104 làm cho cuộn giữ MN của áptômát BT bị mất điện, áptômát BT sẽ mở ra rơle K105.2 mất điện, tiếp điểm 3-11/K105.2 đóng lại cấp nguồn cho cuộn giữ MN. Khi điện áp , tần số máy phát sự cố đạt giá trị định mức ta ấn nút SB84.4 cấp điện cho cuộn đóng của áptômát EG, áptômát được đóng cấp điện từ máy phát sự cố đến các phụ tải quan trọng. - Để mở áptômát máy phát sự cố ta chỉ việc ấn nút SB84.9 .Cuộn giữ của áptômát MN sẽ bị mất điện, mở tiếp điểm chính của áptômát ngừng cấp điện từ máy phát sự cố đến các phụ tải quan trọng. c.Khởi động bằng tay. Trong trường hợp không thể sử dụng động cơ M để lên dây cót, lúc này ta phải sử dụng tay điều khiển PM để lên dây cót. Khi cót được lên hết thì aptomat được đóng và quá trình tiếp theo như hai trường hợp trên. d. Mạch sấy cho cuộn dây của MF - Muốn sấy cuộn dây của MF sự cố ta chỉ việc bật công tắc s11 vị trí ON, nếu máy phát đang không công tác thì rơ le K85.21 không có điện. Tiếp điểm 2-10/K85.21/090 đóng lại cấp nguồn cho điện trở sấy hoạt động. Khi điện trở sấy được cấp nguồn, đèn h10 sẽ sáng. Mạch điện trở sấy chỉ có thể hoạt động khi mà máy phát sự cố chưa làm việc, chưa cấp điện lên thanh cái. Nếu MF sự cố đã làm việc thì nó sẽ làm mở tiếp điểm của nó K85.21 EG ra, không cho phép mạch điện trở sấy được hoạt động. 6.2.4. Các báo động và bảo vệ a/. Bảo vệ điện áp thấp. Khi điện áp máy phát không đủ 95%Uđm thì khối RM4-UA33M sẽ không cho phép đóng aptomat chính cung cấp cho các phụ tải. b/. Bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bảo vệ ngắn mạch mạch điều khiển bằng các cầu chì.Trong mạch sử dụng các cầu chì với dòng định mức khác nhau. Khi xảy ra ngắn thì khối YT-GDJ sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới trong thời gian từ 0.01÷1s .Nếu dòng tải máy phát >= 400% dòng định mức máy phát nó sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới với thời gian 0.4s. Nếu xảy ra quá tải nó sẽ ngắt với thời gian trễ từ 0.3÷30s tùy vào giá trị đặt .Rơ le K82.3 mở tiếp điểm 4-5/K82.3/084 ngắt nguồn vào cuộn giữ của aptomat QF-EG. Ngoài ra mỗi phụ tải đều được bảo vệ quá tải bằng các aptomat riêng. c/.Bảo vệ điện trở cách điện thấp. 90 Nếu điện trở cách điện của các pha thấp sẽ được phản ánh qua đồng hồ M . Khối YT-F96 sẽ điều khiển đóng tiếp điểm 4-5/K222.4/222 & 4-5/K182.4/182 đưa tín hiệu báo động bằng đèn lên bảng điện sự cố. .6.2.5.Nhận xét đánh giá. Trạm phát điện sự cố tàu 34.000T gồm 1 máy phát công suất 125KVA chỉ cấp nguồn cho các phụ tải quan trọng và đặc biệt quan trọng. Hệ thống được thiết kế để có thể tự khởi động và cấp điện lên lưới khi nguồn từ bảng điện sự cố bị mất hoặc khởi động bằng tay. Tuy nhiên cấu tạo hệ thống quá phức tạp, có thể bỏ đi một số phần tử để tăng độ tin cậy và tăng hiệu quả kinh tế. 91 KẾT LUẬN Sau thời gian ba tháng nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành xong với nội dung gồm hai phần : Phần I : Tổng quan trang bị điện tàu 34.000T Phần III : Đi sâu nghiên cứu phân tích vấn đề phân chi tải cho các máy phát khi công tác song song. Đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành với sự nỗ lực cao của bản thân trong việc nghiên cứu tìm hiểu một số hệ thống điện trên tàu 34.000T. Em đã nghiên cứu nguyên lý hoạt động của một số phần tử và sơ đồ nguyên lý của một số hệ thống điển hình như bơm ballast, hệ thống neo, lái, nồi hơi, bảng điện chính, bảng điện sự cố, đồng thời trong phần đi sâu nghiên cứu phân tích vấn đề phân chia tải cho các máy phát khi công tác song song, em đã cố gắng tìm hiểu sâu về các thiết bị để hòa đồng bộ,các phương pháp hòa đồng bộ, phân chia tải và ứng dụng cụ thể với tàu 34.000T. Đồ án của em mới dừng lại ở việc nghiên cứu lý thuyết và sơ đồ nguyên lý. Nếu thời gian cho phép em muốn đi sâu nghiên cứu thiết kế chế tạo các thiết bị dùng cho việc hòa đồng bộ nói riêng và bảng điện chính nói chung như : thiết bị hòa đồng bộ bằng đèn LED, hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, các thiết bị đo lường,…Bởi vì theo em thấy hầu hết các thiết bị đều nhập khẩu nên giá thành đầu tư ban đầu và sửa chữa rất cao nếu thiết kế chế tạo được thì sẽ giảm được giá thành, tăng tỷ lệ nội địa hóa dẫn đến tăng hiệu quả kinh tế. Bằng những kiến thức đã được trang bị ở trường, kiến thức thực tế trong thời gian thực tập tại nhà máy đóng tàu Phà Rừng 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 trình độ còn hạn chế nên đề tài của em còn nhiều thiếu sót. 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 ngày càng 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 Phạm Xuân Định 92 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.Tài liệu kỹ thuật seri tàu 34.000T của phòng công nghệ nhà máy đóng tàu Phà Rừng