Đồ án Trang thiết bị điện tàu AP SVETI VLAHO – đi sâu giới thiệu tính toán trạm phát điện

ng điện áp trên R6 (cân bằng tải vô công cho hai máy phát )cuộn X3 có chức năng san phẳng dòng cân bằng để không gây ra nhiễu loạn của hệ thống điều chỉnh điện áp.Thông qua việc thay đổi Rz và hệ số truyền đạt của biến áp và biến dòng có thể khẳng định phân bố tải vô công đều giữa các máy phát công tác song song không phụ thuộc vào sự biến đổi các thông số khác của hệ thống -Tín hiệu điều chỉnh tải vô công được đưa đến điểm nhạy cảm nhất của hệ thống như khâu tạo xung =>khuyếch đại rất mạnh -Phương pháp này sự chênh lệch tải vô công không vượt quá 5%. F R S T BD BA R6 R5 TĐĐCĐA1 X3 R TĐĐCĐA2 X3 R6 R5 + + +- +- - => MF2 Hình 15: Sơ đồ nguyên lí phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công *Phân bố tải vô công bằng cách nối dây cân bằng : Hai phương pháp trên chỉ có thể áp dụng được cho các máy phát có hệ thống điều chỉnh điện áp có phần theo độ lệch hoặc theo độ lệch,còn đối với các máy phát có hệ thống điều chỉnh điện áp đơn thuần theo nhiễu loạn (phức hợp pha,phức hợp dòng) thì phải áp dụng phương pháp nối dây cân bằng.Việc nối dây cân bằng có hai cách : 1.Nối dây cân bằng phía một chiều 2.Nối dây cân bằng phía xoay chiều +Nối dây cân bằng phía một chiều : Để nối dây cân bằng phía một chiều để thực hiện việc phân bố tải vô công cần có các điều kiện sau : -Đặc tính từ hóa của hai máy phát phải giống nhau -Điện áp kích từ của hai máy phát phải bằng nhau Nối dây cân bằng phía một chiều tức là nối song song các cuộn kích từ của các máy phát với nhau - 70 - Ikt Io 0 Khi đấu song song các cuộn kích từ của các máy phát đang công tác song song sẽ khẳng định được sự thay đổi đồng thời dòng kích từ của các máy phát qua đó khẳng định được sự ổn định phân bố tải vô công +Nối dây cân bằng phía xoay chiều : Khi điện áp kích từ hoặc đặc tính từ hóa của các máy phát khác nhau ta có thể thực hiện nối dây cân bằng.Giả sử hai máy phát có cùng công suất và đang nhận tải tác dụng bằng nhau,tải vô công khác nhau.Máy nào nhận tải vô công nhiều hơn thì dòng tải của nó sẽ lớn hơn,điều đó làm cảm ứng trong cuộn áp sức điện động của hai máy khác nhau và gây ra dòng cân bằng chạy trong các quận áp,dòng này có xu hướng làm giảm dòng kích từ của máy phát mà nhận tải vô công nhiều hơn và làm tăng kích từ của máy phát nhận tải vô công ít hơn Nối thông qua cuộn cảm : 1 2 *Phân bố tải tác dụng của các máy phát đồng bộ công tác song song : Phân bố tải tác dụng cho các máy phát đồng bộ công tác song song được quyết định bởi đặc tính cơ của bộ điều tốc Diezen truyền động máy phát 0 n P 1 2 n dm P1 P2 Theo qui định của đăng kiểm tải tác dụng của hai máy phát phải được phân bố đều nhau.Sự chênh lệch không được vượt quá giới hạn 10% công suất tác dụng định mức của máy phát lớn nhất.Muốn phân bố tải đều giữa hai máy đặc tính bộ điều tốc phải giống hệt nhau về độ nghiêng. - 71 - 0 p n ĐCXC MFXC Hình 16:Đặc tính cơ Hình 17:Sơ đồ nguyên lí E U Xp I E I.Xp Hình 18 :Sơ đồ tương đương Hình 19 :Sơ đồ véc tơ 0 90 180 0a Po Pmax P BA 00 b00 P=f( )0 Hình 20:Đồ thị đặc tính công suất P=U.I.cos= Xp UE. .sin Từ đồ thị của máy phát ta thấy việc tăng công suất truyền đạt của máy phát khi E và U không đổi chỉ thực hiện bằng cách thay đổi góc  .Góc  biểu thị vị trí của rôto trong không gian đó là góc lệch giữa trục của từ trường do dòng ở stato gây ra và trục từ trường do dòng chạy ở rôto gây ra hoặc là góc lệch giữa E và U.Như vậy khi thay đổi tải tác dụng là ta thay đổi lượng dầu vào động cơ và chính là thay đổi góc  .Khi máy phát nhận thêm tải tác dụng do điện áp giảm xuống nên bộ điều chỉnh điện áp phải điều chỉnh tăng dòng kích từ để giữ cho U=const làm cho E phải tăng lên Từ công thức P=U.I.cos= Xp UE. .sin :nếu E tăng và  tăng trong giới hạn từ 0900 dẫn đến P tăng.Nếu điểm công tác máy phát nằm trong đoạn  =0900 tức là dP/d >0 thì hệ thống ổn định,còn khi  =9001800 thì dP/d <0 hệ thống mất ổn định. - 72 - *Phân chia tải trên tàu AP SVETI VLAHO *Phân chia tải tác dụng :(Sơ đồ Page 089,Page109,Page129) Việc phân chia tải tác dụng cho các máy phát đồng bộ công tác song song được thực hiện bởi các bộ điều tốc của động cơ Diezen.Muốn các máy phát nhận tải tác dụng như nhau thì ta phải tiến hành dịch chuyển sao cho đặc tính của các Diezen lai các máy phát đó phải trùng khít lên nhau,việc này được thực hiện nhờ điều chỉnh lượng nhiên liệu đưa vào Diezen lai máy phát. Việc phân chia tải tác dụng tàu AP SVETI VLAHO được thực hiện bằng cách điều khiển tay điều khiển S33 để thay đổi chiều quay của động cơ secvo M tác động đến thanh răng nhiên liệu cấp nhiên liệu hoặc giảm nhiên liệu vào Diezen lai máy phát từ đó thay đổi tốc độ Diezen lai máy phát. +Giới thiệu phần tử : -S33 :Công tắc điều khiển chiều quay động cơ séc vô 3 vị trí (Lower-Off-Raise) -K89.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF1) -K89.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF1) -K109.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF2) -K109.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF2) -K129.3 :Rơle điều khiển theo chiều giảm (MF3) -K129.4 :Rơle điều khiển theo chiều tăng (MF3) -M :Động cơ séc vô -REC89.1 :Biến áp và bộ chỉnh lưu (AC220V-DC24V) +Phân chia tải tác dụng bằng tay : Giả sử cho máy phát 1 vừa được hòa vào lưới,khi mới hòa máy phát 1 vào lưới thì máy phát 1 chưa nhận tải,muốn máy phát 1 nhận tải ta tiến hành làm như sau : -Đưa Công tắc S33 của MF2 hoặc MF3 về phía giảm (để chuyển tải từ máy phát 2) đồng thời ta đưa công tắc S33 của máy phát 1 về phía tăng nhận tải -Giả sử khi đưa S33 của MF2,MF3 về phía giảm Lower lúc này nguồn được lấy từ máy phát 220V qua bộ chỉnh lưu thành một chiều cấp cho rơle K109.3,K129.3 đóng tiếp điểm của chúng ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ secvo M quay theo chiều giảm nhiên liệu và mở tiếp điểm khống chế rơle tăng K109.4,K129.4. Còn ở máy phát 1 thì ngược lại rơle tăng K89.4 được cấp nguồn đưa đến điều khiển động cơ secvo quay theo chiều tăng nhiên liệu.Việc phân chia tải tác dụng được dừng lại khi tải tác dụng đã được phân bố đều. *Tự động phân chia tải tác dụng : Việc tự động phân chia tải tác dụng cho các máy phát công tác song song được quyết định bằng việc tự động điều chỉnh bộ điều tốc của động cơ truyền động cho máy phát.Để tự động điều chỉnh đặc tính của bộ điều tốc giữa các máy sao cho giống hệt nhau. - 73 - Như vậy trong quá trình phân chia tải tác dụng đã thay đổi lượng dầu vào động cơ truyền động chính là thay đổi góc δ.Khi máy phát nhận thêm tải tác dụng,điện áp giảm,bộ điều chỉnh điện áp phải điều chỉnh dòng kích từ giữ cho U=const và như vậy là E tăng lên làm điện áp tăng để ổn định điện áp cho máy phát. +Phân chia tải phản tác dụng : Trạm phát điện hầu hết được bố trí để các máy phát công tác song song,trên tàu thủy người ta quan tâm đến vấn đề phân bố tải cảm kháng và tải tác dụng.Việc thay đổi tải cảm kháng được thực hiện nhờ thay đổi dòng kích từ mà dòng kích từ lại phụ thuộc vào hoạt động của bộ tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch AVR. Theo qui định của Đăng Kiểm thì sự chênh lệch tải vô công giữa các máy phát công tác song song không được vượt quá 10% công suất vô công định mức của máy lớn nhất Ở trên tàu AP SVETI VLAHO sử dụng phương pháp điều khiển độ nghiêng đặc tính ngoài để phân bố tải vô công : 1.Đặc tính máy phát 1 2.Đặc tính máy phát 2 3.Đặc tính công tác song song Udm U Uo 2 3 1 ItI2I1 I2I10 +Sơ đồ phân bố tải vô công (Page 091) Khi các máy phát công tác song song với nhau thì việc phân chia tải vô công phải được thực hiện tránh hiện tượng một máy quá tải còn máy kia thì non tải.Nguyên nhân chính là do đặc tính của chúng không trùng nhau,có máy nhận nhiều tải vô công hơn nên dòng tải tăng lên.Để điều khiển được độ nghiêng của đặc tính ngoài thì người ta lấy tín hiệu từ dòng tải.Các tín hiệu dòng tải từ ba máy phát được đưa ra từ bộ AVR ở chân C3,C4 khống chế bởi tiếp điểm thường đóng của các aptomat tương ứng khi công tác song song.Khi aptomat của máy phát chính chưa đóng thì các rơ le K85.21,K105.21,K125.21 chưa có điện,dây cân bằng chưa được nối. Giả sử máy phát 1 và 2 đang công tác song song nhưng dòng tải của máy phát 1 lớn hơn dòng tải máy phát 2.Khi đó qua các biến dòng TA81.24,TA101.24.Tín hiệu dòng gửi qua bộ AVR và được nối với nhau,chúng được so sánh với nhau trong mạch AVR,nếu I1 > I2 khi đó có dòng cân bằng chạy từ bộ AVR máy phát 1 đến bộ AVR của máy phát 2 và tác động vào bộ AVR của máy phát 2 =>dòng kích từ của máy phát 2 sẽ tăng lên và máy phát 2 sẽ tự động nhận thêm tải vô công.Khi I1 - 74 - = I2 thì dòng cân bằng sẽ mất đi và sự phân bố tải vô công cũng hoàn thành.Quá trình này được diễn ra tự động. *Tự động chia tải vô công cho các may phát công tác song song trên tàu AP SVETI VLAHO (Page 91) -Việc phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song trên tàu AP SVETI VLAHO tấn là sử dụng phương pháp điều chỉnh đặc tính ngoài. phương pháp thực hiện như sau: C3C4 C1 C2 Hinh 21: Phân bố tải vô công giữa các máy phát khi công tác song song. -TA81.24 là biến dòng lấy tín hiệu dòng của máy phat.cuộn thứ cấp của biến dòng được nối với hai đầu C3-C4 của bộ AVR. Các đầu C1-C2 của bộ AVR được nối nối tiếp với các đầu C1-C2 của bộ AVR các máy phát khác như hình vẽ trên. Giả sử máy phát số1 công tác độc lập (chí co máy phát số1 cấp nguồn lên lưới) thì các tiếp điểm của K105.21 và K125.21 sẽ đóng lại làm cho cuộn C1-C2 của bộ AVR1 ngắn mạch, máy phát một 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 C1-C2 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 C1-C2 của máy phát số1 là lớn nhất, lúc này sẽ xuất hiện dòng chạy trong dây cân bằng sang các cuộn C1-C2 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. S2 S1 S1 S2 G3 G1 QF-DG1 G2 QF-DG1 QF-DG1 S2 S1 K85.21 AVR1 AVR2 AVR2 TA81.24 K105.21 K125.21 - 75 - - 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. §4.4 Bảng điện sự cố tầu AP SVETI VLAHO 1.Khái niệm chung Ngoài trạm phát điện chính trên tàu thủy còn có các nguồn điện khác như máy phát sự cố được lắp đặt theo yêu cầu của chủ tàu đối với tàu từ khoảng 5000T trở lên và đó cũng là qui định của đăng kiểm.Trạm phát sự cố thường không được bố trí để công tác song song với máy phát chính.Máy phát sự cố người ta thường gọi là nguồn sự cố.Bên cạnh nguồn sự cố còn có nguồn tiểu sự cố.Nguồn này được lấy từ ắcqui.Trên tàu thủy có thể không có nguồn sự cố nhưng nhất thiết phải có nguồn tiểu sự cố và phải tuân thủ theo qui định của đăng kiểm.Mặt khác khi tàu vào sửa chữa hoặc đứng trong cảng có thể được cấp nguồn điện bờ thông qua một hộp điện bờ và đưa đến bảng điện chính. Trên tàu thủy máy phát sự cố có thể đảm nhiệm hai chức năng : 1.Là trạm phát sự cố 2.Là trạm phát cảng Máy phát sự cố thường có công suất nhỏ chỉ cấp cho các phụ tải rất quan trọng đã được tính toán xác định trước ví dụ :máy lái,một phần ánh sáng (ánh sáng sự cố),bơm cứu đắm và thiết bị vô tuyến điện.Trạm phát sự cố được đặt ở nơi riêng biệt trên mớn nước của tàu.Trong chế độ công tác bình thường bảng điện sự cố được cấp điện từ bảng điện chính.Trong trường hợp bảng điện chính mất điện theo qui định của đăng kiểm thì 10s sau máy phát sự cố phải khởi động đóng bảng điện sự cố. 2.Bảng điện sự cố tàu AP SVETI VLAHO (EMERGENCY SWITCHBOARD) a)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 b)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 - 76 - -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) -h12 :Đèn xanh báo aptomat máy phát đóng -h13 :Đèn đỏ báo aptomat máy phát mở -h22 :Đèn xanh báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái đóng -h23 :Đèn đỏ báo aptomat cấp nguồn lên thanh cái mở -h24 :Đèn trắng báo nguồn có sẵn trên thanh cái -h50 :Đèn đỏ báo điện áp trên thanh cái cách ly điện áp 440V thấp -h51 :Đèn đỏ báo điện áp trên thanh cái cách ly điện áp 220V thấp -h52 :Đèn đỏ báo máy phát sự cố chưa sẵn sàng -h55 :Đèn đỏ báo động chung cho máy -h57 :Đèn trắng báo hoạt động của máy phát -h58 :Đèn trắng báo máy hoạt động chế độ STANDBY -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) -S39 :Công tắc điều khiển máy phát 3 vị trí (STOP-O-START) -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 -h27 :Đèn xanh báo quạt gió đang chạy -h28 :Đèn trắng báo có nguồn -h29 :Đèn đỏ báo quá tải -S25 :Nút ấn màu xanh khởi động máy phát -S26 :Nút ấn màu đỏ dừng máy phát -S52 :Công tắc màu đen chọn chế độ điều khiển 2 vị trí MANU/AUTO - 77 - -GS1 :Cấp nguồn phụ và dự phòng cho quạt gió buồng máy -h35 :Đèn xanh báo quạt chạy FWD -h36 :Đèn xanh báo quạt chạy REV -h28 :Đèn trắng báo có nguồn -h29 :Đèn đỏ báo quá tải -S11 :Công tắc màu xanh nước biển bật điện trở sấy 2 vị trí OFF/ON -S26 :Nút ấn màu đỏ dừng quạt -S27 :Nút ấn màu xanh khởi động quạt quay chiều thuận -S28 :Nút ấn màu xanh khởi động quạt quay theo chiều ngược -S51 :Công tắc màu đen chọn vị trí điều khiển Local/Remote -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 phân xưởng thiết bị,máy móc buồng máy +2-12 :Cấp nguồn cho bộ dự trữ +2-13 :Cấp nguồn cho quạt gió buồng máy lái 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 -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 màu đen thử đèn cách điện với đất -S41 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo dòng các pha 4 vị trí (OFF-R-S-T) -h31 :Đèn xanh báo aptomat đóng cấp nguồn cho biến áp sự cố 1 -h32 :Đèn đỏ báo aptomat mở cắt nguồn tới biến áp sự cố 1 -h41 :Đèn xanh báo aptomat đóng cấp nguồn cho biến áp sự cố 2 -h42 :Đèn đỏ báo aptomat mở cắt nguồn tới biến áp sự cố 2 - 78 - -S42 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo điện áp pha có 4 vị trí (OFF-RS-ST-TR ) +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 No5 +3-5 :Cấp nguồn cho panel báo động khi cháy +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 cho bộ dự trữ +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 c)Nguyên lý của bảng điện sự cố *Giới thiệu sơ đồ : +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 điều khiển rơle -TA81.32 :Biến dòng pha S cấp tới thiết bị đo và mạch điều khiển 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 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 4A -FU81.62 ,FU81.64 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 6A -FU81.81 ,FU81.83 ,FU81.85 :Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 2A -FU81.86 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch có dòng bảo vệ 10A -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 - 79 - -Transformer Rectifier :Bộ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều +Sơ đồ mạch đo và mạch bảo vệ (Page 082) -HR :Đồng hồ đo thời gian -KW :Đồng hồ đo công suất -S31 :Công tắc màu đen 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 của máy phát cùng rơle thực hiện -S32 :Công tắc màu đen chọn vị trí đo điện áp pha của 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 +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 màu xanh đóng aptomat -S35 :Công tắc màu đen chọn chế độ điều khiển -S13 :Nút ấn màu đỏ mở aptomat -MN :Cuộn giữ aptomat -KT :Bộ tạo trễ -K85.2 :Rơle thực hiện -K85.21 :Rơle thực hiện -S6 :Nút ấn màu đỏ RESET aptomat -K85.6 :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 màu xanh nước biển bật điện trở sấy -K90.3 :Rơle trung gian -R :Điện trở sấy của máy phát sự cố -FU90.2 ,FU90.4 :Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch +Sơ đồ mạch nguồn điều khiển (Page 101) -QFBT :Aptomat cấp cách ly thanh cái và bảng điện sự cố -FU101.31;FU101.32;FU101.41;FU101.5;FU101.71;FU101.72;FU101.81 , FU101.82 :Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch -K101.51 ;K101.52 :Các rơle thực hiện -KT101.42 :Rơle thời gian -KT101.41 :Rơle thời gian,tạo trễ khi dừng máy - 80 - -h24 :Đèn trắng báo nguồn -TC101.4 :Biến áp 440V-220V 50VA -TC101.81 :Biến áp biến đổi điện áp 440V-220V cấp cho mạch điều khiển aptomat và các rơle phụ . -TC101.82 :Biến áp biến đổi điện áp từ 440V-24V cấp cho mạch đèn tín hiệu +Sơ đồ mạch điều khiển aptomat cấp điện lên thanh cái (Page 104 ,105) -BT :Aptomat chính -E :Cuộn đóng aptomat -S22 :Nút ấn màu xanh đóng aptomat -S35 :Công tắc màu đen chọn chế độ điều khiển -MN :Cuộn giữ aptomat -S23 :Nút ấn màu đỏ mở aptomat -KT :Bộ tạo trễ -K105.2 ,K105.21 :Rơle phụ có điện khi aptomat đóng -S6 :Nút ấn màu đỏ RESET aptomat -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 ,FU161.7 ,FU161.8 ,FU161.9 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng 2A -FU161.51 :Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 4A -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 -K161.8 ,K161.9 :Các rơle trung gian +Sơ đồ mạch đo điện trở cách điện và đèn nối đất (Page 182) -DEIF AAL-111Q96 :Đồng hồ đo điện trở cách điện -h1,h2,h3 :Các đèn trắng nối đất báo cách điện của máy phát -S5 :Nút ấn màu đen thử đèn -KT182.2 :Rơle thời gian +Sơ đồ mạch cấp nguồn 220V (Page 220) -TA220.41 ,TA220.42 ,TA220.43 :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 -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 -h9 :Đèn trắng báo nguồn của biến áp sự cố No1 - 81 - -h11 :Đèn trắng 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 *Hoạt động của bảng điện sự cố : -Thông thường bảng điện sự cố được cấp qua đường góp từ bảng điện chính trong trường hợp bảng điện chính mất điện thì cầu dao mạch góp trên bảng điện sự cố sẽ tự động cắt và Diezen của máy phát sự cố được cấp bằng nguồn khác.Khi máy phát sự cố khởi động thì cầu dao mạch máy phát sự cố sẽ được đấu với thanh góp bảng điện sự cố.Sau khi bảng điện chính có điện trở lại,cầu dao mạch máy phát sự cố sẽ được ngắt và cầu dao mạch chính được đóng tự động.Máy phát sự cố lúc này dừng bằng tay. -Trong trường hợp bảng điện chính mất điện thì máy phát sự cố tự động khởi động đóng bảng điện sự cố vào cấp điện cho một số phụ tải quan trọng đã được tính toán xác định trước.Diezen của máy phát sự cố hoạt động nhờ các nguồn (nguồn ắc quy riêng hoặc bằng các thiết bị thủy lực) và lai máy phát sự cố phát ra điện.Giả sử nếu ta chọn chế độ hoạt động tự động cấp điện từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố thì ta bật công tắc S35 sang vị trí AUTO,khi điện áp của máy phát đã đạt 95%Uđm thông qua khối RM4-UA33M =>rơle K82.7 có điện,sau thời gian trễ để điện áp UMF =Uđm thì tiếp điểm K82.7(Page 084) đóng lại =>cấp điện cho cuộn đóng E và động cơ M =>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 giữ tiếp điểm chính của aptomat,khi đó các rơle phụ K85.2 và K85.21 có điện,mở tiếp điểm thường đóng K85.21, K85.2(Page 104) khống chế không cho aptomat BT đóng,lúc đó các rơle K161.8, K161.9 có điện mở tiếp điểm thường đóng ở (Page 084,104) khống chế không cho phép aptomat đóng lần nữa . -Khi máy phát sự cố đang hoạt động mà bảng điện chính có điện trở lại thì lúc này Rơle thời gian KT 101.42 (Page 101) có điện,mở tiếp điểm KH 101.42 (Page 084) cắt điện vào cuộn giữ của aptomat EG máy phát sự cố và aptomat EG mở ra cắt điện cấp từ máy phát sự cố lên bảng điện sự cố và các rơle K85.2, K85.21 (Page 085) và K161.8 ,161.9 (Page 161) mất điện các tiếp điểm trở về vị trí ban đầu .Sau thời gian trễ KT 101.42 (Page104) đóng lại,trước đó K161.8 ,K161.9 đã đóng => cuộn đóng E và động cơ M có điện đóng tiếp điểm chính của aptomat BT và cuộn giữ MN có điện giữ tiếp điểm chính aptomat BT cấp điện từ máy phát chính đến bảng điện sự cố,và quá trình dừng máy phát sự cố được thực hiện bằng tay. -Mạch tự động khởi động máy phát sự cố (Page 088) Trước hết ta bật công tắc S35 vị trí AUTO =>K88.6 có điện,đóng tiếp điểm K88.6 chờ sẵn. Khi bảng điện sự cố vẫn còn được cấp điện từ nguồn chính thì K105.2 có điện, đóng K105.2(Page 088) và trước đó K88.6 đã đóng =>K88.5 và K88.52 có điện, Khi K88.5 có điện đóng tiếp điểm K88.5 chờ sẵn sàng khởi động,do K161.8 có điện nên mở ra vì vậy rơle KT88.7 không có điện nên máy phát sự cố chưa được phép khởi động.Giả sử mất - 82 - nguồn chính cấp tới bảng điện sự cố,khi đó K161.8 mất điện đóng tiếp thường đóng =>KT88.7 có điện,sau thời gian trễ KT88.7 đóng lệnh khởi động máy phát sự cố được phát ra và máy phát sự cố bắt đầu chạy và cấp điện lên bảng điện sự cố . *Các bảo vệ +Bảo vệ quá tải :Khi có hiện tượng quá tải thì thông qua các phần tử nhiệt FT180.2 ,FT180.6 của rơle nhiệt mở tiếp điểm O/L(97,98) (Page180) cắt các phụ tải ra khỏi mạng cấp nguồn. +Bảo vệ ngắn mạch : -Sử dụng aptomat bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực -Bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển bằng các cầu chì FU81.61 ,FU81.62, FU81.63 ,FU81.81 ,FU81.83 ,FU81.85 ,FU81.86. +Bảo vệ thấp áp : Khi điện áp máy phát không đạt được 85% điện áp định mức thì aptomat EG không được đóng và không có điện cấp lên bảng điện chính . Chương 5: Bảo vệ cho hệ thống cung cấp năng lượng §5.1.Khái niệm chung Trong quá trình vận hành và khai thác lưới điện tàu thủy luôn có khả năng xảy ra các sự cố hư hỏng vì vậy cần phải có các thiết bị bảo vệ đặc biệt.Hệ thống nào cũng bao gồm một hay nhiều thiết bị bảo vệ.Mỗi thiết bị như máy phát điện,máy biến áp,động cơ điện,đường cáp…đều phải có thiết bị bảo vệ riêng biệt.Việc bảo vệ có những ý nghĩa sau : 1.Tự động ngắt mạch những phần tử có sự cố.Tách khỏi những phần tử khác đang hoạt động bình thường để ngăn ngừa những hậu quả tiếp sau. 2.Tự động ngắt mạch một số phần tử thuộc hệ thống điện năng mặc dù không bị sự cố (trường hợp máy phát bị quá tải phải tự động cắt bớt các phụ tải không quan trọng) và dự báo những chế độ công tác khác với chế độ bình thường như dòng công tác hoặc lớn hơn dòng định mức một ít hay điện trở cách điện của hệ thống giảm quá giới hạn cho phép Việc bảo vệ hệ thống trạm phát cần phải đảm bảo những yêu cầu sau : 1.Bảo vệ phải có tính chất chọn lọc :thiết bị bảo vệ phải ngắt những phần tử hư hỏng.Để đảm bảo độ tin cậy hoạt động của các phụ tải điện và đảm bảo sự công tác liên tục của nó. 2.Bảo vệ phải có tính tác dụng nhanh để hạn chế ảnh hưởng xấu đến các máy phát đang công tác song song,đến các phần tử khác đang công tác ổn định,giảm bớt sự hư hỏng. 3.Bảo vệ phải có độ tin cậy cao :cấu trúc chắc chắn,đơn giản và dễ tháo lắp 4.Bảo vệ phải có độ nhạy cao :đây là tính chất rất quan trọng để đảm bảo thiết bị bảo vệ phản ứng ngay được với những hiện tượng hư hỏng sự cố. - 83 - Độ nhạy của thiết bị bảo vệ được biểu thị bằng hệ số nhạy cảm Kn= hđ ng I I min Ingmin :là dòng ngắn mạch nhỏ nhất mà thiết bị hoạt động Ihđ :là dòng hoạt động đã được ghi trước trên bảng thông số của thiết bị. §5.2.Bảo vệ cho máy phát điện Để bảo vệ cho máy phát điện trong trạm phát điện tàu thủy người ta cần quan tâm đến các loại bảo vệ sau : 1.Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát 2.bảo vệ quá tải cho máy phát 3.bảo vệ công suất ngược cho máy phát 4.Bảo vệ thấp áp cho máy phát 5.Bảo vệ điện áp cao cho máy phát Ngoài các bảo vệ trên thì có thể có những bảo vệ khác như :bảo vệ mất pha,bảo vệ nhiệt độ quận dây vượt quá nhiệt độ cho phép… 1.Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát Ngắn mạch là sự nối kín giữa các pha hay giữa các cực thông qua tổng trở trong mạch gần như bằng không hoặc rất nhỏ.Nếu là hệ thống bốn dây thì còn là sự nối kín giữa pha và dây trung tính,còn hệ thống có trung tính tiếp mát thì ngắn mạch còn là sự nối kín giữa pha và đất hoặc mát. +Nguyên nhân :do hư hỏng chất cách điện của các phần tử dẫn điện vì có sự già hóa tự nhiên hay sự quá điện áp,sự bảo dưỡng các thiết bị không đúng qui trình hoặc do các hư hỏng cơ khí,ngoài ra còn do sự hoạt động nhầm lẫn của người vận hành. +Hậu quả :dòng ngắn mạch nhìn chung là lớn còn tùy thuộc vào điểm ngắn mạch nằm xa hay gần máy phát.Nó có thể đạt đến trăm nghìn ampe nên nó gây ra các hậu quả sau: -Làm tăng nhiệt độ hoặc làm nóng chảy,đốt cháy các phần tử mà nó đi qua gây ra hỏng các thiết bị đó do nhiệt -Dòng ngắn mạch làm xuất hiện một lực tương hỗ rất lớn trên các phần tử dẫn điện gây ra sự phá hủy cơ khí,có thể làm vỡ các trụ đỡ,khí cụ,thanh cái hoặc các vật cố định khác. -Dòng ngắn mạch gây ra sự sụt áp đột ngột rất lớn làm xấu đi tính năng công tác của các phụ tải. Để bảo vệ ngắn mạch người ta thường dùng cầu chì,các loại aptomat hoạt động nhanh.Trên tàu thủy ứng dụng ba nhóm aptomat sau : 1.Aptomat cổ điển 2.Aptomat chọn lọc 3.Aptomat hoạt động nhanh *Aptomat cổ điển : Thời gian cắt khi ngắn mạch khoảng vài ba nửa chu kì. - 84 - Loại áptomat này không sử dụng thêm các phần tử có thể rút ngắn hay kéo dài thời gian hoạt động.Nếu dòng đi qua aptomat từ Igh cho đến I2 nó sẽ hoạt động theo nguyên tắc bảo vệ quá tải.Khi dòng đạt lớn hơn I2 cho đến I3 aptomat hoạt động theo cơ cấu bảo vệ ngắn mạch với thời gian tb=0,010,03(s) Đặc tính dòng thời gian : tK=1020(s) tb=0,010,03(s) tK 0 Igh tb I t I3I2 qt nm I> ti Idm Hình 1:1 nấc bảo vệ ngắn mạch Chu kì hoạt động(vài 3 nửa chu kì) *Aptomat hoạt động chọn lọc: t nm t K z tb t II3I2I1Igh0 qt Idm i t I>> Hình 2:Hai nấc bảo vệ ngắn mạch Chu kì hoạt động tz=0,10,5(s) Loại này được lắp thêm phần tử cho phép kéo dài thời gian hoạt động khi bảo vệ ngắn mạch và có đặc tính như trên. tk=1020(s) tz=0,10,5(s) tb=0,010,03(s) Khi dòng ngắn mạch chưa đạt đến mức độ lớn cần phải cắt ở thời gian tb điều đó làm tăng độ tin cậy cấp điện cho hệ thống.Như vậy aptomat chọn lọc sẽ hoạt động bảo vệ ngắn mạch với thời gian dài hơn nếu dòng ngắn mạch còn nhỏ,nghĩa là nó có hai nấc bảo vệ ngắn mạch. *Aptomat hoạt động nhanh : Loại này được cấu trúc thêm phần tử cho phép rút ngắn thời gian hoạt động khi có dòng ngắn mạch lớn.Loại này có khả năng hoạt động ngay ở nửa chu kì đầu của dòng ngắn - 85 - mạch.Vì vậy có thể đặt phần tử để nó nhanh đến mức trước khi xuất hiện dòng xung kích,tăng khả năng hạn chế ngắn mạch. 10ms tk tz tb ts qt nm 0IdmIgh I1 I2 I3 I4 I ts Hình 3: I>>> :ba nấc bảo vệ ngắn mạch ts=1 vài ms cho đến 10ms Tóm lại từ đặc tính dòng-thời gian của các loại aptomat,ta thấy khi sử dụng loại aptomat cổ điển và chọn lọc muốn bảo vệ dòng ngắn mạch với thời gian cắt ngắn hơn tb thì thường phải phối hợp với cầu chì,còn khi sử dụng loại aptomat hoạt động nhanh thì không cần phải có cầu chì.Trong thực tế :nấc thứ nhất Ing>2,5Iđm ;nấc thứ hai Ing (4,56)Iđm ;nấc thứ ba Ing (6 10)Iđm *Kết hợp aptomat và cầu chì bảo vệ ngắn mạch : Khi ứng dụng aptomat cổ điển và aptomat chọn lọc để bảo vệ ngắn mạch do không có phần tử cho phép rút ngắn thời gian hoạt động khi có dòng ngắn mạch lớn,nhỏ hơn tb điều đó rất bất lợi vì nếu Ingm>I3 mà sau thời gian tb mới cắt thì quá chậm và có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng do vậy ta nên kết hợp với cầu chì bằng cách chọn đặc tính như sau : 1-2 là đặc tính của aptomat cổ điển 3 là đặc tính của cầu chì kết hợp 4 là sức bền của phần tử nhiệt Đường cong 1 và đường thẳng 2 là đặc tính dòng và thời gian của aptomat cổ điển (1 là do phần tử bimetan tạo ra,còn đường 2 là do phần tử điện từ tạo ra) Với sự kết hợp như trên khi dòng lớn hơn I3,cầu chì sẽ hoạt động bảo vệ trước aptomat và nên chú ý toàn bộ các đoạn 1,2,3 nhất thiết phải nằm thấp hơn đường giới hạn sức bền của phần tử nhiệt.Khi chọn nếu đoạn số 3 càng dốc thì càng tốt. II3I2Idm Igh t 1 2 a 4 3 0 b Hình 4 :Đặc tính dòng-thời gian khi kết hợp aptomat với cầu chì trong bảo vệ ngắn mạch - 86 - *Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát tàu AP SVETI VLAHO :( page 084,085) Trên tàu 53000T việc bảo vệ ngắn mạch cho máy phát người ta dùng aptomat. Aptomat được sử dụng ở mạch động lực và mạch chính bảo vệ máy phát. Tín hiệu dòng được lấy từ biến dòng của ba pha R,S,T được gửi tới bộ chuyển đổi dòng điện PA83.2.Khi có hiện tượng ngắn mạch thì dòng của máy phát tăng rất lớn,các biến dòng cảm biến tín hiệu đưa đến bộ chuyển đổi PA83.2 =>bộ phận bảo vệ PMS đóng tiếp điểm cấp điện cho rơle K85.9 (page 085) =>mở tiếp điểm K85.9 (1-9) (page 84.8) mạch điều khiển aptomat,ngắt điện vào cuộn giữ aptomat làm mở aptomat =>cắt máy phát ra khỏi lưới. 2.Bảo vệ quá tải cho máy phát điện +Nguyên nhân : -Tự động cắt một hoặc vài máy phát đang công tác song song với các máy phát khác -Khởi động trực tiếp các động cơ dị bộ có công suất lớn -Tự khởi động hoặc gia tốc các động cơ dị bộ sau khi đã loại trừ điểm ngắn mạch của hệ thống -Quá tải của những động cơ có công suất lớn -Phân bố tải không đều giữa các máy phát công tác song song +Hậu quả : -Có thể cắt máy phát ra khỏi mạng làm gián đoạn cung cấp điện cho các phụ tải -Dòng quá tải có thể làm cho nhiệt độ của cuộn dây máy phát vượt quá nhiệt độ cho phép gây già hóa chất cách điện -Khi máy phát quá tải có thể tự động cắt một số thiết bị hiện đang công tác +Mức dòng quá tải :máy phát thường cho phép dòng quá tải đến 1,1Iđm trong thời gian dài cỡ khoảng 15 phút hoặc dài hơn.Khi dòng máy phát đạt từ (1,11,5)Iđm thì aptomat phải hoạt động cắt máy phát với độ trễ thời gian tương ứng :khi dòng máy phát từ 1,5Iđm thì thời gian cắt không quá 15(s) đối với máy một chiều và 2 phút đối với máy xoay chiều,còn nếu lớn hơn 1,5Iđm thì coi đó là dòng ngắn mạch và phần tử bảo vệ ngắn mạch hoạt động. Trên tàu thủy thường người ta cấu trúc để bảo vệ quá tải như sau :khi máy phát bị quá tải nhẹ cỡ 1,1Iđm thì có thể báo động bằng chuông và còi,từ (1,11,5)Iđm thì bắt đầu đưa tín hiệu đến để cắt các phụ tải không quan trọng,cuối cùng mới đưa tín hiệu đến cắt máy phát. *Bảo vệ quá tải cho máy phát tàu AP SVETI VLAHO :(sơ đồ Page 082) Việc bảo vệ quá tải cho máy phát được thực hiện nhờ các thiết bị bảo vệ quá tải và được phát ra các cấp bảo vệ sau : -Cắt các phụ tải không quan trọng khi có tín hiệu của dòng quá tải,cắt các phụ tải quan trọng khi hệ thống vẫn còn bị quá tải và phát tín hiệu báo động. - 87 - -Cắt máy phát ra khỏi lưới nếu dòng quá tải lớn hơn 1,5 Iđm +Hoạt động hệ thống : Khi máy phát bị quá tải thì tín hiệu dòng từ biến dòng lớn làm cho rơle dòng hoạt động.Giả sử máy phát 1 bị quá tải thì tín hiệu dòng từ biến dòng TA81.21,TA81.22 và TA81.23 (page 081) đưa tới chân 23,26,29 của rơle dòng RMC-122D (page 082).Nguồn nuôi của rơle dòng này lấy từ máy phát 1 qua biến thế TP81.75/76 (page 081).Rơle dòng RMC-122D hoạt động làm cho rơle K82.3 (page 082) có điện đóng tiếp điểm K82.3 cấp điện cho rơle K182.2,khi K182.2 có điện =>đóng tiếp điểm K182.2 (Page 185) cấp điện cho các cuộn nhả aptomat của các phụ tải,cắt một số phụ tải không quan trọng ra khỏi hệ thống và có báo động bằng còi BZ và đèn h33,tín hiệu này được lấy từ khối PLC Sau khi đã cắt bớt tải mà hệ thống vẫn tiếp tục bị quá tải thì người vận hành phải thực hiện cắt tiếp các phụ tải quan trọng hoặc đưa các máy phát còn lại lên lưới.Khi có tín hiệu dòng quá tải lớn hơn 1,5Iđm thì lúc này rơle quá dòng sẽ hoạt động cắt máy phát ra khỏi lưới. 3.Bảo vệ công suất ngược cho máy phát điện Khi các máy phát công tác song song với nhau hay với ắc qui và các bộ chỉnh lưu,nó có thể trở thành động cơ (máy phát công tác ở chế độ động cơ).Trong chế độ công tác này chiều của công suất sẽ ngược lại với chế độ công tác của máy phát.Máy phát trở thành một phụ tải tiêu thụ năng lượng điện. +Nguyên nhân gây ra công suất ngược :-do gián đoạn việc cung cấp dầu cho động cơ Diezen hoặc hơi cho tua bin truyền động cho máy phát -Hỏng hóc khớp nối cơ khí giữa động cơ truyền động và máy phát điện. -Đối với máy một chiều còn do sự mất điện áp của máy phát +Hậu quả :-Gây quá tải cho máy phát còn lại có thể dẫn đến cắt toàn bộ máy phát ra khỏi mạng. -Gây quá tốc cho Diezen trong trường hợp chế độ công tác bình thường được phục hồi +Bảo vệ :có nhiều thiết bị.Bảo vệ công suất ngược nhất thiết phải có phần tử cảm biến với chiều của công suất,phần tử đó gọi là bộ nhạy pha.Trên tàu hiện nay ứng dụng ba loại rơle công suất ngược cảm ứng,rơle công suất ngược bằng bán dẫn và rơle công suất ngược có sử dụng các phần tử vi mạch *Bảo vệ công suất ngược cho máy phát tàu AP SVETI VLAHO : (sơ đồ Page 082) Việc bảo vệ công suất ngược cho các máy phát được thực hiện khi có hiện tượng công suất ngược 10%. Quá trình bảo vệ nhờ các phần tử chính sau : Rơle bảo vệ công suất ngược cho các máy phát là RMP-121D.Các rơle thực hiện MF1:K85.5,K85.7;MF2 :K105.5,K105.7;MF3 :K125.5;K125.7. - 88 - Hoạt động :Khi có hiện tượng công suất ngược,tín hiệu áp và tín hiệu dòng đảo pha đưa đến rơle bảo vệ công suất ngược RMP-121D.Giả sử máy phát 1 xảy ra hiện tượng công suất ngược thì tín hiệu áp từ máy phát 1 thông qua máy biến thế TP81.75/76 (page 081) đưa đến chân 17,19,21 và tín hiệu dòng đảo pha từ biến dòng TA81.21 (page 081) đưa đến chân 23 của rơle bảo vệ công suất ngược RMP-121D (page 082).Nguồn nuôi của rơle bảo vệ công suất ngược RMP-121D từ máy phát 1 (page 081) được đưa vào chân 1,3.Rơle bảo vệ công suất ngược RMP-121D hoạt động làm cho rơle K82.2 có điện =>đóng tiếp điểm K82.2 cấp điện cho K85.5,khi K85.5 có điện =>đóng tiếp điểm K85.5 cấp điện cho rơle K85.7,khi đó tiếp điểm K85.7 (1-9) (page 84.8) được mở ra =>cuộn giữ aptomat mất điện mở aptomat cắt máy phát ra khỏi lưới. 4.Bảo vệ công suất ngược : Khi các máy phát một chiều công tác song song với nhau,một trong các máy phát chuyển sang chế độ công tác như động cơ có nghĩa là nó nhận công suất từ thanh cái.Điều đó đồng nghĩa với hiện tượng đổi chiều dòng điện đối với máy phát đó.Để bảo vệ chống dòng điện ngược ta có thể dùng rơ le dòng điện ngược điện từ,điện động và từ điện. Hình5:Rơ le DĐN Điện từ Hình 6:Rơ le DĐN Điện động Hình 7:Rơ le DĐN từ điện *Rơ le dòng điện ngược điện từ :trên lõi từ được quấn hai cuộn dây,một cuộn dòng và một cuộn áp.Dòng điện của máy phát chạy qua cuộn dòng,điện áp của máy phát được đấu trực tiếp vào cuộn áp.Trường hợp dòng điện đi từ máy phát đến thanh cái (chế độ máy phát) từ thông trong lõi từ ,từ hai cuộn dòng chạy ngược lại (chế độ động cơ) từ thông trong lõi từ,từ hai cuộn dòng và áp trừ triệt tiêu nhau.Lúc này lực lò xo sẽ thắng lực hút của lõi từ,đóng tiếp điểm đưa tín hiệu cắt aptomat máy phát *Rơ le dòng ngược điện động :cuộn áp được quấn trên phần động,khi dòng điện trong cuộn dòng đổi chiều mô men quay cũng đổi chiều vì vậy tiếp điểm của rơ le được đóng lại,gửi tín hiệu đến cắt máy phát *Rơ le dòng điện ngược từ điện :cuộn dòng quấn trên phần động,được đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu hình chữ U.Cuộn dòng đấu song song với “sun” ở mạch chính của máy phát.Nếu chiều dòng điện trong cuộn dòng thay đổi,mô men quay cũng đổi chiều.Tiếp điểm được đóng lại,gửi tín hiệu cắt aptomat máy phát Yêu cầu với rơ le dòng điện ngược : - 89 - -Dòng ngược mà rơ le phải hoạt động trong giới hạn từ 2%15% dòng định mức của máy phát.Khi chỉnh định phải căn cứ vào đặc tính máy Diezen truyền động.Trị số dòng ngược phải bảo vệ đủ gây ra mô men quay động cơ truyền động -Nếu điện áp máy phát vì lí do nào đó hạ xuống đến 50% điện áp định mức thì rơ le dòng ngược phải hoạt động -Rơ le bảo vệ chống dòng điện ngược có thể cho phép dòng ngược đi từ lưới vào máy phát trong những trường hợp như tời hàng có những thời gian ngắn công tác ở chế độ hãm máy phát -Nếu giữa các máy phát công tác có nối dây cân bằng thì cuộn dòng của rơ le phải được đấu với cực khác với cực đấu cuộn kích từ nối tiếp. 5)Bảo vệ thấp áp :(UVT :under voltage trip) Bảo vệ thấp áp đồng nghĩa với bảo vệ không.Bảo vệ thấp áp bao giờ cũng được cấu trúc bằng một rơ le mà cuộn dây của nó là cuộn thấp áp đặt trong cơ cấu của aptomat chính tác động đến một cái lẫy để cắt aptomat.Nếu điện áp chỉ đạt tới 80% điện áp định mức trở xuống. *Bảo vệ điện áp thấp cho máy phát tàu AP SVETI VLAHO Nếu có điện áp thấp xảy ra nhỏ hơn 85% thì thông qua khối Voltage Built-Up Relay RM4-UA33M làm cho rơle thời gian K82.8 có điện tiếp điểm K82.8 (15-18; page 084) mở ra không cho phép đóng aptomat (trong trường hợp tự động đóng aptomat chính) f)Bảo vệ điện áp cao : Trên tàu thủy chức năng bảo vệ điện áp cao thường được bố trí ở hệ thống tự động điều chỉnh điện áp,tức là nếu điện áp vượt quá mức qui định thì sẽ có tín hiệu làm mất dòng kích từ để điện áp máy phát về không. 6.Ngoài ra còn có các mạch bảo vệ khác như : *Sơ đồ mạch các thiết bị đo và bộ chuyển đổi và bảo vệ (Page 082) -HR :Đồng hồ đo thời gian hoạt động -RMP :Rơle công suất ngược máy phát -RMC :Rơle bảo vệ quá tải máy phát -TAC-311DG (PA83.3) :Bộ biến đổi dòng điện -TAS-331DG (PT83.2) :Bộ biến đổi công suất -KW :Đồng hồ đo công suất -RM4 :Rơle bảo vệ điện áp thấp máy phát -A :Đồng hồ đo dòng điện máy phát -V :Đồng hồ đo điện áp máy phát -F :Đồng hồ đo tần số máy phát -SA82.6 :Công tắc chọn vị trí đo dòng các pha -SA82.9 :Công tắc chọn vị trí đo điện áp các pha *Sơ đồ mạch chuyển đổi tần số và công suất máy phát (Page 083) -TAC-311DG (PA83.2) :Bộ chuyển đổi dòng điện - 90 - -TAS-331DG (PT 83.2) :Bộ chuyển đổi công suất -TAS-311DG (FT83.4) :Bộ chuyển đổi tần số máy phát 7.Nhận xét và đánh giá hệ thống Trạm phát điện trên tàu AP SVETI VLAHO,là hệ thống cung cấp năng lượng đảm bảo cho việc khai thác con tàu có tính kinh tế cao.Ngoài việc đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật cho một trạm phát điện trên tàu thủy và đáp ứng được các yêu cầu của đăng kiểm,nó còn đáp ứng được khả năng khai thác thuận tiện.Với các hệ thống giám sát và điều khiển từ xa mang tính tự động hóa cao,nó có thể giảm số người khai thác trên tàu.Vì vậy yêu cầu người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao,và phải khai thác đúng yêu cầu kỹ thuật. Chương 6 : Tính toán chọn cáp cho một sộ phụ tải trên tầu AP SVETI VLAHO §6.1.Khái niệm chung Trong các hệ thống điện năng cáp điện lực được dùng để nối liền từ máy phát đến thanh cái và từ thanh cái đến các biến áp đến các hộ tiêu thụ điện mà trên tầu thủy phần lớn là các đông cơ điện và các phụ tải sinh hoạt khác .Khi chọn cáp cần chú ý đến chất lượng sau đây: 1.Lưu chọn cáp theo môi trường mà nó công tác : Nếu là môi trường tầu thủy cần quan tâm đến độ ẩm cao , sư ăn mòn của hơi muối , sự tác động của dầu mỡ , sự tác động của các chấn động, sự thay đổi nhiệt độ môi trường … 2.Chọn cáp diện lực có số lõi ,một pha hay ba pha để tránh tổn hao do tác dụng của dòng xoáy và từ trễ . Ví dụ : Khi phụ tải trên tàu là 3 pha phải chọn cáp 3 lõi , nếu phụ tải là 1 pha ta phải dùng cáp 2 lõi để tổng từ thông bằng không tránh được tổn hao lam nóng chất cách điện , thậm chí dòng xoáy làm nóng cả vách tầu bằng kim loại . 3. Lựu chọn cáp theo điện áp : Tức là Udm của cáp điện phải lớn hơn hoặc bằng Udm của lưới điện đang công tác , đôi khi Udmcd < Udml (10% ÷ 15%) vì có hệ số dự trữ 4.Lựa chọn tiết diện dây dẫn cần phải căn cứ vào cường độ dòng tải dài hạn và phải đảm bảo được nguyên tắc IđmdhK1.K2.Icp Trong đó: Iđmdh là dòng tải dài hạn trên đường dây K1 là hệ số tính đến sự thay đổi dòng điện cho phép của cáp trong điều kiện nhiệt độ khác nhiệt độ qui định trong tính toán K2 là hệ số tính đến khả năng cáp đi trần hoặc đi trong các đường ống có chiều dài >1,3m Icp là dòng tải cho phép ứng với nhiệt độ 4045 0C Sau khi chọn cáp xong cần phải có sự kiểm tra cáp về sự ổn nhiệt và tổn hao điện áp trên dây dẫn .Cáp dùng trên tàu thủy phải có những tính chất tốt hơn cáp trên bờ như cách - 91 - điện và có thể công tác ở điều kiện khó khăn như độ ẩm cao,nước mặn,có dầu mỡ và chấn động cơ học §6.2.Cơ sở tính toán +Bảng tính chọn cáp điện được áp dụng trong qui phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép do Đăng kiểm Việt nam ban hành năm 1997. +Các bước tính toán :Với bất kì phụ tải hay nhóm phụ tải nào,ta đều tính toán và lựa chọn cáp điện.Trường hợp cáp điện dùng chung cho một nhóm phụ tải,ta xác định nhóm đó như một phụ tải độc lập có tính đến hệ số làm việc đồng thời. *Xác định dòng điện tính toán Itt -Đối với phụ tải xoay chiều: Itt=  CosKKU KKKP itđm zdđm   0 310 (A) -Đối với phụ tải một chiều: Itt= itđm dđm KKU KzKKP    0 310 (A) Trong đó : Pđm :Công suất định mức của phụ tải (W) Ko :Hệ số làm việc đồng thời Kd :Hệ số đi dây cáp điện Kz :Hệ số dự phòng  :Hiệu suất phụ tải Uđm :Điện áp định mức phụ tải (V) Kt :Hệ số tải Cos :Hệ số công suất Ki :Hệ số pha : 3pha=1,73 ;1pha=1 Khi dòng điện tính toán Itt được xác định,ta lựa chọn cáp điện (tiết diện và số lõi) theo sổ tay tra cứu.Chọn cáp điện sao cho dòng cho phép tối thiểu bằng dòng tính toán. *Kiểm tra độ sụt áp của cáp điện Sau khi tính toán được Itt và lựa chọn được cáp điện.Để xác định cáp đã chọn thỏa mãn điều kiện lắp đặt xuống tàu ta phải kiểm tra độ sụt áp của chúng. -Sụt áp trên lưới điện xoay chiều : %U = đm tt US CosIL   1003 (V) -Sụt áp trên lưới điện một chiều : %U = đm tt US IL   1002 (V) Trong đó : L: Là chiều dài cáp điện (m) S: Tiết diện lõi cáp (mm2)  : Điện trở suất vật liệu làm ruột cáp ( mmm /2 ). - 92 - Sau khi tính toán độ sụt áp thực tế.Dựa vào qui phạm,nếu độ sụt áp thực tế lớn hơn độ sụt áp cho phép thì ta chọn lại tiết diện cáp cho thích hợp.Chọn xong ta kiểm tra theo bước 2. §6.3.Tính chọn cáp điện cho một số phụ tải tàu AP SVETI VLAHO a)Tính chọn cáp cho phụ tải là máy nén khí chính với các thông số: l=60(m);Uđm=450(V);Pđm=43(KW);Cos=0,8; =0,89; Ko=1; Kd=1; Kt=0,9; Kz=0,9; Ki = 1,73 =>Itt= 8,073,19,045089,0 9,0111043 3   =78(A) Dựa vào bảng chọn cáp điện ta chọn được cáp điện cho máy nén khí có :Ic =102(A), Số lõi n=3,Tiết diện lõi S =25(mm2). Sụt áp thực : %7,1 45061025 8,058,77608107,11003%   U Sụt áp cho phép trên cáp là 6%.Vậy cáp vừa chọn là thoả mãn. b)Tính chọn cáp cho máy phát chính số 1 : l=58m;Pđm=680KW;Uđm=450V; Cos=0,8; =0,89;Ko=1; Kd=1;Kt=0,9; Kz=0,9;Ki = 1,73. =>Itt= 8,073,19,045089,0 9,01110680 3   =1226,8(A) Dựa vào bảng chọn cáp điện ta chọn được cáp điện cho máy máy phát 1 có :Ic =1595(A), Số lõi n=3,Tiết diện lõi S =7x95(mm2). Sụt áp thực : %6,1 450610957 8,08,1226588108,21003%   U Sụt áp cho phép trên cáp là 6%.Vậy cáp vừa chọn là thoả mãn. §6.4.Nhận xét Hệ thống cung cấp năng lượng trên tầu AP SVETI VLAHO đảm bảo cho việc khai thác con tầu có tính kinh tế cao nhất .Ngoài viêc đáp ứng được các yêu cầ kĩ thuật của một trạm phát điện tầu thủy và đáp ứng các yêu các yêu cầu của đăng kiểm,nó còn đáp ứng được khả năng khai thác thuận tiện giảm bớt đuoc trọng lưọng và kíck thuớc. Hoà đồng bộ và bảo vệ hệ thống cung cấp năng đuợc thực hiên duới sự chợ giúp của máy tính việc kiểm tra giám sát các chế độ công tác hệ thông cung cấp năng lượng chở lên dễ dàng hơn. Việc kiểm tra giám sát được thực hiên bởi các logo PLC , các khốii AVR và các rơle trung gian từ đó giảm dươc số thuyền viên trên tầu . Nhưng cũng đòi hỏi người vận hành có trình độ chuyên môn cao - 93 - 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 ba phần : Phần 1 :Giới thiệu chung tàu AP SVETI VLAHO Phần 2 : Đi sâu giới thiệu tính toán trạm phát điện tàu AP SVETI VLAHO 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 53000T.Bằng những kiến thức đã được trang bị ở trường,kiến thức thực tế trong thời gian thực tập tại nhà máy đóng tàu Nam Triệu 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 Ks :Bùi Thanh Sơn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Ks :Bùi Thanh Sơn,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 ! Sinh viên Nguyễn Tất Thành Hải Phòng : ngày 5 tháng 2 năm 2010 - 94 - Tài Liệu Tham Khảo 1.Trạm phát điện tàu thuỷ KS.Bùi Thanh Sơn -Nhà xuất bản giao thông vận tải Hà Nội -2000 2.Truyền động điện tàu thuỷ KSĐT.Lưu Đình Hiếu -Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội -2004 3.Một số hệ thống lái đang được sử dụng trên các đội tàu biển Việt Nam KSĐT.Lưu Đình Hiếu -trường ĐHHH 4.Máy điện tàu thủy PGS.TS Thân Ngọc Hoàn-Nhà xuất bản giao thông vận tải 5.Tài liệu kĩ thuật tàu AP SVETIVE VLAHO