Đồ án Trang thiết bị điện tàu AP SVETI VLAHO – đi sâu nghiên cứu bảng điện chính tàu AP SVETI VLAHO

sự cố áp lực dầu LO của diesel- máy phát thấp. - Sau khi phát hiện sự cố, để khẳng định sự cố ta ấn nút SB13. Khi ta ấn nút SB13 thì làm cho rơle K2 mất điện đóng tiếp điểm của nó sẵn sàng cấp điện cho K1, các tiếp điểm của K1 và K2 khống chế ngừng cấp điện cho đèn HL19 làm đèn HL19 tắt. Nếu máy bị sự cố thực thì sau khi ta bỏ tay ra không ấn SB13 nữa thì đèn HL19 lại sáng báo áp lực dầu LO thấp. - Ở chế độ hoạt động bình thường ở khối A101 có hai rơle K1 và K2 đều có điện làm cho đèn HL19 tắt. Khi sảy ra sự cố thì rơle K1 mất điện K2 vẫn có điện cấp nguồn từ L13+ qua nút ấn SB13 tới LS1 qua các tiếp điểm K1, K2 tới AS1 cấp cho rơle K103 có điện. Tiếp điểm của K103 ở 1/G7 đóng vào cấp điện cho chuông kêu. 56 - Các đầu 75A-76A của khối A101 được đưa tới trang5 để điều khiển cho các đèn báo. - Các mạch báo động khác như: áp lực khí điều khiển thấp, mạch báo động mức dầu LO trong két thấp, báo động sụt mức đầu FO trong két cao, báo động áp lực dầu LO trước và sau pin lọc khác nhau lớn (pin lọc bị bẩn), báo diesel bị dừng sự cố đều hoạt động tương tự như mạch báo động áp suất dầu LO thấp. b. Mạch bảo vệ diesel- máy phát khi áp suất dầu LO quá thấp: - Khi diesel- máy phát hoạt động thì làm cho rơle K111 có điện. Tiếp điểm của K111 ở 3/E7 đóng lại sẵn sàng cấp điện cho rơle K115. Khi áp suất dầu LO giảm thì tiếp điểm của cảm biến 163Q2 đóng lại làm cho rơle trung gian K115 và K117 có điện, làm cho: - Tiếp điểm của K115 ở 3/D8 đóng vào làm cho rơle trung gian K118 có điện. - Tiếp điểm của K115 ở 4/D5 đóng vào cấp điện cho đèn báo áp lực dầu LO thấp sáng. - Tiếp điểm của K117 ở 3/D12 đóng vào cấp điện cho 105S là van cắt dầu FO cấp cho diesel lai máy phát. - Tiếp điểm của K117 ở 3/D13 đóng vào làm cho rơle K119 có điện. - Rơle K118 có điện đóng tiếp điểm của nó ở 4/G9 cấp điện cho khối A106 báo diesel- máy phát bị dừng sự cố. - Tiếp điểm của K119 ở 4/D6 đóng lại cấp điện cho đèn HL18 sáng báo diesel- máy phát bảo vệ dừng máy. - Quá trình dừng máy do bảo vệ giống như quá trình dừng khi ta ấn nút STOP ở chế độ điều khiển dừng diesel- máy phát. c. Mạch bảo vệ diesel- máy phát khi nhiệt độ nước làm mát cao: - Khi máy phát đã hoạt động thì rơle trung gian K112 có điện làm cho tiếp điểm của K112 ở 3/E8 đóng vào đưa mạch bảo vệ nhiệt độ nước làm mát vào hoạt động. - Khi nhiệt độ nước làm mát cao quá giới hạn cho phép đã đặt thì cảm biến 126W2 hoạt động đóng tiếp điểm của nó vào. Điện được cấp cho các rơle trung gian K116 và K117. Mạch hoạt động dừng diesel lai máy phát giống như mạch bảo vệ áp lực dầu LO thấp. d. Mạch bảo vệ quá tốc cho diesel lai máy phát: - Khi diesel lai máy phát sảy ra hiện tượng quá tốc thì bộ cảm biến tốc độ SP1 đóng tiếp điểm của nó ở 12a-12c vào. Tiếp điẻm này đóng làm cho K114 có điện và K117 có điện điều khiển dừng diesel lai máy phát như ở chế độ bảo vệ áp lực dầu LO thấp. 57 e. Mạch thử đèn và chuông cho các chế độ báo động: - Khi cần thử đèn ta ấn nút SB14 lúc này nguồn được cấp từ L13+ sang qua nút ấn SB14 qua các đèn và chạy về L13- . Lúc này do không có sự cố lên rơle trung gian K1 trong các khối bảo vệ vẫn đang có điện. Khi ta ấn nút SB14 nguồn được cấp cho các đèn làm cho các đèn sáng. Khi ta bỏ không ấn nút SB14 nữa thì nguốn không được cấp cho các đèn nữa các đèn sẽ tắt. (nút ấn này được dùng để thử các đèn báo động của diesel lai máy phát) - Nút ấn SB02 là nút ấn được dùng để thử các đèn HL01; HL02; HL03 là các đèn báo nguồn chính. - Khi sảy ra sự cố thì các khối báo động sẽ đóng các tiếp điểm cấp nguồn cho chuông kêu. Để dừng chuông ta ấn nút SB13 làm cho rơle trung gian K130 mất điện mở tiếp điểm của nó ở page1 ra ngừng cấp điện cho chuông làm cho chuông ngừng kêu. - Để thử chuông thì ta ấn nút K01 cấp nguồn cho chuông kêu. 3.5 .Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp (AVR): (trang 091): Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp được lắp đặt trên tàu AP SVETI VLAHO áp dụng theo nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch. Bộ AVR này sẽ tự động điều chỉnh điện áp trở về Uđm và giữ điện áp của máy phát ổn định ở giá trị định mức. Máy phát chính là loại máy phát không chổi than có máy kích từ lấy dòng kích từ từ bộ tự động điều chỉnh điện áp (bộ AVR). Ngoài ra hệ thống điều chỉnh điện áp còn thực hiện quá trình tự động phân bố tải vô công khi các máy phát công tác song song với nhau. 3.5.1 . Hệ thống điều chỉnh điện áp theo độ lệch . Một trong những nhược điểm cơ bản của hệ thống điều chỉnh điện áp theo nhiễu ( phức hợp pha ) là độ chính xác không cao. Vì hệ thống phức hợp pha chỉ có khả năng giữ điện áp ổn định do hai nguyên nhân chính gây ra sự dao động điện áp đó là dòng tải và tính chất của tải. Mà khi nói đến các nguyên nhân gây dao động điện áp ta còn phải kể đến sự thay đổi tốc độ quay của diezen ( n = 5% ) và sự thay đổi nhiệt độ của cuộn dây kích từ. Hệ thống phức hợp pha không có khả năng giữ ổn định điện áp của máy do hai nguyên nhân này gây ra . Hệ thống điều chỉnh theo độ lệch không quan tâm đến nhiễu hoặc bất cứ nguyên nhân nào gây ra sự thay đổi điện áp của máy phát . Nó chỉ biết rằng nếu có sự sai lệch điện áp thực tế của máy phát ra khác giá trị định mức ( hoặc giá trị chuẩn ) thì lập tức hệ thống sẽ có tín hiệu điều chỉnh dòng kích từ cho phù hợp , giữ cho điện áp không đổi . Hệ thống điều chỉnh điện áp theo độ lệch chỉ có một phản hồi điện áp . Cấu trúc của hệ thống đơn giản . 58 Hình 3.1. sơ nguyên lý hệ thống Hình 3.2.sơ đồ tương đương hệ thống điều chỉnh theo độ lệch điều chỉnh theo độ lệch Từ sơ hình 3.6 ta thấy điện áp thực của máy phát được đưa đến phần tử đo và so sánh , so sánh với điện áp chuẩn , cho ta một giá trị U . Sự chênh lệch điện áp này được đưa đến bộ khuyếch đại làm thay đổi dòng kích từ phù hợp với xu hướng làm giảm sự chênh lệch U . Hệ thống điều chỉnh điện áp theo độ lệnh có ưu điểm là dễ dàng trong quá trình tự kích ban đầu ( vì chỉ có một phản hồi điện áp ) . Hệ thống đơn giản có trọng lượng và kích thước nhỏ , độ chính xác điều chỉnh cao . Nhưng hệ thống có tính ổn định động kém 3.5.2. Giới thiệu phần tử của hệ thống: Bộ AVR là bộ điều chỉnh điện áp của máy phát có các đầu vào ra như sau: - Đầu C1-C2 là hai đầu lấy tín hiệu dòng tải của pha S đưa vào bộ điều chỉnh. - Các đầu U,V,W lấy tín hiệu điện áp ba pha của máy phát đưa vào bộ điều chỉnh. - Chân 1-3 là các đầu đưa tới chiết áp VOLTAGE TRIM POT. - Các chân U1,V1,W1, cấp điện từ máy phát đến AVR Chân J-K là đầu ra đã được biến đổi thành dòng một chiều đưa tới cuộn kích từ của máy phát kích từ . - Chân C3-C4 được nối với các chân C3-C4 bộ AVR của các pháy phát khác để thực hiện quá trình tự động phân bố tải vô công. - VOLTAGE TRIM POT : là chiết áp để điều chỉnh điện áp ra của máy phát. - K85.21 là tiếp điểm của rơle trung gian của áptomat chính DG1 để thực hiện phân bố tải vô công khi các máy phát công tác song song. 59 - No1 D/G Static Exciter là mạch kích từ của má phát kích từ có các đầu vào ra như sau: - Chân J-K: Cuộn dây kích từ của máy phát kích từ . 3.5.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp: a. Quá trình tự kích ban đầu: Khởi động động cơ Diesel truyền động cho máy phát đến tốc độ định mức, khi đó do trong stator của máy phát có từ dư nên ở cuộn dây phần ứng của máy phát xoay chiều sẽ cảm ứng được một điện áp dư qua các đầu U1, V1, W1 sẽ cấp cho bộ AVR, Khi đó do điện áp của máy phát chính nhỏ hơn nhiều so với điện áp định mức vì vậy bộ AVR sẽ điều chỉnh làm tăng nhanh chónh dòng kích từ cho máy phát kích từ, điện áp ra của máy phát chính cũng được tăng lên nhanh chóng đạt giá trị định mức, quá trình tự kích kết thúc. b. Quá trình tự động điều chỉnh điện áp của bộ AVR: - Giả sử máy phát đang công tác với điện áp là định mức Uđm. Ta đột ngột đóng thêm tải cho máy phát thì điện áp của máy phát lập tức giảm xuống nhỏ hơn định mức. Khi đó tín hiệu điện áp và tín hiệu dòng điện của máy phát được đưa tới tác động vào bộ AVR tác động làm tăng dòng kích từ của máy phát lên vì vậy làm cho điện áp của máy phát tăng lên đến giá trị định mức. - Quá trình ngắt bớt tải đột ngột cho máy phát cũng xảy ra tương tự như khi ta đóng thêm tải vào lưới. Ta đột ngột cắt bớt tải cho máy phát thì điện áp của máy phát lập tức tăng lên lớn hơn định mức. Khi đó tín hiệu điện áp và tín hiệu dòng điện của máy phát được đưa tới tác động vào bộ AVR tác động làm giảm dòng kích từ của máy phát xuống vì vậy làm cho điện áp của máy phát giảm xuống đến giá trị định mức. - Tóm lại đây là một trong những hệ thống được sử dụng nhiều trên các tàu đang đựơc đóng mới ở Việt Nam. Hệ thống có cấu trúc gọn nhẹ, có độ chính xác và độ ổn định cao. Đáp ứng được các yêu cầu của đăng kiểm. c .Chỉnh định hệ thống như sau: - Khi điện áp của máy phát phát ra không đạt được giá trị định mức ta có thể điều chỉnh chiết áp VOLTAGE TRIM POT của bộ AVR để điều chỉnh lại giá trị điện áp phát ra của máy phát. 60 CHƯƠNG 4 : CÔNG TÁC SONG SONG VÀ PHÂN CHIA TẢI TRÊN BẢNG ĐIỆN CHÍNH TÀU AP SVETI VLAHO 4.1.Công tác song song của các máy phát điện đồng bộ. 4.1.1.Khái niệm chung : Đưa một máy phát vào công tác song song là quá trình đưa một máy phát từ trạng thái không công tác đến trạng thái cùng cung cấp năng lượng cho thanh cái đang một hay nhiều máy phát khác công tác . Quá trình hòa đồng bộ được coi là thành công khi không gây ra xung dòng lớn và thời gian tồn tại quá trình này phải ngắn.Điều đó là cần thiết , vì sự công tác ổn định của hệ thống nhát là lúc một trong những máy phát khác đang làm việc bị sự cố. -Nguồn điện cung cấp cho phụ tải trên tàu thủy có thể lấy từ những nguồn độc lập hoặc từ một nguồn chung do nhiều tổ máy phát công tác song song . Nhưng đa số các trạm phát đều được lắp đặt để các máy phát công tác song song. Vì khi công tác song song của máy phát có rất nhiều ưu điểm so với công tác độc lập: -Khi các máy phát đồng bộ công tác song song người ta phân ra ba trường hợp sau : Gọi :Pđmx là công suất định mức của máy phát ta khảo sát Pđmt là tổng công suất tất cả các máy phát đang công tác trên lưới +Nếu Pđmx << Pđmt :thì ta gọi máy phát x là công tác với mạng cứng +Nếu Pđmx >> Pđmt :thì ta gọi máy phát x là công tác coi như độc lập +Nếu Pđmx  Pđmt :thì ta gọi máy phát x là công tác với mạng mềm 4.1.2.Công tác song song của các máy phát điện đồng bộ Để đưa máy phát đồng bộ vào công tác song song với các máy phát khác có hai phương pháp cơ bản : 1.Phương pháp hòa đồng bộ tức là đưa một máy phát đồng bộ đã được kích từ đến điện áp định mức vào công tác song song với các máy phát khác 2.Tự hòa đồng bộ :Là quá trình đóng máy phát đồng bộ 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 rồi sau đó mới kích từ lên điện áp định mức.Phương pháp này gây ra xung dòng lớn.Nó chỉ áp dụng trên bờ,không áp dụng trên tàu thủy bởi vì công suất của máy định hòa tương đương với công suất của máy đang có trên mạng. Trên tàu thủy chúng ta chỉ áp dụng phương pháp hòa đồng bộ.Phương pháp hòa đồng bộ chúng ta có thể chia làm hai cách : +Hòa đồng bộ chính xác +Hòa đồng bộ thô  Hòa đồng bộ chính xác :Là tại thời điểm máy phát đóng lên thanh cái tất cả các điều kiện phải được thỏa mãn Để tiến hành hòa đồng bộ chính xác,các điều kiện hòa đồng bộ chung là :Điện áp tức thời của máy phát và lưới ở các pha tương ứng phải bằng nhau Điện áp tức thời của lưới điện ở các pha :uA1 =UA1.sin( t1 - A1) 61 uB1 =UB1.sin( t1 - B1-2 /3) uC1 =UC1.sin( t1 - C1-4 /3) Điện áp tức thời của máy phát ở các pha :uA2 =UA2.sin( t2 - A2) uB2 =UB2.sin( t2 - B2-2 /3) uC2 =UC2.sin( t2 - C2-4 /3) Điều kiện :uA1 = uA2 ; uB1= uB2 ;uC1 = uC2 Để thỏa mãn điều kiện chung trên trong thực tế phải đảm bảo đủ bốn điều kiện : uf=ul ;fF=fl ; f= l ;thứ tự pha của máy phát và lưới là như nhau Để kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác nêu trên và chọn thời điểm đóng máy phát ta ứng dụng các phương pháp sau : -Hệ thống đèn tắt -Hệ thống đèn quay -Hệ thống đồng bộ kế  Hệ thống đèn tắt : Hình 4.1.Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ véc tơ của hệ thống đèn tắt -Khi sử dụng hệ thống đèn tắt ta cần thực hiện như sau : -Kiểm tra sự bằng của tần số lưới và tần số máy phát bằng đồng hồ tần số kép -Kiểm tra sự bằng của điện áp máy phát và điện áp 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 các bóng đèn sẽ tắt sáng đồng thời -Kiểm tra véc tơ điện áp các pha tương ứng đã trùng khít nhau là tại thời điểm các bóng đèn cùng tắt và đó là thời điểm đóng máy phát hòa lên mạng -Nhược điểm của hệ thống này là không xác định được tần số của cái nào lớn hơn cái nào  Hệ thống đèn quay : Thường ứng dụng trên tàu thủy để kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác, dễ dàng xác định thời điểm hòa đồng bộ và xác định được tần số của máy phát lớn hơn hay nhỏ hơn tần số của lưới 62 Hình 4.2.Sơ đồ véc tơ và sơ đồ nguyên lí của hệ thống đèn quay -Nếu tần số của máy phát lớn hơn của lưới thì bóng đèn sẽ quay theo chiều kim đồng hồ (3-1-2-3),lúc đó ta phải giảm nhiên liệu -Nếu tần số của máy phát nhỏ hơn tần số của lưới thì bóng đèn sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ (2-1-3-2),lúc đó ta phải tăng nhiên liệu -Thời điểm đóng máy phát lên lưới hòa đồng bộ bóng đèn 1 tắt,bóng 2 và 3 sáng như nhau  Hệ thống đồng bộ kế : -Để đạt kết quả tốt hơn,chính xác hơn khi hòa đồng bộ người ta dùng đồng bộ kế trên các trạm phát điện tàu thủy rất phổ biến -Cấu tạo : (1) :Lõi từ hình chữ Z đặt trong lòng cuộn dây số (2).Cuộn này được đấu với thanh cái.Lõi từ số (1) có thể quay tròn trên hai gối đỡ số (3).Phía ngoài cuộn (2) được đặt cuộn (4) và cuộn (5) lệch pha nhau một góc 1200 điện và được đấu với máy phát định hòa như sơ đồ nguyên lí -Sau khi đóng mạch đưa đồng bộ kế vào hoạt động các cuộn dây sẽ tạo thành một từ trường quay.Lõi từ số (1) được quay theo chiều nhất định phụ thuộc vào tần số của máy phát lớn hơn hay nhỏ hơn tần số của lưới điện +Nếu fMF>flưới thì kim đồng bộ kế sẽ quay theo chiều kim đồng hồ +Nếu fMF<flưới thì kim đồng bộ kế sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ Tốc độ quay của kim đồng bộ kế tỉ lệ với hiệu tần số của lưới và máy phát 63 F R S T 2 4 5 3 6 12 5 6 4 5 Hình 4.3. Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ cấu tạo. Ta có qui trình hòa đồng bộ chính xác ta thực hiện như sau : 1.Khởi động Diezen máy phát,ổn định tốc độ quay ở mức f fđm 2.Kiểm tra xem điện áp hiệu dụng của máy phát và lưới đã bằng nhau chưa.Nếu chưa bằng nhau phải điều chỉnh kích từ để điện áp bằng nhau 3.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 của máy phát lớn hơn tần số của lưới để khi đóng vào nó nhận tải ngay khoảng 5% công suất định mức của nó là vừa.  Hòa đồng bộ thô : -Hòa đồng bộ thô là tại thời điểm đóng máy phát lên lưới các điều kiện uF=ul ;ff=fl ;thứ tự pha như nhau ;còn góc lệch pha ban đầu của điện áp chưa bằng nhau tức là véc tơ điện áp các pha tương ứng chưa trùng nhau.Vì vậy khi đóng vào sẽ gây ra xung dòng lớn.Để giảm bớt xung dòng đó ta phải sử dụng cuộn cảm như sơ đồ dưới -Hòa đồng bộ thô được tiến hành như sau : Sau khi đã khởi động Diezen máy phát lên tốc độ định mức,kiểm tra nhanh tần số và điện áp máy phát lập tức đóng cầu dao số (1) ngay .Như vậy đã đóng máy phát lên thanh cái thông qua cuộn cảm (3).Sau một vài giây ta đóng áptômát số (2) và sau đó mở cầu dao số (1).Khi đóng cầu dao số (1) vào thì dòng cân bằng sẽ tạo thành mô men ở các máy phát kéo các rôto vào đồng bộ với nhau thời gian khoảng một vài giây. (1):Cầu dao (2):Áptômát (3):Cuộn cảm Hình 4.4. Sơ đồ hòa đồng bộ thô với hệ thống có cuộn cảm riêng cho từng máy phát 64 4.1.3. Sau đây ta xét mạch hòa đồng bộ cho máy phát số 1: (trang 087, 166, 170): a. Các phần tử chính của hệ thống: Các phần tử (trang 087): - SA84.3 Công tắc lựa chọn vị trí điều khiển. - SA166.2 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 role trung gian. Các phần tử (trang 166) : - 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. - SYN: là đồng bộ kế để kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ. Các phần tử (trang 170): - SA84.3, SA104.3, SA124.3 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: 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 bật công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL. - Và giả sử ta cần hoà máy phát số 1 vào lưới ,thì ta bật công tắc lựa chọn máy phát cần hoà SA166.2 sang vị trí DG1 làm cho rơle trung gian K87.4 có điện. Rơle K87.4 có điện đóng tiếp điển của nó ở 43-44 (trang 087) vào làm cho rơle K87.2 có điện ta sẽ có: - Khi Rơle trung gian K87.4 và K87.2 có điện đóng các tiếp điểm của chúng 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 của rơle K87.2 ở (trang 084) đóng vào sẵn sàng cấp cho mạch điều khiển đóng mở aptomat chính. 65 - Điện áp từ thanh cái và từ máy phát số 1 được đưa tới đồng hồ vol kế kép, đồng hồ đo tần số kép, đồng bộ kế, và hệ thống đèn để kiểm tra các điều kiện hoà đồng bộ. Khi các điều kiện hoà đồng bộ đã được thoả mãn thì: - Ta ấn nút SB84.4 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 tự nuôi và mở các tiếp điểm của nó ở trang 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 (trang 171). Bộ DEIF HAS-111DG Có chức năng chọn thời điểm hoà cho máy phát. - K170.23 có điện đóng tiếp điểm thường mở của nó ở (trang 084) 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 K171.2 vào cấp điện cho rơle K171.8. Tiếp điểm của K171.8 ở (trang 084) đóng vào 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 SB84.8 (trang 084) để mở aptomat ra khỏi lưới. Quá trình hoạt động giống như ở mạch điều khiển aptomat chính. d. Tự động hoà đồng bộ cho máy phát số1 ( trang 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 SA84.3 ở 11-12 (trang 170) đóng vào sẵn sàng cho quá trình tự động hoà máy phát số1. - Máy tính sẽ phát lệnh hoà làm đóng tiếp điểm PMS-DG (71-72) (trang170) 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 chọn thời điểm hoà để đóng máy phát lên lưới như ở chế độ bán tự động. - Sau khi aptomat được đóng vào lưới thí 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. 66 - Khi cần cắt máy phát số1 ra máy tính sẽ gửi lệnh làm đóng tiếp điểm XR1 (PMS DG1) (trang 085) Làm cho rơle K85.9 có điện mở tiếp điểm của rơle K85.9 ở (trang 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 của chế độ điều khiển bằng tay. 4.2. Phân chia tải cho các máy phát. 4.2.1. Phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song:  Để thực hiện việc phân bố tải vô công cho các máy phát công tác song song thì ta có các phương pháp sau: - Điều khiển đặc tính ngoài của máy phát . - Tự điều chỉnh phân bố tải vô công. - Nối dây cân bằng.  Trên tàu AP SVETI VLAHO sử dụng phương pháp điều khiển đặc tính ngoài và nối dây cân bằng phía xoay chiều để phân bố tải vô công. *Phương pháp điều khiển đặc tính ngoài :Phương pháp này người ta tạo ra một mạch hoặc một khối nào đó trong hệ thống điều chỉnh điện áp để có thể điều khiển được độ nghiêng của đặc tính (thay đổi độ hữu sai của đặc tính) I2 Ip U 1 2 Uo Udm I10 Hình 4.5.Phân bố dòng tải phản kháng cho máy phát số 1 và 2 Có hai cách để thực hiện phương pháp này : -Cách 1 :Lấy tín hiệu từ dòng kích từ -Cách 2 :Lấy tín hiệu từ dòng tải của máy phát +Lấy tín hiệu từ dòng kích từ : 67 Hình 4.6 .Sơ đồ nguyên lí lấy tín hiệu từ dòng kích từ u= 0u -( RF uu  ) lúc chưa có R : u= 0u -uF ta lấy tín hiệu dòng kích từ thông qua biến dòng một pha trước chỉnh lưu và khép kín qua biến trở R như sơ đồ. Trường hợp chưa có tín hiệu từ biến dòng thì u sẽ lớn hơn trường hợp đã có tín hiệu dòng lấy từ biến dòng.Vì vậy khi ta điều chỉnh tăng R lên thì đặc tính ngoài của máy phát càng mềm (độ hữu sai của đặc tính càng lớn) =>Phương pháp này không được ứng dụng nhiều vì giới hạn điều chỉnh của nó không lớn lắm. +Lấy tín hiệu từ dòng tải : Phương pháp này được ứng dụng nhiều nhất trên tàu thủy Hình 4.7.Sơ đồ nguyên lí lấy tín hiệu từ dòng tải và đồ thị véc tơ uv= RSu + Ru u= 0u -( RRS uu  ) Thành phần dòng phản tác dụng ITT tạo nên điện áp ITT.R vuông góc với URS.Điện áp này làm thay đổi lớn của uv đưa đến so sánh ở mức độ bé,còn điện áp rơi trên R do 68 thành phần phản tác dụng ITP tức là ITP.R gây nên sự thay đổi lớn của uv nên thành phần này chủ yếu thay đổi dòng kích từ của máy phát.Khi tăng chiết áp R thì điện ápu càng nhỏ và như vậy dòng kích từ càng bé đi và đặc tính càng mềm xuống. Để thực hiện việc điều chỉnh độ nghiêng của đặc tính ngoài chính xác hơn ta nối thêm với điện trở một cuộn kháng X như hình sau : Hình 4.8. Sơ đồ nguyên lí có nối thêm cuộn cảm và đồ thị véc tơ Xét tam giác ABC và tam giác NMA có:u0=IT.R.sin -IT.X.cos u0=ITP.R-ITT.X u=u0- u0 =u0-ITP.R+ITT.X Như vậy với mục đích thay đổi mức độ nghiêng của đặc tính ngoài của máy phát ta chỉ cần thay đổi biến trở R và biến trở cảm kháng X.Càng tăng R càng tăng độ ổn định công tác song song nhưng đồng thời làm tăng sai số của hệ thống tự động điều chỉnh điện áp.Để giảm bớt sai số đó ta phải điều chỉnh chọn giá trị X cho phù hợp.  Việc phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song trên tàu AP SVETI VLAHO là sử dụng phương pháp điều khiển đặc tính ngoài. Phương pháp thực hiện như sau: 1.Đặc tính máy phát 1 2.Đặc tính máy phát 2 3.Đặc tính công tác song song Hình 4.9.Đặc tính của ngoài của máy phát 69 - Sơ đồ phân bố tải vô công (trang 091) - Khi các máy phát công tác song song với nhau ,thì việc phân chia tải vô công phải được thực hiện để 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 = 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. 4.2.2. Phân chia tải tác dụng cho các máy phát: 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 Hình 4.10.phân bố tải cho các máy phát đồng bộ công tác song song. 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. 70 Đặc tính cơ Sơ đồ nguyên lí Sơ đồ tương đương Sơ đồ véc tơ Hình 4.11.Đặc tính cơ , sơ đồ nguyên lý, sơ đồ tương đương ,và sơ đồ véc tơ máy phát khi nhận tải Hình 4.12. 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 71 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. Mạch điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng cho các máy phát của tàu AP SVETI VLAHO (sơ đồ trang 089): a. Các phần tử chính của mạch: - Công tắc SA89.2 là công tắc điều khiển có ba vị trí là: LOWER-OFF-RAISE. - XR1 ở 63-64 và 65-66 (trang 089) là các tiếp điểm điều chỉnh được sử dụng điều khiển từ PC. - K89.3, K89.4 là các rơle trung gian. - Bộ REC89.1 là bộ biến đổi từ nguồn xoay chiều lấy từ máy phát qua biến áp thành nguồn 1 chiều cấp cho mạch điều chỉnh lượng nhiên liệu vào Diesel - M là 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 từ máy phát số1 qua biến áp và bộ 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(trang 089) về vị trí RAISE thì điện áp được cấp cho rơle K89.4(trang 089). Rơle này có điện làm cho tiếp điểm của nó ở mạch 1-9 mở ra khiến rơle trung gian K89.3 không thể có điện, đồng thời đóng các tiếp điểm của nó ở 7-11 và 6-10 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 tiếp điểm của nó ở mạch 1-9 mở ra khiến rơle trung gian K89.4 không thể có điện, đồng thời đóng các tiếp điểm của nó ở 7-11 và 6-10 cấp nguồn 24V cho động cơ servo hoạt 72 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.  . Tự động điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng - Khi tần số của máy phát số1 thấp hoặc nhận ít tải tác dụng, máy tính sẽ cảm biến và phát lệnh điều khiển làm đóng tiếp điểm XR1 ở 65-66 (trang 089) vào làm cho rơle K89.4 có điện cấp điện cho động cơ servo tăng nhiên liệu vào máy tương tự như ta đưa tay điều khiển sang vị trí RAISE. - Khi tần số của máy phát số1 cao hoặc nhận nhiều tải tác dụng, máy tính sẽ đóng tiếp điểm XR1 ở 63-64 vào làm cho rơle K89.3 có điện đóng tiếp điểm của nó cấp cấp điện cho động cơ servo giảm nhiên liệu vào máy tương tự như ta đưa tay điều khiển sang vị trí LOWER. - Khi hai máy phát công tác song song máy tính sẽ tự động giám sát và điều chỉnh lượng nhiên liệu vào hai máy để lượng tải tác dụng của hai máy là cân bằng nhau. 73 CHƯƠNG 5 : CÁC HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ 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…thì đều phải có thiết bị bảo vệ riêng biệt.Việc bảo vệ có những ý nghĩa sau : - 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. - 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 song song 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 : - 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. - 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. - Bảo vệ phải có độ tin cậy cao : Cấu trúc chắc chắn,đơn giản và dễ tháo lắp - 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. 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 trạm phát. Trong trạm phát điện thì bảo vệ cho máy phát điện trong trạm phát điện tàu thủy người ta cần quan tâm đến các loại bảo vệ sau : - Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát - Bảo vệ quá tải cho máy phát - Bảo vệ công suất ngược cho máy phát - Bảo vệ thấp áp cho máy phát - 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 cuộn dây vượt quá nhiệt độ cho phép… 74 5.2.1. 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 : - Aptomat cổ điển - Aptomat chọn lọc - Aptomat hoạt động nhanh *Aptomat cổ điển : Thời gian cắt khi ngắn mạch khoảng vài ba nửa chu kì. 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) 75 tK 0 Igh tb I t I3I2 qt nm I> ti Idm Hình 5.1.Đặc tính t-I và đồ thị i trên máy hiện sóng aptomat cổ điển *Aptomat hoạt động chọn lọc: t nm t K z tb t II3I2I1Igh0 qt Idm i t I>> Hai nấc bảo vệ ngắn mạch Chu kì hoạt động tz=0,10,5(s) Hình 5.2.Đặc tính t-I và đồ thị i trên máy hiện sóng aptomat chọn lọc 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 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. 76 10ms tk tz tb ts qt nm 0IdmIgh I1 I2 I3 I4 I ts I>>> :ba nấc bảo vệ ngắn mạch ts=1 vài ms cho đến 10ms Hình 5.3.Đặc tính t-I và đồ thị i trên máy hiện sóng aptomat hoạt động nhanh 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 Hình5.4.Đặc tính t-I khi kết hợp aptomat với cầu chì trong bảo vệ ngắn mạch. 77 5.2.2. 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. 5.2.3. 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 78 - 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 a.Rơle công suất ngược cảm ứng (UM-149). Hình 5.5.Sơ đồ cấu tạo Rơle và đồ thị vec tơ UM-149. - Cấu tạo :Bao gồm : + 1,2 là khung từ + 4 là cuộn dòng quấn trên khung từ số 1,lấy tín hiệu từ biến dòng(tải của máy phát) + 5 là cuộn áp quấn trên khung từ số 2,lấy tín hiệu từ biến áp đo lường + 3 là đĩa hình nhôm,cố định trên hai trụ đỡ,gối đỡ mà quay tròn được + 8 là tiếp điểm gắn với đĩa quay + 9 là tiếp điểm cố định - Nguyên lí: Đĩa nhôm 3 được quay theo một chiều nhất định làm cho tiếp điểm 8 và 9 tiếp xúc nhau. Gọi M1=K. I. u.sin : Máy phát K : Là hệ số cấu trúc của thiết bị Khi từ chế độ máy phát chuyển sang chế độ động cơ véc tơ dòng quay đi một góc 1800 và như vậy góc tạo thành giữa véc tơ I’ và U sẽ là 1800- và góc tạo bởi  u và  I’ là 1800+ . M2= K. I’. u.sin(180 0+ ) :Ở chế độ động cơ = -K. I’. u.sin Từ biểu thức trên khi máy phát công tác ở chế độ động cơ,tức véc tơ dòng quay đi 1800,mô men quay gây trên đĩa nhôm sẽ đổi dấu làm đĩa nhôm quay ngược lại. Để chỉnh định mức bảo vệ công suất ngược thường người ta chỉnh độ lớn của tín hiệu dòng.Giới hạn chỉnh định của rơ le công suất ngược 015%.Thời gian bảo vệ được 79 chỉnh định bởi khoảng cách giữa tiếp điểm 8 và 9.Mức công suất ngược bảo vệ thường người ta chỉnh định phụ thuộc vào mô men có khả năng quay được Diezen. - Cách đấu : F BA BD RPR c¾t ¸p to m¸t R S T + - Hình 5.6.Sơ đồ đấu Rơle công suất ngược . b.Rơ le công suất ngược có biến áp nhạy pha : Rơ le bao gồm có hai bộ phận chính :phần nhạy pha và phần thực hiện.Phần thực hiện bao gồm rơ le phân cực RI và rơ le thời gian RT ; RN là cuộn cắt của aptomat Bộ nhạy pha bao gồm Biến áp :BA1 và BA2 Cuộn 1 thứ cấp BA1 đấu với cuôn 4 thứ cấp BA2 Cuộn 2 thứ cấp BA1 đấu với cuộn 3 thứ cấp BA2 Nếu máy phát công tác ở chế độ máy phát thì sức điện động ở cuộn 2 và 3 đấu thuận với nhau nên UCL2 >>còn quận 1 và 4 đấu ngược nhau nên UCL1 rất nhỏ =>ngược cực nên RI không hoạt động =>không đóng tiếp điểm. Nếu máy phát hoạt động ở chế độ động cơ thì quan hệ góc pha ở BA1 bị thay đổi nên ta có cuộn 2 và 3 đấu ngược và cuộn 1,4 đấu thuận nên U14>U23 tức là UCL1>UCL2.Như vậy điện áp cấp cho RI là dương bên trái,âm bên phải (dấu cộng trừ không trong ngoặc), RI hoạt động đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơ le RT hoạt động.Sau một thời gian RT hoạt động đóng tiếp điểm cấp nguồn cho cuộn cắt RN F BA BD RT R S T + - RN - CL2 + + -(-) (+) RI CL1 2 3 4 1 BA2BA1 Hình 5.7.Sơ đồ đấu Rơle công suất ngược kiểu biến áp nhạy pha. 80 c.Rơ le bán dẫn : Hiện nay trên tàu đóng mới hầu như được lắp đặt các loại rơ le công suất ngược bán dẫn,vi mạch đều thực hiện trên nguyên tắc điện tử.Phần tử cơ bản nhất của rơ le công suất ngược bằng bán dẫn là phần tử nhạy pha. Phần tử nhạy pha sẽ cảm biến được chiều của công suất và đưa tín hiệu đến khuyếch đại.Sau khi tín hiệu đã khuyếch đại được đưa đến trigơ. 5.2.4. 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. 5.2.5. 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. 5.3.Các mạch báo động và bảo vệ tàu AP SVETI VLAHO (trang 082) 5.3.1. Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát: - Để bảo vệ ngăn mạch cho máy phát thì trên tàu AP SVETI VLAHO người ta dùng cầu chì và aptomat chính. - Để bảo vệ ngắn mạch ở các mạch đo và các mach điều khiển thì người ta thường dùng cầu chì . - Còn Aptomat thường được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch ở mạch động lực và mạch chính, và hoạt động bảo vệ như sau: +Tín hiệu dòng được lấy từ ba pha R-S-T của máy phát đưa tới bộ chuyển đổi dòng điện PA83.2 (trang 083). Khi có hiện tượng ngắn mạch thì dòng điện của máy phát sẽ tăng lên rất lớn, thì các biến dòng sẽ cảm nhận được tín hiệu dòng lớn và đưa đến bộ chuyển đổi PA83.2 .Khi đó đầu ra của khối chuyển đổi PA83.2 xuất hiện tín hiệu đưa tới khối PMS. Khối điều khiển PMS điều khiển đóng tiếp điểm XR1 (trang 085) cấp điện cho rơle K85.9 làm cho tiếp điểm của K85.9 ở (trang 084) mở ra ngắt điện cấp cho cuộn giữ MN của aptomat chính làm aptomat chính mở ra ngắt máy phát ra khỏi lưới. 5.3.2. Mạch bảo vệ quá tải cho máy phát: - Khi máy phát bị quá tải thì bộ RMC-122D (Over/sc Current Relay) hoạt động làm cho rơle K82.3 có điện thì khi đó làm cho các tiếp điểm của nó đóng lại. - Trường hợp nếu máy phát bị quá tải nhỏ ,thì sau 20 giây tiếp điểm của K82.3 ở (trang 182) sẽ đóng vào làm cho rơle K182.2 có điện. Rơle K182.2 có điện đóng các tiếp 81 điểm của nó vào. - Tiếp điểm của K182.2 ở (trang 185) đóng vào cấp điện cho cuộn nhả của các áptomat cấp điện cho một số phụ tải, làm cắt một số phụ tải không quan trọng ra khỏi lưới. - Các tiếp điểm của K182.2 ở các (trang 192 và 242) sẽ đảo trạng thái để đưa tín hiệu báo quá tải của máy phát tới các mạch điều khiển đèn và máy tính báo máy phát bị quá tải. - Nếu máy phát vẫn chưa hết quá tải thì sau thời gian trễ, tiếp điểm thời gian của K182.2 ở 67-68 (trang 182) sẽ đóng vào làm cho rơle K182.5 có điện, K182.5 có điện làm cho: - Tiếp điểm của K182.5 ở các (trang 184, 185, 186) đóng vào cấp điện cho cuộn nhả của các áptomat, ngắt bớt một số phụ tải ra khỏi lưới. - Các tiếp điểm của K182.5 ở các (trang 192 và 242) đảo trạng thái đưa tín hiệu báo quá tải tới các đèn báo và máy tính. - Từ khối điều khiển sẽ gửi tín hiệu tới đèn báo quá tải và chuông báo quá tải cho máy phát. - Nếu máy phát bị quá tải lớn thì ngay lập tức tiếp điểm K82.3 ở (trang 093) sẽ đóng lại đưa tín hiệu vào khối No1 D/G PMS INTERFOCA để điều khiển ra lệnh mở aptomat chính của máy phát số1 ra khỏi lưới đồng thời đưa tín hiệu tới báo động quá tải cho máy phát bằng đèn và còi. 5.3.3. Bảo vệ công suất ngược cho máy phát (trang 082): - Khi máy phát xảy ra hiện tượng công suất ngược quá ngưỡng đặt của rơle bảo vệ công suất ngược, thì rơle bảo vệ công suất ngược sẽ hoạt động gửi tín hiệu tới làm cho rơle K82.2 có điện. Sau thời gian trễ là 10giây thì tiếp điểm của K82.2 ở (trang 085) sẽ đóng vào làm cho rơle K85.5 có điện, khi đó : - Tiếp điểm của K85.5 ở (trang 085) đóng vào là cho rơle K85.7 có điện. - Tiếp điểm của K85.5 (ở trang 093) đóng vào đưa tín hiệu vào khối điều khiển báo máy phát bị công suất ngược. - Tiếp điểm của K85.5 (ở trang 242) đóng vào đưa tín hiệu vào máy tính điều khiển đèn báo và chuông báo máy phát bị công suất ngược. - Tiếp điểm của K85.7 ở (trang 085) đóng vào để duy trì K85.7 có điện. - Tiếp điểm của K85.7 ở (trang 084) mở ra làm cho cuộn giữ MN mất điện làm cho aptomat chính của máy phát mở ra. 82 - Tiếp điểm của K85.7 ở (trang 086) đóng vào cấp điện cho đèn S6 sáng (S6 là nút ấn có đén đùng để reset aptomat chính của máy phát khi sảy ra sự cố). - Tiếp điểm của K85.7 ở (trang 093) đóng vào đưa tín hiệu báo aptomat của máy phát số1 đã được mở ra do sự cố. - Để điều khiển đóng được aptomat máy phát số1 vào lưới sau khi bị sự cố, thì ta phải ấn nút reset SB85.7 để reset lại mạch điều khiển aptomat. 5.3.4. Mạch bảo vệ điện áp thấp: - Tín hiệu áp của máy phát được đưa vào các chân B2, C, A1, A2 của bộ Voltage Built Uprelay. Khi tín hiệu điện áp của máy phát lớn hơn tín hiệu đặt là 95%Uđm thì có tín hiệu điều khiển làm cho rơle K82.8 có điện, sau thời gian trễ đóng tiếp điểm K82.8 ở (trang 084) để sẵn sàng cấp điện cho mạch đóng aptomat chính lên lưới ở chế độ tự động. Nếu điện áp của máy nhỏ hơn 95% Uđm thì tiếp điểm của K82.8 mở ra ta không thể điều khiển tự động đóng aptomat chính lên lưới. 5.3.5. Bảo vệ tần số thấp cho trạm phát: (trang 083): - Tín hiệu áp của máy phát từ (trang 081) được đưa vào chân 17-18 của khối Freq.Transducer (bộ biến đổi tần số) (FT83.2), đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào đầu 3-4 của bộ PMS.X1. - Khi tần số của máy phát nhỏ hơn tần số cho phép thì có tín hiệu từ bộ chuyển đổi FT83.4 đưa đến bộ PMS khi đó bộ PMS sẽ đóng tiếp điểm của nó ở (trang 085) vào làm cho rơle K85.9 có điện. Rơle K85.9 có điện làm cho: - Tiếp điểm K85.9 ở (trang 084) mở ra làm cho cuộn giữ MN của aptomat chính mất điện, aptomat chính của máy phát không thể đóng được vào lưới. - Tiếp điểm K85.9 ở (trang 085) mở ra làm cho không thể reset được aptomat chính khi tần số của máy phát vẫn thấp. - Khi tần số của máy phát gần bằng định mức thì khối PMS sẽ mở tiếp điểm của nó ra làm cho rơle K85.9 mất điện mạch điều khiển trở lại hoạt động bình thường. 83 PHẦN III : KẾT LUẬN Sau một thời gian nỗ lực tìm hiểu của bản thân, và được sự giúp đỡ của bạn bè và các thầy giáo trong khoa, đặc biệt được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Ths Hứa Xuân Long, em đã hoàn thành được đồ án của mình. Trong đồ án của mình em đã trình bày những nội dung chính như sau : Phần I : Trang thiết bị điện tàu AP SVETI VLAHO. Trong phần này em đã đi vào giới thiệu chung về tàu AP SVETI VLAHO và nghiên cứu về các hệ thống tự động và các hệ thống truyền động điện điển hình. Phần II : Nghiên cứu về bảng điện chính tàu AP SVETI VLAHO. Bằng những kiến thức đã học được ở trong trường, kiến thức thực tế trong đợt thực tập và tìm hiểu các tài liệu liên quan, thì em đã cố gắng trình bày đồ án một cách ngắn gọn và đầy đủ nhất. Qua đồ án thì em đã phần nào phân tích và nghiên cứu được một số hệ thống của tàu AP SEVTI VLAHO : Như hệ thống nồi hơi, hệ thống các bơm… và đặc biệt là một số hệ thống của bảng điện chính. Qua đó em thấy được sự hoạt động của các hệ thống cũng như tự động hóa rất cao của các hệ thống đó . Do trình độ còn hạn chế, khiến thức thực tế còn ít mà đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót, điều này mong được sự thông cảm của các thầy . Đề tài còn rất nhiều điều cần nghiên cứu và phát triển, đặc biệt là các hệ thống ứng dụng những công nghệ hiện đại như điều khiển mờ, điều khiển nơron … Để từ đó tạo nên nhưng con tàu ngày càng lớn và hiện đại hơn, và ngày càng làm cho nghành hàng hải phát triển hơn, đặc biệt là ngành công nghiệp tàu thủy nước ta, từ đó góp vào thúc đẩy phát triển nền kinh tế nước ta. Một lần nữa em xin cảm ơn các thầy Ths Hứa Xuân Long cùng các thầy trong khoa đã giúp em hoàn thành đồ án này . Em xin chân thành cảm ơn ! 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS-TS Phạm Thượng Hàn: Kĩ thuật đo lường các đại lượng vật lí. Nhà xuất bản giáo dục [2] K.S Lưu Đình Hiếu: Truyền động điện tàu thuỷ. Nhà xuất bản Xây Dựng, Hà Nội-2004 [3] K.S Bùi Thanh Sơn: Trạm phát điện tàu thuỷ. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, Hà Nội- 2000