Đồ án Trang thiết bị điện tàu dầu 6500t – đi sâu nghiên cứu phân tích các hệ thống điều khiển bảng điện chính

g thời tiếp điểm LSS(1-2)(S22) đóng chờ sẵn để cấp nguồn cho rơle 104X1 và104X2(S22). Rơle 111X1(S17) có điện do máy phát số 1 phát ra điện, nó đóng tiếp điểm 111X1(S22).Mặt khác trước đó có Tiếp điểm LS(1-2) =1 Tiếp điểm ACBX12(S22) =1 do rơle ACBX12(S17) chưa có điện vì ACB-1 (S14) chưa đóng. Tiếp điểm 177AX(S22) =1 vì rơle177AX(S27) không có điện do tiếp điểm T4800 (23-24) (S27) chưa đóng. Tiếp điểm 204X1(S22) =1 do LS (9-10) =0 53 Tiếp điểm 304X1(S22) =1do LS(17-18) =0. Nên rơle 104X1(S22) và 104X2(S22) điều có điện . Khi rơle 104X1(S22) có điện 2 tiếp điểm thường đóng 104X1(S22) đê không cấp nguồn cho các rơle 204X1, 204X2, 304X1 và 304X2(S22). Đóng tiếp điểm 104X1(S14) để chờ sẵn cấp nguồn cho rơle 152CX (S14) điều khiển đóng ACB của máy phát số 1. Khi rơle 104X2 (S22) có điện thì đóng tiếp điểm 104X2(S22) cấp nguồn trên thanh cái cho rơle 2T. Đóng tiếp điểm 104X2(S23) để chờ sẵn cấp nguồn cho rơle 165L và rơle 165R(S23). Đóng tiếp điểm 104X2(S22) chờ sẵn cấp nguồn từ máy phát số 1 vào bộ hoà tự động T4500(S22). Rơle 2T(S22) có điện và sau một thời gian đặt trước sẽ đóng tiếp điểm 2T(S22) để cấp nguồn cho rơle 2X (S22). Rơle 2X (S22) có điện nó đóng 3 tiếp điểm 2X(S22) qua đó để cấp nguồn từ máy phát 1 vào chân số 5, 7 của bộ hoà tự động T4500(S22) và cấp nguồn từ thanh cái vào chân 9, 15, 3 của bộ hoà tự động T4500(S22). Bộ T4500 sau khi nhận được tín hiệu điện áp từ máy phát số 1 và từ thanh cái, nó sẽ cảm nhận được sự chênh lệch tần số giữa máy phát và lưới. Nếu tần số máy phát số 1 khác tần số lưới thì bộ T4500 sẽ đưa tín hiệu ra đầu 14,16 để điều chỉnh động cơ secvo quay theo chiều giảm, hoặc tăng nhiên liệu vào diesel lai máy phát số 1. Khi đó tần số máy phát số 1 được điều chỉnh bằng với tần số của lưới. Giả sử lúc này tần số của máy phát 1 nhỏ hơn tần số của lưới. Bộ T4500 (S22) sẽ đưa tín hiệu ra ở chân số 14 để cấp nguồn cho rơle 15RX(S22). Rơle 15RX(S22) có điện nó mở tiếp điểm 15RX (S22) để khống chế không cấp nguồn cho rơle 15LX(S22). Rơle 15RX(S22) = 1, nó đóng tiếp tiếp 15RX(S23) cấp nguồn cho rơle 165R (S23). Rơle 165R có điện nó đóng tiếp điểm 165R(S12), đóng mạch cấp nguồn cho động cơ điều tốc của máy phát số 1 quay theo chiều cấp thêm nhiên liệu vào động cơ diesel lai máy phát 1 để tăng tần số của máy phát 1 lên. Khi tần số máy phát số1 bằng tần số lưới và góc pha băng nhau thì ở đầu ra 14 của T4500 mất tín hiệu và rơle 15RX(S22) mất điện dẫn đến rơle 165R(S22) cũng mất điện, lúc này đông cơ điều tốc bị ngắt nguồn. Đầu ra 10 của bộ T4500=1, cấp nguồn cho rơle 25X1(S22) và 25X2(S22). Rơle 25X1 = 1 nó đóng tiếp điểm 25X1(S14) để cấp nguồn cho rơle 152CX. Vì trước đó tiếp điểm 177AX (S14) vẫn đóng do rơle 177AX (S27) không có điện. Rơle 152CX = 1, đóng tiếp điểm 152CX(S14) để cấp nguồn cho mạch đóng aptômát của máy phát số 1(S14) vì vậy máy phát được đóng lên lưới. Khi ACB máy phát số 1 đóng thì tiếp điểm ACB-1(S14) đóng, cấp nguồn cho rơle ACBX11(S14) có điện nó đóng tiếp điểm ACBX11(S31). Lúc này đèn GL sáng báo ACB close. ACBX11(S17A) đóng, đèn GL sáng báo ACB close. 54 c, Mạch điều khiển chức năng sẵn sàng và tự động khởi động máy phát. Máy phát được tự đồng hòa vào lưới điện khi lưới bị quá tải hoặc tự động ngắt ra khi non tải được thông qua bộ so sánh dòng T2600(S24). Tại đây tín hiệu dòng tải sẽ được so sánh với tín hiệu dòng định mức. Giả sử máy phát số 2 đang công tác trên lưới mà xảy ra sự cố quá tải ta cần hòa thêm máy phát lên lưới, Bộ T2600 gửi tín hiệu khởi động thêm máy phát ở đầu ra 7-8 gửi đến (S25). Tiếp điểm (7-8) (T2600)(S25) = 1 cấp điện cho mạch chọn máy phát để chờ sẵn khởi động. Khi bật công tắc LSS(S28) để chọn máy phát số 1 khởi động. Tiếp điểm LSS(5- 6)(S25) = 1 cấp nguồn cho rơle 120X đưa máy phát số 1 vào chế độ AUTO ST’BY. Tiếp điểm LSS(3-4)(S25) = 1 cấp nguồn cho rơle 106T(S25) sau khoảng thời gian trễ 1s thì 106XT(S25) có điện. Rơle 106XT (S25) có điện nó tự động khởi động máy phát số 1 và đưa vào công tác song song với máy phát số 2. Khi hai máy phát đang công tác song song mà non tải thì bộ T2600 (S24) đưa tín hiệu đầu ra chân 4-5 xử lí cắt bớt máy phát ra khỏi lưới. Nó đóng tiếp điểm (4-5) của T2600 (S26) = 1 đưa đến xử lí dừng máy phát. Tùy thuộc vị trí của LSS đã dặt từ trước mà máy phát nào sẽ dừng và ngắt ra khỏi lưới. Giả sử tiếp điểm LSS(7-8)(S26) =1 thì rơle 103X (S26) được cấp điện vì máy phát số 1 đang công tác trên lưới nên aptomat ACB-1 đóng → ACB-1(S17) =1 → rơle 111X2 có điện → 111X2(S26) =1. Do máy phát số 2 đang hoạt động nên ACB-2 đóng → ACB-2(S17) =1 → ACBX23(S17) =1 → đóng tiếp điểm ACBX23(S26) =1.Vì vậy rơle 103X (S26) có điện, nó đóng tiếp điểm 103X(S26) =1 → cấp nguồn cho rơle thời gian 105T (S26). Khi rơle thời gian 105T (S26) có điện thì tiếp điểm thường đóng mở chậm của 105T sẽ cấp điện cho rơle 105 TX (S26). Tiếp điểm 105TX ở (S23) đóng lại cấp nguồn cho rơle 165L (S23) điều khiển động cơ secvo quay theo chiều giảm nhiên liệu vào diesel lai máy phát số 1. Sau khoảng thời gian trễ đủ để cắt hết nhiên liệu cấp vào cho động cơ Diesel lai máy phát số 1 thì tiếp điểm 105T(S26) mở ra làm cho rơle 105TX1(S26) mất điện. Đồng thời nó đóng tiếp điểm thường mở đóng chậm 105T(S26) sẽ đóng lại cấp nguồn cho rơle 105TX2(S26) để đóng tiếp điểm 105TX2 ở (S23) cấp tín hiệu vào chân số 7 của bộ T4800 (S23). Bộ T4800(S23) đưa tìn hiệu đầu ra đóng tiếp 23-24 T4800 (S27) cấp điện cho rơle 177X(S27). Tiếp điểm của 117X ở S14 đóng đưa tín hiệu vào khối UVTC (S14) điều khiển mở ACB của máy phát số 1. 3.5.4. Phân chia tải cho các máy phát khi công tác song song. a.Khái niệm chung: Tải của máy phát đồng bộ ta quan niệm là tổng của hai loại tải tác dụng P và tải vô công Q. Tải tác dụng của máy phát tỉ lệ thuận với mô men trên trục của nó nên sự phân chia tải tác dụng giữa các máy phát công tác song song là sự phân chia mô men cản trên trục của máy phát được thực hiện nhờ thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào động cơ thông qua bộ điều tốc, còn tải vô công của máy phát ta quan niệm là tải mang tính cảm kháng và dung kháng nhưng ta chỉ quan tâm đến tải mang tính cảm kháng. Việc thực hiện phân bố tải phản tác dụng nhờ thay đổi trị số dòng kích từ. Vì vậy mạch phân bố tải vô công nó phải liên quan đến hệ thống điều chỉnh điện áp. b.Qui định của đăng kiểm : Sự chênh lệch tải vô công giữa hai máy phát công tác song song không được vượt quá 10% công suất vô công định mức của máy lớn nhất. Nếu có sự phân bố tải vô công không đều vượt quá giá trị cho phép thì nó sẽ dẫn đến hậu quả sau: 55 - Máy phát này nhận toàn bộ tải vô công của máy phát kia dẫn đến nó tự động cắt ra khỏi mạng do hiện tượng quá dòng. - Hiệu suất sử dụng máy phát có tải vô công lớn sẽ rất thấp. - Tăng tổn hao trong các cuộn dây vì luôn có dòng cân bằng chạy trong các máy công tác song song. Trong thực tế để thực hiện phân bố tải vô công cho các máy phát người ta ứng dụng ba phương pháp sau: 1.Điều khiển đặc tính ngoài của máy phát 2.Tự điều chỉnh phân bố tải vô công 3.Nối dây cân bằng Phương pháp 1 và 2 chỉ có thể áp dụng được cho các máy phát có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch hoặc một phần theo độ lệch (kết hợp). Phương pháp 3 thường áp dụng cho các máy phát có hệ thống điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc phức hợp. c.Các phương pháp 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). Hình 3.12 I2 Ip U 1 2 Uo Udm I10 Hình 3.12 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:( hình 3.13 ) F kt Rdc Uo U R S T TH SS BD R Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lí. u= 0u -( RF uu  ) 56 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: Ứng dụng nhiều nhất trên tàu thủy.( hình 3.14 ) F kt CL TH SS Uo R TR S BD 0 I I I .R U U U I S R T TTT TP URS TT I .RTP Hình 3.14 a. Đồ thị véc tơ. b. Sơ đồ nguyên lí. 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 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 3.15 ) S T I I I U U U U Uo I .R I .XN A B R TP RS TT TP T M TT C F kt R S T BD XR Uo SS TH CL 0 Hình 3.15 a.Đồ thị véc tơ b.Sơ đồ nguyên lí 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 57 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. *Tự điều chỉnh phân bố tải vô công: Khi ứng dụng phương pháp điều khiển độ nghiêng của đặc tính ngoài thường gặp một số hạn chế như trong lắp ráp, trong sửa chữa, thử nghiệm cần phải khảo sát, đo đạc chính xác để chỉnh độ nghiêng của đặc tính. Mặt khác do thông số của các phần tử trong mạch bị trôi điểm công tác vì sự tác động của nhiều yếu tố ngoài môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và sự già hóa của bản thân dẫn đến độ nghiêng của các đặc tính ngoài hay thay đổi khác nhau và gây ra sự phân chia tải vô công không điều. Những hạn chế trên có thể khắc phục được bằng phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công. ( Hình 3.16 ) Phương pháp này chủ yếu dựa trên tín hiệu phân bố tải vô công không đều giữa các máy công tác song song. Tín hiệu điện áp uRS và dòng pha T cộng đưa đến cầu chỉnh lưu hai nửa chu kì. Toàn bộ điện áp một chiều đặt lên điện trở R6 U6=(Kn.URS+Rz.sin ).KP Knvà KP là hệ số truyền đạt của biến áp và biến dòng. R6 được đấu song song bằng dây đấu cân bằng qua cuộn cảm X3 và R5 giống hệt như các máy phát khác. Nếu hai máy được phân bố tải vô công như nhau,điện áp đặt trên hai điện trở R6 bằng nhau, không có dòng chạy trong mạch và trên các điện trở R5 không có điện áp rơi. Nếu một trong hai máy phát nhận tải vô công nhiều hơn máy kia thì điện áp đặt trên R6 của máy đó sẽ lớn hơn điện áp đặt trên R6 của máy kia. Trong mạch xuất hiện dòng cân bằng và gây ra điện áp rơi trên hai điện trở R5. Điện áp rơi này được đưa đến các bộ tự động điều chỉnh điện áp BĐC1 và BĐC2 như một tín hiệu phụ làm thay đổi Ikt của máy phát theo chiều hướng cân bằng 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 3.16 Sơ đồ nguyên lí phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công. 58 *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: Nối dây cân bằng phía một chiều và 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. 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. Sơ đồ mắc như hình 3.17. Hình 3.17 Sơ đồ nối dây cân bằng phía một chiều. 59 +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 như hình 3.18: Hình 3.18 Nối dây cân bằng cho hai máy phát phía xoay chiều. 60 d.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.(hình 3.19) 0 n P 1 2 n dm P1 P2 Hình 3.19 Cơ sở của việc phân chia công suất tác dụng. 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. 0 p n ĐCXC MFXC Hình a Hình b E U Xp I E I.Xp Hình c Hình d Hình 3.20 a- đặc tính cơ, b- sơ đồ nguyên lí, c-sơ đồ tương đương, d-sơ đồ vectơ máy phát khi nhận tải. 0 90 180 0a Po Pmax P BA 00 b00 P=f( )0 Hình 3.21 Đặc tính công suất của máy phát cực ẩn P=U.I.cos= Xp UE. .sin 61 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. 3.5.5. Mạch phân chia tải trên tàu dầu 6500T. a, Phân chia tải vô công. Từ sơ đồ dây của bộ AVR ta thấy hệ thống phân chia tải vô công trên tàu dầu 6500t sử dụng phương pháp nối dây cân bằng phía xoay chiều và điều chỉnh đặc tính ngoài như hình 3.22. Hình 3.22 Sơ đồ dây của bộ tự động điều chỉnh điện áp 62 b, Phân chia tải tác dụng. *Phân chia tải tác dụng ở chế độ bằng tay: Giả sử máy phát 2 đang công tác trên lưới. Ta hoà máy phát số1 lên lưới thì sau đó ta phải tiến hành phân chia tải cho 2 máy phát này. Xoay tay gạt GS11(S12) về phía RAISE. Khi đó động cơ điều tốc sẽ được cấp nguồn để đưa thêm nhiên liệu vào động cơ diesel lai máy phát 1 để máy phát số 1 nhận thêm tải. Xoay tay gạt GS21(S12) về phía LOWER để máy phát số 2 giảm bớt tải. Quan sát đồng hồ đo công suất W11 và W21. Khi nào thấy kim 2 đồng hồ chỉ bằng nhau thì dừng lại hay việc phân chia tải bằng tay đã xong. *Phân chia tải tác dụng ở chế độ tư động: Hệ thống thực hiện việc phân chia tải tự động qua các bộ T4800. Giả sử máy phát số 2 đang công tác trên lưới thì tín hiệu áp và tín hiệu dòng của máy phát số 2 được đưa vào bộ T4800 của máy phát số 2. Điện áp và dòng của máy phát số 1 cũng được đưa vào bộ T4800 của máy phát 1. Thông qua tín hiệu dòng của 2 máy phát các bộ T4800 sẽ phân chia tải cho 2 máy phát bằng việc đưa tín hiệu ở đầu ra 15, 14, 16. Khi máy phát số 1 mới đóng lên lưới thì tín hiệu dòng tải nhỏ, bộ T4800 sẽ đưa tín hiệu ở đầu ra 14 để đóng tiếp điểm T4800(14-15)(S23).Trước đó tay gạt GS11(S23) đang ở vị trí GOV hay vị trí giữa nên GS11(5-6) = 1, cấp nguồn cho rơle 165R để đưa thêm nhiên liệu vào cho động cơ lai máy phát số 1. Tín hiệu dòng tải của máy phát 2 lớn nên bộ T4800 của máy phát 2 sẽ đưa tín hiệu ra ở đầu ra 16(S23) để đóng tiếp điểm T4800(15-16)(S23). Trước đó GS12(5-6)(S23) = 1, cấp nguồn cho rơle 265L(S23) để giảm bớt nhiên liệu vào cho động cơ lai máy phát số 2. Khi tín hiệu dòng tải của 2 máy phát bằng nhau thì tín hiệu ở đầu ra 14 của bộ T4800 của máy phát số 1 và tín hiệu ở đầu ra 16 của bộ T4800 của máy phát số 2 mất tín hiệu để dừng thay đổi mức nhiên liệu vào 2 động cơ lai của 2 máy phát. Quan sát trên đồng hồ công suất W11 và W12 thấy chỉ công suất bằng nhau. 3.6.Các hệ thống bảo vệ trạm phát. Khi cấp năng lượng cho các phụ tải phải đáp ứng được các yêu cầu về độ tin cậy, sự cung cấp liên tục, thuận tiện và có tính kinh tế. Trong quá trình khai thác hệ thống điện thì luôn có thể xảy ra các sự cố nên nhất thiết phải có các thiết bị bảo vệ đặc biệt. Do vậy hệ thống năng lượng cần phải có thiết bị bảo vệ khác nhau và riêng biệt cho từng loại như: máy phát điện, máy biến áp, động cơ điện, đường cáp. Việc bảo vệ cho tram phát có ý nghĩa sau: - Phải tự động cắt mạch những phần tử có sự cố, tách khỏi những phần tử khác đang công tác bình thường để ngăn ngừa các hậu quả tiếp sau. - Tự động cắt mạch một số phần tử thuộc hệ thống điện năng không bị sự cố trong trường hợp máy phát bị quá tải. Vì vậy các thiết bị bảo vệ cần phải có các yêu cầu cụ thể sau: 1. Bảo vệ phải có tính chọn lọc. Tính chọn lọc là thiết bị bảo vệ chỉ ngắt những phần tử hư hỏng có sự cố thật. 2. Thiết bị bảo vệ phải có tính tác động nhanh mới có thể hạn chế được ảnh hưởng xấu đến các máy phát đang công tác song song và các phần tử khác. Như vậy sẽ rút ngắn được thời gian công tác của các hộ tiêu thụ khi có điện áp thấp, nâng cao độ tin cậy của bản thân các hộ tiêu thụ. 63 3. Làm giảm bớt hư hỏng khi có dòng ngắn mạch lớn, nhất là khi ngắn mạch có tia lửa điện. Muốn vậy thời gian tác động bảo vệ của thiết bị điện không được phép vượt quá 0,1 đến 0,25s. 4. Bảo vệ phải có độ tin cậy cao. 5. Thiết bị bảo vệ rất ít khi hoạt động, song cũng có lúc phải thường xuyên hoạt động. Tuy nhiên một khi xảy ra sự cố thì thiết bị phải hoạt động được và chính xác. Do đó chúng phải có cấu tạo đơn giản, tin cậy và dễ lắp đặt. 6. Bảo vệ phải có độ nhạy: Đây là tính quan trọng để đảm bảo thiết bị bảo vệ phải phản ứng ngay với những 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. 3.6.1.Bảo vệ ngắn mạch. a, Cơ sở lí thuyết. 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. Trong quá trình vận hành và khai thác hệ thống điện năng tàu thủy có rất nhiều nguyên nhân gây ngắn mạch, đó là do hư hỏng chất cách điện của các phần tử dẫn điện trong các thiết bị điện khác nhau. Hiện tượng đó là sự già hóa thự nhiên, sự quá áp, sự bảo dưỡng các thiết bị không đúng quy trình hoặc do các hư hỏng cơ khí. Ngoài ra sự vận hành không theo quy trình kỹ thuật khai thách cũng là nguyên nhân gây ra ngắn mạch. 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 hàng 100.000 A, nên hậu quả nó gây ra là rất lớn ví dụ như sau: - Đốt nóng các bộ phận dẫn điện vượt qua nhiệt độ cho phép, có thể làm nóng chảy các tiếp điểm, khí cụ điện, làm bốc cháy các chất cách điện . - Dòng ngắn mạch làm xuất hiện các lực tương hỗ rất lớn gọi là: Lực điện từ giữa các thanh cái, hoặc các giữa các vật cố định khác. Dòng ngắn mạch càng lớn thì càng nguy hiểm. - Dòng ngắn mạch còn có thể gây sụt áp đột ngột rất lớn làm xấu đi tính năng công tác của các phụ tải, đặc biệt đối với động cơ có thể bị dừng lại. Điều đó hết sức nguy hiểm cho an toàn của con tàu. - Ngắn mạch còn gây ra hồ quang điện làm cháy các phần dẫn điện xung quanh. Do vậy bảo vệ ngắn mạch cho máy phát là vô cùng quan trọng. Bảo vệ ngắn mạch thường có thể bằng nhiều cách các thiết bị khác nhau nhưng chúng ta thường gặp nhất là cầu chì, aptomat hoạt đông nhanh và cuộn cảm. Trên tàu thủy được ứng dụng ba nhom aptomat để bảo vệ ngắn mạch. 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. 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 64 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 như hình 3.23: tK=1020(s) tb=0,010,03(s) tK 0 Igh tb I t I3I2 qt nm I> ti Idm Hình 3.23 Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat cổ điển. 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 3.24 Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat chọn lọc. 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 hình 3.24. 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. 65 10ms tk tz tb ts qt nm 0IdmIgh I1 I2 I3 I4 I ts Hình 3.25 Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat hoạt động nhanh. 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 hình 3.26: Trong đó: 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 3.26 Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat kết hợp cầu chì. b, Bảo vệ ngắn mạch trên tàu dầu 6500t. Hệ thống thực hiện bảo vệ ngắn mạch ở mạch điều khiển và động lực qua các cầu chì kết hợp cùng aptomat. 66 Việc bảo vệ quá dòng của hệ thống được thực hiện nhờ các aptômát. Mỗi máy phát sẽ có một aptômát để bảo vệ quá dòng. Khi dòng điện tăng =110% Iđm của máy phát thì áptômát sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới điện trong khoảng thời gian là 20s. Khi dòng đạt 300% Iđm của máy phát (1947A) thì aptômát sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới điện trong vòng thời gian trễ là 400 ms. Khi mức dòng đạt 100% Iđm của máy phát thì aptômát sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới điện trong khoảng thời gian rất ngắn coi như là cắt ngay lập tức. Bảo vệ ngắn mạch ở mạch điều khiển nhờ các cầu chì có giá trị dòng chảy tương ứng như 3A, 10A. 3.6.2.Bảo vệ quá tải. a, Cơ sở lí thuyết. Máy phát bị quá tải do những nguyên nhân chủ yếu sau đây: 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 loại trừ ngắn mạch của hệ thống, quá tải những động cơ có công suất lớn, phân bố tải không đều giữa các máy phát đang công tác song song v.v… Máy phát đã được tính toán thiết kế để chịu được quá tải trong thời gian tương đối dài. Thường cho phép quá tải đến 1.1 Iđm trong thời gian 15 phút hoặc dài hơn. Sau thời gian đó thiết bị báo quá tải bằng chuông hay còi phải hoạt động. Sau khi xuất hiện dòng quá tải của máy phát từ 1.1Iđm đến 1.5 Iđm, aptomat phải hoạt động cắt máy phát với độ trễ thời gian tương ứng của phần tử nhiệt để bảo vệ máy phát. Khi quá tải 1.5Iđm độ trễ thời gian cắt máy phát không nên vượt quá 2 phút đối với máy phát xoay chiều và không quá 15s với máy phát 1 chiều. Khi dòng quá tải của máy phát lớn hơn 1.5Iđm thì phần tử bảo vệ ngắn mạch phải hoạt động ngay. Quá tải máy phát gây ra các hậu quả gia tăng nhiệt độ quá giới hạn cho phép. Làm già hóa chất cách điện nếu xảy ra quá tải với thời gian dài cung có thể làm cháy các chat các điện. Quá tải dẫn đến cắt máy phát ra khỏi lưới dẫn đến gián đoạn việc cấp nguồn cho các phụ tải rất quan trọng gây nên những sự cố nguy hiểm cho tàu. Vì thế khi xảy ra quá tải thì phần tử bảo vệ quá tải sẽ tiến hành cắt một số phụ tải không quan trọng trước, cắt máy phát ra khỏi lưới chỉ thực hiện khi đã cắt hết các phụ tải không quan trọng mà vẫn còn bị quá tải. Phần tử bảo vệ quá tải cho máy phát là các rơle dòng, lấy tín hiệu dòng từ các pha R,S,T của máy phát. Khi máy phát xảy ra quá tải thì dòng các pha R,S,T tăng tới mức cần bảo vệ thì các rơle này sẽ đồng thời gửi tín hiệu tới một rơle khác để điều khiển cắt phụ tải không quan trọng. Nếu trong quá trình cắt mà máy phát không bị quá tải nữa thì tín hiệu dòng các pha R,S,T giảm tới mức không cần bảo vệ thì rơle trung gian điều khiển ngắt phụ tải cũng mất điện và dừng việc cắt phụ tải. Ngược sau khi đã cắt hết các phụ tải mà máy phát vẫn bị quá tải thì sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới. Các rơle dòng có thể là rơle điện từ và có thể là rơle bán dẫn. Các rơle điện từ đã được sử dụng rất rộng rãi trước đây nhưng chúng có nhược điểm cơ bản là hệ số phục hồi tương đối thấp (0.8÷0.9) và hay bị tác động xấu của môi trường tàu thủy nhất là chấn động và rung lắc. Rơle dòng bằng bán dẫn không có nhược điểm trên nên ngày nay được ứng dụng nhiều trên tàu thủy. Sơ đồ khối của rơle dòng bằng bán dẫn được giới thiệu ở hình sau (hình3.27). 67 Hình 3.27 Sơ đồ khối đơn giản rơle dòng ba pha . Trong đó Us là điện áp nuôi, Ir,Is,It là tín hiệu đầu vào.Khi sử dụng rơle dòng bán dẫn hệ số phục hồi lên tới 0.99. b, Bảo vệ quá tải trên tàu dầu 6500t. Bảo vệ quá tải cho máy phát được thực hiện nhờ aptomat (ACB) OCR(OVER CURRENT RELAY). Giả sử máy phát số 1 bị quá tải, thì cuộn ngắt của ACB1(S1) có điện. Nó đóng các tiếp điểm (22-25) cấp điện cho rơle 151QX(S33) và tiếp điểm (22-28) cấp điện cho rơle 151PX(S33). Rơle 151QX(S33) =1 → rơle 1ABTX(S33) =1. Rơle 1ABTX có điện cấp nguồn đến bộ (SA-20PSM)(S34) qua chân K5, đầu ra của khối là L5 có điện đèn RL sáng báo máy phát số 1 bị quá tải. Rơle 151PX(S33) =1 → tiếp điểm 151PX(S21) =1 cấp điện cho rơle 51X11 → 51X11(S21) =1. Khi máy phát bị quá tải nhẹ dòng quá tải đến 1,1 dmI thì cấp nguồn cho cuộn ngắt aptomat cắt PF2-14 ( bơm tuần hoàn nước nóng ) ra khỏi lưới. Nếu máy phát vẫn quá tải dòng quá tải từ (1,1 ÷ 1,5) dmI hệ thống sẽ tiếp tục cắt các phụ tải sau ra khỏi lưới: PF1-06(máy nén khí sự cố), PF1-09(nguồn sấy cho máy lọc dầu FO số 1), PF1-10(nguồn sấy cho máy lọc dầu LO số 1), PF1-11(nguồn sấy dầu FO cho máy chính), PF1-12(nguồn sấy dầu FO cho máy phát số 1), PF1-13(nguồn sấy dầu FO trong két SERVICE số 1), PF1-14(nguồn sấy dầu FO trong két SERVICE số 2), PF1- 15(nguồn sấy dầu FO trong két SETTLING), PF2-06(máy lọc dầu FO số 2), PF2- 09(nguồn sấy cho máy lọc dầu LO số 2), PF2-10(nguồn sấy dầu FO cho máy phát số 2), PF2-11(nguồn sấy số 2 cho két FO SERVICE số 2), PF2-12(nguồn sấy số 2 cho két FO SERVICE số 2), PF2-13(nguồn sấy số 2 cho két FO SETTLING). Nếu dòng quá tải của máy phát lớn hơn 1,5Iđm thì hệ thống sẽ cắt luôn máy phát ra khỏi lưới. 3.6.3.Bảo vệ công suất ngược. a, Cơ sở lí thuyết. 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 tuy nhiên tất cả đều có điểm chung là 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. 68 *Rơle công suất ngược cảm ứng (UM-149) ( Hình 3.28 ). 1 5 3 2 8 9 IoI oIu BA 4 Iu BD I' I I u u I o o' II oI 0 0 I 180 0- Hình 3.28 Nguyên lí cấu tạo của rơle công suất ngược. +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 hoạt động: 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 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 như hình vẽ: F BA BD RPR c¾t ¸p to m¸t R S T + - 69 *Rơ le công suất ngược có biến áp nhạy pha :( Như hình 3.29 ). 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 quận cắt của aptomat Bộ nhạy pha bao gồm Biến áp: BA1 và BA2 Quận 1 thứ cấp BA1 đấu với quận 4 thứ cấp BA2 Quận 2 thứ cấp BA1 đấu với quận 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 quận 2 và 3 đấu ngược và quận 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 3.29 Sơ đồ nguyên lí rơ le công suất ngược có biến áp nhạy pha *Rơ le bán dẫn :( hình 3.30) 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. Ung Ung KĐ TrBNP U UrI CL2 Uf R2 BA1 R4 Ubc CL1 Uab R1 - (-)+ (+) U=>KĐ => BD a b c UT1 R1U T2U bcU T2U'R1 U'T1U' abU a) Sơ đồ nguyên lí b) Đồ thị véc tơ Hình 3.30 Sơ đồ nguyên lí và sơ đồ vecto của rơle bán dẫn. 70 b, Bảo vệ công suất ngược trên tàu dầu 6500t. Việc bảo vệ công suất ngược cho các máy phát được thực hiện bởi các rơle bảo vệ công suất ngược RPR. Giả sử máy phát 1 bị công suất ngược thì rơle RPR11(S8) sẽ lấy tín hiệu áp máy phát số 1 qua đường 1137,1138,1139(S8) và lấy tín hiệu dòng tải của máy phát số 1 qua biến dòng CT13(S1) và đưa tới chân 23,24 theo đường 1113,1114(S8). Khi máy phát số 1 bị công suất ngược thì tín hiệu dòng suất hiện theo chiều ngược lại rơle RPR11(S8) sẽ cảm nhận được điều này và đưa tín hiệu ra ở chân số 6- 7. Lúc này tiếp điểm RPR11(S33) sẽ đóng và cấp nguồn cho rơle167X, rơle 167X đóng tiếp điểm 167X(S33) để tự duy trì.Tiếp điểm 167X(S14) đóng cấp tín hiệu vào mạch cắt aptômát của máy phat số 1 qua bộ UVTC, qua đó cắt máy phát 1 ra khỏi lưới. Khi ACB-1(S14) cắt thì ACB-1(S13) có điện đóng mạch cấp nguồn cho rơle 188H(S13) vì trước đó SHS11 có điện. Lúc này cấp nguồn cho mạch sấy máy phát 1. Rơle 151PX = 1 nó đóng tiếp điểm 151PX(S21) để cấp nguồn cho rơle 51X11(S21). Tiếp điểm 51X11(S36)=1 lúc này đèn L10 sáng báo cắt chọn lọc. Rơle 151QX=1 nó đóng tiếp điểm 151QX(S33) để cáp nguồn cho rơle 1ABTX(S33).Trước đó 167X(S33) cũng đóng. Tiếp điểm 1ABTX(S34) đóng, lúc này đèn 1- 6 sáng báo ACB NON CLOSE. Rơle 151QX=1 nó đóng tiếp điểm 151QX(S34),lúc này đèn 1- 3 sáng báo A/01.ACB OVER CURRENT TRIP, đèn 1- 4 sáng báo máy phát số 1 bị công suất ngược và đã được cắt ra khỏi lưới. 3.6.4. Bảo vệ cách điện thấp. Điện áp 440V của máy phát được đưa vào khối GRS51(S20).Khi cách điện mạng 440V thấp thì thì đầu ra 2- 3 của khối GRS51 có tín hiệu đóng tiếp điểm GRS51(S37) làm đầu vào K11 của khối SA-20PSM có điện, đầu ra của khối là L11 có điện đèn RL sáng báo cách điện 440V thấp. Điện áp 220V được đưa vào khối GRS61(S20). Khi cách điện mạng 220V thấp thì đầu ra 2- 3 của khối GMS61 có tín hiệu đóng tiếp điểm GMS61(S37) làm đầu vào K12 của khối SA-20PSM có điện, lúc này đầu ra của khối là L12 có điện và đèn RL sáng báo cách điện 220V thấp. 3.7. Cấu tạo bảng điện sự cố tàu dầu 6500T Trạm phát điện sự cố cấp nguồn tới bảng điện bảng điện sự cố được nắp đặ ở nơi riêng biệt trên mớn nước của tàu. Từ bảng điện sự cố chỉ cấp nguồn cho một số phụ tải rất quan trọng đã được tính toán xác định trước trên tàu. Ví dụ như: Máy lái, một phần ánh sang ( ánh sáng sự cố, bơm cứu đắm, thiết bị vô tuyến ). Bảng điện sự cố được cấp nguồn từ bảng điện chính thông qua aptomat MCCB XS400NS trong trường hợp trạm phát chính của tàu không bị sự cố. Khi có bất kì một sự cố nào đó xảy ra làm mất điện trên bảng điện chính thì bảng điện sự cố lúc này sẽ được cấp nguồn từ máy phát sự cố có các thông số như sau: PMF : 206 KVA U : 445 V I : 259.5 A Pha : 3 f : 60 Hz Cos  : 0.8 PF 71 3.7.1. Giới thiệu các phần tử bảng điện sự cố. * Bảng điện sự cố tàu 6500T bao gồm 3 panel sau : Panel số 1 (EM ’CY GENERATOR PANEL): Panel điều khiển và giám sát máy phát sự cố. Panel số 2 (EM ’CY AC220V FEEDER PANEL): Là panel cấp nguồn 220V cho phụ tải. Panel số 3 (EM ’CY AC440V FEEDER PANEL): Là panel cấp nguồn 440V cho phụ tải. Panel số 1(SNP1): V11 : Vôn kế đo điện áp các pha của máy phát. A11 : Ampe kế đo dòng điện các pha của máy phát. W11 :Oát kế đo công suất của máy phát . F11 : Tần số kế đo tần số của điện áp máy phát. M 51 : Mêga ôm kế đo điện trở cách điện. VFS11 : Công tắc chuyển đo điện áp và tần số các pha. AS11 : Công tắc chuyển đo dòng điện các pha. CS11 : Đóng cắt aptomat máy phát bằng tay. 43A : Công tắc chọn chế độ (MANU \ AUTO). SL11 : Đèn báo máy phát sự cố hoạt động. SL12 : Đèn báo aptomat máy phát mở. SL13 : Đèn báo aptomat máy phát đóng. SL14 : Đèn báo điện trở sấy hoạt động. SL21 : Đèn báo máy phát sự cố ở chế độ ST’BY. SL22 : Đèn báo có nguồn cấp từ bảng điện chính. SL23 : Đèn báo nguồn cấp từ bảng điện sự cố. EL51 : Đèn báo cách điện các pha với đất. ES51 : Nút ấn thử cách điện. 3-11L : Nút ấn thử đèn. 3R-28 : Nút ấn dừng đột ngột và reset. SHS11 : Công tắc sấy. 43-11A : Công tắc thử hệ thống. Panel số 2(SNP3): V61 : Vôn kế đo điện áp pha. A61 : Ampe kế đo dòng điện các pha. M 61 : Mêga ôm kế đo điện trở cách điện. VS61 : Công tắc chuyển đo điện áp các pha. AS61 : Công tắc chuyển đo điện áp các pha. EL61 : Đèn thử cách điện các pha với đất. ES61 : Nút ấn thử cách điện với đất. ILS : Công tắc đèn chiếu sáng. Panel số 3. * SNP 4 – No1 E\R FAN 1,2,4,9 : Các đèn báo ; RHM : Đồng hồ đo thời gian hoạt động. * SNP 2 EP1 đến EP7 : Aptomat cấp nguồn cho các phụ tải ; SPARE : Aptomat dự trữ. 72 3.7.2. Sơ đồ nguyên lý bảng điện sự cố. S1 (EM'CY GENNERRATOR POWER CIRCUIT) : Mạch nguồn máy phát sự cố. MSB : Bảng điện chính MCCB XS400NS : Aptomat chính cấp nguồn cho bảng điện sự cố trong trường hợp trạm phát chính của tàu không bị sự cố. G : Máy phát sự cố. VR : Biến trở điều chỉnh dòng không tải của máy phát sự cố. CT11 : Biến dòng lấy tín hiệu dòng đưa tới bộ đo và bảo vệ máy phát sự cố. PT51 : Biến áp hạ áp 460/115V, được đưa tới mạch đo. T14 : Biến áp hạ áp 460/230V, được đưa tới mạch điều khiển nguồn. PT11 : Biến áp hạ áp 460/115V, được đưa tới mạch đo và mạch điều khiển. T13 : Biến áp hạ áp 460/230V, được đưa tới mạch đèn báo cách điện với đất S2 (EM'CY AC440V FEEDER & BUS BAR ARR'T): Panel cấp nguồn 440V cho phụ tải. EPF -01 đến EPF-09 : Aptomat cấp nguồn cho các phụ tải 440V SPARE : Aptomat trống. E/G : Máy phát sự cố. ACB1 : Aptomat cấp nguồn từ máy phát sự cố. MSBD : Bảng điện chính . MCCB : Aptomat cấp nguồn từ bảng điện chính . SHORE : Nguồn điện bờ. SA1 : Aptomat cấp nguồn từ nguồn điện bờ. S3 ( EM ’CY AC220V FEEDER & CONTROL POWER CIRCUIT) : Panel cấp nguồn 220V cho phụ tải và mạch điều khiển công suất. A 61 : Đồng hồ ampeke đo dòng điện các pha . V 61 : Đồng hồ vôn kê đo điện áp các pha . ILS : Công tắc thử cách điện. IL : Đèn thử cách điện với đất. CT61 : Biến dòng lấy tín hiệu dòng điện các pha . ELF -01 đến LF-10 : Các aptomat cấp nguồn cho các phụ tải 220V S4 : (M ’CY GENERATOR MEASURE CIRCUIT) A 11 : Đồng hồ ampeke đo dòng điện máy phát sự cố. V 11 : Đồng hồ vôn kê đo điện áp máy phát sự cố. FM11 : Đồng hồ đo tần số máy phát sự cố. VFS1 : Công tắc xoay lựa chọn điện áp và tần số của bảng điện chính và máy phát sự cố. WF11 : Đồng hồ đo công suất máy phát sự cố S6 : Mạch điều khiển aptomat chính của máy phát . Đóng mở aptomat bằng tay. Đóng mở aptomat tự động. S11 :Mạch tín hiệu đèn. YL(SL21) : Đèn báo máy phát sự cố ở chế độ ST 'BY WL (SL22) : Đèn báo nguồn cấp từ bảng điện chính. RL (SL23) : Đèn báo nguồn cấp từ bảng điện sự cố. WL( SL11) : Đèn báo máy phát sự cố chạy. RL( SL12) : Đèn báo ACB mở. 73 GL( SL13) : Đèn báo ACB đóng. YL(SL14) : Đèn báo mạc sấy hoạt động: WL( SL93) : Đèn báo nguồn điện bờ bật. WL( SL94) : Đèn báo S12A :Nhóm đèn báo động. WL : Đèn báo nguồn cấp DC24V WL : Đèn báo máy phát sự cố tự động khởi động. RL : Đèn báo dừng sự cố,nguồn lỗi. RL : Đèn báo cách điện 440V thấp. RL : Đèn báo cách điện 220V thấp. Ngoài ra còn có một số mạch điều khiển theo đúng thuật toán của bảng điện sự cố. Nhìn chung các mạch đo, mạch bảo vệ và mạch điều khiển aptomat của bảng điện sự cố đều tương tự như của bảng điện chính. 3.7.3.Thuật toán điều khiển bảng điện sự cố. Theo sơ đồ thuật toán bảng điện sự cố có thể hoạt động ở chế độ bằng tay (MANU OPERATION), chế độ tự động (AUTO OPERATION) và chế độ thử sự cố (TEST OPERATION). a,Chế độ MANU. - Khi máy phát sự cố không thể tự khởi động lên để cấp nguồn cho các phụ tải quan trọng được. Lúc này ta phải thực hiện quá trình đưa máy phát sự cố lên hoạt động bằng tay. - Chuyển công tắc 43A sang vị trí MANU. Cùng với điều kiện tác động vào nút ấn PB, lúc này máy phát sự cố sẽ có tín hiệu khởi động. Nếu điện áp máy phát được hình thành, có đèn báo máy phát sự cố hoạt động. Khi đó đóng aptomat đưa máy phát sự cố lên cấp nguồn cho các phụ tải, đèn GL (SL13) sáng báo ACB máy phát sự cố đã đóng, đồng thời mở aptomat cấp nguồn từ bảng điện chính lên bảng điện sự cố. Máy phát sự cố tiếp tục cấp điện cho các phụ tải quan trọng cho đến khi bảng điện chính được cấp điện trở lại. b, Chế độ AUTO - Khi bảng điện chính đang có điện bình thường thì luôn có đèn báo có nguồn cấp từ bảng điện chính và máy phát sự cố đang ở chế độ ST”BY. - Nếu đột ngột trạm phát chính bị sự cố làm mất điện áp trên bảng điện chính, không có nguồn cấp tới các phụ tải và bảng điện sự cố, lúc này phải có tín hiệu khởi động máy phát sự cố. Nếu điện áp của máy phát sự cố được hình thành thì aptomat của máy phát phải được đóng lại đưa máy phát lên hoạt động cấp nguồn cho bảng điện sự cố, đồng thời aptomat nối với bảng điện chính phải được mở ra. Máy phát sự cố tiếp tục cấp nguồn lên bảng điện sự cố đưa đi phân phối cho các phụ tải quan trọng cho đến khi điện áp trên bảng điện chính được khôi phục. Lúc này phải có tín hiệu đến điều khiển cho máy phát sự cố ngừng hoạt động, aptomat của máy phát sự cố mở ra đồng thời aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính được đóng lại. Tất cả các phụ tải trên tàu và bảng điện sự cố lại được cấp nguồn từ bảng điện chính, máy phát sự cố lại được đặt ở chế độ ST’BY. */ Chú ý: Thời gian kể từ khi trạm phát chính bị sự cố làm mất nguồn cấp cho các phụ tải trên tàu, cho đến khi máy phát sự cố được khởi động đưa điện áp lên bảng điện sự cố cấp nguồn cho các phụ tải quan trọng là 45s. 74 c, Chế độ thử sự cố Khi trạm phát chính vẫn hoạt động bình thường, ta muốn thử hệ thống xem còn hoạt động ở chế độ tự động tốt hay không bằng cách cho tín hiệu giả báo mất nguồn cấp từ bảng điện chính. Lúc này nếu hệ thống còn hoạt động tốt thì tín hiệu sẽ được cấp đến khởi động máy phát sự cố, trình tự được thực hiện đúng như ở chế độ tự động. Khi đã khẳng định được hệ thống hoạt động tốt ta có thể dừng việc thử bằng cách đưa công tắc thử về vị trí NORMAL, lúc này nguồn từ bảng điện chính lại được cấp trở lại, máy phát sự cố phải được cho ngừng hoạt động và aptomat máy phát phải được ngắt ra. Aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính đóng lại, hệ thống trở lại hoạt động bình thường. */ Chú ý: Việc thử hệ thống máy phát sự cố được đưa vào hoạt động ở chế độ tự động khi trạm phát chính bất ngờ bị sự cố là một việc hết sức quan trọng trước khi đưa tàu vào khai thác. 3.7.4. Nguyên lý hoạt động bảng điện sự cố theo thuật toán. Sơ đồ S5 của bảng điện sự cố cho ta thấy được nguyên lý hoạt động của hệ thống theo đúng sơ đồ thuật toán điều khiển như sau : a, Chế độ MANU - Giả sử trạm phát điện chính mất nguồn cấp cho các phụ tải và bảng điện sự cố, nhưng máy phát sự cố không thể tự khởi động lên để cấp nguồn cho các phụ tải quan trọng được. Lúc này ta phải thực hiện quá trình đưa máy phát sự cố lên hoạt động bằng tay. - Để thực hiện được ở chế độ bằng tay, ta phải chuyển công tắc lựa chọn 43A về vị trí MANU. Khởi động diezel lai máy phát sự cố bằng tay, nếu sau một thời gian điện áp máy phát được hình thành thì rơle 84EG sẽ được cấp điện, đóng tiếp điểm thường mở của nó lại cấp nguồn cho rơle MX2, tiếp điểm thường mở của MX2 đóng lại cấp nguồn cho cuộn dây làm mở MCCB. Sau khi thấy máy phát sự cố đã hoạt động ổn định, ta sẽ đóng aptomat ACB bằng tay đưa máy phát sự cố lên cấp nguồn cho bảng điện sự cố để phân phối cho các phụ tải quan trọng. b, Chế độ AUTO. - Bình thường ta để công tắc lựa chọn 43A ở vị trí AUTO cho phép tự động khởi động máy phát sự cố lên cấp nguồn cho các phụ tải khi trạm phát chính xảy ra sự cố. Giả sử điện áp từ bảng điện chính mất sẽ làm mất nguồn cấp cho rơle 84M (S5), tiếp điểm thường đóng của nó đóng lại cấp tín hiệu đến khởi động diezel lai máy phát sự cố, đồng thời tiếp điểm thường đóng của nó ở tại S5 cũng đóng lại cấp nguồn cho rơle thời gian 27BT. Sau một khoảng thời gian đặt trước, tiếp điểm thường mở đóng chậm của 27BT đóng lại cấp nguồn cho rơle 4CX (với điều kiện lúc này điện áp máy phát sự cố đã được hình thành). Tiếp điểm thường mở của 4CX ở S5 đóng lại cấp nguồn cho rơle MX2 và rơle ACBX. Tiếp điểm thường mở của MX2 đóng lại cấp nguồn điều khiển cho aptomat MCCB (aptomat cấp nguồn từ bảng điện chính lên bảng điện sự cố) làm cho B thông với D, gián đoạn liên kết giữa bảng điện chính và bảng điện sự cố. Cùng lúc đó tiếp điểm thường mở của ACBX ở S6 cũng đóng lại cấp nguồn cho rơle thời gian T1, sau một khoảng thời gian đặt trước, tiếp điểm thường mở đóng chậm của T1 đóng lại cấp nguồn cho rơle T1X, rơle này đóng tiếp điểm thường mở của nó lại cấp nguồn cho cuộn đóng aptomat, đưa máy phát sự cố lên hoạt động cấp điện cho bảng điện sự cố. Nếu điện áp từ bảng điện chính được khôi phục thì rơle 84M sẽ được cấp điện, làm mở tiếp điểm thường đóng của nó ra làm mất nguồn cấp cho rơle thời gian 27BT. Tiếp điểm của rơle này mở ra ngay, Rơle 4CX mất điện mở tiếp điểm làm mất nguồn cấp cho rơle ACBX và MX2. Như vậy nguồn cấp cho cuộn đóng aptomat ACB và cuộn cắt aptomat MCCB sẽ mất. Khi rơle 84M có điện do điện áp trạm phát chính được phục hồi thì tiếp điểm thường mở 75 của nó cũng đóng lại cấp nguồn cho rơle thời gian 84MT, sau một thời gian đặt trước tiếp điểm thường mở đóng chậm của nó đóng lại cấp nguồn cho rơle 84MTX, tiếp điểm của rơle này cũng được đóng lại cấp nguồn cho rơle MX1 và MX1-1. Tiếp điểm thường mở của MX1 ở S5 đóng lại cấp nguồn điều khiển MCCB cho A thông với D để cấp nguồn từ bảng điện chính cho bảng điện sự cố. Tiếp điểm của MX1 ở S6 cũng đồng thời đóng lại cấp nguồn cho cuộn cắt aptomat ACB không cho máy phát sự cố cấp nguồn lên bảng điện sự cố nữa. Lúc này đèn SL22 (S11) sẽ sáng báo nguồn đang được cấp từ bảng điện chính, máy phát sự cố được đưa về chế độ ST’BY. c, Chế độ thử sự cố. Khi trạm phát chính vẫn hoạt động bình thường, ta có thể thử xem nếu xảy ra sự cố làm trạm phát chính mất nguồn cấp, thì máy phát sự cố có tự khởi động lên để cấp nguồn cho bảng điện sự cố hay không. Ta đưa công tắc lựa chọn 43-11A sang vị trí TEST làm cho rơle 84M mất điện. Đây như là một tín hiệu giả làm hệ thống tưởng đã bị mất nguồn cấp từ bảng điện chính. Như vậy nếu hệ thống còn hoạt động ở chế độ tự động tốt thì máy phát sự cố sẽ được đưa lên hoạt động, cấp điện cho bảng điện sự cố sau nhiều nhất là 45s. Hệ thống đã hoạt động tốt thì có thể dừng kiểm tra, đưa hệ thống về hoạt động bình thường bằng cách chuyển công tắc 43-11A về vị trí NOR. Lúc này 84M được cấp điện, hệ thống sẽ tự động cho máy phát sự cố ngừng hoạt động để trở về chế độ ST’BY. Nguốn cấp cho bảng điện sự cố sẽ lại được đưa đến từ bảng điện chính theo nguyên lý đã trình bày ở chế độ tự động.