Đồ án Trang thiết bị tàu san filice trọng tải 34000 tấn – đi sâu nghiên cứu trạm phát sự cố

chọn theo một yêu cầu riêng. Về khả năng cung cấp năng lượng liên tục là một tiêu chí không thể thiếu được ở trạm phát sự cố. Rất nhiều trường hợp vì một lí do nào đó mà trạm phát chính hoàn toàn không thể khôi phục được khi xảy ra sự cố, lúc đó trạm phát sự cố phải chịu trách nhiệm cấp nguồn năng lượng để tàu có thể tới bến gần nhất. Với trạm phát sự cố, khi đã dùng đến thì nó là nguồn điện và cuối cùng còn lại trên tàu có thể khai thác được tại thời điểm ấy vì thế độ tin cậy phải được yêu cầu khắt khe và hơn thế nữa, một số thiết bị có nguy cơ hỏng hóc cao phải luôn có đồ dự phòng. Hiện nay khả năng về tự động điều khiển, tự động kiểm tra giám sát phát triển mạnh, các hệ thống có khả năng giúp con người bao quát và điều khiển một cách tin cậy mọi hoạt động của hệ thống, còn có khả năng cảnh báo những hỏng hóc có thể xảy đến trong khai thác giúp người vận hành chủ động được những khó khăn và tránh được những rủi ro vì vậy thực hiện tự động hoá và điều khiển từ xa trạm phát là cần thiết. Việc áp dụng các hệ thống tự động cho các trạm phát sự cố hiện đại hiện nay đã trở lên không thể thiếu đựoc giúp con người khắc phục những nhược điểm trong khai thác, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay việc biên 52 chế các sĩ quan điện, điện trưởng không còn áp dụng ở nhiều công ty khai thác tàu và các công việc khai thác, vận hành các thiết bị, hệ thống điện thường được nhường lại cho sĩ quan máy - những người không được đào tạo sâu về điện tàu thuỷ thì việc trang bị các hệ thống điều khiển tự động cho trạm phát sự cố ngày càng trở lên có ý nghĩa. 4.2 Thuật toán điều khiển trạm phát điện sự cố trên tàu thuỷ. Theo sơ đồ thuật toán bảng điện sự cố có thể hoạt động ở chế độ bằng tay , chế độ tự động và chế độ thử sự cố. *Các kí hiệu trong lưu đồ thuật toán : Quá trình hoạt động Điều khiển bằng tay Quá trình điều khiển có điều kiện Quá trình lựa chọn Đầu vào bằng tay Khối kết thúc Khối Cộng Khối Nhân Đèn Tắt Đèn sáng 53 Đường đi * Lưu đồ thuật toán: 54 * Chế độ hoạt động: - Chế độ MANU: + Chuyển công tắc chọn chế độ sang vị trí MANU. Ấn nút khởi động kiểm tra xem MCB đang đóng hay mở nếu đang đóng thì ta phải mở MCB. Lúc này máy phát sự cố sẽ có tín hiệu khởi động, nếu điện áp máy phát được hình thành khi aptomat của bảng điện chính mở điện áp,tần số và dòng của máy phát sự cố đạt các giá trị định mức, đèn báo MF sự cố hoạt động. Khi đó đóng aptomat đưa MF sự cố lên cấp nguồn cho các phụ tải, Đèn báo ACB MF sự cố đóng, 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. - Chế độ AUTO: + Khi bảng điện chính đang cấp điện bình thường thì luôn có đèn báo nguồn cấp từ bảng điện chính và máy phát sự cố đang ở chế độ ST”BY. +Nếu đột ngột trạm phát chính bị mất điên áp, trên bảng điện chính không có nguồn tới các phụ tảivà bảng điện sự cố thì MCB sẽ mở sau thời gian là 2s, máy phát sự cố được khởi động. Điện áp của máy phát sự cố thông qua bộ Votage Buildup để kiểm tra. ./ Nếu điện áp U mf < 95%U dm thì máy phát sự cố sẽ dừng chờ khởi động lại. ./ Nếu điện áp U mf = 95%U dm và các điều kiện về tần số, dòng điện thoả mãn thì sau thời gian 3s hệ thống sẽ kiểm tra thanh cái một lần nữa. Nếu thanh cái có điện có nghĩa là điện áp trên bảng điện chính đã được khôi phục lúc này aptomat MCB của bảng điện chính sẽ đóng lại. Máy phát sự cố sẽ dừng và quá trình sẽ quay lại vào trước lúc thanh cái bị mất điện. Nếu thanh cái vẫn mất điện thì lúc này kết hợp với bộ ATS sau 20s khi thanh cái báo mất điện sẽ đóng tiếp điểm chính của nó lại cắt aptomat MCB của bảng điện chính ra khỏi lưới đồng thời đóng aptomat ACB của máy phát sự cố lại để cấp điện đến các phụ tải quan trọng. Toàn bộ quá trình từ lúc thanh cái báo mất điện đến lúc aptomat của máy phát sự cố đóng lại để cấp điện của máy phát sự cố lên lưới đến các phụ tải quan trọng được thực hiện trong 45s. Khi máy phát sự cố đang cấp điện áp thì bộ kiểm tra điện áp trên bảng điện chính báo có điện lập tức trong thời gian 0s aptomat ACB của máy phát sự cố sẽ mở ra aptomat MCB của máy phát chính sẽ đóng lại, máy phát sự cố dừng và quá trình lại quay lại vào trước lúc báo thanh cái bị mất điện. Lúc này tất cả các phụ tải trên tàu và bảng điện sự cố lại được cấp nguồn từ bảng điện chính. 55 - Chế độ thử sự cố: + Khi trạm phát chính vẫn hoạt động bình thường điện vẫn được cấp lên thanh cái đưa đến phụ tải phục vụ trên tàu, ta muốn thử hệ thống xem có hoạt động ở chế độ tự động tốt hay không bằng cách cho tín hiệu giả báo mất nguồn cấp từ bảng điện chính. Sau khi ấn nút thử mà hệ thống vẫn hoạt động tốt thì tín hiệu sẽ được cấp đến khởi động máy phát sự cố trình tự được thực hiện giống như ở chế độ tự động có nghĩa là: MCB sẽ mở sau thời gian là 2s, máy phát sự cố được khởi động. Điện áp của máy phát sự cố thông qua bộ Votage Buildup để kiểm tra. ./ Nếu điện áp U mf < 95%U dm thì máy phát sự cố sẽ dừng chờ khởi động lại. ./ Nếu điện áp U mf = 95%U dm và các điều kiện về tần số, dòng điện thoả mãn thì sau thời gian 3s hệ thống sẽ kiểm tra thanh cái một lần nữa. Nếu thanh cái có điện có nghĩa là điện áp trên bảng điện chính đã được khôi phục lúc này aptomat MCB của bảng điện chính sẽ đóng lại. Máy phát sự cố sẽ dừng và quá trình sẽ quay lại vào trước lúc thanh cái bị mất điện. Nếu thanh cái vẫn mất điện thì lúc này kết hợp với bộ ATS sau 20s khi thanh cái báo mất điện sẽ đóng tiếp điểm chính của nó lại cắt aptomat MCB của bảng điện chính ra khỏi lưới đồng thời đóng aptomat ACB của máy phát sự cố lại để cấp điện đến các phụ tải quan trọng. Toàn bộ quá trình từ lúc thanh cái báo mất điện đến lúc aptomat của máy phát sự cố đóng lại để cấp điện của máy phát sự cố lên lưới đến các phụ tải quan trọng được thực hiện trong 45s. Khi máy phát sự cố đang cấp điện áp thì bộ kiểm tra điện áp trên bảng điện chính báo có điện lập tức trong thời gian 0s aptomat ACB của máy phát sự cố sẽ mở ra aptomat MCB của máy phát chính sẽ đóng lại, máy phát sự cố dừng và quá trình lại quay lại vào trước lúc báo thanh cái bị mất điện. Khi đó 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 được cấp trở lại, máy phát sự cố phải được cho ngừng hoạt động và aptomat của máy phát phải được ngắt ra. Aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính đóng lại hệ thống hoạt động bình thường. 56 CHƯƠNG 5: TRẠM PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ TÀU 34.000T 5.1 Bảng điện sự cố: Trên các tàu cỡ lớn thì thường được trang bị máy phát sự cố, máy phát sự cố phải hoàn toàn được tự động khởi động và đóng lên thanh cái của bảng điện sự cố nếu nguồn chính bị mất. Máy phát sự cố và bảng điện sự cố phải đặt trên mớn nước. Máy phát sự cố cấp nguồn tới bảng điện sự cố từ bảng điện sự cố chỉ cấp nguồn cho 1 số phụ tải rất quan trọng đã được tính toán xác định cụ thể trên 1 tàu nhất định như: máy lái, 1 phần ánh sáng, bơm cứu đắm, thiết bị vô tuyến.. Trong chế độ công tác bình thường bảng điện sự cố được cấp nguồn từ bảng điện chính. Các tàu chở khách dù to hay nhỏ đều phải có máy phát sự cố. * Thông số của trạm phát sự cố: Diesel : 100/1800rpm Máy phát sự cố : Công suất : 100KW Điện áp : 450V Tấn số : 60Hz Dòng điện : 272A Hệ số công suất : 0.8 *Cấu tạo bảng điện sự cố: Bảng điện sự cố gồm có 3 panel ( Panel Designation Nameplate – page 010) Panel 1 : EMERGENCY GENERATOR & MSB TIE PANEL ( bảng điện máy phát sự cố và bảng điện chính ) Panel 2 : GROUP STARTER  440V CONSUMERS PANEL ( Nhóm khởi động và bảng cấp nguồn 440V ) Panel 3 : 220V CONSUMERS PANEL ( bảng phân phối điện 220V ) *Giới thiệu phần tử của bảng điện sự cố ( outline view – Page 026) Panel 1 : EMERGENCY GENERATOR & MSB TIE PANEL - FL : bóng đèn huỳnh quang - h1, h2, h3 : 3 đèn trắng để phục vụ cho việc kiểm tra cách điện của 3pha R, S, T với mát. - A: đồng hồ ampe kế - KW : đồng hồ công suất để đo công suất - F : đồng hồ để đo tần số của máy phát 57 - V : đồng hồ đo điện áp của máy phát - HR : đồng hồ tính thời gian chạy của máy phát - IRM : đồng hồ đo điện trở cách điện - S31: côngtắc pha cần đo dòng - S32 : côngtắc chọn 2 pha cần đo điện áp - S35 : côngtắc chọn chế độ điều khiển bằng tay hoặc tự động - EG : áptômát máy phát sự cố - BT : áptômát cấp nguồn từ bảng điện chính Panel 2 : GROUP STARTER  440V CONSUMERS PANEL - h21: Đèn trắng báo máy phát sự cố chạy. - h22: Đèn xanh lá cây báo aptomat đóng. - h24: Đèn đỏ báo aptomat mở. - GS1: Aptomat cấp nguồn cho quạt gió buồng máy. - GS2: Aptomat cấp nguồn cho quạt gió buồng máy phát sự cố. - S25: Nút ấn khởi động máy. - S26: Nút ấn dùng máy. - S52: Công tắc chọn chế độ. - A: Đồng hồ ampe kế. - HR: Đồng hồ tính thời gian chạy của máy phát - 2-1: áptômát cấp nguồn cho máy lái phải - 2-2: áptômát cấp nguồn cho TYFON - 2-3: áptômát cấp nguồn cho bơm cứu hoả - 2-4: áptômát cấp nguồn cho bơm dầu DO Diesel phụ No.1 - 2-5: áptômát cấp nguồn cho bơm dầu DO Diesel phụ No.2 - 2-6: áptômát cấp nguồn cho bơm dầu mồi LO Diesel phụ - 2-7: áptômát cấp nguồn cho máy nén khí phụ - 2-8: áptômát cấp nguồn cho tủ nạp ắcquy - 2-9: áptômát cấp nguồn cho biến áp sự cố T3 - 2-10: áptômát cấp nguồn cho biến áp sự cố T4 - 2-11: áptômát cấp nguồn cho phòng dụng cụ xưởng buồng máy. - 2-12: áptômát dự trữ - 2-13: áptômát cấp nguồn cho quạt buồng máy lái Panel 3 : 220V CONSUMERS PANEL - h1, h2, h3 : 3 đèn kiểm tra điện trở cách điện của 3 pha - IRM: đồng hồ đo điện trở cách điện. - A: Đồng hồ ampe kế. 58 - V: Đồng hồ vôn kế. - S41: côngtắc chọn pha cần đo dòng - S5: Công tắc kiểm tra đèn nối đất. - S42 : côngtắc chọn 2 pha cần đo điện áp - 3-1: áptômát cấp nguồn cho hệ thống đèn hành trình - 3-2: áptômát cấp nguồn cho hệ thống đèn tín hiệu trên boong - 3-3: áptômát cấp nguồn cho thiết bị dẫn đường - 3-4: áptômát cấp nguồn cho - 3-5: áptômát cấp nguồn cho bảng điều khiển báo cháy - 3-6: áptômát cấp nguồn cho ánh sáng sự cố phòng ở 3,4,5,6 - 3-7: áptômát cấp nguồn cho ánh sáng sự cố phòng ở 2 và thượng tầng - 3-8: áptômát cấp nguồn cho ánh sáng sự cố boong trên cùng - 3-9: áptômát cấp nguồn cho hầm hàng1, 2 và hành lang - 3-10: áptômát cấp nguồn cho hầm hàng 3,4,5 và hành lang - 3-11: áptômát cấp nguồn cho hệ thống báo cháy hầm hàng - 3-12: áptômát cấp nguồn cho bộ khởi động máy phát phụ bằng ắcquy - 3-13: áptômát cấp nguồn cho điện chở sấy - 3-14: áptômát cấp nguồn cho hộp báo động khói CO2 - 3-15: áptômát cấp nguồn cho bảng điều khiển Diesel - 3-16: áptômát dự trữ - 3-17: áptômát dự trữ - 3-18: áptômát cấp nguồn cho ánh sáng phòng máy phát sự cố  Một số kí hiệu: - BBL : cầu dao phân đoạn - FT : rơle nhiệt - FU : cầu chì - G : máy phát - HL : đèn hướng dẫn - KM : côngtắctơ - K : rơle thời gian - Time Delay Device - QF : áptômát - QS : côngtắc phân đoạn - SA : côngtắc điều khiển - SB : nút ấn 59 5.2 Tự động khởi động D-G điện sự cố 5.2.1.Giới thiệu sơ đồ: * Sơ đồ mạch cấp nguồn điều khiển ( Control Source Circuit – Page 081) + R, S, T: các chân từ máy phát cấp lên thanh cái + TA81.31: Biến dòng pha R cấp tới thiết bị đo + TA81.32: Biến dòng pha S cấp tới thiết bị + TA81.33: Biến dòng pha T cấp tới thiết bị đo + TA81.61: Biến dòng pha R cấp tới mạch bảo vệ + TA81.62: Biến dòng pha S cấp tới mạch bảo vệ + TA81.63: Biến dòng pha T cấp tới mạch bảo vệ + FU81.4: Cầu chì bảo vệ quá tải có dòng bảo vệ 32A + FU81.61, FU81.62, FU81.63: Cầu chì bảo vệ quá tải có dòng bảo vệ 1A + FU81.81, FU81.83, FU81.85: Cầu chì bảo vệ quá tải có dòng bảo vệ 2A * Sơ đồ mạch đo và bảo vệ ( Measuring And Protection Circuit - page 82) + HR: bộ đếm thời gian + YT-GDJ: Bộ bảo vệ qua dòng cho MF sự cố cùng rơle thực hiện + KW: Đồng hồ đo công suất + S31: Công tắc chọn vị trí đo dòng các pha + A: Đồng hồ đo dòng điện MF sự cố + RM4-UA33M: Bộ bảo vệ điện áp MF sự cố cùng rơle thực hiện + S32: Công tắc chọn vị trí đo điện áp các pha RS TR ST + V: Đồng hồ đo điện áp của MF sự cố + F: Đồng hồ đo tần số của MF sự cố * Sơ đồ mạch điều khiển của MF sự cố ( CB Control Circuit, Auxiliary Relay Cotrol Circuit – Page 084, 085) + EG: Aptomat chính + E: Cuộn đóng của Atomat + MN: Cuộn giữ của Aptomat + S12: Nút ấn đóng Atomat + S35: Công tắc chọn chế độ điều khiển + S13: Nút ấn mở của Aptomat + KT: Bộ tạo trễ + V: Nút ấn RESET + K85.2, K85.21: Rơ le thực hiện + K85.8: Rơle trung gian * Sơ đồ mạch đèn ( Indicating Lamp Circuit - Page 087) 60 + H12: Đèn báo Aptomat của MF sự cố đóng + H13: Đèn báo Atomat của MF sự cố mở + H14: Đèn báo MF sự cố chạy * Sơ đồ Page 90 + S11: Công tắc của điện trở sấy + R: Điện trở sấy của MF sự cố + H10: Đèn báo của điện trở sấy + FU90.2: Cầu chì bảo vệ * Sơ đồ mạch sấy và điều chỉnh điện áp ( Space heater & Voltage Trim Control Circuit - Page 101): + QFBT: Aptomat cấp cách ly thanh cái và bảng điện sự cố + FU101.32, FU101.81, FU101.5: Các cầu chì bảo vệ + TC101.81: Biến áp biến đổi điện áp 440v-220v/24v cấp cho mạch điều khiển aptomat và các rơle phụ, cấp cho mạch đèn tín hiệu * Sơ đồ mạch điều khiển aptomat cấp lên thanh cái ( CB Control Circuit, Auxiliary Relay Control Circuit - page 104, 105) + BT: Aptomat chính + E: Cuộn đóng aptomat + MN: Cuộn giữu Aptomat + S16: Nút ấn mở aptomat + KT: Bộ tạo trễ + K105.2, K105.21, K105.22: các role phụ có điện khi đóng các aptomat + K105.6: các role phụ * Sơ đồ mạch đèn ( Indicating Lamp Circuit - Page 107) + H22: Đèn báo aptomat đóng + H23: Đèn báo aptomat mở * Mạch cấp nguồn 440v ( 440v Control Source Circuit - page 161) + FU161.31: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 32A + FU161.32, FU161.52, FU161.6, FU161.8: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 2A + FU161.51: Cầu chì bảo vệ với dòng 1A + TP161.5: Máy biến thế biến đổi điện áp 44A0v-220v cấp cho mạch đo điện áp và tần số máy phát, mạch đo điện trở cách điên, mạch dừng sự cố. 61 * Sơ đồ mạch đo điện trở cách điện và đèn nối đất (Insulation Monitoring Meter and Earth Lamp Circuit - Page 182) + h1, h2, h3: Các đèn nối đất báo cách điện của MF + S5: Nút ấn thử đèn + YT-F96: Đồng hồ đo điện trở cách điện * Sơ đồ mạch cấp nguồn 220v ( Control Source Circuit - Page 220) +TA220.41, TA220.42: Các biến dòng một pha cấp đến các thiết bị đo + FU220.5: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch với dòng bảo vệ 32A + FU220.71: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp tới thiết bị đo + FU220.72: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp tới mạch đèn cách điện + FU220.73: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cấp tới mạch điện trở sấy và Panel đèn. + QF(ETR1): Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 1 + QF (ETR2): Aptomat cấp nguồn của biến áp sự cố 2 5.2.2 Nguyên lý hoạt động : + Bật công tắc SA84.41 sang vị trí 2 (vị trí Auto) làm cho các tiếp điểm ( 3-4,11-12) đóng lại chờ sẵn. + Giả sử vì một lý do nào đó nguồn từ bảng điện chính bị mất. Khi đó nguồn đến mạch điều khiển aptomat lấy điện từ bảng điện chính,mạch điều khiển rơ le phụ, mạch đèn chỉ báo cũng bị mất. + Nguồn cấp đến cuộn giữ của aptomat bị mất làm cho các tiếp điểm của aptomat chuyển trạng thái, đồng thời aptomat lấy nguồn từ bảng điện chính QF BT mở ra. Nguồn xoay chiều 24V cấp điện đến các đèn h22,h23/127 mất làm chúng tắt, báo bảng điện chính bị mất nguồn. + Các rơ le trung gian K105.2 và K105.21,K105.22 mất điện làm cho : - Tiếp điểm 1-9/K105.2/084 đóng sẵn sàng cấp nguồn cho cuộn giữ MN của aptomat chính. - Tiếp điểm 7-11/K105.2/088 mở ra nhưng K88.4 vẫn được cấp nguồn từ ắc quy sự cố ( nhờ tiếp điểm tự nuôi của nó) nên tiếp điểm 6-10/K88.4/088 vẫn đóng.Tiếp điểm 2- 10/K105.2/088 đóng lại cấp nguồn cho rơ le thời gian KT88.7. Sau thời gian trễ, tiếp điểm 67-68/K88.7/089 đóng lại, phát lệnh khởi động máy phát sự cố. Máy phát sự cố sẽ khởi động và tự kích đến điện áp định mức. - Tiếp điểm 8-12/K105.2/088 mở ra nhưng K105.91 vẫn mở nên K88.61 và K88.6 vẫn giữ nguyên trạng thái. - Tiếp điểm 1-9/K105.21/104 vẫn đóng. Tiếp điểm 6-10/K105.21/105 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho K105.9. Tiếp điểm của K105.21 ở 107 chuyển trạng thái nhưng đèn h22, h23 vẫn tắt do đã mất nguồn từ bảng điện chính. 62 - Tiếp điểm 4-12/K105.21/182 đóng đưa mạch đo điện trở cách điên vào hoạt động. - Khi máy phát sự cố đã phát ra điện áp gần định mức thì K85.8 đủ điện áp hút, đóng tiếp điểm 7-11/K85.8/088 lại, cấp nguồn cho các rơ le trung gian K88.2 và K88.21.Tiếp điểm 6-10/K88.2 đóng lại cấp nguồn cho KT88.8. Tiếp điểm 67-68/KT88.8/088 sau thời gian trễ sẽ đóng lại cấp nguồn cho K88.9 (do 5-9/K88.2 đã đóng lại trước đó). K88.9 đóng 6-10/K88.9/088 để tự duy trì đồng thời đóng 7-11/K88.9/084 lại. Nếu điện áp máy phát đạt 95%Uđm thì khối RM4-UA33M sẽ cấp nguồn cho rơ le K82.7 làm đóng tiếp điểm 15- 18/K82.7/084 lại cấp nguồn cho động cơ và cuộn đóng Aptomat QF-EG. Bảng điện sự cố bắt đầu nhận nguồn từ máy phát sự cố. - Tiếp điểm 8-12/K88.2/235 đóng lại cho phép quạt gió khu vực buồng máy phát sự cố có thể tự khởi động. + QF-EG đóng lên làm cho các tiếp điểm của nó chuyển trạng thái làm các rơ le K85.2 và K85.21 có điện. - Tiếp điểm 1-9/K85.2 ngắt nguồn vào động cơ và cuộn dây đóng aptomat. - Tiếp điểm của K85.2 ở 087 đảo trạng thái làm đèn h13 sáng, đèn h12 tắt báo máy phát sự cố đã đang cấp nguồn sự cố. Đồng thời đèn HL14 vẫn sáng báo máy phát đang chạy. - Tiếp điểm 2-10/K85.21 mở ra, ngắt nguồn vào điện trở sấy máy phát, đèn h10 tắt báo điện trở sấy đã được ngắt ra khỏi lưới. - Tiếp điểm 8-12/K85.21 đóng lại, đưa tín hiệu báo máy phát sự cố đã được đóng lên lưới. - Tiếp điểm 3-11/K85.21 mở ra, ngắt nguồn vào các rơ le trung gian KT105.8, K105.9. Tiếp điểm 67-68/KT105.8/104 đóng lại, sẵn sàng cho mạch đóng aptomat QF-BT nếu bảng điện chính có điên trở lại. +/ Khi máy phát sự cố đang cấp điện lên lưới mà bảng điện chính có điện trở lại thì nguồn điện sẽ được cấp qua biến áp TC101.81 làm rơ le K105.91 có điện đóng tiếp điểm 6- 10/K105.91/088 làm cho K88.6 có điện, ngắt nguồn vào cuộn giữ MN của QF-EG. Đồng thời tiếp điểm 2-10/K88.6 làm ngắt KT88.8 dẫn đến cắt nguồn vào KT88.9. KT88.9 mất nguồn sẽ mở tiếp điểm ở 084 ngắt nguồn vào động cơ và cuộn đóng aptomat QF-EG, ngắt máy phát sự cố ra khỏi lưới. Lúc này K85.21 mất nguồn, đóng tiếp điểm đóng tiếp điểm ở 104 lại cấp nguồn cho cuộn giữ của QF-BT, đồng thời K85.21 cũng đóng tiếp điểm của nó ở 105 cấp nguồn cho K105.8. Tiếp điểm 67-68/K105.8/104 sau thời gian trễ sẽ đóng lại làm ngắt nguồn động cơ và cuộn đóng aptomat QF-BT. Như vậy QF-EG được tự động đóng vào còn QF-BT tự động được ngắt ra. 63 * Mạch sấy cho cuộn dây của MF - Muốn sấy cuộn dây của MF sự cố ta chỉ việc bật công tắc s11 vị trí ON, nếu máy phát đang không công tác thì rơ le K85.21 không có điện. Tiếp điểm 2-10/K85.21/090 đóng lại cấp nguồn cho điện trở sấy hoạt động. Khi điện trở sấy được cấp nguồn, đèn h10 sẽ sáng. Mạch điện trở sấy chỉ có thể hoạt động khi mà máy phát sự cố chưa làm việc, chưa cấp điện lên thanh cái. Nếu MF sự cố đã làm việc thì nó sẽ làm mở tiếp điểm của nó K85.21 EG ra, không cho phép mạch điện trở sấy được hoạt động. *. Các báo động và bảo vệ + Bảo vệ điện áp thấp. Khi điện áp máy phát không đủ 95%Uđm thì khối RM4-UA33M sẽ không cho phép đóng aptomat chính cung cấp cho các phụ tải. + Bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bảo vệ ngắn mạch mạch điều khiển bằng các cầu chì.Trong mạch sử dụng các cầu chì với dòng định mức khác nhau. Khi xảy ra ngắn thì khối YT-GDJ sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới trong thời gian từ 0.01÷1s .Nếu dòng tải máy phát >= 400% dòng định mức máy phát nó sẽ cắt máy phát ra khỏi lưới với thời gian 0.4s. Nếu xảy ra quá tải nó sẽ ngắt với thời gian trễ từ 0.3÷30s tùy vào giá trị đặt .Rơ le K82.3 mở tiếp điểm 4-5/K82.3/084 ngắt nguồn vào cuộn giữ của aptomat QF-EG. Ngoài ra mỗi phụ tải đều được bảo vệ quá tải bằng các aptomat riêng. +Bảo vệ điện trở cách điện thấp. Nếu điện trở cách điện của các pha thấp sẽ được phản ánh qua đồng hồ M . Khối YT- F96 sẽ điều khiển đóng tiếp điểm 4-5/K222.4/222 & 4-5/K182.4/182 đưa tín hiệu báo động bằng đèn lên bảng điện sự cố. 64 5.3 Tự động điều chỉnh điện áp đối với trạm phát điện sự cố. 5.3.1. Sự cần thiết phải ổn định điện áp cho các máy phát đồng bộ . Tất cả những thiết bị điện, hay các khí cụ trang bị trong hệ thống năng lượng điện nói chung đều được chế tạo để công tác với một điện áp nhất định ta gọi là điện áp định mức. Từ góc độ kinh tế, kỹ thuật, chất lượng khai thác, … khi công tác với điện áp ổn định bằng điện áp định mức, các trang thiết bị sẽ công tác ở trạng thái tốt nhất, tin cậy nhất. Còn mọi sự sai lệch (tăng lên hoặc giảm đi) quá giới hạn cho phép của điện áp đều gây ra sự công tác không ổn định, không tin cậy của thiết bị . Vì vậy vấn đề giữ ổn định điện áp cho máy phát là vấn đề rất quan trọng và không thể thiếu được trong các trạm phát điện . 5.3.2.Những quy định của Đăng Kiểm đối với các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp Xuất phát từ tầm quan trọng của vấn đề ổn định điện áp, nên Đăng kiểm các nước có quy định rất chặt chẽ và cụ thể cho các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp. Theo quy định của Đăng kiểm một số nước trong đó có Việt Nam đang áp dụng như sau : * Chế độ tĩnh: Khi phụ tải thay đổi dần từ 0  Iđm, với Cos đm tốc độ quay ổn định bằng tốc độ quay đinh mức, sai số là 5% thì điện áp máy phát không được phép tác động quá  2,5%Uđm . Còn khi Cos thay đổi từ 0,6  0,9 thì sự dao động điện áp máy phát không được vượt quá  3,5%Uđm. * Chế độ động :(hình 5.1) Khi tải thay đổi đột ngột (giả sử là tăng tải), điện áp máy phát giảm tức thời một giá trị  U1 = (U0-U1), rồi tiếp tục giảm đến  U2 = (U0-U2). + tđc : Thời gian điều chỉnh, tính từ khi UMF giảm tới khi hệ thống đã điều chỉnh UMF trở về độ chính xác  3,5%. Giá trị tđc phải  1,5s . Khi tải thay đổi đột ngột 60%Pđm và Cos < 0,4 thì sự dao động điện áp phải nhỏ hơn (- 15%  20%)Uđm . 65 5.3.3.Các nguyên nhân gây ra dao động điện áp của máy phát đồng bộ . Khi nói tới các nguyên nhân gây ra sự dao động điện áp của máy phát đồng bộ, ta phải kể đến các nguyên nhân chính sau đây : *Khi dòng tải của máy phát thay đổi : Giả thiết rằng cos = const & n= const, It= var, dẫn đến điện áp máy phát thay đổi . . Fa th EF  It  UF U It : Dòng tải máy phát . U: Điện áp rơi trên tổng trở cuộn dây phần ứng . Fa : Sức điện động phản ứng phần ứng . th: Từ thông tổng hợp trong máy phát . EF : Sức điện động cảm ứng trong cuộn dây phần ứng . UF : Điện áp trên trụ đấu dây ra của máy phát . * Khi tính chất tải thay đổi : Giả thiết rằng It= const & n= const , cos = var -> điện áp máy phát thay đổi. cos   Fa     EF UF . (Fa có nghĩa là giảm hoặc tăng tính khử từ của phản ứng phần ứng) * Khi tốc độ thay đổi : Giả thiết rằng It= const & cos = const , n=var -> điện áp máy phát thay đổi. n   EF   UF . Trong đó n là tốc độ quay của máy phát . * Khi nhiệt độ cuộn dây máy phát thay đổi cũng làm cho điện áp máy phát thay đổi . Rư U  T0 UF  RKT I KT Trong đó : T0 : Nhiệt cuộn dây . Rư : Điện trở thuần của cuộn dây phần ứng . 66 Rkt: Điện trở thuần của cuộn dây kích từ . I kt: Dòng điện kích từ . Ngoài những nguyên nhân cơ bản trên còn có một số nguyên nhân phụ nữa cũng gây ra sự dao động điện áp của máy phát. Ví dụ: Điện trở tiếp xúc của chổi than - vành trượt,…các nguyên nhân đó có ảnh hưởng nhỏ nên không đáng kể . - Xuất phát từ thực tế công tác của máy phát đồng bộ trong trạm phát điện luôn luôn bị tác động bởi các yếu tố như sự thay đổi dòng tải, sự thay đổi tính chất của tải, sự thay đổi nhiệt độ và tốc độ quay không ổn định… Các yếu tố trên tác động làm cho điện áp của máy phát cấp cho các phụ tải không ổn định. Vì vậy bất cứ máy phát đồng bộ nào cũng đều được trang bị hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp được chế tạo rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên nếu dựa trên cơ sở tự động điều chỉnh thì các hệ thống tự động điều chỉnh điện áp đều được xây dựng dựa trên 3 nguyên tắc đó là điều chỉnh theo nhiễu loạn, điều chỉnh theo độ lệch và điều chỉnh kết hợp . 5.3.4.Các hệ thống tự động diều chỉnh điện áp thường dùng: Các hệ thống TĐĐCĐA được chế tạo rất đa dạng và phong phú , tuy nhiên nếu dựa trên cơ sở tự động điều chỉnh thì các hệ thống TĐĐCĐA đều được xây dựng dựa trên 3 nguyên tắc đó là : a.Nguyên lý điều chỉnh theo nhiễu loạn . *Hệ thống phức hợp dòng : Một trong những hệ thống điều chỉnh điện áp theo nhiễu loạn là hệ thống phức hợp dòng. - Sơ đồ nguyên lý : 67 kt bd mf cl S¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng T§§C§A theo nhiÔu lo¹n . Hệ thống phức hợp dòng có hai phản hồi chính, đó là phản hồi điện áp và phản hồi dòng. Hệ thống phức hợp dòng là hệ thống mà tín hiệu dòng và tín hiệu áp được cộng lại phía một chiều (sau chỉnh lưu) . Với cấu trúc như vậy hệ thống chỉ có thể cảm biến được với sự thay đổi lớn của dòng tải. Nói cách khác, hệ thống phức hợp dòng chỉ có khả năng giữ ổn định điện áp của máy phát do một nguyên nhân thay đổi cường độ dòng tải. Vì vậy, hệ thống phức hợp dòng hầu như không được ứng dụng trên tàu thuỷ cũng như trên đất liền cho các trạm phát điện . * Hệ thống phức hợp pha : Hệ thống phức hợp pha là hệ thống điều chỉnh điện áp theo hai nhiễu loạn chính đó là dòng tải và tính chất của tải (cos). Hệ thống cũng có hai phản hồi chính đó là: phản hồi điện áp và phản hồi dòng. Ta có thể định nghĩa hệ thống phức hợp pha như sau: Hệ thống phức hợp pha là hệ thống mà tín hiệu dòng được cộng pha với nhau (cộng phía xoay chiều, trước chỉnh lưu) . Hệ thống phức hợp pha có thể chia làm hai loại : - Hệ thống phức hợp pha song song . - Hệ thống phức hợp pha nối tiếp . 68 + Hệ thống phức hợp pha song song : - Sơ đồ nguyên lý . - Sơ đồ tương đương . Hệ thống phức hợp pha song song là hệ thống phức hợp pha có tín hiệu dòng và tín hiệu áp song song cấp cho cuộn kích từ (thực chất là cộng dòng phía xoay chiều) . bd MF C.c CL kt S¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng phøc hîp pha song song . Vt.i ii a Xcc u icc rz ikt b S¬ ®å t­¬ng ®­¬ng cña hÖ thèng phøc hîp pha song song . + Hệ thống phức hợp pha nối tiếp : Hệ thống phức hợp pha nối tiếp là hệ thống phức hợp pha có tín hiệu dòng và tín hiệu áp cộng nối tiếp cấp cho cuộn kích từ (cộng áp) . - Sơ đồ nguyên lý. - Sơ đồ tương đương : Trong đó : It = Vt.I : Dòng thứ cấp biến dòng . 69 Vt : Hệ số truyền đạt . It : Dòng tải máy phát . U : Điện áp máy phát . Icc : Dòng đi qua cuộn cảm . Ikt : Dòng kích từ . Rz : Điện trở tương đương cuộn kích từ . Từ hai sơ đồ tương đương ta có thể lập phương trình tính toán ra dòng kích từ : - Đối với hệ thống phức hợp pha song song :             RzXccJ XccJ UIVt Ikt RzXccJ XccJ UIVt U ab 1 . 1 . 1 .. 1 . 1 . 1 .. Rút ra : XccJRz XccJ IVt XccJRz U Ikt . . .. .     (1) - Đối với hệ thống phức hợp pha nối tiếp : Rz XtJRz Rz UIVt Ikt XtJRz Rz UIVt Uab . 11 1 .. . 11 1 ..       Rút ra : XtJRz XtJ IVt XtJRz U Ikt . . .. .     (2) Từ hai biểu thức dòng kích từ của hai hệ thống trên ta nhận thấy rằng chức năng của cuộn cảm Xcc trong sơ đồ nguyên lý hệ thống phức hợp pha song song được thay thế bằng trở kháng Xt trong sơ đồ nguyên lý hệ thống phức hợp pha nối tiếp . Sơ đồ véc tơ của hệ thống phức hợp pha nối tiếp : 70 Sơ đồ véc tơ của hệ thống phức hợp pha song song : Từ các biểu thức dòng kích từ và đồ thị véc tơ cho ta thấy cả hai hệ thống phức hợp pha nối tiếp và song song đều có khả năng giữ ổn định điện áp với mọi giá trị của dòng tải và tính chất của tải . Hệ thống phức hợp pha có nhiều ưu điểm rất cơ bản. Đó là sự cấu trúc hệ thống đơn giản, tuổi thọ dài, độ bền và độ tin cậy cao. Nó có khả năng cường kích lớn và tính ổn định động tốt nên rất phù hợp với điều kiện công tác trên tàu thuỷ .Tuy nhiên, hệ thống phức hợp pha còn có những nhược điểm như : độ chính xác thấp, hệ thống thường cồng kềnh và khả năng tự kích ban đầu chưa tốt . Một trong những yếu điểm của hệ thống phức hợp pha là khả năng tự kích ban đầu kém. Cũng như máy phát một chiều ta lợi dụng từ dư ban đầu trong quá trình tự kích và cần phải có những biện pháp cải thiện tự kích. Trong mạch kích từ của máy phát đồng bộ được lắp đặt hệ thống phức hợp pha có thêm trở kháng Xcc hay Xt và cầu chỉnh lưu. Điều đó dẫn đến gia tăng tổng trở không tuyến tính trong mạch. Mặt khác trong mạch còn điện trở tiếp xúc vành khuyên chổi than mang tính phi tuyến. Các yếu tố trên làm tăng thêm khó khăn trong quá trình tự kích ban đầu . Trong thực tế đã sử dụng những biện pháp cải thiện tự kích ban đầu như sau : - Giảm tính phi tuyến của mạch từ . - Thay đổi đặc tính mạch kích từ trong giới hạn tự kích . - Gia tăng từ dư ban đầu . - Cấp nguồn điện áp khác thêm cho mạch kích từ . 71 - Làm tăng phản hồi dòng bằng cách làm ngắn mạch máy phát tại thời điểm ban đầu . Các biện pháp cải thiện tự kích trên được áp dụng phụ thuộc vào công suất của máy phát và điều kiện công tác của máy phát . Đặc tính minh hoạ quá trình tự kích ban đầu : U P 1 2 Ikto oU oU Ikt Po Đường số 1 là đặc tính không tải của máy phát . Đường số 2 là đặc tính dòng - áp của mạch kích từ, trong hệ thống phức hợp pha, trong chế độ không tải . b.Nguyên lý điều chỉnh theo độ lệch . Hệ thống điều chỉnh theo nhiễu có độ chính xác thấp, vì nó chỉ đáp ứng được hai nguyên nhân gây ra sự thay đổi điện áp. Do đó để hệ thống có khả năng giữ ổn định điện áp được với tất cả các nguyên nhân gây ra, người ta phải dựa vào nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch . Hệ thống điều chỉnh theo nguyên tắc độ lệch không cần quan tâm đến nguyên nhân riêng nào, mà cứ thay đổi điện áp (so với giá trị điện áp định mức) là ngay lập tức hệ thống sẽ có tín hiệu điều chỉnh dòng kích từ phù hợp, giữ cho điện áp ra không đổi . 72 Hình a. Hình b G kt S¬ ®å nguyªn lý mét d©y hÖ thèng T§§C§A theo ®é lÖch . G kt u0 ss kd u uf S¬ ®å khèi hÖ thèng T§§C§A theo ®é lÖch . 73 G kt Ba ss Kdt.th kdt.tg u uo S¬ ®å hÖ thèng T§§C§A ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸c phÇn tö m¹ch tõ . G kt ss tx uo u uf Hình c. Hình d . Hệ thống điều chỉnh điện áp theo độ lệch chỉ có một phản hồi điện áp. Cấu trúc của hệ thống đơn giản ở trên giới thiệu sơ đồ nguyên lý a, sơ đồ khối b.Dòng kích từ của máy phát được cấp từ phản hồi điện áp thông qua khuyếch đại từ thực hiện Kđ và cầu chỉnh lưu CL. Điện áp thực của máy phát được đưa tới phần tử SS để so sánh với điện áp chuẩn và phát tín hiệu điều chỉnh.Tín hiệu được khuyếch đại qua khuyếch đại từ thực hiện Kđ để đưa đến chỉnh lưu cấp dòng cho cuộn kích từ . Với nguyên lý trên, người ta đã chế tạo hai loại hệ thống cơ bản : - Hệ thống như sơ đồ hình c, các phần tử trong hệ thống được chế tạo hầu như hoàn toàn là mạch từ . - Hệ thống như sơ đồ hình d, các phần tử trong hệ thống là các thiết bị bán dẫn điện tử * Ưu điểm : - Có độ chính xác tĩnh cao, dễ tự kích ban đầu . - Hệ thống đơn giản, kích thước và trọng lượng nhỏ (nhất là các hệ thống bằng các linh kiện bán dẫn điện tử thì rất nhỏ), độ chính xác điều chỉnh cao và tính chất điều chỉnh tốt . 74 * Nhược điểm : Bên cạnh những ưu điểm đó, hệ thống còn có một nhược điểm cơ bản đó là : tính chất ổn định kém. Nếu khởi động trực tiếp các động cơ có công suất lớn gần bằng công suất của máy phát, hệ thống sẽ mất ổn định dẫn đến mất hoàn toàn kích từ. Bởi vậy đối với những động cơ có công suất tương đối lớn bắt buộc phải áp dụng các phương pháp khởi động làm giảm dòng khởi động . c. Nguyên lý điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc kết hợp . Do mức độ điện khí hoá và tự động hoá trên tàu thuỷ ngày càng cao, nên việc ứng dụng các phần tử điện tử vi mạch ngày càng nhiều. Đòi hỏi việc ổn định của máy phát cao hơn. Để tận dụng những ưu điểm của 2 nguyên lý : theo nhiễu và theo độ lệch, người ta chế tạo được hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc kết hợp . Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nguyên tắc kết hợp có thể phân làm hai loại : 75 * Hệ thống kết hợp giữa phức hợp pha và điều chỉnh theo độ lệch : Hệ thống kết hợp giữa phức hợp pha và theo độ lệch, máy phát có 2 cuộn kích từ có sức từ động ngược chiều nhau, cuộn kích từ 1 là cuộn kích từ chính, cuộn 2 là cuộn phụ, sai số U quyết định độ lớn dòng đi trong cuộn kích từ phụ . kt G ss uo u uf tx C.c C.a C.d C.t.h 76 * Hệ thống phức hợp dòng và điều chỉnh theo độ lệch : Kết hợp giữa phức hợp dòng và điều chỉnh theo độ lệch. Cầu chỉnh lưu của tín hiệu áp là Tiristor cho phép điều chỉnh được độ lớn của tín hiệu áp để điện áp máy phát ổn định với bất cứ nguyên nhân nào gây ra dao động KT G ss uo u uf tx HÖ thèng T§§C§A kÕt hîp gi÷a phøc hîp dßng - ®é lÖch . Bd BA 77 5.4 Tính toán công suất trạm phát sự cố tàu 34.000T 5.4.1 Các nguyên tắc tính chọn Quá trình tính chọn công suất và số lượng máy phát cho trạm phát điện chính dựa trên các nguyên tắc về kinh tế và kỹ thuật sau đây: Công suất và số lượng các máy phát cần thoả mãn giá thành bình quân hàng năm của điện năng do trạm phát điện phát ra là tối thiểu . Khi tính chọn công suất của các máy phát phải xuất phát từ công suất tác dụng (P) đã tính toán từ bảng tải hoặc từ các phương pháp khác . Sao cho công suất tác dụng (P) phải thoả mãn điều kiện : P  0,8 . n . P đm . Trong đó 0,8 là hệ số dự trữ phòng khi khả năng phân bố tải không đều giữa các máy phát khi công tác song song , cũng như dự trữ để tăng mức độ điện khí hoá con tàu trong quá trình công tác sau này . Khi tính chọn số lượng máy phát cần phải có một nhóm máy dự trữ . Công suất của nhóm máy này cho phép ta có thể thay thế khi một trong bất kì nhóm máy nào của trạm hư hỏng . Tổng công suất nguồn cần phải đủ để có thể khởi động được các động cơ điện có công suất lớn nhất với dòng khởi động lớn nhất. Khi tính chọn công suất và số lượng của các máy phát thì đối với các nhóm máy cần phải giống nhau về công suất và có cùng một kết cấu để cho việc khai thác được dễ dàng hơn .Cho phép tổn hao của mỗi nhóm máy phát bằng nhau , đồng nhất hoá yêu cầu của các bộ phận dự trữ và làm tăng tính ổn định khi các máy phát công tác song song . Khi ta tính toán cho trạm phát sự cố thì cũng caanf dựa trên các đặc điểm đó để tính chọn đựơc công suất máy phát phù hợp nhất. Trên tàu 34.000T có rất nhiều phụ tải, các phụ tải đó được tính theo công suất định mức P(N). Mặt khác tải của trạm phát phụ thuộc vào số lượng thiết bị công tác thực tế ở từng chế độ công tác của tàu, mức độ tải của thiết bị và tính chất của nhóm. Khi thành lập bảng tải tính toán công suất của trạm phát điện sự cố thì người ta dựa vào mức tiêu thụ điện năng ở các chế độ công tác sau: - Chế độ lửa ở phòng máy. - Chế độ tàu hỏng một số thiết bị. - Chế độ sự cố ở bảng điện chính. Như vậy ở mỗi chế độ công tác ta xác định được nhóm phụ tải phục vụ cho chế độ đó. Để xác định công suất tiêu thụ thực tế cực đại của mỗi nhóm phụ tải nào đó ta có công thức: P(T) = K*LF*P(N) Trong đó: - K: là hệ số đồng thời. Là tỉ số giữa phụ tải công tác thực tế với phụ tải toàn nhóm trong chế độ công tác của tàu ta đang khảo sát. 78 K = n / N + n: Số phụ tải công tác. + N: Số phụ tải toàn nhóm. - P(N): Công suất nhận từ mạng phụ tải khi đang công tác với tải là định mức. + Với động cơ: )(NP =  P dm / 1 1 : Chỉ số hiệu suất cho động cơ điện. + Đối với các phụ tải chiếu sáng và các phụ tải đốt nóng như bếp điện, lò sưởi, thiết bị hâm dầu… thì: P(N) =  P dm . - LF: Hệ số công suất là tỉ số của công suất thực tế máy đang công tác với công suất định mức của chính máy đó. Hệ số đồng thời năng lượng : Mỗi nhóm phụ tải nào đó được xác định công tác trong chế độ nhất định của tàu. Tuy nhiên nhóm phụ tải này sẽ không công tác toàn bộ thời gian của chế độ đó. Để giảm bớt công suất dư thừa của trạm phát, ta đưa ra khái niệm hệ số đồng thời năng lượng. Hệ số đồng thời năng lượng thường được chọn bằng 0.8. 5.4.2 Bảng phụ tải điện sự cố tàu 34.000T. Trong đó: - N Tổng số thiết bị. - Q Pump [m 3 /h] Dung lượng bơm. - H [MPa] Tổng áp lực bơm - 2 Chỉ số hiệu suất của bơm. - P(A) [kW] Công suất tiêu thụ thực tế. - P(N) [kW] Công suất định mức. - LF Hệ số công suất. - 1 Chỉ số hiệu suất cho động cơ điện. - P [kW] Công suất tiêu thụ. - n Số thiết bị công tác. - K Hệ số đồng thời. - P(T) [kW] Tổng công suất tiêu thụ. Theo yêu cầu của phương pháp lập bảng tải thì tất cả các phụ tải điện năng đều được chia ra thành các nhóm, nếu biết số lượng phụ tải trong nhóm, công suất… Khi lập bảng cho trạm phát sự cố tàu SAN – FILE ta có các nhóm sau: 1. Bơm cấp dầu DO cho diesel lai máy phát sự cố. 2. Bơm cấp dầu mồi LO cho diesel lai máy phát sự cố. 3. Máy nén khí sự cố. 4. Xuồng cứu sinh. 79 5. Thông gió buồng máy sự cố. 6. Quạt cho máy phát sự cố. 7. Bơm cứu hoả sự cố. 8. Bơm cứu hoả sự cố. 9. Ánh sáng phong máy. 10. Ánh sáng boong tàu. 11. Một số thiết bị phụ khác. 12. Tự động sự cố. 13. Thiết bị thông tin liên lạc. Khi lựa chọn số lượng và công suất của trạm phát ta dựa vào tải của trạm phát trong các chế độ công tác của tàu. Các máy phát được lựa chọn sao cho khi công tác có hiệu suất cao và khả năng chịu tải tốt trong mọi chế độ công tác. Để máy phát có độ tin cậy cao ta phải lựa chọn công suất của máy phát tương ứng với các chế độ công tác và công suất của trạm phát, công suất dự trữ từ 20% - 25%. Điều đó sẽ đáp ứng được các điều kiện cần thiết trong quá trình khai thác tàu. Dựa vào bảng tải ta thâý rằng chế độ sự cố ở bảng điện chính công suất tiêu thụ là lớn nhất ( P(T) = 82,4 KW). Vì vậy ta chọn giá trị ở chế độ công tác này để tính toán. Công suất của trạm phát tính đến 25% dự trữ: P 1 (T) = P(T) + P(T)*25% = 82.4 + 82.4*25% = 103 (KW) Công suất tính đến 5% tổn hao: P 2 (T) = P 1 (T) + P 1 (T)*5% = 108.15 (K W) Tính đến giá trị đồng thời năng lượng ta có công suất là: P = P 2 * 0.8 = 108.15*0.8 = 86.52 (KW) S = P/cos = 86.52/0.8 = 108.15 (KVA) Từ kết quả tính toán ở trên và thực tế công suất của máy phát sự cố ( 01 máy có thông số kỹ thuật: U dm = 450V, S = 125 KVA, P = 100 KW, f = 60 Hz, I = 272 A) ta nhận thấy việc lựa chọn công suất của trạm phát sự cố và các phụ tải của tàu SAN – FILE là hoàn toàn hợp lí. Nó đảm bảo không cho lãng phí công suất quá lớn, mà lượng công suất dư có thể đáp ứng cho một số thiết bị không có trong thiết kế ban đầu. Gía thành đóng mới không cao, hiệu quả trong kinh tế cũng như trong khai thác, đặc biệt tăng độ tin cậy và tuổi thọ cho thiết bị. 80 *Từ các phân tích trên ta rút ra kết luận: -Phương pháp bảng tải cho phép xác định công suất , các máy biến áp và các bộ biến đổi.(Ở trên tàu bắt buộc phải dùng biến áp cách ly giữa mạng ánh sáng và mạng động lực vì mạng ánh sáng rất dễ bị chạm mát). - Nhược điểm chính của phương pháp bảng tải là sự không chính xác của hệ số K và LF, chưa có cơ sở khoa học chắc chắn để xác định hệ số đó nên dễ bị sai số. * Tính toán công suất cho trạm phát phải đảm bảo các điều kiện sau: - Phải đủ công suất cần thiết, liên tục cho tất cả các phụ tải cho mọi chế độ hoạt động của tàu. - Phải đảm bảo tính kinh tế cao trong khai thác. - Phải có cấu trúc đơn giản để vận hành, bảo dưỡng dễ dàng. 5.5 Tự động chuyển nguồn từ trạm phát chính sang trạm phát sự cố. 5.5.1 Giới thiệu phần tử * Mạch điều khiển máy phát sự cố (EMERG GENERATOR CIRCUIT) - ACB(S1) : Áptômát chính máy phát sự cố. - MC1, MC2(S1) : Công tắc tơ đóng mở áptômát - ATPC(S1) : Khối khống chế thời gian cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ MC2 . - ATPC(S1) : Khối khống chế cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ MC1 - 84MX (S1) : Rơle hoạt động ở chế độ bình thường - 88H(S1) : Rơle cấp nguồn cho bộ sấy máy phát sự cố . - EL51(S1) : Ba đèn báo kiểm tra cách điện của pha - ES51(S1) : Nút kiểm tra cách điện của pha - VR1(S1) : Chiết áp điều chỉnh - CT1(S1) : Biến dòng 60/5A lấy tín hiệu dòng pha U cấp tín hiệu cho đồng hồ đo. - BE6 : Nguồn ăc qui 24V. - 27BT,6T: Rơle thời gian. - ACBX,ACBLX: Rơle phụ điều khiển khi đóng mở áptômát. - F1, F6: Các cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 3A. - F0, F51, F52, F63: Các cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 10A. - F80: Cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ. - PT1: Biến áp biến đổi điện áp 460/115v cấp cho công tắc điều khiển cấp nguồn cho đồng hồ đo điện áp và tần số VFS1(S02) * Mạch đo (EMERG 440V FEEDER CIRCUIT- S02) - VFS1(S2) : Công tắc điều khiển cấp nguồn cho đồng hồ đo điện áp và tần số - TD1(S2) : Công tắc cấp nguồn cho đồng hồ đo Ampe và Watt. - AS1: Công tắc điều khiển cấp nguồn cho đồng hồ đo dòng điện. 81 - W11: Đồng hồ đo công suất. - A11: Đồng hồ đo dòng điện. - V11: Đồng hồ đo Điện áp. - FM: Đồng hồ đo tần số. * Mạch cấp nguồn sự cố 100V (EMERG AC 100V FEEDER CIRCUIT- S03) - F71,F76: Các cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 3A. - F70: Cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 30A. - CT71 : Biến dòng biến đổi dòng điện 120/5A cấp cho công tắc đo dòng điện. - AS71 : Công tắc đo dòng điện. - A71 : Đồng hồ đo dòng điện. - VS71 : Công tắc đo điện áp. - V71 : Đồng hồ đo điện áp. - GRS71 : Khối đo điện trở cách điện. - M 71: Đồng hồ đo điện trở cách điện. - EL71 : Ba đèn đo cách điện các pha. - ES71 : Nút thử đèn. * Bảng cấp nguồn sự cố 440V và 110V cho các bảng điều khiển EP1  EP9(440V AND 100V FEEDER CIRCUIT- S04). - CT51, CT52, CT53 Biến dòng pha R, S, T. - PT51: Biến áp biến đổi điện áp 460/115v cấp cho công tắc đo điện áp và tần số VFS1(S02). - T58: Biến áp biến đổi điện áp 460/115v. - F50, F58, F74: Các cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 10A. - F54: Cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 3A. * Mạch điều khiển Diesel lai máy phát (ENGINE CONTROL CIRCUIT- S05) - F81 :Cầu chì Bảo vệ quá tai rvới dòng bảo vệ 3A. - 61T: Rơle thời gian báo cách điện thấp. - ACBX,ACBLX: Các rơle phụ,rơle báo động của Aptômat. - GRU1: Bảng rơle. - ATPC : Khối xử lý trung tâm. - 84G : Cảm biến điện áp. - 8X1(S06) : Rơle phụ cấp nguồn ắc qui 24V. * Bảng tín hiệu đèn (DC24V SIGNAL LAMP CIRCUIT- S06). - F82: Cầu chì bảo vệ quá tải với dòng bảo vệ 3A. - 3-11L: Nút thử đèn. - YL2 (S06) : Đèn báo nguồn bảng điện chính. 82 - YL3 (S06): Đèn báo nguồn máy phát sự cố. - YL4 (S06): Đèn báo nguồn DC24v. - YL5 (S06): Đèn báo máy phát sự cố dừng. - YL7 (S06): Đèn báo máy phát sự cố hoạt động ở chế độ ST- BY - GL8 (S06) : Đèn báo chế độ tự động cấp nguồn bảng điện sự cố khi bảng điện chính mất điện. - GL10 (S06): Đèn báo áptomát chính máy phát sự cố đóng. - OL (S8) : Đèn báo nguồn sấy máy phát sự cố. - RL9(S06) : Đèn báo áptômát chính máy phát sự cố mở. 5.5.2. Phân tích nguyên lý hoạt động của hệ thống. Để điều khiển được trạm phát sự cố trước tiên ta cấp nguồn DC24V từ ắc qui cho hệ thống khi hệ thống đã sẵn sàng làm việc.Khối ATPC có điện đóng tiếp điểm (801-802) ATPC(S7) cấp điện cho rơle 8X1(S7), tiếp điểm 8X1(9-5)S7 đóng chờ sẵn. Khi tiếp điểm (AL7-AL9) cảm biến vị trí điều khiển đóng đưa tín hiệu đến chân 25 của GRU1(S7) cấp điện cho rơle 43RX(S7), đóng tiếp điểm 43RX(21-22)S7 cấp điện cho rơle 10X(S7), tiếp điểm 10X(81- 82)S7 đưa tín hiệu tới khối BTPC(S7) sẵn sàng khởi động động cơ lai máy phát.Tiếp điểm 8X1(7-11)S8 cấp điện cho đèn YL4(S8) sáng báo nguồn đã được cấp cho hệ thống.Tiếp điểm (10X1-10X2) đóng cấp nguồn cho rơle 10AX(GRU1)S7, hệ thống chuyển sang chế độ ST-BY. Trạm phát sự cố tầu SAN – FILICE có hai chế độ hoạt động đó là chế độ điều khiển bàng tay và chế độ tự động.. * Hoạt động ở chế độ tự động (AUTO OPERATION). Bật công tắc 43A(S7)sang vị trí AUTO, tín hiệu tự động được đưa tới chân 15 của GRU1(S7) cấp điện cho rơle 43RX(S7),tiếp điểm 43RX(21-22) đóng cấp điện cho rơle 10X(S7),tiếp điểm 10X(81-82) đóng đưa tín hiệu hệ thống sẵn sàng hoạt động tới ATPC(S7).Tiếp điểm ATPC(10X1-10X2) đóng cấp nguồn cho rơle 10AX(GRU1)S7, hệ thống chuyển sang chế độ ST-BY. Khi hệ thống hoạt động bình thường Rơle 84MX(S1) có điện đóng tiếp điểm 84MX(S7) đưa tín hiệu đến khối ATPC(S7),ATPC khống chế không cấp nguồn cho công tắc tơ MC2(S1), tiếp điểm MC2(S8) mở, đèn YL2(S8) không sáng báo hệ thống hoạt động bình thường. Khi hệ thống xảy ra sự cố mất nguồn chính thì rơle 84MX(S1) mất điện mở tiếp điểm 84MX(43-44) mở đưa tín hiệu đến khối ATPC(S7) khống chế không cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ MC1 và tiếp điểm thường đóng 84MX(21,22)(S1) đóng lại cấp nguồn cho rơle thời gian 27BT(S7). Sau 20sec tiếp điểm 27BT(1-2) đóng đưa tín hiệu cho khối ATPC(S7), khối này đưa tín hiệu chuẩn bị cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ MC2. 83 Khi bảng điện chính mất điện thì sẽ có tín hiệu đưa đến để điều khiển máy phát sự cố hoạt động cấp điện cho bảng điện chính để cấp điện cho một số phụ tải quan trọng. Quá trình điều khiển được thực hiện như sau : Khi bảng điện chính mất điện có tín hiệu đưa đến buồng khởi động buồng máy để khởi động máy phát sự cố, máy phát sự cố chạy, nguồn sự cố cấp điện cho mạch đo và mạch đèn báo cách điện của pha so với đất. Aptômat ACB đóng để cấp nguồn cho mạch điều khiển cấp nguồn cho thanh cái, và đóng tiếp điểm thường mở ACB(Axa1-Axc1)(S8) cấp điện cho rơle ACBX(S7),tiếp điểmACBX(5-9)(S7) đưa tín hiệu đến khối ATPC(S7),ATPC đưa tín hiệu cấp điện cho đèn GL10(S8) sáng báo đã đóng ACB. Đồng thời khi máy phát sự cố hoạt động, tiếp điểm (AL19-AL21) cấp tín hiệu tới GRU1,GRU1 đưa tín hiệu đóng tiếp điểm GRU1(43-43)(S7), cấp điện cho đèn GL8(S8) sáng báo máy phát sự cố hoạt động. Đồng thời tiếp điểm GRU1(31-32)(S7) đưa tín hiệu đến khối ATPC(S7). Khi điện áp sự cố đạt 95% thì sau 3sec khối 84G cấp điện cho khối ATPC,ATPC đưa tín hiệu cấp điện cho rơle MC2(S1) đóng tiếp điểm MC2 trên mạch chính cấp điện sự cố cho hệ thống điện MSB, tiếp điểm MC2(S8) cấp điẹn cho đèn YL3(S8) báo hệ thống đã được cấp nguồn sự cố.Tiếp điểm MC2(S7) đưa tín hiệu đến khối ATPC, ATPC đưa tín hiệu khống chế cấp nguồn cho công tắc tơ MC1(S1), tiếp điểm MC2(S1) trước đó đã đóng khi MC2(S1) có điện.Nguồn AC440V được cấp cho các bảng điều khiển EP1  EP6 để điều khiển cấp điện cho các phụ tải quan trọng, cấp điện cho mạch đo, và mạch đèn Khi bảng điện chính có điện trở lại thì rơle 84MX (S1) lại có điện đóng tiếp điểm 84MX(43,44)(S7), cuộn hút công tắc tơ MC1(S1) có điện mở tiếp điểm thường đóng MC1(S1). Khi khối ATPC có tín hiệu bảng điện chính có điện trở lại nó sẽ khống chế cắt điện cuộn hút MC2(S1),mở tiếp điểm chính của nó cắt điện sự cố ra khỏi lưới và tiếp điểm MC2S8) mở cắt điện, đèn YL3S8) không sáng báo bảng điện chính đã được cấp nguồn trở lại.Khi bảng điện chính có điện trở lại thì tiếp điểm (AL28-AL30) đóng đưa tín hiệu đến khối ATPC diều khiển dừng máy phát sự có và đưa máy phát sự cố về chế độ STANT- BY.Tiếp điểm GRU1(91-92)(S8) báo máy phát sự cố ở trạng thái stand- by. Muốn kiểm tra sự hoạt động của các đèn ta có thể đóng nút thử đèn 3-11L (LAMP TEST)(S8), rơle 8X2(S8) có điện đóng các tiếp điểm thường mở lại, các đèn được cấp nguồn. 84 KẾT LUẬN Sau thời gian 3 tháng tìm hiểu và nghiên cứu cộng thêm sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp và các thầy giáo trong khoa, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Kiều Đình Bình. Đến nay bản đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành, bản đồ án tốt nghiệp của em đã nghiên cứu được các nội dung sau: - Giới thiệu khái quát về tàu 34.000T - Tìm hiểu nghiên cứu về hệ thống năng lượng điện tàu 34.000T, nghiên cứu về các hệ thống truyền động điện như hệ thống máy nén khí, hệ thống bơm Ballast, hệ thống quạt gió buồng máy. Về hệ thống tự động trên tàu em đã trình bày được hệ thống lái tự động và hệ thống điều khiển nồi hơi. - Đi sâu nghiên cứu về trạm phát sự cố tàu 34.000T trong phần này em đã tìm hiểu được thuật toán điều khiển trạm phát sự cố tàu 34.000T, tự dộng điều chỉnh điện áp đối với trạm phát điện sự cố, tự động khởi động D-G điện sự cố và tự độngchuyển nguồn từ trạm phát chính sang trạm phát sự cố. Em cũng tính được công suất trạm phát sự cố trên tàu 34.000T và thấy rằng công suất của máy phát sự cố trtên tàu 34.000T chon hoàn toàn hợp lí. Qua quá trình nghiên cứu em nhận thấy rằng: + Các hệ thống điện tàu SAN-FILICE đã đáp ứng đầy đủ về tính năng kỹ thuật của hệ thống dưới tàu thuỷ. Đặc biệt trạm phát sự cố của tàu hoàn toàn có thể đảm bảo cho tàu hoạt động tốt khi trạm phát chính bị hỏng. Tuy nhiên do trình độ còn có hạn và việc hạn chế trong việc cập nhật công nghệ hiện đại nên đề tài của em chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp nhận xét của các thầy cô cũng như các bạn đồng nghiệp để đề tài của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, tháng 3 năm 2010 Sinh viên:Nguyễn Thị hằng 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.TRẠM PHÁT ĐIỆN Tác giả : KS. Bùi Thanh Sơn Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000 2.TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Tác giả : KS. Lưu Đình Hiếu Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Hải Phòng - 1998 3.PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG Tác giả : TS. Lưu Kim Thành Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Hải Phòng - 2000 4. KỸ THUẬT VÔ TUYẾN ĐIỆN Tác giả : KS. Lê Hữu Toán Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam Hải Phòng - 1996 5. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỚN Tác giả : Nguyễn Bính Nhà Xuất Bản Khao Học Và Kỹ Thuật Hà Nội - 2000