Nghiên cứu về trạm phát điện chính của hãng schneider dùng trên các tàu đóng mới tại việt nam

  • 46 trang
  • file .docx
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................2
Chương 1: Tổng quan về trạm phát điện chính tàu thủy................................3
1.1. Định nghĩa, phân loại.....................................................................................3
1.1.1. Định nghĩa...................................................................................................3
1.1.2. Phân loại......................................................................................................3
1.2. Các dạng phân chia năng lượng.....................................................................3
1.2.1. Hệ thống phân chia năng lượng theo hình vành khuyên............................3
1.2.2. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia đơn giản.......................................4
1.2.3. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia phức tạp.......................................4
1.3. Các hình thức bảo vệ có trong trạm phát điện tàu thủy..................................6
1.3.1. Bảo vệ ngắn mạch cho trạm phát điện........................................................6
1.3.2. Bảo vệ quá tải cho máy điện chính..............................................................9
1.3.3. Bảo vệ công suất ngược cho trạm phát điện..............................................12
1.3.4. Bảo vệ điện áp thấp cho trạm phát............................................................18
1.3.5.Bảo vệ điện áp cao cho trạm phát...............................................................18
Chương 2. Cấu tạo của bảng điện chính Schneider.......................................19
2.1. Kết cấu của bảng điện chính.........................................................................19
2.2. Các phần tử trên bảng điện chính.................................................................19
Chương 3. Nguyên tắc hoạt động của bảng điện chính.................................33
3.1.Mạch đóng aptomat chính của một máy phát lên lưới..................................33
3.2. Mạch hoà đồng bộ máy phát số một lên lưới...............................................35
3.3. Điều chỉnh tần số và phân chia tải tác dụng cho các máy phát....................38
3.4. Tự động phân chia tải vô công cho các máy phát công tác song song.........39
3.5. Các mạch đo và hoạt động :.........................................................................41
3.6. Các mạch bảo vệ có trong bảng điện chính:.................................................42
KẾT LUẬN.........................................................................................................45
1
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta là một nước có chiều dài đường biển 3260 Km. Từ lâu nay người dân
ta đã biết khai thác nó để vận chuyển lưu thông hàng hoá. Ngày nay giao thông
vận tải biển đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Giao thông
đường biển giúp rút ngắn được khoảng cách vận chuyển. Nó mang lại năng suất
cao trong việc khai thác tiềm năng kinh tế biển, vì thế mà chúng ta cần phải có
trách nhiệm và biện pháp cụ thể để bảo vệ và khai thác nó một cách hợp lí. Để
bảo vệ và khai thác nó một cách tốt nhất trong xu thế hội nhập hiện nay thì
chúng ta phải có một nền công nghiệp đóng tàu hiện đại và tiên tiến, đồng thời
chúng ta cũng phải có một lực lương nhân lực có trình độ chuyên môn tốt để
đảm nhiệm được những vị trí trên tàu. Sự ra đời của trường Đại Học Hàng Hải
Việt Nam chính là cái nôi để đào tạo ra nguồn nhân lực đó.
Trong thời gian 4,5 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Hàng Hải
nói chung và khoa điện - điện tử nói riêng em đã tiếp thu được những kinh
nghiệm quý báu về việc khai thác tài nguyên biển và kiến thức cơ bản về ngành
học của mình. Sau thời gian thực tập tại nhà máy đóng tàu Bạch Đằng. Được sự
đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Điện- Điện Tử, em đã được nhận đề tài tốt
nghiệp “Nghiên cứu về trạm phát điện chính của hãng Schneider dùng trên
các tàu đóng mới tại Việt Nam ”.
Trong thời gian học tập và rèn luyện tại trường với sự cố gắng của bản thân
và đặc biệt là nhận được hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo của thầy Th.s Hứa Xuân
Long, và các thầy trong khoa Điện- Điện Tử em đã hoàn thành xong đồ án tốt
nghiệp một cách tốt nhất. Xong với kiến thức và chuyên môn còn hạn hẹp nên
đề tài của em không thể tránh được những thiếu sót. Vậy em mong nhận được sự
giúp đỡ và chỉ dẫn thêm của thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn ạ.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng, ngày… tháng … năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Thắng
2
Chương 1: Tổng quan về trạm phát điện chính tàu thủy
1.1. Định nghĩa, phân loại
1.1.1. Định nghĩa
- Trạm phát điện chính là nơi chuyển đổi các dạng năng lượng khác thành
năng lượng điện và từ đó phân phối đến các phụ tải.
1.1.2. Phân loại
- Trạm phát điện một chiều ( máy phát 1 chiều kích từ hỗn hợp )
- Trạm phát điện xoay chiều ( máy phát đồng bộ 3 pha chưa bão hào )
1.2. Các dạng phân chia năng lượng
- Trong hệ thống điện tàu thủy ta có thể gặp các loại hệ thống phân chia điện
năng sau :
1. Hệ thống phân chia năng lượng theo hình khuyên
2. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia đơn giản.
3. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia phức tạp
1.2.1. Hệ thống phân chia năng lượng theo hình vành khuyên
- Đây là hệ thống mà tất cả các bảng điện phụ có thể được cấp nguồn đồng thời
từ hai hướng bằng hai đường cáp khép kín theo hình vành khuyên.
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống phân chia theo hình vành khuyên
1-Các máy phát; 2-Bảng điện chính; 3-Các bảng điện phụ;
4- Các aptomat; 5- Đường cáp; 6- Đường cáp phụ cung cấp cho
bảng điện phụ; 7- Các bảng điện nhỏ hay các phụ tải lớn.
3
- Ngoài ra một số điểm trên hình vành khuyên còn được cấp theo đường cáp phụ
6 sao cho sự sụt áp trên cáp là thấp nhất.
- Trong trường hợp bị ngắn mạch hay hỏng một đoạn cáp nào đó thì đoạn cáp
cáp đó có thể loại ra nhờ các cầu giao 4 và điểm cần cấp điện vẫn được cấp từ
bảng điện chính theo hướng khác.
- Các đường cáp tạo thành hình khuyên được đặt phía phải và phía trái của mạn
tàu. Trường hợp có sự cố một bên mạn tàu, đồng thời hỏng cáp điện đi phía mạn
đó, ta vẫn có cáp của phía mạn kia cấp điện cho các điểm cần thiết. Loại hệ
thống phân phối điện năng này có khả năng tiết kiệm được tiết điện dây dẫn khi
cấp cho phụ tải công suất lớn, tăng độ tin cậy cấp nguồn cho thiết bị. Nhược
điểm của hệ thống là phức tạp và vận hành, khai thác gặp những khó khăn nhất
định.
-Hệ thống này được ứng dụng trên tàu quân sự hay các tàu vận tải rất lớn.
1.2.2. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia đơn giản
- Đây là hệ thống mà tất cả máy phát được cấp trên bảng điện chính và từ đó
cung cấp đến các phụ tải trực tiếp bằng cáp qua các cầu dao và các áp tô mát đến
các phụ tải..
1
G
2
G 1
Hình 1.2. Sơ đồ phân phối theo tia đơn giản
1-Các phụ tải động lực; 2-Phụ tải ánh sáng.
- Hệ thống này chỉ được ứng dụng trên các tàu nhỏ.
1.2.3. Hệ thống phân chia năng lượng theo tia phức tạp.
- Khi nói đến hệ thống phân phối theo tia phức tạp ta cần phân biệt là hệ thống
được cấp điện từ một số bảng điện chính. Đây tất nhiên là một vài hệ thống phân
4
phối theo tia có liên quan mật thiết với nhau. Loại hệ thống từ một số bảng điện
chính chỉ được trang bị trên tàu quân sự cỡ lớn hay trên các chiến hạm.
- Cả hai loại hệ thống phân phối theo tia phức tạp kể trên có những tính chất
chung. Đó là từ bảng điện chính hay một số bảng điện chính đều phân phối theo
tia đến các bảng điện phụ của các nhóm phụ tải, rồi từ bảng điện phụ này lại
phân phối theo tia đến các bảng phụ cấp nguồn trực tiếp cho các phụ tải.
- Thứ tự cấp nguồn kiểu này phụ tải lúc nào cũng như nhau. Phụ thuộc vào tình
thế mà một số phụ tải lớn và nhỏ có thể được cấp nguồn trực tiếp từ bảng điện
chính hoặc từ bảng điện phụ của các nhóm phụ tải.
- Trên đội tàu buốn, vận tải, hình htức phân phối điện năng theo tia phức tạp từ
một bảng điện chính được ứng dụng rất phổ biến. Xuất phát từ ưu điểm cơ bản
là có thể điều khiển phân phối năng lượng điện từ một trung tâm.
Bđ 2 5
c 4
G
3
1 2 5
G
2 5
G 3
1
4 2 5
Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống phân chia theo tia phức tạp
1-Các phụ tải được cấp nguồn trực tiếp từ BĐC;
2-Các bảng điện phụ cung cấp đến từng
3-Các bảng điện phụ cung cấp tới từng nhóm phụ tải;
4-Các phụ tải được cấp nguồn từ bảng phụ 3;
5-Các phụ tải được cấp nguồn từ bảng phụ 2.
5
Bđc
3
Bđc 3 2 4 Bđc
2 1 4
Hình 1.4: của hệ thống có 4 bảng điện chính
2-Nhóm phụ tải rất quan trọng; 3- Nhóm phụ tải quan trọng;
4- Nhóm phụ tải ít quan trọng.
1.3. Các hình thức bảo vệ có trong trạm phát điện tàu thủy
Máy phát điện trong trạm phát điện tàu thủy cần có các bảo vệ sau đây:
1. Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát
2. Bảo vệ quá tải cho máy phát
3. Bảo vệ công suất ngược cho máy phát.
4. Bảo vệ thấp áp cho máy phát.
5. Bảo vệ điện áp cao cho máy phát
1.3.1. Bảo vệ ngắn mạch cho trạm phát điện
1. Các hậu quả trong dòng ngắn mạch gây ra
- Do có trị số lớn nên dòng ngắn mạch nhanh chóng đốt nóng các phần tử dẫn
điện mà nó đi qua đến nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cho phép nhiều lần, làm cho
tiếp điểm của các khí cụ bị cháy nếu như khí cụ đó không dược tính toán để có
khả năng chịu được dòng ngắn mạch.
- Do ngắn mạch lớn chạy qua sẽ làm xuất hiện lực tương hỗ rất lớn giữa các
phần dẫn điện của hệ thống điện năng, lực này sẽ làm hư hỏng các vật cách điện
làm trụ đỡ các khí cụ, thanh cái, hoặc các vật cố định khác.
6
- Dòng ngắn mạch có thể gây ra 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.
- Nếu dòng ngắn mạch kéo dài mà điểm ngắn mạch gần máy phát thì hết sức
nguy hiểm, có thể gây cháy máy phát hay làm mất đồng bộ giữa các máy phát
đang công tác song song.
- Do vậy bảo vệ ngắn mạch cho máy phát là vô cùng quan trọng. Đối với máy
phát có thể các loại bảo vệ khác không có nhưng nhất thiết bảo vệ ngắn mạch
phải có. Bảo vệ ngắn mạch có thể bằng cách các thiết bị bảo vệ khác nhau
nhưng chúng ta thường gặp nhất là cầu chì, aptomat hoạt động nhanh và cuộn
cảm.
Trên tàu thủy được ứng dụng ba nhóm aptomat để bảo vệ ngắn mạch.
1. Aptomat cổ điển
2. Aptomat chọn lọc
3. Aptomat hoạt động nhanh.
-Tất cả ba loại này đều đáp ứng đủ các yêu cầu qui định của Đăng kiểm và cơ
quan qui chuẩn thiết bị.
2. Các loại bảo vệ ngắn mạch trong trạm phát điện xoay chiều.
a.Dùng Aptomat hoạt động chọn lọc:
t
t
i
tK
qt
tz
tb
nm
0 Idm Igh I1 I2 I3 I
I>>
Hai nấc bảo vệ ngắn mạch Chu kì hoạt động tz=0,1 0,5(s)
Hình 1.5. Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat chọn lọc.
7
Loại này được lắp thêm phần tử cho phép kéo dài thời gian hoạt động khi bảo vệ
ngắn mạch
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.
b.Dùng 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.
10ms
ts
tk
tz tb qt
ts nm
0 IdmIgh I1 I2 I3 I4 I
I>>> :ba nấc bảo vệ ngắn mạch . ts=1 đến vài ms cho đến 10ms
Hình 1.6. Đặc tính Ampe – thời gian của aptomat hoạt động nhanh.
Tóm lại từ đặc tính dòng-thời gian của các loại aptomat, ta thấy khi sử dụng loại
aptomat cổ điển và chọn lọc muốn bảo vệ dòng ngắn mạch với thời gian cắt
ngắn hơn tb thì thường phải phối hợp với cầu chì,còn khi sử dụng loại aptomat
hoạt động nhanh thì không cần phải có cầu chì. Trong thực tế: nấc thứ nhất
Ing>2,5Iđm; nấc thứ hai Ing (4,5 6)Iđm ; nấc thứ ba Ing (6 10)Iđm.
8
1.3.2. Bảo vệ quá tải cho máy điện chính
1) Các phương pháp bảo vệ quá tải cho các máy phát điện
- Bảo vệ quá tải bằng cách loại trừ dần các phụ tải. Tức là cắt bớt các phụ tải từ
không quan trọng, quan trọng, rồi rất quan trọng, sau đó mới đến cắt máy phát
điện ra khỏi lưới.
- Sau đây giới thiệu sơ đồ bảo vệ quá tải điển hình đã được ứng dụng trên tàu
thủy, hình 1.7
- Các Aptomat W1, W2, và W3 được cấp nguồn là điện áp dây của lưới điện,
khống chế các nhóm phụ tải O 1, O2, O3. Các nhóm phụ tải O 1, O2, O3 được phân
loại theo mức độ quan trọng. Ví dụ O 3 là nhóm phụ tải rất quan trọng O2 là
nhóm phụ tải quan trọng và O1 là nhóm phụ tải ít quan trọng.
- Aptomat máy phát Wp được cấp nguồn điều khiển thông qua biến áp hạ áp TN
(cũng có thể lấy trực tiếp từ mạng).
- Các rơ le dòng Ir, Is, It được cấp nguồn qua biến dòng PP và sẽ phát tín hiệu
sau khi xuất hiện dòng quá tải máy phát tới mức dòng cần bảo vệ ít nhất là một
pha. Tín hiệu này (tín hiệu quá tải) đồng thời đưa tới rơle thời gian C p. thời gian
dễ hoạt động của các rơle thời gian C 1, C2, C3 và Cp được chỉnh định sao cho tc1 <
tc2 < tc3 < tcp.
- Sau một thời gian quá tải nhất định các nhóm phụ tải O 1 sau đó là O2 và tiếp
theo là O3 được tuyến tự cắt ra khỏi lưới điện nhờ các rơle thời gian hoạt động
cắt nguồn của các cuộn giữ U. Sau khi đã cắt các nhóm phụ tải O 1, O2, và O3 mà
máy phát vẫn còn bị quá tải thì tín hiệu vẫn tiếp tục đưa đến C p và sau thời gian
trễ Tcp rơle Cp sẽ cắt nguồn điều khiển Wp. Máy phát sẽ được cắt ra khỏi mạng.
- Nếu sau khi cắt đến nhóm phụ tải nào đó mà máy phát hết quá tải thì tín hiệu
quá tải mất, các rơle thời gian mất nguồn nuôi, máy phát và các nhóm phụ tải
còn lại (chưa bị cắt ra) tiếp tục công tác.
- Các rơ le dòng có thể là các rơle bán dẫn. Các rơle điện từ đã được sử dụng rất
rộng rãi trước đây. Chúng có những nhược điểm cơ bản là hệ số phục hồi tương
đối thấp (0, 8  0, 9)
9
U<
O1
W1
U<
W2
R
S
T
C1
O2
C3
C3
P
CP
IR
IR
IR
TN
U<
G
WP
U<
W3
Hình 1.7: Bảo vệ quá tải bằng cách ngắt dần các phụ tải.
10
-Rơle dòng bằng bán dẫn không có những nhược điểm trên nên ngày càng được
ứng dụng nhiều trên tàu thủy.
IR ~ Ura
IS ~ Tæng hîp KhuÕch ®¹i
Trig¬
IT ~ tÝn hiÖu vµo dßng 1 chiÒu
Us Us
Hình 1.8: Sơ đồ khối đơn giản rơle dòng ba pha US điện áp nuôi
-Phần tử cơ bản của rơle dòng ba pha bằng bán dẫn la phần tử tổng hợp tín hiệu
vào. Phần tử này có vài ba cửa vào không phụ thuộc vào nhau. Sau khi tổng hợp
các tín hiệuđầu vào, tín hiệu được đưa đến bộ khuyếch đại và được gửi tới bộ
trigơ.
Sơ đồ của khối tổng hợp tín hiệu vào được giới thiệu trên hình 1.9
a e
R1 R2 R3
IR D1 Ufe
b
IS D2
c f
IT D3
d
Hình 1.9: Sơ đồ tổng hợp tín hiệu đầu vào
-Tín hiệu lấy từ các biến dòng đưa tới các đầu ab, ac, ad tỷ lệ thuận với điện áp
rơi trên R1, R2 và R3. Các điện áp này được chỉnh lưu nửa chu kỳ qua các đi ốt
D1, D2 và D3. Trên đầu đấu dây ef ta nhận được điện áp một chiều mấp mô U cf
với biên độ tỷ lệ thuận với trị số dòng điện các pha lệch nhau góc 120o.
-Điện áp đầu ra của bộ tổng hợp tín hiệu có thể được trực tiấp đưa trên trigơ
hoặc thông qua khuyếch đại dong một chiều. Cả hai trường hợp đều điều chỉnh
được trị số xác định của điện áp từ phần tử tổng hợp tín hiệu. Trên cửa ra của
rơle dòng bằng bán dẫn là bộ trigơ để gây ra điện áp một chiều đột biến ở cửa ra.
11
Hình 1.10: Sơ đồ đấu nối rơ le bảo vệ quá tải cắt các phụ tải không quan trọng
380 440V
R
S
T
Tõ r¬le Tõ r¬le thêi gian
thêi gian CP WP c1, c2 hay c3 W1...n
P
h×nh
§Õn c¸c
r¬le
thêi gian
R¬le
dßng
C¸c phô t¶i
G kh«ng quan träng
1.3.3. Bảo vệ công suất ngược cho trạm phát điện
1.Hậu quả của hiện tượng công suất ngược :
- Khi 1 máy phát đang công tác song song bị công suất ngược nó sẽ làm cho
máy phát kia bị quá tải .Trong nhiều trường hợp có thể dẫn đến mất điện toàn
tầu.
- Khi máy bị công suất ngược lớn có thể dẫn đến bị mômen soắn làm ảnh hưởng
nghiêm trọng tới trục cơ của đông cơ điezel lai máy phát.
- Khi có máy bị công suất ngược sẽ làm giảm tần số (f) và điện áp của mạng.
2. Các phương pháp bảo vệ công suất ngược cho máy phát đồng bộ
- Thiết bị bảo vệ chống công suất ngược cho máy phát đồng bộ phải có phần tử
cảm biến được chiều của công suất. Nó được gọi là rơ le bảo vệ công suất ngược
(REVERSE POWER RELAY ).
- Trên tàu thủy thường được ứng dụng hai loại rơle công suất ngược đó là rơle
công suất ngược cảm ứng UM 149 và rơle công suất ngược bằng bán dẫn (điện
tử).Rơle công suất ngược cảm ứng được lắp dặt trên các tàu đóng cách đây
12
không lâu lắm. Nhược điểm của loại này là chịu tác động của môi trường tàu
thủy quá lớn như rung động, chấn động và có hệ số hồi phục nhỏ.
a. Dùng rơ le công suất ngược kiểu đĩa quay UM-149.
- Trên các tàu do của Nga đóng thường lắp đặt rơle công suất ngược cảm ứng ký
hiệu UM - 149 được giới thiệu ở hình 1.11.
I
Nèi víi 4
biÕn dßng 1
I
8
3 9
Nèi víi u
biÕn ¸p 5
2
Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo rơle UM-149
Cấu tạo của rơle UM - 149 bao gồm các phần tử : các khung từ 1 và 2, trên
khung từ 1 được quấn cuộn dòng 4 và lấy tín hiệu từ biến dòng của máy phát.
Trên khung từ 2 được quấn cuộn áp 5 và lấy tín hiệu từ biến áp đo lường. Đĩa 3
bằng nhôm được cố định trên trụ quay có các gối đỡ. Tiếp điểm 8 được cố định
cùng với trụ quay của đĩa nhôm 3. Tiếp diểm 9 đặt cố định. Khi đĩa nhôm 3
được quay theo một chiều nhất định tiếp điểm 8 và 9 sẽ tiếp xúc. Đĩa nhôm 3 chỉ
được quay theo hướng nhất định. Hướng ngược lại không quay được và đã bị
hãm bằng chốt.
Ta hãy xét quá trình xảy ra trong rơle UM - 149.
Muốn có từ trường quay ta phải tạo ra hai từ thông  1 và  u lệch pha nhau về
không gian và thời gian
I
I
u



I
I
Iu
 u13
Hình 1.12: Sơ đồ véc tơ rơle UM-149
Từ sơ đồ véc tơ ta có:Véc tơ điện áp đưa vào cuộn 5 (áp) U, véc tơ của dòng đưa
vào cuộn 4 là I,  góc lệch pha giữa U và I. I u - dòng chạy trong cuộn áp 5. Do
có sự tổn hao nên vectơ  và I lệch nhau một góc nhỏ. Như vậy hai từ thông  1
và  u lệch pha đó tạo tạo ra từ trường quay và gây ra mômen quay trên đĩa
nhôm 3 ta có thể tính:
M1 = K .  I .  U . sin 
Khi từ chế độ máy phát chuyển sang chế độ động cơ thì véc tơ dòng quay đi một
góc 180o. Góc tạo thành giữa véc tơ I’ và U’ sẽ là 180 o -  và góc tạo bởi  U và
 ’I là 180o +  .
Lúc này mômen quay trên đĩa 3 là :
M2 = K .  ’I.  U sin (180o +  ) = - K .  ’I .  U sin 
-Từ biểu thức trên ta rút ra kết luận: khi véc tơ dòng quay đi một góc 180 o
(tương ứng với chế độ động cơ của máy phát) thì mômen quay gây ra trên đĩa
nhôm 3 sẽ đổi dấu. Đối với rơle UM - 149, muốn điều chỉnh mức hoạt động của
công suất ngược ta thay đổi số vòng dây của cuộn dòng. Còn muốn điều chỉnh
thời gian hoạt động, ta thay đổi khoảng cách giữa tiếp điểm 8 và 9.
R
S
T
+ _
P
Bd
N¬i ®Õn cña c¸c
thiÕt bÞ kh¸c
BA
G
14
Hình vẽ 1.13: Sơ đồ đấu rơle công suất ngược UM-149
b.Rơ le công suất ngược dạng dùng biến áp nhậy pha.
R
S _
+
T
+ RT RN
RI
(-) + - (+) _
CL 1 CL 2
1 2 3 4
Bd
BA1 BA 2
BA
G
Hình vẽ 1.14: Sơ đồ rơ le công suất ngược kiểu biến áp nhạy pha
Bên cạnh rơle công suất ngược UM - 149 trên các tàu Nga còn ứng dụng rơle
công suất ngược mà phần tử cảm biến là các biến áp nhậy pha như (hình 1.14).
Rơle này bao gồm hai phần chính:
- Phần nhạy pha
- Phần thực hiện
Phần thực hiện bao gồm rơle phân cực RI hoạt động khi UCL1 > UCL2
Phần nhạy pha gồm hai biến áp BA 1 và BA2 và hai cầu chỉnh lưu hai nửa chu kỳ
CL1 và CL2 . Biến áp BA1 có cuộn 1 và 2 là hai cuộn thứ cấp. Biến áp BA 2 có
hai cuộn 3 và 4 là hai cuuộn thứ cấp. Khi máy phát đang làm việc ở chế độ máy
phát thì U2.3 >> U1.4 tức là cuộn 2 và 3 được đấu thuận, cuộn 1 và 4 được đấu
ngược. Do vậy UCL1 >> UCL2, rơle phân cực RI không hoạt động và điện áp một
chiều cấp cho RI không về cực tính. Khi máy phát công tác ở chế độ động cơ thì
15
quan hệ góc pha ở biấn áp BA 1 thay đổi và ta có cuộn 2 và 3 đấu ngược, cuộn 1
và 4 đấu thuận nên U1.4 >>UCL2 . Điện áp một chiều cấp cho rơle phân cực RI phù
hợp cực tính nên nó hoạt động đóng tiếp điểm cấp nguồn cho cuộn ngắt RN
c. Rơ le công suất ngược bằng bán dẫn.
- Hiện nay trên các tàu đóng mới hầu như được lắp đặt rơle công suất ngược
bằng bán dẫn. Hình 1.15 giới thiệu sơ đồ khối đơn giản rơle công suất ngược
bằng bán dẫn. Phần tử cơ bản nhất của rơle 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 được khuyếch đại được đưa đến trigơ.
I~ U ra
Bé nh¹y pha KhuÕch ®¹i Trig¬
U~ Us Us
Hình vẽ 1.15: Sơ đồ khối rơle công suất ngược điện tử
Sau đây sẽ giới thiệu rơle công suất ngược bằng bán dẫn do Balan sản xuất có
ký hiệu mRPZ - 10. Rơle mRPZ - 10 được sử dụng với máy phát M - 501, M -
503 trên trạm phát điện tàu thủy.
+ Các thông số kỹ thuật
- Điện áp định mức :
3 x 380V/ + 10% - 20%/50Hz -> M - 501
3 x 440V/ + 15% - 30%/60Hz -> M - 503
- Dòng định mức 5A
- Điều chỉnh giới hạn công suất ngược 4 - 17%
- Hệ số hồi phục 0,95
- Điện áp ra U = 24V , I = 0,8V
16
Từ sơ đồ nguyên lý giới thiệu trên hình 1.16 ta thấy điện áp ba pha của máy phát
được đưa tới cửa 4, 5, 6 biến áp BA. Tín hiệu dòng lấy từ cuộn thứ cấp của biến
dòng đo lường được đưa tới cửa 1, 2. Trên cửa ra của phần tử cảm biến với
chiều công suất (phần tử nhạy pha) ta nhận được biến áp một chiều có cực tính
phụ thuộc vào chiều của công suất. Trị số của biến áp náy tỷ lệ với cường độ
dòng điện và hệ số công suất, không phụ thuộc vào điện áp của máy phát. Điện
áp này được đưa đến bộ khuếch đại dòng điện một chiều, bao gồm Tranzystor T 1
và t2. Bộ khuếch đại chỉ hoạt động với chiều điện áp trị số nhất định trên cửa
vào. Tín hiệu ra của bộ khuếch đại điều khiển chế độ công tác của trigo là điện
24v cấp cho rơle trunggian điều khiển aptomat máy phát điện.
7
D22
R R1
R2 R5 R9
T2 D21 T5 9
Bd
1 R33
N R33
R29
R7
2 R34 R3
BA D3 R32 T1 T3
4
R30 R33
D1
C3 C4
R33 R46 R4 R6 R8 R11
5
D6
6
R47
8
Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý rơle công suất ngược mRPZ-10
Theo yêu cầu của đăng kiểm nếu máy phát được truyền động bằng tuốc bin, giới
hạn điều chỉnh đặt bảo vệ công suất ngược từ 2%- 6% công suất định mức của
máy phát. Nếu máy phát truyền động bằng động cơ trong thì giới hạn điều chỉnh
đặt ngưỡng bảo vệ từ 8% - 15% công suất định mức máy phát.
+
Tíi m¹ch c¾t Nguån 24V
m¸y ph¸t  10% -1A
-
12 11 10 9 8 7
1 2 3 4 5 6
17
Phô
~ t¶i
Hình 1.17: Sơ đồ đấu dây rơle mRPZ – 10.
- Đối với máy phát điện tàu thủy độ trễ thời gian hoạt động thường được chỉnh
định từ 2-5s, mặc dù giới hạn điều chỉnh trên rơle công suất ngược từ 0 - 12s
(giây)
1.3.4. Bảo vệ điện áp thấp cho trạm phát
- Ngày nay các máy phát điện xoay chiều của các hãng lớn trên thế giớ đều có
bộ tự động điều chỉnh điện áp hoạt động hết sức tin cậy và có độ chính xác rất
cao.
- Do vậy việc bảo vệ điện áp thấp trong các trạm phát điện thường khi điện áp
máy phát bị tụt quá thấp < 60% Uđm thì cuộn giữ (UV)trong các áp tô mát nhả
ra tác đồng lên thanh giằng làm ngắt ACB ra khỏi lưới. Ngoài ra chúng còn có
tác dụng để bảo vệ “ không “cho trạm. Tức là khi máy phát không hoạt động
hoặc không phát ra điện áp bằng Uđm thì nó cũng không cho đóng áp tô mát lên
lưới.
- Khi các máy phát được xác định để công tác song song với nhau hay với các
nguồn điện bờ thì việc đóng aptomat sẽ không cho phép nếu kích từ chưa đạt tới
ít nhất là 80% trị số và định mức. Với định mức trên ta quan niệm rằng cần có
thiết bị khống chế (rơle) chỉ cho phép đóng aptomat máy phát khi điện áp của nó
đã đạt đến trị số cho trước.
-Trong hệ thống điện năng khi mất điện áp máy phát, thiết bị bảo vệ không nhất
thiết phải hoạt động ngay tức thời. Vì việc bảo vệ đã có thiết bị bảo vệ chống
ngắn mạch hoạt động. Rơle bảo vệ khỏi điện áp thấp được chọn hoạt động với
độ trễ đến 0,5s.
1.3.5.Bảo vệ điện áp cao cho trạm phát
- Trên các tầu hiện nay rất ít sử dụng các bảo vệ điện áp cao . Vì một mặt các bộ
VCU hoạt động rất hiệu quả , ít khi bị quá điện áp tới 5 % Uđm.
Các tầu của châu Âu khi dùng bảo vệ điện áp cao thường có khối bảo vệ điện áp
cao riêng. Khi có điện áp cao xuất hiện nó tác động trực tiếp tới thanh giằng
trong ACB để ngắt ACB ra khỏi lưới.
18
Chương 2. Cấu tạo của bảng điện chính Schneider
2.1. Kết cấu của bảng điện chính.
2.1.1. Bảng điện chính tàu ASL - ALBATROSS bao gồm có 11 PANEL
(page 060). Chi tiết như sau:
- S1(PANEL số 1): PANEL khởi động (No1 GROUP STARTER PANEL).
- S2(PANEL số 2): PANEL khởi động và cung cấp điện áp 440V (NGROUP
STARTER/440V FEEDER PANEL).
- S3(PANEL số 3): PANEL cung cấp điện áp 440V (No1 440V FEEDER
PANEL).
- S4 (PANEL số 4): PANEL phục vụ máy phát số 1 (No1 DIESEL
GENERATOR PANEL).
- S5(PANEL số 5): PANEL đồng bộ (SYNCHRO PANEL).
- S6(PANEL số 6): PANEL phục vụ máy phát số 2 (No2 DIESEL
GENERATOR PANEL).
- S7(PANEL số 7): PANEL phục vụ máy phát số 3 (No3 DIESEL
GENERATOR PANEL).
-S8(PANEL số 8): PANEL cung cấp điện áp 440V số 2 (440V FEEDER
PANEL).
- S9(PANEL số 9): Nhóm PANEL khởi động và cung cấp điện áp 440V số 2
(No2 GROUP STARTER/440V FEEDER PANEL).
- S10(PANEL số 10): PANEL khởi động số 2 (No2 GROUP STARTER
PANEL).
- S11(PANEL số 11): PANEL cấp điện áp 220V (220V FEEDER PANEL).
Các PANEL của bảng điện chính tàu 53000 tấn được bố trí theo hình chữ L có
chiều dài tổng cộng là 5.795m và có chiều cao là 2.100m.
2.2. Các phần tử trên bảng điện chính.
2.2.1. Panel số 1(S1): PANEL khởi động (No1 GROUP STARTER PANEL).
(sơ đồ trang 062) gồm các phần tử như sau:
*1-1:Bơm nước làm mát máy chính ở mức cao:
19
+ H21: Đèn màu xanh lá cây cho biết bơm đang hoạt động.
+ H22: Đèn màu trắng dùng để báo nguồn.
+ H23: Đèn màu đỏ cho biết bơm đang gặp sự cố.
+H25: Đèn màu vàng cho biết bơm đang ở trạng thái sẵn sàng hoạt động
(STANDBY).
+ HR: Đồng hồ đo thời gian hoạt động của bơm.
+ S21: Nút ấn khởi động bơm.
+ S22: Nút dừng bơm.
+ S24: Nút ấn RESET lại hệ thống khi hệ thống gặp sự cố.
+ S52: Công tắc lựa chọn chế độ điều khiển gồm có ba vị trí MANU-AUTO-
REMOTE.
+ A: Đồng hồ ampe kế dùng để đo dòng điện chạy qua bơm.
*1-2: Quạt gió buồng máy:
+ H21: Đèn màu xanh lá cây báo quạt gió đang hoạt động.
+ H22: Đèn màu trắng là đèn báo nguồn.
+ H24: Đèn màu đỏ cho biết quạt gió bị quá tải.
+ HR: Đồng hồ đo thời gian hoạt động của quạt gió.
+ S21: Nút ấn khởi động quạt gió.
+ S22: Nút ấn dừng quạt gió.
+ S25: Công tắc chọn vị trí điều khiển gồm có hai vị trí là từ xa và tại chỗ
(LOCAL/REMOTE).
+ S11: Công tắc khống chế điện trở sấy có hai vị trí ON/OFF.
+ A: Đồng hồ ampe kế dùng để đo dòng điện chạy qua quạt gió.
*1-3: Bơm nước mặn làm mát:
+ H21: Đèn màu xanh lá cây báo bơm đang hoạt động.
+ H22: Đèn màu trắng là đèn báo nguồn.
+ H23: Đèn màu đỏ báo bơm đang gặp sự cố.
+ H25: Đèn màu vàng báo bơm đang ở trạng thái sẵn sàng hoạt động
(STANDBY).
20