Trang thiết bị điện tàu 700teu đi sâu nghiên cứu hệ thống tời cô dây tự động

  • 61 trang
  • file .doc
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình phát triển của nền kinh tế quốc dân, đi đôi với các lĩnh
vực như: công nghiệp, nông nghiệp… thì ngành giao thông vận tải biển cũng
chiếm một vị trí quan trọng ở mỗi quốc gia. Đó là mạch máu giao thông nối liền
các vùng kinh tế của một đất nước và các nước trên thế giới với nhau.
Là một sinh viên học tập tại khoa Điện - Điện tử của trường Đại học Hàng
Hải Việt Nam, sau hơn 4 năm em đã được trang bị tương đối đầy đủ các kiến
thức cơ bản về những hệ thống điện năng trên tàu thuỷ và còn được tiếp cận với
những trang thiết bị, công nghệ điều khiển hiện đại đã và đang được áp dụng
trên nhiều con tàu vận tải hiện nay trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Sau khi
kết thúc đợt thực tập tại Nhà máy đóng tàu Nam Triệu. Được sự nhất trí của ban
chủ nhiệm khoa, em được giao đề tài thiết kế tốt nghiệp:
“Trang thiết bị điện tàu 700TEU - đi sâu nghiên cứu hệ thống tời cô dây tự
động”.
Qua quá trình tổng hợp, nghiên cứu tài liệu thu thập được với sự nỗ lực
phấn đấu của bản thân cùng sự giúp đỡ của các thầy, cô trong khoa Điện - Điện
tử trường đại học Hàng Hải Việt Nam, đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của
thầy giáo hướng dẫn Th.s Nguyễn Hữu Quyền, em đã hoàn thành đồ án tốt
nghiệp. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em không
thể tránh khỏi thiếu sót. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Nguyễn Hữu
Quyền, cùng các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này!
Hải Phòng, tháng 12 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Lê Đức Cường
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong đề tài
là trung thực, chưa được đăng trên bất kỳ tài liệu nào.
Hải phòng, tháng 12 năm 2015.
Sinh viên thực hiện
Lê Đức Cường
2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH VẼ........................................................................................4
CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TÀU 700 TEU....................5
1.1 Trạm phát điện tàu 700 TEU...........................................................................5
1.1.1 Trạm phát chính............................................................................................5
1.1.2 Trạm phát sự cố............................................................................................5
1.1.3 Trạm phát đồng trục.....................................................................................6
1.2 Bảng điện chính tàu 700 TEU.........................................................................6
1.2.1 Các mạch đo.................................................................................................6
1.2.2 Mạch điều khiển đóng mở Aptomat máy phát số 1......................................6
1.2.3 Hệ thống hòa đồng bộ các máy phát tàu 700 TEU......................................8
1.2.4 Quá trình phân chia tải giữa các máy phát công tác song song..................10
1.2.5 Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp.........................................................12
1.2.6 Các báo động và bảo vệ cho trạm phát điện...............................................14
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG, TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỂN HÌNH 21
2.1 Hệ thống điều khiển nồi hơi tàu 700 TEU....................................................21
2.1.1 Giới thiệu các phần tử của mạch điều khiển..............................................21
2.1.3 Nguyên lý hoạt động:................................................................................25
2.2 Hệ thống truyền động điện nâng hạ nắp hầm hàng.......................................35
2.2.1 Giới thiệu các phần tử................................................................................35
2.2.2 Nguyên lý hoạt động..................................................................................37
2.2.3 Báo động và bảo vệ....................................................................................37
CHƯƠNG 3 : HỆ THỐNG TỜI CÔ DÂY TỰ ĐỘNG......................................39
3.1 Khái quát đặc điểm chung hệ thống điều khiển truyền động điện tời neo....39
3.2 Chức năng của hệ thống tời cô dây tự động..................................................39
3.3 Hệ thống tời cô dây tự động tàu 700 TEU....................................................40
3
3.3.1 Giới thiệu chung hệ thống tời neo tàu 700 TEU........................................40
3.3.3 Chế độ báo động, bảo vệ:..........................................................................44
CHƯƠNG 4: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU, LẬP TRÌNH HỆ THỐNG TỜI CÔ
DÂY TỰ ĐỘNG HÃNG TOWIMOR SA..........................................................45
4.1/ Khái quát chung về tời cô dây tự động hãng TOWIMOR SA.....................45
4.2 Nguyên lý hệ thống tời cô dây tự động hãng TOWIMOR SA......................45
4.3 Lập trình bộ điều khiển tời cô dây tự động dung PLC..................................50
4.3.1 Xác định các tín hiệu vào/ra cho PLC.......................................................50
4.3.2 Thuật toán điều khiển................................................................................52
4.3.3 Chương trình trên PLC...............................................................................54
4.3.4 Nhận xét.....................................................................................................60
DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hình Tên hình Trang
Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán 51
4
CHƯƠNG 1 : HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TÀU 700 TEU
1.1 Trạm phát điện tàu 700 TEU
1.1.1 Trạm phát chính
* Các thông số kỹ thuật trạm phát điện chính
Tàu 700 TEU được trang bị hệ thống hai máy phát chính với thông số như sau
+ Hãng sản xuất :Leroy Somer
+ Loại : LSA 47.2 M7
+ Số lượng :2 cái
+ Công suất: S=538 (KVA)
P=430 (KW)
+ Điện áp định mức: U=450 (V)
+ Số lượng pha: 3 pha
+ Cosφ = 0.8
+ Tần số định mức : F=60 (Hz)
+ Dòng điện định mức : I=690 (A)
1.1.2 Trạm phát sự cố
Tàu 700 TEU được trang bị một máy phát sự cố với thông số như sau
* Thông số kỹ thuật máy phát sự cố
+ Hãng sản xuất : Leroy Somer
+ Loại : LSA 47.2 S5
+ Số lượng : 1 cái
+ Công suất : S = 500(KVA)
P = 400(KW)
+ Điện áp định mức : U = 450(V)
+ Số lượng pha : 3 pha
+ Cosφ = 0.8
+ Tần số định mức : F = 60(Hz)
+ Dòng điện định mức : I = 642(A)
1.1.3 Trạm phát đồng trục
5
* Các thông số chính của máy phát đồng trục
+ Hãng sản suất : Leroy Somer
+ Loại : LSA 50.1 VL10
+ Điện áp định mức : 450(V)
+ Dòng điện định mức : 1920(A)
+ Công suất định mức : S = 1495(KVA)
P = 1196(KW)
+ CosФ = 0.8
+ Tần số : F = 60(Hz)
1.2 Bảng điện chính tàu 700 TEU
1.2.1 Các mạch đo
- Mạch đo thời gian hoạt động của hệ thống: khi máy phát hoạt động, điện áp
của máy phát được cấp đến đồng hồ đo thời gian P5 đếm thời gian hoạt động
của máy phát.
- Tín hiệu dòng và tín hiệu áp của máy phát qua bộ biến đổi dòng và bộ biến đổi
công suất cấp cho đồng hồ P2 để đo công suất tác dụng của máy phát.
- Tín hiệu dòng của máy phát được đo bởi đông hồ đo dòng P1. ta điều chỉnh
công tắc chọn S1 để đo dòng : vị trí 1 đo dòng điện pha L1, vị trí 2 đo dòng điện
pha L2, vị trí 3 đo dòng điện pha L3.
- Đo điện áp bằng đồng hồ vôn kế P3 và đo tần số bằng đồng hồ đo tần số P4. Ta
điều chỉnh công tắc lựa chọn S3 có 4 vị trí : vị trí 1 là vị trí 0, vị trí 2 là vị trí đo
điện áp dây L1-L2, vị trí 3 là vị trí đo điện áp dây L2-L3, vị trí 4 là vị trí đo điện
áp dây L3-L1.
1.2.2 Mạch điều khiển đóng mở Aptomat máy phát số 1
a. Đóng Aptomat
Giả sử chúng ta thực hiện đưa máy phát số 1 cấp điện lên cho thanh cái.
Ta bật công tắc S8(28.1 MSB) sang vị trí 1 Manual nối 1-2.
- Khởi động diesel bằng cách nhấn tổ hợp phím A31(30.1 MSB) trên panel máy
phát. Tín hiệu từ màn hình cảm ứng sẽ được đưa tới khối A3(30.2 MSB), nối
6
chân 3 và chân 4 thuộc nhóm 1XD1 đưa tín hiệu đến khởi động diesel máy phát
số 1.
- Sau khi máy phát số 1 đã khởi động và điện áp của máy phát tăng đạt đạt giá
trị định mức, tần số cũng đạt giá trị định mức, các đại lượng này được theo dõi
trên các đồng hồ chỉ báo. Đèn H10(28.6 MSB) sáng. Lúc đó muốn đưa máy phát
số 1 lên lưới ta làm như sau:
+ Ấn nút S11(28.2 MSB) cấp tín hiệu đóng aptomat vào chân 1XT1.4 của khối
A1(28.2 MSB). Khi lưới chưa có điện thì rơle K11(37.1 MSB) chưa có điện nên
tiếp điểm 31-32 K11(28.3 MSB) vẫn đóng nên có thể ấn nút đóng aptomat S11
bất kì thời điểm nào. Nhưng khi lưới đã có điện thì tiếp điểm này mở nên chỉ ấn
nút đóng aptomat S11 lúc mà tiếp điểm 13-14 K20(28.2 MSB) đóng được chọn
bởi bộ chọn thời điểm hòa P5(40.4 MSB).
+ Tiếp điểm hành trình (27.4 MSB) đã mở và lò xo đã được nén lại. Khối A1 sẽ
cho tín hiệu tới chân 1XS1.6 cấp nguồn tới cuộn đóng XF(27.5 MSB) nhả chốt
giữ lò xo. Lò xo được mở, đóng aptomat đưa máy phát số 1 cấp điện lên lưới.
Cuộn giữ MN(27.6 MSB) đã có điện, giữ cho aptomat được đóng khi mà nó đủ
lực hút (đủ điện áp). Trong quá trình hoạt động, nếu xảy ra hiện tượng thấp áp
thì cuộn giữ sẽ không đủ lực hút giữ aptomat, aptomat sẽ bị nhả ra và máy phát
ngừng cấp điện lên lưới.
+ Tiếp điểm hành trình của aptomat đóng, động cơ M(27.4 MSB) có điện, nén lò
xo lại. Cuộn đóng XF(27.5 MSB) mất điện và nhả chốt giữ lò xo. Cuối hành
trình, tiếp điểm hành trình mở, động cơ M mất điện, chốt giữ lò xo ở trạng thái
nén chuẩn bị cho lần đóng aptomat sau.
Khi aptomat đã đóng thì đèn S11(28.6 MSB) sáng báo máy phát số 1 đang
cấp điện lên lưới. Đồng hồ P5(27.5 MSB) bắt đầu tính thời gian. Đèn H10
không sáng.
b. Cắt Aptomat
Khi máy phát đang hoạt động bình thường vì môt lý do nào đó, ta muốn cắt
máy phát ra khỏi lưới ta ấn nút S10(28.3 MSB), tín hiệu mở aptomat sẽ được
7
đưa tới chân 1XT1.5 của khối điều khiển và bảo vệ máy phát (A1). Khối A1 sẽ
xử lý tín hiệu và đưa tín hiệu tới cắt điện cuộn ngắt aptomat MN, máy phát số 1
được cắt ra khỏi lưới. Đồng thời khối A1 sẽ đưa tín hiệu tới đèn H10 sáng báo
mở aptomat và đèn S11 tắt.
1.2.3 Hệ thống hòa đồng bộ các máy phát tàu 700 TEU
Ta có thể hoà đồng bộ tự động hoặc bằng tay. Việc chọn máy phát để hoà
được thực hiện trên Panel hoà (panel 5) bằng việc lựa chọn công tắc S7. Việc
lựa chọn chế độ hòa được thực hiện bằng cách chọn công tắc S8 (ở mỗi panel
máy phát 1,2,máy phát đồng trục).Có 2 chế độ hòa đó là:hòa bằng tay và hòa tự
động.
a. Hoà bằng tay (Manual)
- Giả sử máy phát 2 đang cấp điện lên lưới bây giờ ta muốn đưa máy phát điện
số 1 lên làm việc song song với máy phát 2 .
- Trên panel hòa ta chọn máy phát cần hòa là máy phát số 1 bằng cách đưa công
tắc chọn S7 trên( panel 5) panel hòa đồng bộ về vị trí máy phát số 1. Và chuyển
công tắc chọn S8(Trang 28 tập bản vẽ bảng điện chính), việc điều chỉnh điện áp
và tần số của máy phát cần hoà phụ thuộc vào tốc độ quay của Diesel lai máy
phát đó .
- Ta khởi động diesel máy phát số 1 (trình bày ở phần giới thiệu một số chức
năng điều khiển diesel máy phát). Và sau đó quan sát đồng bộ kế . Nếu kim trên
đồng bộ kế quay cùng chiều kim đồng hồ có nghĩa là tần số máy phát 1 lớn hơn
tần số của lưới ta cần tiến hành giảm nhiên liệu vào diesel lai máy phát 1. Cách
làm như sau:
- Ta đưa tay gạt 3S15 sang vị trí Decrease (011-3 bản vẽ Generator Protection
Diesel Generator 1 ) tín hiệu giảm tốc độ ‘speed decrease’ được đưa vào từ input
diode 11 (011-3 bản vẽ Generator Protection Diesel Generator 1 ) , khi đó tín
hiệu giảm tốc ‘speed lower’ được đưa ra (017-3 bản vẽ Generator Protection
Diesel Generator 1 ) , Rơle K23 (017-3 bản vẽ Generator Protection Diesel
Generator 1 ) có điện tiếp điểm của nó ở trang 26 sẽ tự động chuyển sang vị trí
8
11-14 (026-2 bản vẽ Generator Protection Diesel Generator 1 ) , đưa tín hiệu
điều khiển giảm tốc độ Diesel.
- Nếu kim trên đồng bộ kế quay ngược chiều kim đồng hồ có nghĩa là tần số
máy phát số 1 lớn hơn tần số lưới. Ta cần tiến hành giảm nhiên liệu cho diesel
lai máy phát số 1 như sau:
-Ta đưa tay gạt 3S15 sang vị trí Increase (011-4 bản vẽ Generator Protection
Diesel Generator 1) tín hiệu tăng tốc độ ‘speed increase’ được đưa vào từ input
diode 12 (011-4 bản vẽ Generator Protection Diesel Generator 1 ) , khi đó tín
hiệu tăng tốc ‘speed higher’ được đưa ra (017-4) , Rơle K24 có điện tiếp điểm
của nó ở trang 26 sẽ tự động chuyển sang vị trí 11-14 (026-3) , đưa tín hiệu điều
khiển tăng tốc độ Diesel.
- Ta điều chỉnh làm sao cho tốc độ quay của kim đồng bộ kế càng chậm càng tốt
và cùng chiều kim đồng hồ tránh hiện tượng khi đóng máy phát lên lưới xảy ra
hiện tượng công suất ngược. Khi kim đồng bộ kế gần chập sát vạch đỏ (Đúng vị
trí kim đồng hồ chỉ 12h chẵn) ta ấn nút đóng aptomat S11(trang 28 tập bản vẽ
bảng điện chính).Để đóng điện từ máy phát số 2 lên lưới. Tín hiệu đóng
aptomat Q1(NW 10 H1) (Trang 26 tập bản vẽ bảng điện chính) được đưa vào
chân 1XT1.4 của khối A1 (Generator Protection Device /Breaker Control) . Ở
đầu ra output diode 7 rơ le K12 có điện (trang 015 bản vẽ Generator protection
Diesel generator 1) tiếp điểm (13.14) (24.4) đóng lại đưa tín hiệu vào khối
Breaker đóng aptomat.
- Sau khi hòa xong ta tiến hành phân chia tải tác dụng cho 2 máy .
b . Hoà tự động (Automatic)
- Sau khi chọn máy phát để hoà công tắc chọn S7, và chọn chế độ hoà tự động
bằng cách đưa công tắc chọn S8 ( Trang 28 tập bản vẽ bảng điện chính). Tín
hiệu hòa tự động được đưa vào chân 1XT1.3 của khối A1 (Generator Protection
Device /Breaker Control trang 28 tập bản vẽ bảng điện chính), tại đầu ra output
diode 8 Rơle K13 và K14 có điện đóng tiếp điểm (24.6(13-14)) cấp tín hiệu đến
khối SYNCHRONIZING UNIT trang 024). Đồng thời tiếp điểm (13-14,23-
9
24(011.2) đóng lại đưa tín hiệu đến khối Input Diode 10(Tín hiệu đóng aptomat
ở chế độ hòa đồng bộ. Khi điều kiện hòa thỏa mãn tại đầu ra output Diode 7
(015.6) rơ le K12 có điện đóng tiếp điểm (13-14) trang 24.4 gửi tín hiệu đóng
aptomat đến khối Breaker (Trang 024) đóng aptomat lên lưới .
- Trong trường hợp hòa không thành công,tín hiệu ‘synchr failure’ sẽ được đưa
ra ở output diode 3 (014-6) , đèn sáng báo lỗi hoà. Nếu việc hòa thành công
nghĩa là aptomat đã được đóng ở đầu ra của khối output diode 2 (014.5) đèn sẽ
sáng báo aptomat đã đóng.
1.2.4 Quá trình phân chia tải giữa các máy phát công tác song song
a. Phân bố tải tác dụng
* Phân bố tải tác dụng bằng tay
- Sau khi đã thực hiện việc hòa máy phát lên lưới bằng tay.
- Việc phân bố tải tác dụng bằng tay cho các máy phát được thực hiện trên
PANEL số 5.
+ 3S15, 6S15 (041 bản vẽ bảng điện chính) : Các công tắc điều khiển cấp nguồn
cho động cơ secvo quay theo chiều tăng hoặc giảm nhiên liệu vào các Diesel
1,2.Có 3 vị trí tăng, giảm, tắt.
+ K23 : Là rơle cấp nguồn cho động cơ secvô quay theo chiều tác động giảm
nhiên liệu vào Diesel.
+ K24: Là rơle cấp nguồn cho động cơ secvô quay theo chiều tác động tăng
nhiên liệu vào Diesel.
Các rơ le này được thể hiện trên bản vẽ OUTPUTS1A13/A(017-GENERATOR
PROTECTION DIESEL GENERATOR) .
- Giả sử máy phát 1 đang hoạt động, ta hoà đồng bộ máy phát 2 lên lưới, lúc đó
máy phát 2 chưa nhận tải , muốn máy phát số 2 nhận tải thì ta phải tiến hành như
sau:
+ Đưa tay điều khiển động cơ secvo của máy phát 1 tới vị trí giảm nhiên liệu.
+ Đưa tay điều khiển động cơ secvo của máy phát 2 tới vị trí tăng nhiên liệu.
10
- Qúa trình tăng giảm phải thực hiện đồng đều cho tới khi ta quan sát trên 2
đồng hồ đo công suất thấy giá trị của chúng tương đương nhau thì dừng lại.
* Tự động phân bố tải tác dụng
- Quá trình tự động phân bố tải tác dụng được thực hiện khi ta chọn chế độ hòa
tự động máy phát lên lưới bằng công tắc chọn S8. Sau khi máy phát được hòa tự
động lên lưới hệ thống sẽ tiến hành phân chia tải tác dụng cho máy phát .Tín
hiệu tải của máy phát sẽ được cảm nhận thông qua dòng tải của máy phát được
lấy từ các biến dòng được đưa vào các đầu X1.6, X1.7, X1.8(Khối A1 trên bản
vẽ bảng điện chính) .Khi tín hiệu công suất của hai máy khác nhau. Sẽ có tín
hiệu cấp nguồn cho động cơ secvô để thay đổi lượng nhiêu liệu vào Điesel do đó
thay đổi được công suất của máy phát .
b. Phân bố tải vô công
- Hệ thống phân bố tải vô công trên tàu 700TEU hoạt động theo phương pháp
điều khiển độ nghiêng đặc tính ngoài bằng cách lấy tín hiệu từ dòng tải.Khi máy
phát nhận tải giá trị dòng điện tải được lấy thông qua biến .được đưa vào hai đầu
S1,S2 qua biến trở P1 chuyển thành tín hiệu điện áp đưa vào bộ R448 điều khiển
,thay đổi dòng kích từ tương ứng với dòng tương ứng với dòng tải.
- Phương pháp điều chỉnh phân chia tải vô công bằng cách điều chỉnh đặc tính
ngoài máy phát. Tín hiệu dòng tải chuyển thành tín hiệu điện áp khoảng 3 - 7 V
AC được cộng với giá trị điện áp trong mạch R448 (cộng các tín hiệu tương tự)
cho ta tín hiệu tải vô công. Khi công tác song song, máy phát nhận nhiều tải vô
công hơn, tín hiệu tải vô công của máy phát điều khiển giảm dòng kích từ, đặc
tính ngoài của máy phát bị đánh gục xuống. Máy phát sẽ giảm tải vô công. Ở
máy phát nhận ít tải vô công hơn, tín hiệu tải vô công điều khiển tăng kích từ,
đặc tính ngoài của máy phát cứng hơn, máy phát nhận thêm tải vô công. Quá
trình chuyển đổi được thực hiện đến khi các máy cân bằng tải vô công hoặc độ
chênh lệch tải vô công nằm trong giới hạn cho phép.
1.2.5 Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp
a. Cấu tạo bộ tự động điều chỉnh điện áp
11
- Trên tàu 700TEU sử dụng bộ tự động điều chỉnh điện áp R448.
Trong đó :
+ ST1: Đầu cắm giăm điều khiển điện áp với máy phát một pha.
+ ST2: Đầu cắm giăm điều khiển thời gian tác động của hệ thống nhanh hay
chậm.
+ ST3: Đầu cắm giăm chọn tần số trạm phát (50 hoặc 60 Hz).
+ ST4: Đầu vào điều khiển điện áp thông qua điện trở điều khiển bên ngoài.
+ ST5: Đầu cắm giăm chọn có đèn hay không đèn hiển thị khi điều chỉnh điện
áp theo tần số (U/f).
+ ST6: Đầu cắm giăm xác nhận loại động cơ lai máy phát.
+ ST9: Đầu cắm giăm chọn loại kích từ.
+ F1: Cầu chì bảo vệ mạch kích từ.
+ P1: Điều chỉnh độ nghiêng đặc tính ngoài.
+ P2: Điều chỉnh điện áp của máy phát.
+ P3: Điều chỉnh độ ổn định của hệ thống.
+ P4: Đặt giới hạn điều khiển tốc độ.
+ P5: Điều chỉnh cường độ dòng kích từ.
+ R731: Modul đặt giá trị điện áp.
+ X1, X2, Z1, Z2: Các đầu vào của nguồn kích từ.
+ E+, E- : Các đầu ra kích từ.
+ 0V, 110V, 220V, 380V: Các đầu vào của điện áp tương ứng của máy phát.
+ T.I: Tín hiệu vào của biến dòng điều khiển độ nghiêng đặc tính ngoài.
b. Nguyên lý hoạt động
- Trạm phát chính trên tàu 700 TEU là hệ thống trạm phát không chổi than.
Nguồn kích từ chính được lấy từ máy phát kích từ. Bộ R448 có thể hoạt động
với máy phát kích từ loại AREP hoặc loại PMG. Trên tàu 700TEU sử dụng loại
AREP.
12
- Ở bộ điều chỉnh điện áp các chân giăm ở ST6, ST9 được nối kín, chân giăm
ST3 ở vị trí 60 Hz, chân giăm ST1 để hở, và modul R731 được nối vào bộ R448
như trên hình vẽ.
* Ổn định diện áp máy phát
- Nguyên lý chung điều khiển điện áp theo độ lệch.
- Tín hiệu điện áp thực của máy phát Uf được đưa tới phần tử so sánh SS để so
sánh với tín hiệu điện áp chuẩn Uo, tín hiệu sai lệch điện áp U = U0 – Uf đưa
đến bộ tạo xung để điều khiển góc mở của thyristor để thay đổi giá trị dòng kích
từ điều khiển điện áp của máy phát theo xu hướng làm giảm giá trị U.
- Khi điện áp thực của máy phát sai lệch so với tín hiệu điện áp chuẩn thì xuất
hiện tín hiệu sai lệch điện áp U điều khiển dòng kích từ của máy phát kích từ,
giá trị dòng kích từ ở cuộn kích từ chính của máy phát sẽ thay đổi để cho ra giá
trị điện áp tương ứng của máy phát theo xu hướng làm giảm giá trị sai lệch điều
khiển đó.
- Bộ điều chỉnh điện áp R448 hoạt động theo nguyên tắc độ lệch. Modul R731
được kết nối, với các chức năng điều khiển ổn định điện áp ứng với trạm phát 3
pha và cho phép đặt giá trị điện áp chuẩn thông qua môt modul phân áp .
- Tín hiệu điện áp chuẩn U0 đưa vào bộ R448 được đặt bởi module phân áp.
Điện áp pha thực U của máy phát được đưa vào đầu 380-0 V của bộ R448. Hai
tín hiệu này so sánh với nhau cho tín hiệu sai lệch điện áp U = U0 – Uf.Tín
hiệu này sẽ được dùng để điều khiển kích từ của máy phát (thông qua đầu ra
E+, E- cấp nguồn 1 chiều tới cuộn Exciter qua đó điều khiển được dòng kích từ
cấp cho cuộn kích từ của máy phát chính.).
* Quá trình tự kích ban đầu
- Khi máy phát khởi động, tốc độ tăng dần lên khi đó tần số tăng dần.
+ Với máy phát kích từ loại PMG với nam châm vĩnh cửu đặt ngay trên rotor
(bộ máy phát kích từ), khi rotor quay xuất hiện sức điện động trong các cuộn
phụ đưa vào tạo nguồn kích từ cho máy phát chính.
13
+ Với máy phát kích từ AREP thì từ dư trong máy cảm ứng lên các cuộn phụ
các sức điện động đưa vào bộ R448 tạo nguồn kích từ đưa tới cuộn kích từ của
máy phát.
- Khi xuất hiện điện áp của máy phát chính, điện áp của hai pha U-W được đưa
vào bộ R448 điều khiển kích từ cho máy phát. Tần số máy phát tăng lên giới hạn
điều khiển của chức năng điều khiển điện áp theo tần số U/f chức năng này hoạt
động điều khiển điện áp tăng tuyến tính với tần số. Tới giới hạn tần số 48 Hz
(ứng với tần số định mức của máy phát là 50 Hz) hoặc 57,5 Hz (ứng với tần số
định mức của máy phát là 60 Hz) khi đó điện áp của trạm phát đã đạt giá trị định
mức. Tần số tiếp tục tăng lên điện áp máy phát tăng lên khi đó thông qua bộ so
sánh điện áp so sánh giá trị điện áp của máy phát và điện áp đặt, giá trị độ lệnh
thông qua bộ so sánh U điều khiển khống chế điện áp máy phát ở giá trị định
mức còn tần số tiếp tục tăng đến giá trị định mức.
* Chức năng điều khiển điện áp theo tần số (U/f)
- Bộ điều khiển điện áp R448 có chức năng điều khiển điện áp theo tần số của
dòng điện máy phát
- Khi máy được lai bởi động cơ lai tần số tăng dần, trong giai đoạn đầu của quá
trình tự kích khi tần số của trạm phát còn nhỏ thì chức năng điều khiển điện áp
theo tần số chưa hoạt động. Khi tần số máy phát tăng lên giới hạn điều khiển của
chức năng này, thì điện áp máy phát được điều khiển tăng tuyến tính theo giá trị
của tần số máy phát. Khi tần số máy phát đạt giá trị 48 Hz ứng với tần số định
mức là 50 Hz hay 57,5 Hz ứng với tần số định mức là 60 Hz khi đó điện áp của
máy phát đã đạt giá trị điện áp định mức, khi tần số tiếp tục tăng lên đến giá trị
định mức thì điện áp của máy phát được giữ nguyên ở giá trị định mức. Nếu
chân ST5 được cắm giăm nối kín (with LAM) thì có đèn báo khi chức năng điều
khiển điện áp theo tần số hoạt động. Còn khi chân ST5 để hở thì không có đèn
hiển thị.
14
1.2.6 Các báo động và bảo vệ cho trạm phát điện
a. Bảo vệ công suất ngược
- Để cảm biến chiều và độ lớn của giá trị công suất của Máy phát, trên tàu
700TEU sử dụng bộ 1A11 đây là bộ đo và cảm biến giá trị công suất của máy
phát (Trang 7 của tập bản vẽ GSSWLR-MI,GENERATOR PROTECTION
DIESEL GENERATOR 1).3 chân 2,5,8 là 3 chân lấy tín hiệu điện áp của máy
phát từ 3 đầu XI 1, XI 2, X1 3 ba đầu này tương ứng với điện áp của máy phát.
Tín hiệu dòng của máy phát được đưa vào chân số 3 và chân số 9,tín hiệu này
được lấy từ các chân XI 6 và XI 8 thông qua biến dòng .Tín hiệu tỷ lệ với độ
lớn của công suất máy phát được đưa ra hai đầu ra 19 và 20 để đưa đến các đầu
XT1 11 và XT1 12 đưa đến đồng hồ đo công suất của máy phát được đặt trên
bảng điện chính. Còn các đầu ra 13,14 tỷ lệ với độ lớn và chiều công suất của
máy phát được đưa tới các đầu 1A11/13,1A11/14(trang hai 21 của tập bản vẽ
này) đây là đầu vào tương tự của tín hiệu công suất máy phát .Tín hiệu công suất
của máy phát được PLC giám sát và hiện thị trên màn hình .Nếu một lý do nào
đó mà máy phát số 1 bị hiện tượng công suất ngược khi đó khối PLC xử lý. Ở
đầu ra 1A12/9 (trang 015) sẽ có tín hiệu cấp điện cho rơ le K10.K10 có điện sẽ
đóng tiếp điểm của nó (trang 24) cấp tín hiệu đến các chân XCR 1 và XCR 4
của khối RC-DEVICE tạo tín hiệu trễ ngắt aptomat của máy phát .Đồng thời các
chân XS1 7, XS1 8 ở mạch điều khiển áptomat của máy phát cũng được cấp tín
hiệu (trong bản vẽ bảng điện chính) . Cuộn MN có điện sau một thời gian trễ
aptomat của máy phát sẽ dược ngắt ra khỏi lưới. Khối ALARM UNIT ở trang 23
sẽ được cấp tín hiệu báo động công suất ngược cho máy phát. Đồng thời đầu ra
1A13/8(trang 18) sẽ có tín hiệu hiện thị giá trị công suất ngược của máy phát.
b. Bảo vệ quá tải
- Tín hiệu về dòng tải các pha của của máy phát được lấy thông qua biến dòng
T1,T2,T3, được đưa vào các đầu vào X1.6,X1.7,X1.8 của khối A1
(GN.PROTECTING DEVICE/BEAKE CONTROL)trang 26 tập bản vẽ bảng
15
điện chính .Các đầu vào này được thể hiện rõ trên tập bản vẽ (GSSWLR-MIS
HD1, GENERATOR PROTECTION DIESEL GENERATOR ).
Các tín hiệu dòng tải này sẽ được đưa đến khối 1A10(trang 7 của tập bản vẽ
này) đây là khối biến đổi tín hiệu dòng tải các pha của máy phát thành tín hiệu
điện 1 chiều và được đưa đến các dây 1A10/+1,1A10/+2,1A10/+3, 1A10/- . Để
đưa đến các đầu vào tương tự của PLC(trang 13) thực hiện giám sát dòng tải của
máy phát :
+ 1A12/13, 1A12/15:Đầu vào tương tự để giám sát giá trị dòng tải pha L1 của
máy phát
+ 1A12/16, 1A12/18:Đầu vào tương tự giám sát giá trị dòng tải pha L2 của
máy phát .
+ 1A12/19, 1A12/21:Đầu vào tương tự giám sát giá trị dòng tải pha L3 của
máy phát .
Tín hiệu về dòng tải của máy phát sẽ được khối PLC xử lý .Vì một nguyên nhân
nào đó mà máy phát bị quá tải. Khi giá trị dòng tải của máy phát đạt giá trị I >
110% Iđm . Khối PLC sẽ xử lý và cấp tín hiệu ngắt các phụ tải không quan trọng
theo 3 bước sau đây :
+Bước 1 ngắt các Panel phân chia các container socket 1->3
+Bước 2 ngắt các Panel phân chia các container socket 4->6
+Bước 3 ngắt các Panel phân chia các bộ máy lọc và điều hòa không khí
Giả xử máy phát số 1 đang công tác trên lưới vì một lý do nào đó mà máy phát
bị quá tải. Tín hiệu dòng tải đó đạt đến I > 110%I đm sẽ đựợc đưa đến các đầu
vào tương tự của PLC. Các phụ tải không quan trọng sẽ được ngắt ra theo các
bước như đã nói ở trên:
+ Bước 1:Tín hiệu ngắt aptomat của các phụ tải không quan trọng được đưa ra
1A12/17(016) cấp điện cho rơ le K17.K17 có điện đóng tiếp điểm K17 ở trang
25 cấp tín hiệu đến các chân XI 1,XI 2 .Các nhóm chân này được thể hiện cụ thể
trên trang 39 của tập bản vẽ bảng điện chính.Nếu lúc này aptomat coupling đang
đóng rơ le K2 (36.7) có điện, tiếp điểm K2(1-2,3-4,5-6) = 1(39.1). Chân 4XI.
16
2sẽ cấp tín hiệu đến dây STEP 1HG .Rơ le K1(059 – MAIN SWITCH BOAD )
sẽ được cấp điện .K1 có điện nó sẽ đóng các tiếp điểm của nó như sau:
+K1(53.4) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container1 đóng thì rơ le
K41 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 7.Như vậy hai tiếp điểm K41 và
tiếp điểm K1 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q1
áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới
+K1(54.2) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container2 đóng thì rơ le
K42 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếp điểm K42 và
tiếp điểm K1 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q2
áptomat Q2 sẽ được ngắt ra khỏi lưới
+K1(55.2) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container 3 đóng thì rơ le
K43 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếpđiểm K43 và
tiếp điểm K1 đóng thì sẽ cótín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q3
áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới.
+ Bước 2:Sau khi cắt các phụ tải ở bước 1 mà vẫn còn tín hiệu quá tải PLC sẽ
tiếp tục gửi tín hiệu để cắt nhóm phụ tải tiếp theo. Đầu ra 1A12/18(trang 16
GSSWLR-MIS SHAFT GENERATOR) cấp điện cho rơ le K18.K18 có điện
đóng tiếp điểm K18 trang 25 cấp tín hiệu đến các chân XI 3,XI 4 ở trang 39.
Chân 4XI.4 sẽ gửi tín hiệu đến dây STEP 2HG .Rơ le K2 và K12 (trang 59) sẽ
được cấp điện .K2 có điện và đóng các tiếp điểm của nó như sau:
+K2(63.2) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container4 đóng thì rơ le
K41 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếpđiểm K41 và
tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q1
áptomat Q1 sẽ được ngắt ra khỏi lưới
+K2(64.2) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container5 đóng thì rơ le
K42 sẽ có điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2.Như vậy hai tiếp điểm K42 và
tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của Q2
áptomat Q2 sẽ được ngắt ra khỏi lưới
17
+K2(65.2) trước đó nếu áptômat cấp nguồn cho ổ cắm container6 đóng thì rơ le
K43 sẽ xó điện đóng tiếp điểm của nó ở cột số 2. Như vậy hai tiếp điểm K43
và tiếp điểm K2 đóng thì sẽ có tín hiệu ngắt aptomat được đưa đến chân A4 của
Q3 áptomat Q1sẽ được ngắt ra khỏi lưới.
+ Bước 3:Nếu sau khi cắt nhóm phụ tải ở bước 2 mà máy phát vẫn bị quá tải thì
PLC sẽ tiếp tục gửi tín hiệu đến cắt các nhóm phụ tải tiếp theo. Đầu ra
1A13/5(trang 17 GSSWLR-MIS SHAFT GENERATOR). Lúc này sẽ có tín
hiệu cấp cho rơle K19 .K19 có điện đóng tiếp điểm K19 ở trang 25 cấp tín hiệu
đến các chân XI 5,XI 6 .Các nhóm chân này được thể hiện cụ thể trên trang 39
của tập bản vẽ bảng điện chính. Chân 4XI.6 sẽ đưa tín hiệu đến dây STEP 3HG
cấp nguồn cho cuộn ngắt C1,C2 của aptômat Q4(trang16.8) cấp điện cho bộ
điều hòa không khí (D.B.AIR CONDITION). Aptomat Q4 sẽ mở ra.
- Và rơ le thời gian K8(trang 75) có điện sau một thời gian trễ nó sẽ đóng tiếp
điểm của nó cấp nguồn cho rơ le K7. K7 có điện sẽ đóng tiếp điểm của nó cấp
nguồn cho cuộn ngắt aptomat C1,C2 cấp nguồn cho (D.B SEPARATORS) ngắt
aptomat ra khỏi lưới .
Đồng thời với tín hiệu ngắt các phụ tải không quan trọng thì đầu ra
1A12/15(trang 16 của tập bản vẽ) sẽ có tín hiệu cấp nguồn cho Rơ le K15 .K15
có điện sẽ đóng tiếp điểm của nó ở trang 25 dây XP3 sẽ được cấp tín hiệu. Khối
ALARM UNIT ở trang 23 sẽ được cấp tín hiệu báo động quá tải máy phát .
Khi giá trị dòng tải của máy phát đạt 150%I dmthì khi đó khối PLC sẽ xử lý. Ở
đầu ra 1A12/10(015.5) sẽ có tín hiệu cấp điện cho rơ le K11. K11 có điện nó sẽ
đóng tiếp điểm của nó ở(24.4) các chân XS1. 3, XS1. 4 gửi tín hiệu ngắt
aptomat đến khối BREAKER ngắt aptomat.
c. Bảo vệ ngắn mạch
- Để bảo vệ ngắn mạch cho máy phát điện trên tàu 700TEU sử dụng áptomat .
Khi ngắn mạch thì dòng của từng máy phát tăng rất lớn, các biến dòng cảm biến
được tín hiệu này và đưa tín hiệu đủ lực hút, làm các tiếp điểm chính của
aptomat mở ra dẫn đến cắt máy phát ra khỏi lưới. Các mức bảo vệ như sau:
18
+ Khi dòng đạt 115%Iđm (553A) thì thời gian thực hiện bảo vệ là 20s.
+ Khi dòng đạt 300%Iđm (1443A) thì thời gian thực hiện bảo vệ là 120ms.
+ Khi dòng đạt 1200%Iđm (5772A) thì aptomat thực hiện ngắt ngay với thời gian
trễ vô cùng nhỏ.
- Ngoài ra hệ thống còn thực hiện bảo vệ ngắn mạch theo từng khu vực, ở khu
vực nào có sự ngắn mạch thì khu vực đó được cắt ra khỏi mạng để tránh ảnh
hưởng đến các khu vực và phân tử khác.
d. Bảo vệ điện áp thấp
- Tín hiệu điện áp của máy phát được đưa vào các X1.1,X1.2,X1.3 của khối
GSSWLR-MI,GENERATOR. Vì một lý do nào đó mà điện áp máy phát giảm
xuống nhỏ hơn 80%Uđm.
+Giá trị điện áp máy phát giảm thấp xuống thấp còn 85%U đm thì sẽ có tín hiệu
gửi Khối ALARM UNIT ở trang 23 sẽ được cấp tín hiệu báo động điện áp máy
phát thấp.
+Khi giá trị điện áp của máy phát giảm xuống 50% U đm thì đầu ra 1XS1 7 và
1XS1 8 có tín hiệu cấp điện cho cuộn ngắt aptmat .Aptomat sẽ được ngắt ra khỏi
lưới .Đồng thời sẽ có tín hiệu báo động điện áp máy phát thấp.
e. Bảo vệ điện áp cao
- GSSWLR-MI,GENERATOR sẽ thực hiện chức năng báo động khi điện áp của
máy phát đạt giá trị > 125% U đm thì sẽ có tín hiệu gửi đến ALARM UNIT báo
động điện áp máy phát cao.
Khi điện áp máy phát đạt giá tị 125% thì cuộn ngắt của aptomat sẽ được cấp
điện aptomat sẽ được ngắt ra khỏi lưới. Đồng thời ở đầu ra 1A112/16(Trang
016) sẽ có tín hiệu cấp nguồn cho rơ le K6.K6 có điện sẽ mở tiếp điểm của nó
cấp tín hiệu Deexcitation(cắt kích từ máy phát).
f. Bảo vệ tần số thấp
19
- Trong trạm phát điện tàu 700TEU sẽ thực hiện báo động khi tần số của máy
phát giảm xuống 95%fđm. Và ngắt máy phát khi tần số của máy phát đạt giá trị
90%fđm. Tín hiệu về tần số của máy phát được đưa vào các đầu vào 1A12/19 và
1A12/22 . Các đầu ra 1A13/8 có tín hiệu hiển thị giá trị tần số của máy phát lên
màn hình đồng thời khối ALARM UNIT sẽ có tín hiệu báo động. Và cuộn ngắt
aptomat cũng sẽ được cấp điện để ngắt aptomat ra khỏi lưới khi tần số của máy
phát giảm xuống 90%fđm .
20