THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG Lời Mở Đầu Chương Giới thiệu chung,điều kiện làm việc yêu cầu trạm phát 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Điều kiện yêu cầu làm việc trạm phát 1.3 Yêu cầu công tác trạm phát điện tàu thủy 1.4 Yêu cầu hệ thống điện tàu thủy Chương Tính chọn cơng suất số lượng tổ hợp diezel-máy phát 2.1 Phương pháp bảng tải 2.2 Phương pháp thống kê (hàm quan hệ) 10 Chương Tính tốn ngắn mạch trạm xoay chiều 12 3.1 Khái quát chung ngắn mạch 12 3.2 Sơ đồ 13 3.3 Tính tốn ngắn mạch 14 Chương Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tàu thống 20 4.1 Giới thiệu chung 20 4.2 Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tàu thống 24 Chương Thuyết minh bảng điện tàu 53000 30 5.1 Giới thiệu chung tàu 53000 30 5.2 Cấu tạo chung bảng điện tàu 53000 33 5.3 Sơ đồ nguyên lý của bảng điện 34 Kết Luận Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 53 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần tương lai, ngành kinh tế Hàng hải đóng vai trị ngành kinh tế mũi nhọn trình tiến lên CNXH đất nước Cụ thể ngành vận tải đường biển với đội tàu trọng tải lớn, vận tải nhiều tuyến, nội địa lẫn quốc tế Song song với việc đóng tàu với trọng tải ngày lớn, ngày đại nhà máy đóng tàu Cùng với việc xuất cảng nước sâu Việt Nam Hiện trang thiết bị điện trang bị tàu thủy ngày đại với mức độ tự động hóa ngày cao, giúp cho hiệu khai thác nâng lên hỗ trợ cho người ngày tốt phải làm việc điều kiện thời tiết dự báo ngày khắc nghiệt biển Trong trạm phát điện đóng vai trị vơ quan trọng khơng thể thiếu tàu Sau kì học môn Trạm phát điện tàu thủy, em thầy giáo trang bị cho kiến thức hữu ích giúp cho em có nhìn khái quát chung hệ thống trạm phát điện tàu đại ngày nay, làm sở để phục vụ cho công việc em sau Trong thiết kế môn học em sâu nghiên cứu, tính chọn cơng suất số lượng tổ hợp Diesel lai máy phát, tính tốn ngắn mạch, thuyết minh sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp thuyết minh sơ đồ bảng điện cho tàu 53000T Mặc dù thân em cố gắng nhiều, sâu tìm hiểu thực tế, với mong muốn hồn thành thiết kế mơn học cách tốt Song hạn chế kiến thức tầm nhìn thực tế, nên trình thực khơng tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy giáo môn Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Yêu cầu:  Tính chọn cơng suất số lượng tổ hợp Diezel máy phát phương pháp bảng tải,phương pháp thống kê hàm quan hệ  Tính tốn ngắn mạch(xoay chiều)  Thuyết minh hệ thống tự động điều chỉnh điện áp  Thuyết minh bảng điện tàu 53000 Tấn CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, ĐIỀU KIỆN VÀ YÊU CẦU LÀM VIỆC CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN 1.1.Giới thiệu chung Trạm phát điện tàu thuỷ nơi biến đổi dạng lượng khác thành lượng điện Nó trung tâm cung cấp điện cho toàn tàu Trạm phát điện bao gồm máy phát điện, động lai máy phát, khí cụ điện, thiết bị bảo vệ thiết bị đo thông số điện trạm phát phụ tải Trạm phát điện thiết bị dẫn điện tạo thành lưới điện tàu Nó có nhiệm vụ cung cấp điện liên tục cho phụ tải điện tàu hoạt động chế độ công tác Việc thiết kế lắp đặt thiết bị trạm phát điện yếu tố quan trọng, định đến tính kĩ thuật, kinh tế, mức độ tự động hoá, thuận tiện sử dụng thẩm mĩ tàu Công suất trạm phát lớn hay nhỏ phụ thuộc vào mức độ điện khí hố, tự động hố trọng tải tàu Để đảm bảo an toàn cho tàu chế độ làm việc, chế độ cố ngồi trạm phát cịn có trạm phát Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY cố Trạm phát điện cố có cơng suất nhỏ cung cấp cho số hệ thống quan trọng Đó hệ thống máy lái, thiết bị radio, vô tuyến điện 1.2.Điều kiện yêu cầu làm việc trạm phát điện tàu thuỷ Trạm phát điện thiết bị điện tàu làm việc điều kiện khắc nghiệt : - Phải chịu độ ẩm cao (98%) - Nhiệt độ môi trường thay đổi phạm vi rộng - Độ nghiêng tối đa thiết bị 15 Độ nghiêng chòng chành thành tàu so với phương thẳng đứng 22 30 Sự chấn động mạnh thành tàu với sóng, dao động lớn máy móc, chân vịt làm việc tạo nên Do điều kiện làm việc mơi trường nóng ẩm dẫn đến xy hố nhanh thiết bị điện, làm giảm điện trở cách điện thiết bị điện nên gây cố bất thường, làm giảm tiếp xúc tiếp điểm, tăng ăn mịn cổ góp vành trượt Các thiết bị điện bị nứt, vỡ, già hoá bong lớp sơn phủ Độ nghiêng chấn động tàu làm cho thiết bị điện hư hỏng cơ, dẫn đến độ xác giảm tuổi thọ 1.3 Yêu cầu công tác trạm phát điện tàu thuỷ - Trạm phát điện phải có kết cấu chắn, có độ bền học cao, chịu va đập chấn động mạnh - Độ cách điện máy điện, cáp điện phải cao, chịu độ ẩm, nhiệt độ cao - Độ ổn định cao, tự động điều chỉnh điện áp tự động điều chỉnh tần số - Đối với phần tử riêng biệt phải chịu rung lắc, làm việc lâu dài môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ lớn Phải khơng thấm nước, khó cháy, khơng bị tác dụng nước mặn, dầu axit Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 1.4 Yêu cầu hệ thống điện tàu thuỷ Hệ thống điện tàu thuỷ kết hợp nhiều phần tử riêng biệt Khi tàu vận hành khai thác không cho phép dán đoạn hệ thống Trong trường hợp đặc biệt, cho phép dán đoạn số hệ thống khơng quan trọng thời gian ngắn Cịn hệ thống đặc biệt quan trọng máy lái, cứu hoả, đèn hành trình, vơ tuyến điện, đa, la bàn , máy đo sâu người ta phải cung cấp điện từ hai nguồn riêng biệt Trạm phát điện cố phải phát điện sau 10s trạm phát điện Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY CHƯƠNG 2:TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT VÀ SỐ LƯỢNG TỔ HỢP DIEZEL - MÁY PHÁT 2.1 Phương pháp bảng tải 2.1.1.Cơ sở lý thuyết Công suất tiêu thụ tàu thủy phụ thuộc vào chế độ làm việc khác tàu nên để tính tốn cơng suất trạm phát người ta thường chia chế độ công tác sau: -Chế độ tàu đứng trơng cảng khơng bốc xếp hang hóa cần cẩu -Chế độ tàu đứng trơng cảng có bốc xếp hang hóa cần cẩu -Chế độ tàu hành trình biển -Chế độ điều động -Chế độ cố Để tính tốn cơng suất trạm phát ngày người ta có phương pháp sau: -Phương pháp bảng tải -Phương pháp phân tích(phương pháp gần đúng) -Phương pháp thống kê -Phương pháp máy tính • Phương pháp bảng tải: Tàu có nhiều loại điện năng,các phụ tải xác định công suất định mức.Tải trạm phát phụ thuộc vào số lượng công tác thực tế,vao mức độ tải,vào chế độ cơng tác tàu,vào tính chất nhóm phụ tải Như cơng suất cực đại nhóm phụ tải xác định sau: Pmax = K dt K t ∑ Pv Trong : hệ số đồng thời : hệ số đồng thời tỉ số phụ tải công tác thức chế độ công tác kiểm sốt tổng số phụ tải nhóm Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MƠN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY ( với điều kiện công suất phụ tải phải ) ví dụ nhóm phụ tải cần cầu động 25kw.Giả sử thực tế làm việc động => Nếu công suất không hệ số đồng thời tỉ số tổng công suất công tác tổng cơng suất tồn tàu :hệ số tải:bằng tỉ số cơng suất thực tế máy công tác suất định mức Pv cơng st nhận từ mạng đông nghĩa công suất mà động nhận từ mạng cơng tác với tải định mức ∑P = ∑P dm v η với η hiệu suất phụ tải Đối với phần tử chiếu sang hay phân tử đơt nóng khác ∑P = ∑P v dm Ví dụ kiểm sốt động lái thủy lực thường có hai động công tác, trữ Chế độ hành trình K dt =1/2=0,5 Hệ số tải K1 phải tính cho động lái có mơmen định mức gần mômen cản cực đại bánh lái chuyển dịch hồn tồn với tốc độ cực đại Như chế độ hành trình bình thường K t =0,2 ÷ 0,4 ;Trong chế độ điều động K t =1 Như xác định K t , K dt , Pv cho toàn phụ tải tàu, cho chế độ cơng tác có tổng công suất cần thiết Theo phương pháp bảng tải tất phụ tải tàu chia nhóm loại ghi rõ số lượng phụ tải nhóm, cơng suất đơn vị cần thiết phụ tải, hiệu suất Cos Khi xác đinh công suât phản kháng Q phu tải theo biểu thức : Q=P.tg biết dựa vào Cos Q ta xác định đươc công suất biểu kiến = ta biết Sau xác định + ta có Cos =P/S; P=S; Q=P.Sin Khi chọn số lượng công suất trạm phát ta dụa vào công suất tiêu thụ chế độ công tác tàu Máy phát lựa chọn công tác phải có hiệu suất cao phải có khả chịu tải chế độ công tác Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Theo u cầu trạm phát phải có cơng suất dự trữ để phòng trường hợp tăng số phụ tải nhỏ mà trước chưa tính đến dự trữ để khởi động động dị bộ… nên công suất dự trữ để 20 ÷ 25% thường 25% thêm 5% tổn hao lưới điện Theo kinh nghiệm số lượng máy phát chọn tàu hàng thường từ ÷ hợp lí Phải có máy phát dự trữ với cơng suất cho máy phát bị cố thay để đảm bảo cơng tác bình thường tàu Thường người ta chọn máy phát trạm phát giống để tăng thêm độ ổn định công tác song song tiện lợi cho việc thay phụ tùng dự trữ Nếu chế độ tàu đứng không bốc xếp hàng hóa mà máy phát cơng tác thừa cơng suất nhiều ta nên chọn máy phát phù hợp với chế độ đó, máy phát người ta gọi máy phát cản (máy phát cố) Chọn máy phát xoay chiều dụa kết bảng tải thường thực sau: Nếu Cosҩtm tính nhỏ Cosҩđm máy phát dựa theo cơng suất biểu kiến S để chọn tổng công suất máy phát Cịn Cosҩtb tính lớn Cosҩđm máy phát dựa theo cơng suất tác dụng P để chọn + Nếu Cos = Cịn dựa vào S để chọn => q tải,q dịng=>phát nhiệt = + Nếu Cos > Cos = => khơng Thì dựa vào P để chọn Chọn = Cos = Cos Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY > => Quá tải Kết luận phương pháp bảng tải cho phép xác định công suất trạm phát, số lượng máy phát mà xác định công suất cảu máy phát trạm cố Nhược điểm phương pháp khơng xác hệ số tải Kt, hệ số đồng thời Kđt, chưa có sở khoa học để xác định nên dễ bị nhầm lẫn Tính tốn cơng suất trạm phát cần đảm bảo yêu cầu sau: - Đủ công suất để cung cấp liên tục cho phụ tải hoạt động chế độ công tác tàu - Đảm bảo tính kinh tế cao - Bảo dưỡng dễ dàng thuận tiện cho người phục vụ Kinh nghiệm chọn hệ số sau: Hệ số đồng thời K dt nhóm phụ tải phục vụ máy buồng máy có dự trữ thường 0,5.Hệ số K t nhóm thứ K t =0,7+0,8 Nhóm chiếu sang K t =1.Động máy lái, chế độ hành trình K t =0,3+0,4 Chế độ điều động K t =0,8+1 La bàn thường K t = 0,7.Quạt gió buồng máy K t =0,9… 2.1.2.Bảng tải Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 2.2.Phương pháp thống kê (hàm quan hệ) 2.2.1.Phương pháp thông kê Phương pháp dựa mối quan hệ tổng công suất máy phát điện ( Р ΣG ) cơng suất máy (N) trọng tải tàu (D) loại tàu Phương pháp đặc biệt hữu hiệu thiết kế mà danh sách tải Mối quan hệ thể dạng phương trình đồ thị Phương pháp khơng áp dụng để tính tốn cho máy phát điện cố Giá trị tổng công suất máy phát điện ( Р ΣG ) xác định theo dạng sau: Đối với tàu hàng rời (N : nghìn sức ngựa; D : nghìn tấn): (HP) = 0.745699872 (KW) Р ΣG = 200N , (1+0,08N) Р ΣG =115D0,8 Đối với tàu dầu (N, sức ngựa; D, tấn) Р ΣG = 0,22N , (1+0,0002N) 0,19D Р ΣG = (1,2+0,00035D) Đối với tàu khách (N, nghìn sức ngựa; D, tấn) Р ΣG =208N1,5 Р ΣG =200D1,5 Mối quan hệ công suất tác dụng P phụ tải chế độ tổng công suất máy phát điện ( Р ΣG ) trình bày bảng đây: Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 10 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY + Rơle K85.22 có điện làm cho : Tiếp điểm (5-9) K85.22 page 086 đóng lại làm đèn HL86.2 sáng, đồng thời đèn HL86.3 tắt báo máy phát đóng lên lưới Tiếp điểm (2-10) K85.22 page 090 mở ra, ngắt nguồn vào điện trở sấy máy phát Tiếp điểm(7-11&4-12) K85.22 page 093 thay đổi trạng thái đưa tín hiệu aptomat đóng ngắt tín hiệu aptomat mở vào khối PMS DG1 + Rơle K85.23 có điện làm cho : Tiếp điểm( 1-9) K85.23 page 170 mở ra, ngắt mạch hòa đồng tự động máy phát số Tiếp điểm (6-10) K85.23 page 231 đóng lại, làm đèn HL231.2 sáng, HL231.3 tắt.Đây đèn báo nút ấn Tiếp điểm (3-11) K85.23 page 242 mở ra, ngắt tín hiệu báo máy phát số trạng thái Shutdown Tiếp điểm ( 4-12) K85.23 page 223 mở ra, ngắt nguồn vào cuộn giữ aptomat lấy điện bờ • Mở aptomat - Khi máy phát số công tác lưới muốn ngắt khỏi lưới cách ấn nút SB84.8 làm cuộn giữ MN aptomat số điện Khi tiếp điểm phụ thay đổi trạng thái làm cho rơ le trung gian trang 85 điện, tiếp điểm thay đổi trạng thái : + Tiếp điểm (21-22) K85.21 page 091 đóng lại làm ngắn mạch chân C3,C4 AVR máy phát số + Tiếp điểm (5-9) K85.22 page 086 mở làm đèn HL86.2 tắt, đồng thời đèn HL86.3 sáng báo máy phát ngắt khỏi lưới + Tiếp điểm (2-10) K85.22 page 090 đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho điện trở sấy máy phát Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 39 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY + Tiếp điểm (7-11, 4-12) K85.22 page 093 thay đổi trạng thái ngắt tín hiệu aptomat đóng đưa tín hiệu aptomat mở vào khối PMS DG1 + Tiếp điểm (6-10) K85.23 page 231 mở ra, làm đèn HL231.2 tắt, HL231.3 sáng báo máy phát ngắt khỏi lưới + Tiếp điểm (3-11) K85.23 page 242 mở ra, đưa tín hiệu báo máy phát số trạng thái Shutdown + Tiếp điểm (4-12) K85.23 page 223 mở ra, sẵn sàng cấp nguồn cho cuộn giữ aptomat lấy điện bờ + Tiếp điểm( 1-9) K85.23 page 170 đóng vào , cấp điện cho mạch hòa đồng tự động máy phát số  Chế độ điều khiển tự động: -Ta đưa công tắc lựa chọn chế độ điều khiển SA84.3 sang vị trí REMOTE Động M có điện trước lên cót để sẵn sàng đóng aptomat vào lưới Khi điều kiện hoà đủ điện áp máy phát lớn 95%Uđm tiếp điểm (15-18) K82.8 page 084 đóng vào lúc máy tính phát lệnh đóng aptomat cách đóng tiếp điểm PMS-DG1 vào làm cho cuộn XF có điện nhả lẫy đóng aptomát vào lưới - Khi aptomat đóng, để điều khiển mở aptomat chế độ tự động, máy tính điều khiển làm đóng tiếp điểm PMS-DG1 page 085 vào làm cho rơle trung gian K85.9 có điện + Tiếp điểm (2-10) K85.9 page 084 mở ra, ngắt nguồn vào cuộn giữ MN aptomat làm aptomat mở 5.3.4 Mạch hoà đồng cho máy phát số No1 (trang 87,166,170): a Giới thiệu phần tử hệ thống: - SA84.3 (S35) nút ấn dùng để chọn chế độ :Local Remote Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 40 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - SA166.2 (S34) cơng tắc chọn máy phát cần hồ vào lưới có vị trí là: OFFDG1-DG2-DG3-OFF - K87.2,K87.4 role trung gian - V/V: đồng hồ đo điện áp kép để đo điện áp máy phát cần hoà điện áp - F/F: đồng hồ đo tần số kép để đo tần số máy phát cần hoà tần số - SYN: đồng kế để kiểm tra điều kiện hoà đồng - SB170.2, SB170.4, SB170.6 cơng tắc hồ đồng máy phát số 1,2,3 - XR1, XR2, XR3 (page 170) tiếp điểm tự động hoà đồng điều khiển từ máy tính - K170.21, K170.22, K170.23, K170.41, K170.42, K170.43, K170.61, K170.62, K170.63 rơle trung gian b Hồ đồng tay: Ta đưa cơng tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí LOCAL nối với page 084 - Giả sử ta cần hồ máy phát số vào lưới ta đưa cơng tắc lựa chọn máy phát cần hoà SA166.2 sang vị trí DG1 làm cho rơle trung gian K87.4 có điện Rơle K87.4 có điện đóng tiếp điểm (43-44) trang 087 vào làm cho K87.2 có điện Rơle trung gian K87.4 K87.2 có điện đóng tiếp điểm chúng lại page 166 đưa điện áp từ từ máy phát số vào đồng hồ đo, hệ thống đèn hệ thống đồng kế Tiếp điểm K87.2 trang 084 đóng sẵn sàng cấp cho mạch điều khiển đóng mở aptomat Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 41 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - Điện áp từ từ máy phát số đưa tới đồng hồ vol kế kép, đồng hồ đo tần số kép, đồng kế, hệ thống đèn để kiểm tra điều kiện hoà đồng bộ.Khi điều kiện hoà đồng thoả mãn thì: Ta ấn nút ấn SB170.2 làm cho rơle trung gian K170.21, K170.22, K170.23 có điện + Rơle K170.21 có điện đóng tiếp điểm tự ni mở tiếp điểm trang 170 khống chế hoà máy phát số số Tiếp điểm (8-12) K170.21 page 233 đóng lại làm cho đèn HL233.5 sáng.Đây đèn báo cho nút ấn hòa SB170.2 + Rơle K170.22 có điện đóng tiếp điểm page 171 cấp nguồn cho khối F96-SM-II (K171.2),tiếp điểm (9-10) K171.2 page 171 đóng sẵn sàng cấp nguồn cho rơle K171.8 + Rơle K170.23 có điện đóng tiếp điểm thường mở page 084 sẵn sàng cấp điện cho mạch đóng aptomat lên lưới Tiếp điểm (5-9) K170.23 page 171 đóng,trước tiếp điểm K171.2 đóng làm cho rơle K171.8 có điện + Rơle K170.8 có điện đóng tiếp điểm (6-10) page 084và trước tiếp điểm (7-11)của K170.23 page 084 đóng làm cho cuộn XF có điện điều khiển đóng áptomát vào lưới Quá trình phân chia tải tác dụng điều chỉnh tần số thực công tắc SA89.2(S33) page 89 c.Hòa tự động cho máy phát số1 ( page 170): - XR1, XR2,XR3 tiếp điểm đưa từ máy tính để điều khiển hồ đồng cho máy phát Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 42 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - Khi ta bật công tắc lựa chọn SA84.3 sang vị trí REMOTE làm cho tiếp điểm(11-12) trang 170 đóng vào sẵn sàng cho q trình tự động hồ máy phát số1 - Máy tính tự động kiểm tra điều kiện hoà đồng điều kiện hoà thoả mãn máy tính phát lệnh hồ làm tiếp điểm XR1 đóng cấp điện cho rơle K170.21,K170.22 K170.23.Q trình tương tự chế độ hịa tay,cuộn XF có điện đóng aptomat máy phát số vào lưới Quá trình phân chia tải tác dụng điều chỉnh tần số thực tự động nhờ tiếp điểm PMS-DG page 089 - Khi cần cắt máy phát số1 máy tính gửi lệnh làm đóng tiếp điểm XR1 (PMS DG1) (page 085) Làm cho rơle K85.9 có điện mở tiếp điểm K85.9 trang 084 khiến cho cuộn giữ MN aptomat điện làm mở aptomat máy phát số1 khỏi lưới 5.3.5 Tự động phân chia tải vô công cho máy phát công tác song song (page 091) a Cơ sở lý thuyết: Theo quy định đăng kiểm chênh lệch tải vô công hai máy phát công tác song song không vượt 10% công suất vô công định mức máy lớn Khi máy phát cơng tác song song có phân bố tải vơ cơng khơng đều, vượt ngồi giới hạn cho phép dẫn đến hậu sau: - Máy phát nhận tồn tải vơ cơng máy phát dẫn đến máy bị cắt khỏi mạng kết việc bảo vệ tải (q dịng) - Hiệu suất sử dụng máy có tải vô công lớn thấp - Tăng tổn hao cuộn dây ln ln có dịng cân chạy hai máy Để thực phân bố tải vô công cho máy phát công tác song song thực tế áp dụng phương pháp sau : Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 43 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - Điều khiển đặc tính ngồi máy phát - Tự điều chỉnh phân bố tải vô công - Nối dây cân • Phương pháp điều khiển đặc tính ngồi máy phát: Độ nghiêng đặc tính máy phát yếu tố định đến phân bố tải vô công công tác song song Mặc dù máy phát chế tạo sêri, hệ thống tự động điều chỉnh điện áp khơng thể có đặc tính ngồi chúng giống hệt Để điều chỉnh độ nghiêng đặc tính ngồi (độ hữu sai) nhà chế tạo đưa vào hệ thống tự động điều chỉnh điện áp khối mà thông qua điều chỉnh độ nghiêng phụ thuộc vào mức độ tải vơ cơng Tín hiệu mức độ tải vơ cơng lấy từ dịng kích từ thơng qua dịng tải máy phát + Lấy tín hiệu từ dịng kích từ : Để giữ cho điện áp máy phát khơng đổi thay đổi dịng kích từ gần tuyến tính với thay đổi dịng tải vơ cơng Vì lấy tín hiệu từ dịng kích từ phản ánh mức độ tải vô công máy phát H3-5 Sơ đồ nguyên lí lấy tín hiệu từ dịng kích từ Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 44 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Từ sơ đồ ta thấy tín hiệu dịng kích từ thơng qua biến dịng pha trước chỉnh lưu khép kín qua biến trở R Như phần tử so sánh hệ thống nhận ba tín hiệu là: Điện áp chuẩn U0 ; điện áp máy phát Uf điện áp rơi biến trở R UR (tín hiệu từ dịng kích từ) Ta có : ∆U = U0 - ( Uf + UR ) Tín hiệu từ dịng kích từ làm cho ∆U nhỏ Khi dịng kích từ tăng ∆U nhỏ, máy phát nhận tải vơ cơng nhiều đặc tính ngồi mềm (càng dốc).Cịn tải tác dụng máy phát tăng dịng kích từ thay đổi khơng đáng kể Để điều chỉnh độ nghiêng đặc tính ngồi ta chỉnh chiết áp R Đặc tính cứng ta chỉnh cho giá trị R=0 mềm ta đưa toàn giá trị R vào Phương pháp khơng ứng dụng nhiều giới hạn điều chỉnh khơng lớn + Lấy tín hiệu từ dòng tải máy phát: Đây phương pháp ứng dụng nhiều tàu thuỷ H3-6 Sơ đồ ngun lý lấy tín hiệu từ dịng tải máy phát Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 45 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Ta có : U V = U RS + U R Thành phần điện áp ITT.R làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh bé Còn điện áp rơi R thành phần vô công (I TP.R) làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh mức độ lớn Do ta có: ∆U = U0 – (URS + ITP.R) Từ kết tính ∆U ta thấy độ nghiêng đặc tính ngồi phụ thuộc vào thành phần tải vô công Như muốn thay đổi độ nghiêng đặc tính với số dịng ITP ta việc điều chỉnh biến trở R • Phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô công: Khi ứng dụng phương pháp điều chỉnh đặc tính ngồi thường gặp phải số hạn chế lắp đặt, sửa chữa, thử nghiệm cần phải khảo sát, đo đạc để chỉnh độ nghiêng đặc tính Mặt khác số thông số hệ thống bị thay đổi tác động yếu tố bên ngồi từ mơi trường nhiệt độ độ ẩm Dẫn đến độ nghiêng đặc tính ngồi máy phát lại lệch Hạn chế khắc phục nhờ ứng dụng phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải vô cơng Phương pháp chủ yếu dựa tín hiệu phân bố tải vô công không máy phát cơng tác song song • Phương pháp phân bố tải vô công cách nối dây cân : Hai phương pháp giới thiệu áp dụng cho máy phát có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp phức hợp pha đơn Do để thực phân bố tải vô công cho máy phát loại ta áp dụng phương pháp nối dây cân Khi nối ta tạo đồng thời thay đổi dịng kích từ máy phát công tác song song với điện áp cuộn kích từ ln ln Có hai cách thực nối dây cân bằng: - Nối dây cân phía chiều: Áp dụng cho máy phát có đặc tính từ hố giống điện áp kích từ Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 46 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - Nối dây cân phía xoay chiều: Áp dụng cho máy phát khơng có điều kiện cách b Nguyên lý hoạt động: Việc phân chia tải vô công cho máy phát công tác song song tàu 53000 sử dụng phương pháp điều khiển độ nghiêng đặc tính ngồi máy phát cách lấy tín hiệu từ dịng tải Hình 1.1: Phân bố tải vô công máy phát công tác song song - TA81.24 biến dịng lấy tín hiệu dịng máy phát, cuộn thứ cấp biến dòng nối với hai đầu C1-C2 AVR Các đầu C3-C4 AVR nối nối tiếp với đầu C3-C4 AVR máy phát khác hình vẽ - Khi máy phát cơng tác song song với tiếp điểm K85.21, K105.21 K125.21 mở làm cho dòng chạy cuộn C3-C4 AVR máy phát phụ thuộc vào dịng máy phát mà phụ thuộc vào dòng máy phát khác Giả sử dòng máy phát số lớn Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 47 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY nhận nhiều tải vơ cơng làm cho dòng C1-C2 máy phát số lớn nhất, lúc xuất dòng chạy cuộn C3-C4 máy phát số 1,tín hiệu truyền đến cuộn C3-C4 máy phát khác làm cho độ cứng đường đặc tính ngồi máy phát công tác song song nên tải vô công phân bố cho máy phát Như thay đổi tải vô công máy máy cảm nhận thơng qua biến dịng, nhờ ln đảm bảo cân tải vô công máy phát công tác song song 5.3.6.Mạch điều chỉnh tần số phân chia tải tác dụng cho máy phát (Page 089)(mạch điều khiển động Servo) a Giới thiệu phần tử mạch - SA89.2 : Công tắc điều khiển có ba vị trí là: LOWER-OFF-RAISE - REC89.1: Bộ biến đổi từ nguồn xoay chiều lấy từ máy phát qua biến áp thành nguồn chiều cấp cho mạch điều chỉnh lượng nhiên liệu vào Diesel - PMSDG1 (63-64, 65-66): Các tiếp điểm điều chỉnh điều khiển từ máy tính - K89.3, K89.4: Các rơle trung gian - M: Động servo loại động chiều 24V; 20W b Nguyên lý hoạt động mạch - Để điều chỉnh tần số máy phát thay đổi lượng tải tác dụng máy phát công tác song song ta việc thay đổi lượng nhiên liệu cấp cho Diesel cách điều khiển động servo tác động lên nhiện liệu - Nguồn xoay chiều từ máy phát số qua biến áp chỉnh lưu biến đổi thành điện áp chiều 24V cấp cho mạch điều khiển động sẵn sang hoạt động ● Điều chỉnh tần số phân bố tải tác dụng tay - Khi tần số máy phát thấp máy phát nhận tải tác dụng ta đưa tay điều khiển SA89.2 vị trí RAISE nối với cấp nguồn cho rơle K89.4 Rơle có điện làm cho tiếp điểm K89.4(1-9) mở khiến rơle trung gian K89.3 không Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 48 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY thể có điện, đồng thời đóng tiếp điểm K89.4(7-11 6-10) cấp nguồn 24V cho động servo hoạt động đưa nhiên liệu vào máy nhiều làm cho tần số máy phát tăng lên máy phát nhận nhiều tải tác dụng - Khi tần số máy phát cao nhận nhiều tải tác dụng ta đưa tay điều khiển SA89.2 vị trí LOWER nối với 3, nguồn cấp cho rơle K89.3 Rơle có điện làm cho tiếp điểm K89.3(1-9) mở khiến rơle trung gian K89.4 khơng thể có điện, đồng thời đóng tiếp điểm K89.3(7-11 6-10) cấp nguồn 24V cho động servo hoạt động theo chiều ngược lại đưa nhiên liệu vào máy làm cho tần số máy phát giảm xuống máy phát nhận tải tác dụng - Khi hai máy phát công tác song song với mà phân bố tải tác dụng không để phân bố lại tải tác dụng cho hai máy phát ta đưa tay điều khiển lượng nhiên liệu máy phát nhận nhiều tải tác dụng sang vị trí LOWER đưa tay điều khiển máy nhận tải tác dụng sang vị trí RAISE tải tác dụng hai máy cân dừng lại ● Tự động điều chỉnh tần số phân chia lại tải tác dụng máy tính - Khi tần số máy phát số thấp nhận tải tác dụng, máy tính cảm biến phát lệnh điều khiển làm đóng tiếp điểm PMSDG1 (65-66) vào làm cho rơle K89.4 có điện cấp điện cho động servo tăng nhiên liệu vào máy tương tự ta đưa tay điều khiển sang vị trí RAISE - Khi tần số máy phát số cao nhận nhiều tải tác dụng, máy tính đóng tiếp điểm PMSDG1 (63-64) vào làm cho rơle K89.3 có điện cấp điện cho động servo giảm nhiên liệu vào máy tương tự ta đưa tay điều khiển sang vị trí LOWER - Khi hai máy phát công tác song song máy tính tự động giám sát điều chỉnh lượng nhiên liệu vào hai máy để lượng tải tác dụng hai máy cân Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 49 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 5.3.7.Hoạt động mạch bảo vệ a Bảo vệ ngắn mạch cho máy phát - Trên tàu 53000 việc bảo vệ ngắn mạch cho máy phát người ta dùng cầu chì aptomat - Cầu chì thường dùng để bảo vệ ngắn mạch mạch đo mạch điều khiển - Aptomat thường sử dụng để bảo vệ ngắn mạch mạch động lực mạch chính, hoạt động bảo vệ sau: Tín hiệu dịng lấy từ máy phát đưa tới chuyển đổi dòng điện PA83.2 (page 083) Khi có tượng ngắn mạch dòng điện máy phát tăng lên lớn,các biến dịng cảm nhận tín hiệu dịng lớn đưa tới chuyển đổi PA83.2 làm cho đầu khối chuyển đổi PA83.2 xuất tín hiệu đưa tới khối PMS Khối điều khiển PMS điều khiển đóng tiếp điểm PMSDG1 (67-68) trang 085 cấp điện cho rơle K85.9 làm cho tiếp điểm K85.9 trang 084 mở ngắt điện cấp cho cuộn giữ MN aptomat làm aptomat mở ngắt máy phát khỏi lưới b.Bảo vệ công suất ngược cho máy phát (trang 082) - Khi máy phát xảy tượng công suất ngược ngưỡng đặt rơle bảo vệ cơng suất ngược page 082 rơle bảo vệ cơng suất ngược hoạt động gửi tín hiệu tới làm cho rơle K82.2 có điện sau thời gian trễ 10 giây tiếp điểm K82.2 trang 085 đóng vào cấp nguồn cho rơle K85.5 Rơle K85.5 có điện làm cho: Tiếp điểm K85.5 trang 085 đóng vào để trì K85.5 có điện Tiếp điểm K85.5 trang 085 đóng vào cho rơle K85.7 có điện Tiếp điểm K85.5 trang 093 đóng vào đưa tín hiệu vào khối điều khiển báo máy phát bị công suất ngược Tiếp điểm K85.5 trang 242 đóng vào đưa tín hiệu vào máy tính điều khiển đèn báo chuông báo máy phát bị công suất ngược Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 50 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY - Rơle K85.7 có điện làm cho: Tiếp điểm K85.7 trang 085 đóng vào để trì K85.7 có điện Tiếp điểm K85.7 trang 084 mở làm cho cuộn giữ MN điện làm cho aptomat máy phát mở Tiếp điểm K85.7 trang 086 đóng vào cấp điện cho đèn S6 sáng (S6 đèn nút reset aptomat máy phát xảy cố) Tiếp điểm K85.7 trang 093 đóng vào đưa tín hiệu báo aptomat máy phát số mở cố - Để điều khiển đóng aptomat máy phát số1 vào lưới sau bị cố ta phải ấn nút reset SB85.7 để reset lại mạch điều khiển aptomat c Bảo vệ tải cho máy phát (page 082) - Khi máy phát bị tải (Over/sc current relay) hoạt động làm cho rơle K82.3 có điện - Nếu máy phát bị tải nhỏ sau 20 giây tiếp điểm K82.3 page 182 đóng vào làm cho rơle K182.2 có điện Rơle K182.2 có điện làm cho : Tiếp điểm K182.2 trang 185 đóng vào cấp điện cho cuộn nhả aptomat cấp điện cho số phụ tải, làm cắt số phụ tải không quan trọng khỏi lưới Các tiếp điểm K182.2 trang 192 242 đảo trạng thái để đưa tín hiệu báo tải máy phát tới mạch điều khiển đèn máy tính báo máy phát bị tải - Nếu máy phát chưa hết tải sau thời gian trễ, tiếp điểm thời gian K182.2(67-68) page 182 đóng vào làm cho rơle K182.5 có điện.Rơle K182.5 có điện làm cho: Tiếp điểm K182.5 trang 184, 185, 186 đóng vào cấp điện cho cuộn nhả aptomat, ngắt bớt số phụ tải khỏi lưới Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 51 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Các tiếp điểm K182.5 trang 192 242 đảo trạng thái đưa tín hiệu báo tải tới đèn báo máy tính - Từ khối điều khiển gửi tín hiệu tới đèn báo q tải chng báo tải cho máy phát - Nếu máy phát bị tải lớn tiếp điểm K82.3 trang 093 đóng lại đưa tín hiệu vào khối No1 D/G PMS INTERFACE để điều khiển lệnh mở aptomat máy phát số1 khỏi lưới đồng thời đưa tín hiệu tới báo động tải cho máy phát đèn còi d Mạch bảo vệ điện áp thấp(page 082) - Tín hiệu áp máy phát đưa vào chân B2, C, A1, A2 Voltage Built Uprelay Khi tín hiệu điện áp máy phát lớn tín hiệu đặt 95%U đm có tín hiệu điều khiển làm cho rơle K82.8 có điện, sau thời gian trễ đóng tiếp điểm K82.8 trang 084 để sẵn sàng cấp điện cho mạch đóng aptomat lên lưới chế độ tự động Nếu điện áp máy nhỏ 95% U đm tiếp điểm K82.8 mở ta khơng thể điều khiển tự động đóng aptomat lên lưới e Bảo vệ tần số thấp cho trạm phát (page 083) - Tín hiệu áp máy phát từ trang 081 đưa vào chân 1-3 khối Freq.Transducer (bộ biến đổi tần số) (FT83.2), đầu biến đổi đưa vào đầu 3-4 PMS - Khi tần số máy phát nhỏ tần số cho phép có tín hiệu từ chuyển đổi FT83.4 đưa đến PMS PMS đóng tiếp điểm trang 085 vào làm cho rơle K85.9 có điện Rơle K85.9 có điện làm cho: Tiếp điểm K85.9 trang 084 mở làm cho cuộn giữ MN aptomat điện, aptomat máy phát khơng thể đóng vào lưới Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 52 THIẾT KẾ MÔN HỌC TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY KẾT LUẬN Sau thời gian nỗ lực tìm hiểu nghiên cứu, đến đồ án thiết kế môn học em hoàn thành: Với nỗ lực cao thân việc tìm hiểu hệ thống, nguyên lý hoạt động, thao tác vận hành hệ thống, đánh giá so sánh Bằng kiến thức trang bị trường, kiến thức thực tế thời gian thực hành phịng thí nghiệm tìm hiểu số tài liệu tham khảo có liên quan đến vấn đề nghiên cứu em cố gắng trình bày đồ án cách ngắn gọn đầy đủ Tuy nhiên trình độ cịn hạn chế, kinh nghiệm thực tế yếu nên đề tài em cịn có nhiều hạn chế như: Chỉ dừng lại mức tìm hiểu cấu trúc hoạt động hệ thống, chưa sâu tìm hiểu mặt nguyên tắc thiết kế khả ứng dụng rộng rãi thiết bị, đồ án dừng lại mức tìm hiểu tổng quan bảng điện chưa tìm hiểu hết hệ thống khác, cịn nhiều thiếu sót Qua em mong muốn nhận nhiều ý kiến đống góp thầy giáo bạn lớp để nhận thức em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS HOÀNG ĐỨC TUẤN bạn nhóm, lớp giúp đỡ em trình làm đồ án Sinh viên : Phạm Nguyễn Chung Lớp : ĐTT49-ĐH2 53 ... cứu, tính chọn cơng suất số lượng tổ hợp Diesel lai máy phát, tính tốn ngắn mạch, thuyết minh sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp thuyết minh sơ đồ bảng điện cho tàu 53000T Mặc dù thân em... điều chỉnh điện áp điển hình : - Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp theo nhiễu + H.T Phức hợp dòng + H.T Phức hợp pha : Phức hợp pha song song phức hợp pha nối tiếp - Hệ thống tự động điều chỉnh. .. ĐIỆN TÀU THỦY CHƯƠNG 4:HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TÀU THỐNG NHẤT 4.1.Giới thiệu chung Máy phát điện nơi cung cấp lượng điện cho tất thiết bị điện toàn tàu Tất thiết bị điện phụ tải máy