chuẩn hóa các bảng điện tàu thủy

Bảng điện chính ngày nay đã được chế tạo ở một số đơn vị trong nước nhưng chỉ ở dưới góc độ đáp ứng yêu cầu nhỏ, đơn điệu trong sản xuất, công nghệ mang tính tự do, đơn giản, thiết bị lắ

công ty cơ khí - điện - điện tử tàu thủy _

Chương trình KHCN cấp nhà nước KC 06

"ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất sản phẩm xuất

khẩu và sản phẩm chủ lực"

Dự án

Chế tạo một số phần tử và thiết bị điều khiển,

đo lường quan trọng trên tàu thủy bằng phương pháp chuẩn module và ứng dụng

các công nghệ tiên tiến

Mã số KC 06 DA.13.CN

Chuyên đề: hồ sơ chuẩn hóa:

chuẩn hóa các bảng điện tàu thủy

ThS nguyễn sỹ hiệp

5473-15

Hà Nội - 5/2005

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp tàu thủy của nước ta đã có những bước phất triển vượt bậc và ngày càng được chú trọng phát triển để đáp ứng nhu cầu vận tải hàng hoá trong nước và quốc tế ngày càng tăng mà chỉ có vận tải thủy với ưu

điểm vận tải được khối lượng lớn mới đáp ứng được

Cùng với sự phát triển ngày càng nhanh của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào thực tế ngày càng được mở rộng trong tất cả các lĩnh vực của các ngành công nghiệp Trong ngành công nghiệp đóng tàu việc ứng dụng khoa học

kỹ thuật đã và đang được tiến hành một cách sâu rộng Việc tập trung điều khiển được ứng dụng ở các tàu cỡ lớn Thay vì điều khiển, phân phối năng lượng điện, theo dõi các thông số kỹ thuật của tàu tại chỗ như trước đây bằng việc điều khiển, phân bố

điện năng, theo dõi tình trạng kỹ thuật của tàu tại một trung tâm điều khiển và có sử dụng các hệ thống tự động

Bảng điện chính tàu thuỷ ( được đặt tại buồng điều khiển trung tâm ) là một trong những trung tâm điều khiển, phân phối điện quan trọng không thể thiếu trong mỗi con tàu Bảng điện chính ngày nay đã được chế tạo ở một số đơn vị trong nước nhưng chỉ ở dưới góc độ đáp ứng yêu cầu nhỏ, đơn điệu trong sản xuất, công nghệ mang tính tự do, đơn giản, thiết bị lắp đặt mang tính tự chọn chưa có tính chuẩn hoá, chưa áp dụng nhiều thiết bị tự động (Hệ thống tự động hoà đồng bộ và tự động phân tải cho các máy phát công tác song song Hệ thống tự động khởi động máy phát dự phòng khi thanh cái mất điện ) Phần lớn các bảng điện chính cho tàu cỡ trung bình và lớn đều phải nhập từ nước ngoài với giá thành rất lớn

Để đáp ứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành đóng tàu nước ta và đạt

được mục tiêu nội địa hoá 60% thiết bị trên tàu mà trong đề án phát triển của Tổng công ty công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam, giai đoạn năm 2000 đến 2010 đã được nhà nước phê duyệt Việc chuẩn hoá các thiết bị tàu thuỷ để đi đến sản xuất với qui mô lớn, đồng bộ là rất cần thiết cho phương hướng phát triển sản xuất thiết bị tàu thuỷ

trong ngành công nghiệp đóng tàu Trong đó “Bảng điện chính tàu thuỷ” là một

trong những thiết bị quan trọng cần được chuẩn hoá và hiện đại hoá

mục lục

Trang

Phần I : Thuyết minh kỹ thuật MDL/MSB-09 5-34

I Tổng quan về bảng điện chính và hệ thống phân phối điện năng trên tàu 6-12

I.2 Hệ thống phân phối điện năng 13 - 1

I.2.2 Các phương pháp phân phối điện năng 16 I.2.3 Lựa chọn hệ thống phân phối điện năng cho tàu 17-18 I.2.4 Bảo vệ trong trạm phát điện tàu thuỷ

II.1 Kết cấu chung của bảng điện chính 24

II.2 Các ngăn của bảng điện chính

III Thiết kế Bảng điện chính

I.V Nguyên lý bảng điện chính

V.Kết luận

Phần II : Hồ sơ bản vẽ kỹ thuật MDL/EC-10 34-80

1: Thuật toán điều khiển

2: Panel phụ tải 220V

3: panel máy phát số 1

4: Panel hoà đồng bộ và phân tải

5: Panel phụ tải 380V

6: Panel khởi động nhóm

7: Bố trí Panel trong bảng điện chính

8: Sơ đồ hệ thống mạch động lực máy phát số 1

9: Sơ đồ hệ thống mạch động lực máy phát số 2

10: Sơ đồ mạch đo lường và bảo vệ máy phất số 1

11: Sơ đồ mạch đo lường và bảo vệ máy phất số 2

12: Sơ đồ mạch hoà đồng bộ

13: Sơ đồ mạch tự động điều chỉnh điện áp

14: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ secvo

15: Sơ đồ mạch điều khiển áp tô mát máy phất số 1

16: Sơ đồ mạch điều khiển áp tô mát máy phất số 2

17: Sơ đồ mạch điện bờ

18: Sơ đồ mạch bảo vệ biến áp dùng chung

19: Sơ đồ mạch bảo vệ cắt tải lựa chọn

20: Sơ đồ mạch tự đồng hoà đồng bọ và phân tải

21: Sơ đồ mạch điều khiển thiết bị ALD & ASD

22: Sơ đồ mạch đèn chỉ thị

PhÇn I ThuyÕt minh kü thuËt

I.Tổng quan về bảng điện chính và hệ thống phân phối điện năng trên tàu

I.1 Khái niệm chung

Bảng điện chính tàu thuỷ là nơi tập trung nguồn năng lượng điện chính của tàu

được cấp đến từ các máy phát điện chính trên tàu

Năng lượng điện từ các máy phát được cấp lên hệ thống thanh cái trong bảng

điện chính và từ đó phân phối đến các bảng điện phụ và các phụ tải bằng các áptômát

Theo qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép tiêu chuẩn Việt nam phần trang bị điện thì: Nguồn điện chính trên tàu phải được cấp bởi ít nhất hai tổ máy phát

điện và phải có dủ năng lượng cung cấp cho tất cả các thiết bị phụ cần thiết để duy trì tàu ở trạng thái hoạt động và sinh hoạt bình thường

Như vậy trong hệ thống năng lượng điện trên tàu có hai thành phần cơ bản là: Phần sản xuất ra năng lượng điện (các tổ máy phát) và phần phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ

Do đó khi thiết kế hệ thống điện năng trên tàu ta phải tính toán và xây dựng sơ

đồ mạch cơ bản, trong đó có đường dây tải năng lượng từ các máy phát điện chính tới thanh cái, rồi từ thanh cái cấp tới các phụ tải và các mạch điều khiển từ xa hoặc tự

động, các hệ thống và các phần tử thuộc hệ thống đó, các mạch kiểm tra, mạch tín hiệu, các mạch của khí cụ đo và các khí cụ bảo vệ để đáp ứng yêu cầu qui phạm đề

ra

I.2 Hệ thống phân phối điện năng

I.2.1 Yêu cầu chung và các phương pháp phân phối điện năng trên tầu thuỷ

Hệ thống phân phối điện năng tàu thuỷ phải thiết kế theo yêu cầu của ĐKVN

Đảm bảo làm việc tốt trong môi trường làm việc trên biển: dầu mỡ, hơi ẩm, độ mặn, rung lắc, và độ thay đổi nhiệt độ

Các yêu cầu cụ thể như sau :

a) Độ tin cậy của hệ thống

Hệ thống phân phối điện năng của bảng điện chính phải đáp ứng được những yêu cầu về độ tin cây, cung cấp năng lượng liên tục, cơ động, thuận tiện dễ dàng cho người sử dụng và có tính kinh tế cao Khi đó trong các chế độ công tác phải có các phần tử dự trữ

Bảng điện chính phải được chia thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có thể công tác

độc lập, giảm số lượng thiết bị, phần tử trong hệ thống đến mức tối thiểu Và có thể ghép lại với nhau dễ dàng

Bảng điện chính phải tự khởi động được các máy phát dự trữ và cấp điện lên thanh cái khi thanh cái mất điện và phải tự khởi động được máy phát sự cố khi nguồn năng lượng chính mất điện

Khi các thông số kỹ thuật của máy phát, thiết bị vượt quá trị số cho phép thì các phần tử bảo vệ phân đoạn phải có thời gian hoạt động nhỏ nhất cho phép

b) Tính cơ động của hệ thống

Tính chất này nhằm thoả mãn những yêu cầu do bản thân nhiệm vụ chức năng của các phần tử (đảm bảo vận hành an toàn, đảm bảo các chế độ công tác làm hàng ) không những ở chế độ công tác bình thường mà ngay cả khi một vài phần tử bị hư hỏng các thiết bị an toàn và sơ đồ phải đảm bảo nhanh chóng khắc phục

Ngoài ra tính cơ động của hệ thống còn thể hiện là cho phép khắc phục các hư hỏng và sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng khi ngắt điện áp

c) Tính kinh tế trong vận hành và khai thác

ứng dụng các hệ thống tự động, điều khiển tập trung các phụ tải phục vụ vận hành tàu

Chia phụ tải trên tàu thành các nhóm:

+ Nhóm thứ nhất: Nhóm phụ tải rất quan trọng gồm các phụ tải mà nếu mất

điện áp có thể gây nguy hiểm cho tàu và thuyền viên: Hệ thống đèn hành trình, các thiết bị vô tuyến điện, máy lái…v.v Những nhóm phụ tải này yêu cầu phải được nhận

điện trực tiếp từ bảng điện chính bằng hai đường độc lập càng xa nhau càng tốt

+ Nhóm thứ hai: Nhóm phụ tải quan trọng: Gồm tời neo, bơm cứu hoả, bơm la canh, các bơm phục vụ máy chính v.v Yêu cầu nguồn điện cho các phụ tải này cũng phải được cấp thường xuyên và tin cậy trong chế độ công tác bình thường của tàu

+ Nhóm thứ ba: Nhóm phụ tải ít quan trọng: như bếp điện, quạt gió, điều hoà các phụ tải phục vụ sinh hoạt .v.v Đối với nhóm này cho phép gián đoạn nguồn

điện cấp trong một thời gian khi các máy phát quá tải hay sửa chữa

I.2.2 Các phương pháp phân phối điện năng

Trong mạng điện tàu thuỷ thường có 3 loại hệ thống phân phối điện năng sau : + Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình khuyên

+ Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình tia đơn giản

+ Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình tia phức tạp

a) Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình khuyên :

Đặc điểm của hệ thống là tất cả các bảng điện phụ có thể được cấp nguồn đồng thời từ hai hướng bằng hai đường cáp khép kín theo hình khuyên

Hình 4-1: Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình khuyên 1- Các máy phát 5 - Đường cáp

2 - Bảng điện chính 6 - Đường cáp phụ cung cấp cho bảng điện phụ

3 - Các bảng điện phụ 7- Các bảng điện nhỏ hay các phụ tải lớn

4 - Các cầu dao

Ngoài ra còn có các cáp phụ nối từ bảng điện chính đến bảng điện phụ

Bằng cách cấu trúc như thế hệ thống này sẽ giảm được sụt áp trên đường dây Trong các trường hợp ngắn mạch hoặc hư hỏng một đường cáp nào đó thì đoạn cáp đó

sẽ bị loại ra nhờ các cầu dao và điểm cần cấp điện vẫn được cấp từ một đường cáp khác Các phụ tải quan trọng hơn được cấp nguồn từ hai bảng điện phụ

Hệ thống này tiết kiệm được dây dẫn khi cấp điện cho các phụ tải có công suất lớn, tăng độ tin cậy cấp nguồn cho các thiết bị

Nhược điểm của hệ thống là phức tạp, vận hành và khai thác gặp những khó khăn nhất định

Hệ thống thường được áp dụng trên các tàu quân sự hay trên các tàu vận tải có trọng lượng lớn

b) Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình tia đơn giản :

1

13

2 - Phụ tải ánh sáng 3- Bảng điện chính

Đây là hệ thống mà tất cả các máy phát đ−ợc cấp lên bảng điện chính và từ đó cung cấp đến các phụ tải trực tiếp bằng cáp Hệ thống này chỉ phù hợp ứng dụng trên các tàu nhỏ

c) Hệ thống phân phối theo sơ đồ hình tia phức tạp :

Trong hệ thống này năng l−ợng từ máy phát đ−ợc cấp một bảng điện chính chung Hoặc đến một số bảng điện chính Và từ đó phân phối theo sơ đồ hình tia đến các bảng điện phụ của các nhóm phụ tải Rồi từ các bảng điện phụ này phân phối theo sơ đồ hình tia đến các phụ tải Nh−ng cũng có một số phụ tải đ−ợc cấp nguồn trực tiếp

từ bảng điện chính phụ thuộc vào mức độ quan trọng của phụ tải

Ưu điểm của hệ thống là có thể điều khiển phân phối năng l−ợng điện từ một trung tâm Đ−ợc ứng dụng rộng rãi trên các tàu có công suất trung bình

1

1

32

5

5

G

G

Hình 4-3 : Sơ đồ phân phối theo sơ đồ hình tia phức tạp

1 - Các phụ tải đ−ợc cấp nguồn trực tiếp từ bảng điện chính

2 - Các bảng điện phụ cung cấp đến từng phụ tải

3 - Các bảng phụ cung cấp đến các nhóm phụ tải

4 - Các phụ tải đ−ợc cấp nguồn từ bảng phụ 3

5 - Các phụ tải đ−ợc cấp nguồn từ bảng phụ 2

I.2.3 Lựa chọn hệ thống phân phối điện năng cho tàu

Căn cứ từ những yêu cầu của hệ thống phân phối điện năng và tính ưu việt của hệ thống phân phối điện năng theo sơ đồ hình tia phức tạp phù hợp với các loại tàu hàng

có công suất trung bình và lớn Ơ đây chúng tôi chọn hệ thống phân phối điện năng cho tàu theo sơ đồ hình tia phức tạp Nguồn điện chính được cấp lên hệ thống thanh cái của bảng điện chính sau đo được cấp đến các bảng điện phụ và các phụ tải

I.2.4 Bảo vệ trong trạm phát điện tàu thuỷ

a) Khái niệm chung

Trong quá trình vận hành, khai thác hệ thống điện năng tàu thuỷ luôn có khả năng xảy ra sự cố hoặc hư hỏng ở mỗi chế độ công tác khác nhau Chính vì vậy ở những hệ thống này phải có những thiết bị bảo vệ đặc biệt

a) Những yêu cầu trong hệ thống bảo vệ

Việc bảo vệ trạm phát điện tàu thuỷ phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Tự động ngắt mạch những phần tử có sự cố, tách khỏi những phần tử khác đang hoạt động bình thường Điều này có tác dụng ngăn ngừa hậu quả tiếp theo có thể đưa

đến ngắn mạch phần tử khác

+ Tự động ngắt một số phần tử thuộc hệ thống điện năng (khi máy phát bị quá tải

sẽ tự động ngắt bớt tải để giảm bớt dòng cho máy phát)

+ Dự báo được những chế độ công tác khác so với chế độ công tác định mức

+ Bảo vệ phải có tính chọn lọc: Thiết bị bảo vệ chỉ ngắt những phần tử hư hỏng, có

sự cố thật

+ Bảo vệ phải có tính tác động nhanh: Nhờ sự tác động nhanh mà có thể hạn chế

được ảnh hưởng xấu đến các máy khi công tác song song, nâng cao tính ổn định của máy phát và hệ thống năng lượng điện Rút ngắn thời gian công tác của các thiết bị khi điện áp thấp, giảm bớt các hư hỏng khi dòng ngắn mạch có tia lửa điện Đối với một số thiết bị điện quan trọng khi quá tải chỉ dự báo chứ không ngắt mạch

+ Bảo vệ phải có độ nhạy: Đây là tính chất quan trọng để đảm bảo thiết bị phản ứng ngay với những hiện tượng hư hỏng, sự cố Độ nhạy của thiết bị bảo vệ được biểu thị bằng hệ số nhạy cảm Kn

Kn = Ingm.min/Ihd -Ingm.min: là dòng ngắn mạch nhỏ nhất mà thiết bị bảo vệ hoạt động

-Ihd : là dòng hoạt động đã ghi trước trên bảng thông số của nó

+ Đối với máy phát điện cần được bảo vệ quá tải, bảo vệ công suất ngược, bảo vệ thấp áp ở một số tàu máy phát còn được bảo vệ điện áp cao

Việc bảo vệ cho trạm phát điện tàu thuỷ phải thoả mãn các yêu cầu của qui phạm đề ra

II Chuẩn hoá bảng điện chính

Trong các bảng điện chính được lắp các thiết bị như thanh cái, các áp tô mát, các công tắc tơ, rơ le cầu chì, biến áp, biến dòng đo lường và các khí cụ điện khác phục

vụ cho việc đưa năng lượng điện đến các phụ tải, kiểm tra và điều khiển hệ thống năng lượng Trong mỗi bảng điện chính đều chia thành các Panel Mỗi Panel có chức năng riêng Vì vậy các bảng điện chính cần được chuẩn hoá từng phần

II.1 Kết cấu chung của bảng điện chính:

Bảng điện chính có kết cấu bằng thép kiểu khung thép, mọi thao tác được thực hiện từ phía trước Các panel phía trước đều có kết cấu đóng mở bằng bản lề tạo điều kiện thuận lợi trong thao tác, góc mở cánh cửa >900 Trên các ngăn này đều được lắp các đèn báo, thiết bị kiểm tra đo lường v…v

Khung của bảng điện chính có kết cấu bằng thép góc, các ngăn của bảng điện chính có các vách ngăn Hai bên bảng điện đều có cánh cửa bằng thép có khoá chuyên dụng Phía sau bảng điện chính thông thường được che chắn bằng các tấm thép có kết cấu tháo lắp và có bảo vệ chỉ cho người có chuyên môn tiếp xúc

Các bảng điện có chiều cao từ 1900 (mm) trở lên Chiều rộng của mỗi bảng điện thường tuỳ theo số lượng thiết bị lắp đặt khác nhau mà có các kích thước từ 650 mm

đến 850 mm Chiều sâu của các bảng điện cũng từ 600 – 800 (mm) Các mặt trước, mặt bên và mặt sau của bảng điện chính được chế tạo bằng thép tấm dày 1,5 mm và

được sơn phủ bằng sơn cách điện (thường là sơn màu xanh nhạt hoặc màu ghi sáng) Bên trong các ngăn của bảng điện chính được lắp các giá đỡ bằng thép hoặc vật liệu cách điện, để phục vụ cho việc lắp đặt các thanh cái và các môđun, các

Tất cả các áp tô mát, công tắc v v đều phải được bố trí sao cho dễ dàng thao tác, tiếp xúc

II.2 Các ngăn của bảng điện chính

Bảng điện chính cho tàu cỡ trung bình và lớn thường được chia thành 7 ngăn: ngăn máy phát số 1; ngăn máy phát số 2; ngăn hoà đồng bộ; ngăn phụ tải AC 380V; ngăn phụ tải AC 220V và 2 ngăn dùng cho khởi động nhóm các phụ tải quan trọng Mặt trước các ngăn được giới hạn bởi các cánh cửa của các panel điều khiển

II.2.1 Ngăn máy phát:

Mỗi ngăn máy phát được lắp ráp các thiết bị sau:

1 áp tô mát 3 pha (ACB – air Circuit Breaker) là loại có thể đóng cắt tự động hoặc bằng tay Đây là thiết bị liên kết giữa máy phát và thanh cái của Bảng điện chính, nó

là khâu thực hiện cuối cùng trong hệ thống tự động của trạm phát điện tàu thuỷ ACB thực hiện các lệnh đóng máy phát lên lưới khi các thông số về điện áp, tần số, dòng

điện của máy phát đạt các yêu cầu cho phép (nếu máy phát hoạt động độc lập trên lưới) hoặc khi hệ thống hoà đồng bộ xác nhận các thông số cần thiết để hoà đồng bộ máy phát với lưới đã đạt yêu cầu

ACB cũng nhận tín hiệu từ các hệ thống bảo vệ máy phát như: bảo vệ thấp áp, bảo

vệ công suất ngược; ngắn mạch ; quá tải máy phát khi có các sự cố trên, các hệ thống bảo vệ sẽ phát lệnh cắt máy phát đến cuộn cắt của ACB, thực hiện cắt máy phát ra khỏi lưới

1 Cầu dao cách ly bố trí ở phía trên và thao tác từ phía sau BĐC, để phục vụ cho việc cắt máy phát ra khỏi lưới và sửa chữa

1: Rơ le cho hệ thống bảo vệ có lựa chọn

1: Rơ le công suất ngược

1: Rơ le bảo vệ thấp áp

Thiết bị đo và công tắc:

1- đồng hồ đo điện áp kèm công tắc chuyển mạch để đo điện áp mỗi pha của máy phát và một pha của thanh cái Công tắc chuyển hoán của một trong các (hai) máy phát đ−ợc đấu để đo điện áp một pha của điện bờ

1- đồng hồ đo dòng điện kèm chuyển mạch để đo dòng điện từng pha của máy phát đ−ợc bố trí kết hợp để đo dòng 1 pha của điện bờ

1- đồng hồ đo công suất 3 pha

1- đồng hồ đo tần số kèm chuyển mạch để đo tần số của máy phát và thanh cái 1- công tắc tay ga để điều khiển vòng quay diezel lai máy phát

1- bộ tự động điều chỉnh điện áp kèm triết áp hiệu chỉnh

Đèn chỉ thị

1- đèn báo sấy máy phát

1- đèn báo máy phát làm việc

2- đèn báo áp tô mát : 01 đèn báo “ON”, 01 đèn báo “OFF”

Thiết bị ngắt có lựa chọn đ−ợc bố trí sao cho khi máy phát hoặc các máy phát

bị quá tải thì những phụ tải sau đây đ−ợc ngắt ra còn các phụ tải thiết yếu vẫn duy trì hoạt động để bảo đảm an toàn cho tàu vận hành :

Máy điều hoà không khí, các phụ tải máy phụ không quan trọng nếu cần thiết

có thể đ−ợc ngắt

Việc bảo vệ có lựa chọn sẽ được đặt ở giá trị 105% Công suất định mức của máy phát

II.2.2 Ngăn hoà đồng bộ

Ngăn hoà đồng bộ được bố trí giữa hai ngăn máy phát để tiện cho việc quan sát

sự làm việc của hai máy phát khi hoà đồng bộ bằng tay Trên mặt panel của ngăn hoà

đồng bộ có lắp đặt 01 đồng bộ kế, 01 hệ thống đèn báo hoà đồng bộ cùng với các chuyển mạch đo giữa máy phát và thanh cái để phục vụ cho người quan sát và hoà

đồng bộ bằng tay

Bên trong ngăn hoà đồng bộ được lắp đặt các modun của hệ thống tự động hoà

đồng bộ bao gồm:

- Thiết bị tự động đồng bộ (ASD – Auto Synchro Device)

- Thiết bị tự động phân tải (ALD – Auto Loading Device)

Sự kết hợp làm việc của hai môđun trên tạo thành hệ thống tự động hoà đồng

bộ Khi muốn hoà đồng bộ tự động hai máy phát lên thanh cái, ta chỉ việc khởi động máy phát cần hoà đến tốc độ ổn định Sau đó bật công tắc chọn chế độ hoà về AUTO Khi đó hệ thống sẽ tự động điều chỉnh các thông số cần thiết cho việc hoà đồng bộ hai máy phát đến giá trị yêu cầu Khi các thông số trên đã đạt giá trị yêu cầu hệ thống sẽ phát lệnh hoà đến cuộn đóng của ACB Hai máy phát đã được hoà vào làm việc song song trên lưới

II.2.3 Ngăn phụ tải động lực AC 380V

Ngăn phụ tải động lực được lắp ráp các thiết bị sau:

- Số lượng theo yêu cầu áp tô mát 3 pha cho các phụ tải động lực

- Các ampe kế theo dõi dòng tải của một số phụ tải cần thiết

- 1 áp tô mát 3 pha cho nguồn điện bờ

- 1 đèn báo nguồn điện bờ

- 1 Thiết bị chỉ báo điện trở cách điện

II.2.4 Ngăn phụ tải AC 220V

Ngăn phụ tải 220V được lắp các thiết bị và dụng cụ sau:

- Số lượng cần thiết áp tô mát 3 pha và 2 pha cho phụ tải 220V

- 1 đồng hồ đo dòng kèm chuyển mạch để đo dòng điện mỗi pha thứ cấp của

biến áp

- 1 đồng hồ đo điện áp kèm chuyển mạch để đo điện áp thứ cấp của biến áp

- 1 bộ chỉ báo điện trở cách điện

II.2.5 Panel khởi động nhóm

ở những tàu cỡ từ 4000 DWT trở lên ở bảng điện chính, thường bổ sung thêm các ngăn panel nhóm khởi động Số lượng panel nhóm khởi động tuỳ theo kích cỡ tàu Panel nhóm khởi động nhằm mục đích để tập trung khởi động các máy phụ Tuy nhiên ngoài việc khởi động tập trung ở BĐC, một số phụ tải khác cũng có thể khởi

động tại chỗ bằng các hộp nút ấn đặt cạnh tương ứng từng thiết bị Tuỳ theo kích thước của tàu và số lượng các phụ tải mà ta bố trí nhiều hay ít panel khởi động nhóm trong bảng điện chính Trong bảng điện chính này được thiết kế lắp đặt 02 panel khởi

động nhóm

Các panel khởi động nhóm đều có kết cấu bằng khung thép mọi thao tác đều thực hiện từ phía trước

Các hộp khởi động, động cơ được lắp cố định trên từng panel tương ứng và có cánh cửa đóng mở bằng bản lề Kết cấu lắp ráp phải sao cho mỗi hộp khởi động, mỗi

cụm thiết bị đều có tính độc lập để khi hư hỏng, hoặc sửa chữa ở từng hộp không làm

ảnh hướng đến hộp khác

Các hộp khởi động có kết cấu lắp ráp từ phía trước

Nhìn chung mỗi hộp khởi động điều khiển được lắp các thiết bị sau:

Tối thiểu phải có 04 áp tô mát dự trữ có đế 100A trong đó 2 cho phụ tải động lực và 2 cho phụ tải AC 220V

Thiết bị đo lường

Tất cả các thiết bị đo điện áp, dòng điện, công suất.v…v đều sử dụng loại có cấp chính xác 1,5 (sai số trong giới hạn 1,5% thang đo) Giá trị thang đo được nêu có

đánh vạch đỏ

Tất cả các đồng hồ đo điện áp, đều có thang đo 120% điện áp định mức

Tất cả các đồng hồ đo dòng điện đều có thang đo 130% giá trị dòng điện mức

Tất cả các mạch đo lường điều khiển đều được bảo vệ bằng cầu chì trừ những mạch đặc biệt

Đèn báo

Tất cả các đèn tín hiệu đều sử dụng mầu như sau:

Màu trắng sữa: Thiết bị cấp nguồn

Màu đỏ : áp tô mát “OFF”

Điện bờ “ON”

Màu da cam : Sấy “ON”

Màu sáng trong: Đèn hoà đồng bộ

Màu xanh : áp tô mát “ON”

Thanh cái:

Thanh cái của bảng điện chính phải chịu được dòng làm việc lâu dài và chịu tác

động bền cơ khí gây ra bởi dòng khởi động cơ có công suất lớn hoặc dòng ngắn mạch

Thanh cái được chế tạo bằng đồng đỏ và được mạ bạc bề mặt tiếp xúc

Giá đỡ thanh cái được chế tạo bằng vật liệu cách điện, chống ẩm có phủ chất phi-nô-lia

Cáp điện

Tất cả các dây đấu thiết bị đo lường và điều khiển như sau:

Dây điều khiển loại cách điện Po-li-vi-nin ch-lo-rai một lõi chịu nhiệt điện áp 660V

III Thiết kế bảng điện chính cho tàu 4.000dwt

III.1 Cấu tạo bảng điện chính

Bảng điện chính kết cấu bằng thép, kiểu đứng chống dột đặt trong buồng bảng

điện gồm 7 ngăn đ−ợc chế tạo rời ghép với nhau bằng êcu, bu lông :

Ngăn khởi động số 1 (Các phụ tải 380V)

Ngăn khởi động số 2 (Các phụ tải 380V)

- Ap tô mát cấp điện cho bảng điện thông tin tín hiệu

- Ap tô mát cấp điện cho bảng điện chiếu sáng chính số 1

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn chiÕu s¸ng chÝnh sè 2

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn chiÕu s¸ng chÝnh sè 3

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn chiÕu s¸ng chÝnh sè 4

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn chiÕu s¸ng chÝnh sè 5

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn chiÕu s¸ng chÝnh sè 6

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn phô c«ng suÊt nhá gåm m¸y khoan, m¸y mµi

vµ dù phßng

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn nhµ bÕp

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn æ c¾m sinh ho¹t

- Ap t« m¸t cÊp ®iÖn cho b¶ng ®iÖn sù cè

- Ap t« m¸t dù phßng

- Thø cÊp cña biÕn ¸p sè 1 pha (R)

- Thø cÊp cña biÕn ¸p sè 2 pha (S)

- Thø cÊp cña biÕn ¸p sè 3 pha (T)

b) Ng¨n m¸y ph¸t 1 :

Bè trÝ c¸c thiÕt bÞ ®o l−êng, b¶o vÖ vµ theo dâi m¸y ph¸t sè 1

§H1 : §Ìn hiÖu xoay chiÒu 380V/12V - 1W

A1 : AmpemÐt xoay chiÒu cã thang ®o 0 - 600A

V1 : V«n mÐt xoay chiÒu cã thang ®o 0 - 600V

Hz1 : TÇn sè kÕ cã thang ®o 45 - 55Hz

KW1 : Kil«o¸t cã thang ®o 90 - 0 - 600KW

CA1 : ChuyÓn m¹ch ampe 380V - 10A - 5 vÞ trÝ

DHDC : §Ìn b¸o nguån b¶ng ®iÖn mét chiÒu 24V

CV1 : ChuyÓn m¹ch v«n 380V - 6 vÞ trÝ

CTG : Chuyển mạch điều chỉnh tay ga MF1 380V - 10A - 3 vị trí

CTG : Chuyển mạch điều chỉnh tay ga MF2 380V- 10A

CMM : Nút thử đèn báo giảm cách điện 250V- 5A

CMA2 : Chuyển mạch ampe 380V- 10A- 5 vị trí

CFS2 : Công tắc sấy 220V-10A

CMV2 : Chuyển mạch vôn 380V - 6 vị trí

ACB2 : Aptômát tổng cấp điện từ MF2 lên hệ thống thanh cái

c) Ngăn phụ tải 380V

Phía trên bố trí thiết bị đo điện trở cách điện thanh cái 380V và đèn chỉ thị các pha

Phía dưới bố trí các aptômát phụ tải cấp điện cho các bảng điện phụ , và một số phụ tải quan trọng cần lấy điện trực tiếp từ thanh cái Các bảng điện phụ kết cấu bằng thép, kiểu treo chống dột đặt ở những nơi phù hợp cung cấp điện cho các nhóm phụ tải

- Aptomát cấp điện cho động cơ máy lái số 1

- Aptomát cấp điện cho cụm điều hoà không khí

- Aptomát cấp điện cho bảng điện nồi hơi gồm các phụ tải:

+Bơm cấp nước nồi hơi số 1

+Bơm cấp nước nồi hơi số 2

+Bơm cấp dầu nồi hơi số 2

- Aptomát cấp điện cho máy lạnh thực phẩm

- Aptomát cấp địên cho bảng địên tời thang mạn gồm :

+Tời thang mạn số 1

+Tời thang mạn số 2

- Aptomát cấp điện cho bảng điện tời xuồng cứu sinh gồm các phụ tải

+Tời xuồng cứu sinh 1

+Tời xuồng cứu sinh 2

- Aptomát cấp điện cho bảng điện động lực đặt tại buồng bơm thuỷ lực gồm các phụ tải :

+Quạt buồng CO2

+Quạt buồng hàng số 1

+Quạt buồng hàng số 2

+Thiết bị sưởi

+Quạt buồng vệ sinh

+Quạt buồng tắm giặt

- Aptomát cấp điện cho bảng động lực 2 đặt tại sàn buồng máy gồm các phụ tải : +Bơm Hydropho số 1

+Bơm Hydropho số 2

+Bơm dầu cặn

+Bơm phân ly dầu nước

- Aptomát cấp điện cho thiết bị sản xuất nước ngọt

- Aptomát cấp điện cho bảng điện động lực 3 đặt tại buồng máy gồm các phụ tải: +Máy lọc dầu LO

+Máy cấp dầu DO cho máy chính

+Máy lọc dầu DO

- Aptomát cấp diện cho bảng động lực 4 gồm các thiết bị máy lọc dầu HFO

- Aptomát cấp điện cho bảng điều hoà không khí buồng điều khiển

- Aptomát cấp điện cho bảng điện phụ công suất nhỏ đặt tại buồng máy gồm các phụ tải

- Aptomát cấp điện cho bảng điện nhà bếp

- Aptomát cấp điện cho bơm dầu thủy lực số 1

- Aptomát cấp điện cho bơm dầu thủy lực số 2

- Aptomát cấp điện cho bơm dầu thủy lực số 3

- Aptomát cấp điện cho bơm dầu thủy lực số 4

- Aptômát cấp điện cho bơm dầu nhờn bôi trơn máy chính số 1

- Aptômát cấp điện cho bơm dầu nhờn bôi trơn máy chính số 2

- Aptômát cấp điện cho bảng động lực gồm các thiết bị cấp nhiên liệu cho máy chính

- Sơ cấp của biến áp số 1 pha (R)

- Sơ cấp của biến áp số 2 pha (S)

- Sơ cấp của biến áp số 3 pha (T)

d) Ngăn khởi động số 1

Bố trí các áp tô mát cấp điện cho cụm khởi động số 1 phụ tải 380V sau và nút ấn khởi động và dừng tại bảng điện chính

- Aptômát tô mát cấp điện cho bơm nước biển làm mát máy chính số 1

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ máy nén khí kh.động MC số 1

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt l.mát MC số 1

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm chữa cháy dùng chung

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm vận chuyển dầu HFO

- Aptômát tô mát cấp điện cho quạt thổi buồng máy số 1

- Aptômát tô mát cấp điện cho quạt hút buồng máy

- Aptômát tô mát cấp điện cho bơm vận chuyển dầu LO

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ máy nén khí kh.động MFĐ

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước biển làm mát MP

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt làm mát MP 1

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt làm mát vòi phun số1

e) Ngăn khởi động số 2

Bố trí các áp tô mát cấp điện cho cụm khởi động số 1 phụ tải 380V sau và nút ấn khởi động và dừng tại bảng điện chính

-Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước biển làm mát MC

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ máy nén khí kh.động MC số 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt làm mát MC

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm chữa cháy dùng chung số 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm vận chuyển dầu DO

-Aptômát tô mát cấp điện cho quạt thổi buồng máy số 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho máy lạnh thực phẩm số 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ máy lái số 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt làm mát MP 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước ngọt làm mát vòi phun 2

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm hút khô dằn

- Aptômát tô mát cấp điện cho động cơ bơm nước biển làm mát máy lạnh

- Aptômát tô mát dự trữ

- Aptômát tô mát dự trữ

Trên mặt trước bảng điện chính của các ngăn khởi động số và số 2 đều bố trí lắp

đặt ampekế để đo dòng tải của các phụ tải

IV Nguyên lý bảng điện chính

c) Mạch đo lường và bảo vệ máy phát 1 (xem sơ đồ)

Tín hiệu dòng (11A) và tín hiệu áp (11V) được đưa tới thiết bị bảo vệ máy phát PG-234 Qua thiết bị PG-234 nếu máy phát xảy ra quá tải, ngắn mạch hoặc có công

suất ngược đến giá trị tác động Thiết bị bảo vệ sẽ gửi tín hiệu đến cuộn hút áp tô mát cắt áp tô mát ra khỏi lưới Trong trường hợp có quá tải mức 1 (quá tải nhỏ) Thiết

bị bảo vệ sẽ gửi tín hiệu đến mạch ngắt sự cố (xem sơ đồ) để cắt các phụ tải không quan trọng Nếu còn xảy ra quá tải nữa thì mới gửi tín hiệu để cắt áp tô mát

KW1 : Là đồng hồ đo công suất của MF1

CMA1 : Là chuyển mạch am pe để đo dòng điện các pha của MF1 đồng

thời có thể đo được dòng điện bờ khi dùng điện bờ

CMV2 : Chuyển mạch vôn để đo điện áp các pha của MF1 đồng thời đo

điện áp của mạng điện bờ khi dùng điện bờ

Hz : Tần số kế đo tần số của MF1 và mạch điện bờ

L1

áp của MF1 từ (11V) đưa đến chân 14 , 17 , 18 của chuyển mạch đầu ra 16 ,19 , 20

đưa đến hệ thống đèn hoà Tín hiệu điện áp của MF2 từ (21V) đưa đến chân 2 ,5 ,6 của chuyển mạch Đầu ra là chân 4 ,7 ,8 đưa đến các đèn hoà

EL : Là hệ thống đèn báo giảm cách điện

Chuyển mạch hoà ở vị trí MF1 chuẩn bị hoà máy phát 1 vào lưới

Chuyển mạch hoà ở vị trí MF2 chuẩn bị đưa máy phát 2 vào lưới

GRS51 : Là thiết bị đo điện trở cách điện

M1 : Đồng hồ megômmét đo điện trở cách điện

CMM : Nút thử đèn báo giảm cách điện

được nối tương ứng với 3 pha R, S, T của lưới thông qua các đèn, hệ thống đèn sẽ hoạt

động Nếu thứ tự pha của máy phát và lưới như nhau các đèn sẽ có sáng và có tắt đồng thời Đồng thời kim đồng bộ kế sẽ quay Nếu tần số lưới lớn hơn tần số máy phát, kim

đồng bộ kế sẽ quay theo chiều kim đồng hồ và ngược laị Nếu tần số lưới và tần số máy phát bằng nhau kim đồng bộ kế chỉ ở vị trí ‘0’ Để điều chỉnh tần số của máy phát ta tác động vào chuyển mạch của động cơ tay ga (trình bày trong phần sau) Để

điều chỉnh điện áp của máy phát ta thay đổi biến trở của của mạch kích từ

Thời điểm hoà máy phát vào lưới là hệ thống đèn tắt và kim đồng bộ kế chỉ ở vị trí ‘0’ Trong thực tế ta thường hoà máy phát vào lưới khi tần số máy phát định hoà lớn hơn tần số lưới một chút để khi đóng máy phát vào lưới thì nó nhận ngay một lượng tải khoảng 5% công suất định mức

e) Mạch tự động điều chỉnh điện áp và đóng cắt AF1 và AF2 (xem sơ đồ)

AVR1 và AVR2: Là bộ tự động điều chỉnh điện áp của MF1 và MF2

VR1 và VR2 : Là biến trở điều chỉnh dòng kích từ của MF1 và MF2

Tín hiệu dòng của MF được đưa vào chân k ,l của bộ tự động điều chỉnh điện áp Tín hiệu áp của máy phát lấy từ (10V , 20V) của mạch MF1 và MF2 đưa đến bộ TĐA

(CC) : Cuộn cắt áp tô mát lấy tín hiệu từ mạch bảo vệ máy phát (sơ đồ

15,16)

Đèn N,Đ báo hiệu đóng cắt áp tô mát được cấp điện từ đường (14V,24V) của mạch bảo vệ (sơ đồ 15,16)

ra nhanh chóng đưa điện áp của máy phát lên tới khoảng (90 - 110)%Uđm Lúc đó phần hiệu chỉnh của bộ tự động điều chỉnh điện áp sẽ hoạt động điều chỉnh điện áp của máy phát về điện áp định mức Khi đóng điện máy phát vào lưới đèn Đ sáng sẽ cắt mạch sấy và mở tiếp điểm của đường dây cân bằng sẵn sàng cho việc phân bố tải vô công khi máy phát công tác song song

f) Mạch điện sấy (xem sơ đồ)

Mạch sấy được lấy nguồn 220V ,

S1,S2 : đèn báo sấy máy phát :

CTS : Công tắc sấy

188H : Công tắc tơ cấp điện cho điện trở sấy

Nguyên lý :

Bật công tắc sấy, nếu áp tô mát chưa đóng tiếp điểm phụ của áp tô mát AF1

đóng lại, công tắc tơ 188H có điện đóng tiếp điểm của nó nguồn 220V được đưa vào

điện trở sấy

g) Nguyên lý mạch điều khiển động cơ tay ga (xem sơ đồ)

Để đảm bảo hoà chính xác tần số các máy phát điện vào lưới ta cần thay đổi lượng nhiên liệu vào động cơ diesel lai máy phát sao cho fmf = fl nhờ động cơ tay ga

CTG : Công tắc điều chỉnh tay ga có 3 vị trí tăng giảm và vị trí o

FG1 : Cầu chì bảo vệ mạch điều khiển

Khi cần tần số máy phát tăng lên ta đưa tay điều khiển ở vị trí tăng, rơ le tăng có

điện, động cơ tay ga quay theo chiều đưa thêm nhiên liệu vào động cơ diesel Khi đó tần số của máy phát sẽ tăng lên Người điều khiển quan sát đồng hồ Hz, nếu đến tần

số yêu cầu ta đưa tay điều khiển về vị trí ‘0’ Rơ le mất điện động cơ tay ga sẽ dừng , máy phát sẽ giữ ở tần số đó Trong trường hợp muốn giảm tần số ta làm ngược lại Đưa tay điều khiển về vị trí giảm

Trong trường hợp chọn chế độ hoà đồng bộ và phân tải tự động thì tín hiệu đưa

đến rơ le tăng và giảm nhiên liệu của động cơ tay ga được thực hiện tự động bởi bộ ASD và ALD

h) Mạch ngắt sự cố (xem sơ đồ)

Trường hợp dừng sự cố mức 1 ( có cháy ở khu vực buồng máy ) Ta ấn nút DS1 các phụ tải AT7, AT14, AT15, AT16, AT23, AT24, AT25, AT30, AT32 ,AT35, AT46, AT47 thuộc nhóm thiết bị nồi hơi và:

Các máy lọc dầu DO, LO, HFO

Máy cấp dầu DO thiết bị cấp nhiên liệu cho máy chính

Các bơm dầu nhờn bôi trơn máy chính

Các bơm vận chuyển dầu DO, HFO, LO

Các quạt thông gió buồng máy

Thiết bị đốt dầu cặn

Sẽ tự động cắt ra thông qua các cuộn cắt (CC)

Trong chế độ bảo vệ sự cố mức 2 ( khi xảy ra hoả hoạn trong khu vực sinh hoạt )

Ta ấn nút DS2 các phụ tải AT11 , AT6 , AT8 , AT18 , AT48 , AT26 , AT33 , AT34 , AT37 thuộc nhóm phụ tải :

Cụm điều hoà không khí

Các quạt thông gió hầm hàng , vệ sinh , buồng CO2

Bơm nước biển làm mát máy phụ

i) Nguyên lý mạch điện bờ (xem sơ đồ)

PT 500 : 20VA; 400/115V là biến áp đo lường phản ánh điện áp mạng điện bờ

đưa tới chuyển mạch vôn của hệ thống đo lường (sơ đồ 17,18)

CT500 : 5VA; 300/5A là biến dòng đo lường lấy tín hiệu dòng của mạng điện bờ

đưa tới chuyển mạch ampe của hệ thống đo lường

AF1 và AF2: Là hai tiếp điểm phụ của áp tô mát máy phát Mạng điện bờ chỉ

được cấp khi hai máy phát chính đã cắt ra khỏi lưới

V.Kết luận

Trên đây là phần giới thiệu về bảng điện chính và hệ thống phân phối điện năng trên tàu và từ đó đưa ra chuẩn hoá các bảng điện chính Phần tiếp theo giới thiệu việc thiết kế và thuyết minh nguyên lý của một bảng điện chính cho tàu cỡ 4.000DWT

Bài viết nhằm mục đích giới thiệu một cách tổng quan về bảng điên chính và hệ thống phân phối điện năng trên tàu giup người đọc có cái nhìn tổng quan về hệ thống năng lượng điện trên tàu cũng như những yêu cầu cơ bản bắt buộc đối với một bảng

điện trên tàu thuỷ Từ đó đưa ra phương án chuẩn hoá một bảng điện chính trên tàu và

đưa vào sản xuất hàng loạt đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu trong nước

PhÇn Ii

Hå s¬ b¶n vÏ kü thuËt