Hòa đồng bộ tự động các máy phát điện tàu thủy

Trạm phát điện tàu thủy trong quá trình hoạt động thường xuyên phải thực hiện việc hòa đồng bộ giữa các máy phát điện khi chúng công tác song song. Việc hòa đồng bộ các máy phát điện với nhau đòi hỏi thông số về điện áp, tần số, góc pha điện áp giữa máy phát điện và lưới phải nằm trong dải cho phép và vấn đề chọn thời điểm hòa đồng bộ là vô cùng quan trọng, nếu chọn thời điểm hòa đồng bộ không chính xác có thể dẫn đến mất điện toàn tàu, gây ra tình huống nguy hiểm cho con người, hàng hóa, thiết bị và con tàu

CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2015 + Hợp kim Cu-15Ni-8Sn đồng 8200C hóa già khoảng 4500C khoảng thời gian 2h đạt độ cứng khoảng 234HV, tăng 200% so với trạng thái đúc (110HV) + Khi xử lý hố già tạo pha, pha tạo có độ cứng thấp hẳn dung dịch rắn tạo cho hợp kim có giá trị ứng dụng làm vật liệu ma sát TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Joshua Caris, David Hovis, and John J.Lewandowski, “In Situ Phase Evolution of Cu-15Ni-8Sn with Thermal Exposure” Case Western Reserve University ESE1826 [2] A.S.abyzov, L.N.Davydov, P.O.Mchedlov-Petrosyan, J Schmelzer (1999) Spinodal decomposition in systems with initially quenched fluctuations of the order parameter Physics A 272 (1999), PP 459-480 [3] Tomoshi Takahashi, Michitomo Katos, Yoritoshi Minamino and Toshimi Yamane (1986) Ternary Diffusion and Thermodynamic Interactions in a Cu-Ni-Sn Solid Solutions By Transactions of the Japan Institute of Metal [4] Shao-Zong Zhang, Bo-Hong Jing, Wen-Jiang Ding, “Wear of Cu-15Ni-8Sn spinodal alloy” ScienceDirect, Wear 264 (2008) 199-203 [5] J.-C Zhao and M.R.Notis, “Spinodal Decomposition, Ordering Transformation, And Discontinuous Precipitation in a Cu-15Ni-8Sn Alloy” Acta mater Vol.46, No.12, pp.4203-4218, 1998 Người phản biện: PGS.TS Đào Ngọc Biên; ThS Lê Văn Cương HÒA ĐỒNG BỘ TỰ ĐỘNG CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY AUTOMATIC SYNCHRONIZING OF MARINE DIESEL GENERATORS TS HOÀNG ĐỨC TUẤN Khoa Điện – Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Trạm phát điện tàu thủy trình hoạt động thường xuyên phải thực việc hòa đồng máy phát điện chúng cơng tác song song Việc hòa đồng máy phát điện với đòi hỏithơng số điện áp, tần số, góc pha điện áp máy phát điện lưới phải nằm dải cho phép vấn đề chọn thời điểm hòa đồng vơ quan trọng, chọn thời điểm hòa đồng khơng xác dẫn đến điện tồn tàu, gây tình nguy hiểm cho người, hàng hóa, thiết bị tàu Hiện nay, thiết bị hòa đồng ứng dụng kỹ thuật tương tự, dẫn đến việc xác định thời điểm hòa đồng có sai số lớn làm cho q trình hòa đồng gây xung dòng điện lớn,dẫn đến q trình hòa đồng khơng thành cơng Vì vậy, vấn đề xây dựng thiết bị hòa đồng ứng dụng kỹ thuật số giảm sai số thiết bị gây lên Abstract Marine electrical power station during regular operation to perform the synchronization between the generators work in parallel The synchronization of generators required parameters for voltage, frequency, phase angle of the generator voltage and the bus voltage must be within acceptable ranges and problems synchronizing timing is extremely important, if timing synchronization inaccuracies may lead to electrical power blackout, causing dangerous situations for people, goods, equipment and ship Currently, synchronizing devices are being applied similar techniques, leading to the timing synchronizing large gap makes the process of synchronizing cause large currentspulses can make the process synchronization fails Therefore, the application ofdigital synchronizer will reduce errors, which caused by synchronizer Key words: Marine electrical power station, the synchronization of generators,automatic synchronizer Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 42 – 04/2015 92 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2015 Giới thiệu Nguồn điện cung cấp cho phụ tải hệ thống điện tàu thuỷ lấy từ nguồn điện độc lập nguồn chung nhiều tổ máy phát điện công tác song song với Tuy nhiên, máy phát điện công tác song song phải thực hòa đồng máy phát điện để đưa chúng vào công tác song song, việc hòa đồng coi thành cơng thời gian hòa ngắn xung dòng điện nhỏ, vấn đề xác định thời điểm hòa máy phát điện vào công tác song song thực tay nhờ hệ thống đèn tắt, đèn quay đồng kế, nguyên nhân làm sập lưới điện điện toàn tàu người vận hành xác định sai thời điểm đóng máy phát lên lưới gây hiểm họa khôn lường an tồn hàng hóa, tàu người [1, 2, 4] Do đó, để giảm thiểu cố q trình hòa đồng máy phát điện tàu thủy gây lên, tàu có mức độ tự động hóa cao, trạm phát điện sử dụng thiết bị hòa đồng tự động hãng DIEF, SELCO, nhiên thiết bị chế tạo ứng dụng kỹ thuật điện tử tương tự, gây sai số lớn, dẫn đến việc xác định thời điểm hòa đồng hòa thiếu xác Chính vậy, phương án xác định xác thời điểm hòa sử dụng hệ thống hòa đồng tự động ứng dụng kỹ thuật số nhằm tăng độ xáclà vấn đề cần thiết nhận quan tâm lớn nhà khoa học trong, ngồi nước Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu đưa phương pháp xác định thời điểm hòa đồng [2, 3], nhiên cơng trình khơng đưa phương án thiết kế cụ thể cho hệ thống hòa đồng tự động ứng dụng kỹ thuật số Bài báo đề cập đến việc xây dựng hệ thống hòa đồng tự động ứng dụng kỹ thuật số, nhằm xác định xác thời điểm hòa đồng máy phát điện tàu thủy Kết nghiên cứu trình bày phần sau Cơ sở tốn học hòa đồng máy phát điện tàu thủy Hệ thống tự động hoà đồng phải thực chức kiểm tra điện áp, tần số máy phát điện cần hoà đồng bộ, điều chỉnh cân tần số lưới máy phát điện cần hoà đồng bộ, sau chọn thời điểm gửi tín hiệu đóng áptơmát máy phát điện cần hoà [1, 2, 5] Trong thực tế, để điều chỉnh giá trị điện áp U1 = U2 tần số f1 = f2 khó thực Với khác nhỏ U1 với U2, f1 với f2 xung dòng xuất hồ khơng lớn Vì vậy, cho phép chênh lệch giá trịđiện áp tần số làU = (6  8)%Uđm,f = (0,01  0,3) Hz Đối với trạm phát điện xoay chiều, muốn hoà máy phát điện vào lưới cần thoả mãn ba điều kiện sau U1 = U2, f1 = f2,  = 0, đó góc lệch pha hai vectơ điện áp pha tương ứng Giả thiết khảo sát trường hợp U = U2 = U, f1 f2,  0, xét véc tơ điện áp pha A máy phát điện lưới, ta có [1, 2, 5]: u1(t) = U1sin1t = Usin1t (v) (1) u2(t) = U2sin2t = Usin2t (v) (2) Trong u1(t) giá trị điện áp tức thời pha A điện áp lưới pha A, 1 tần số góc điện áp lưới, U giá trị điện áp cực đại lưới máy phát điện, u2(t) giá trị điện áp tức thời pha A máy phát điện cần hòa, 2 tần số góc điện áp máy phát điện cần hòa Khi đóu(t) = uS(t) = u1(t) - u2(t) (3) Vậy u S  t   U(sin1t  sin2 t)  2U sin (1  2 ) (  2 ) t.cos t (v)(4) 2 U US VS t Hình Đặc tính điện áp us(t) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 42 – 04/2015 93 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2015 Nếu uS(t) chỉnh lưu hai nửa chu kỳ nhận US đường bao điện áp uS(t) US gọi điện áp phách S US S t Hình Đặc tính điện áp phách chỉnh lưu hai nửa chu kỳ U S  2U sin 1  2 t  2U sin S t (v)(5) Trong đó: S = 1 - 2 tần số góc trượt, TS  2  , fS tần số trượt f S S  = s.t, góc  tăng dần theo thời gian Giá trị điện áp phách US định đến giá trị dòng điện cân chạy máy phát điện hoà song song Dòng điện cân đạt giá trị lớn góc    , có nghĩa vectơ U1 U2 ngược chiều Khi hai điều kiện tần số góc lệch pha khơng thoả mãn (f2 f1,  0), có dòng điện cân dòng điện có giá trị lớn góc    Dòng điện cân lớn đốt nóng cuộn dây gây cháy cuộn dây máy phát điện Vấn đề đặt hồ đồng bộ, dòng điện cân ICB phải 0, tức phải có US = (U = 0) Thực tế việc điều chỉnh cho f = f1 khó thực được, cho phép có sai lệch f1 f2 giới hạn cho phép fSCP = (0,01  0,3)Hz, 2 - 1SCP Vậy điều kiện hoà đồng U1 = U2, 2 - 1SCPhoặc TS  2 S ,  = S.t = Thực tế muốn thực thời điểm tiếp xúc tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh áptơmát Us = 0, ta phải phát lệch đóng áptômát trước US = khoảng thời gian t0 = t1 + t2 (trong t1 thời gian trễ hệ thống, t2 thời gian trễ áptomat) Dựa sở lý thuyết trên, xây dựng hệ thống tự động hồ đồng xác phải thực ba nhiệm vụ tự động điều chỉnh cho U1 = U2, tự động điều chỉnh f2 = f1 (thực tế f2 - f1 fCP), chọn thời điểm hồ đồng bộ, lúc fS fSCP (SSCP)  = Nhiệm vụ thứ ba quan trọng, bắt buộc hệ thống tự động hoà đồng phải có Còn nhiệm vụ đầu có khơng (nếu khơng có phải điều chỉnh tay) Dựa vào phương pháp chọn thời điểm hồ chia hệ thống tự động hồ đồng thành hai loại tự động hoà đồng góc trước, tự động hồ đồng thời gian trước Hệ thống hòa đồng xây dựng theo nguyên lý thời gian trước Xây dựng khâu chức cho hệ thống hòa đồng tự động máy phát điện tàu thủy ứng dụng kỹ thuật số 3.1 Khâu đo tần số tín hiệu điện áp máy phát điện Tần số tín hiệu đo theo hai cách, đếm số chu kỳ tín hiệu cần đo thời gian xác định đếm số chu kỳ tín hiệu chuẩn biết chu kỳ tín hiệu cần đo Để đo chu kỳ tín hiệu, cần có tín hiệu chuẩn mà chu kỳ biết đếm số chu kỳ vài chu kỳ tín hiệu cần đo Sơ đồ thực trình bày hình Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 42 – 04/2015 94 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG 01/04/2015 Kết đếm Hình Đo đếm chu kỳ tín hiệu cần đo Giả sử đếm đếm n xung chuẩn, chu kỳ cần đo T x = 2n.T fx  1 f   Tx 2nT 2n (6) Trường hợp đếm m chu kỳ tín hiệu cần đo, Tx  ( fx  2n )T m m mf   Tx 2nT 2n (7) 3.2 Khâu đo điện áp máy phát điện tàu thủy Phương pháp đo điện áp áp dụng dựa số hóa giá trị cần đo mạch ADC Số đọc ngõ ADC coi tuyến tính điện áp vào, điều cho phép ta sử dụng vi xử lý để tính giá trị điện áp máy phát điện Hình Mạch đo điện áp sử dụng ADC Nếu ADC có n bit, có bước điện áp là: Vb  (2n-1) bước điện áp vào, giá trị điện áp vào tối đa V, giá trị V (v) 1 Với mạch biến đổi chỉnh lưu U1  (8) n V0  k.U1 giá trị ADC a, a.V (v) k ( n  1) (9) 3.3 Khâu đo góc lệch pha điện áp máy phát điện tàu thủy Để so sánh pha hai điện áp, thông thường sử dụng phương pháp tách điểm “0” Mạch tách điểm “0” mạch so sánh với điện áp “0” vơn, mạch có nhiệm vụ thay đổi điện áp ngõ điện áp ngõ vào biến đổi qua giá trị “0” Mạch điện đơn giản dùng linh kiện op-amp, thể hình Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 42 – 04/2015 95 ... điểm hòa đồng máy phát điện tàu thủy Kết nghiên cứu trình bày phần sau Cơ sở tốn học hòa đồng máy phát điện tàu thủy Hệ thống tự động hoà đồng phải thực chức kiểm tra điện áp, tần số máy phát điện. .. trình hòa đồng máy phát điện tàu thủy gây lên, tàu có mức độ tự động hóa cao, trạm phát điện sử dụng thiết bị hòa đồng tự động hãng DIEF, SELCO, nhiên thiết bị chế tạo ứng dụng kỹ thuật điện tử... hoà đồng góc trước, tự động hồ đồng thời gian trước Hệ thống hòa đồng xây dựng theo nguyên lý thời gian trước Xây dựng khâu chức cho hệ thống hòa đồng tự động máy phát điện tàu thủy ứng dụng kỹ