Lựa chọn cáp điện cho mô hình trạm phát điện tàu thủy

Khi chế tạo mô hình trạm phát điện tàu thủy cần phải làm theo các bước một cách khoa học: Cần có hệ thống điện đã được thiết kế với sơ đồ nguyên lý hoạt động, đầy đủ vật tư trang thiết bị điện, triển khai lắp đặt hệ thống để kết nối các thiết bị hoạt động riêng rẽ thành một hệ thống tổng thể.

CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 LỰA CHỌN CÁP ĐIỆN CHO MƠ HÌNH TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY CABLE SELECTION FOR A SHIP POWER PLANT TS ĐÀO MINH QUÂN Khoa Điện – Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Khi chế tạo mơ hình trạm phát điện tàu thủy cần phải làm theo bước cách khoa học:Cần có hệ thống điện thiết kế với sơ đồ nguyên lý hoạt động; đầy đủ vật tư trang thiết bị điện; triển khai lắp đặt hệ thống để kết nối thiết bị hoạt động riêng rẽ thành hệ thống tổng thể Để hồn thiện hệ thống việc lựa chọn tiết diện cáp, chủng loại cáp sơ đồ đấu nối vô quan trọng Abstract A main switchboard model must be manufactured in a scientific manner: firstly, a designed electrical system with operating principle diagram is need; second is electric equipment; and next is deployment of installation to connect the devices operating separately into an overall system, so the connection design models ship's main electrical panel choosing cables is one of the really important steps to improve the system To have a completed system, the selection of section and types of electric cable as well as connection diagram are extremely important Key words: Cable, Ship power plant Đặt vấn đề Trên giới hãng như Kongsberg Maritime; Etech Simulation, Taiyo thiết kế chế tạo thiết bị mô trạm phát điện dùng đào tạo, Các mơ hình vật lý có ưu điểm khả thao tác vận hành linh hoạt Ở nước mảng giáo dục có trường Đại học Hàng hải VN trang bị thơng qua phủ Nhật bản, với số lượng 01 hệ thống, từ thời gian năm 2004 khai thác nhiều đáp ứng phần cho đào tạo Vì Khoa Điện - Điện tử nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống mô trạm phát điện để đáp ứng nhu cầu đào tạo sinh viên, thợ điện, sỹ quan kỹ thuật điện, khóa ngắn hạn ngành hàng hải Trong chế tạo thiết bị việc lựa chọn cáp điện bước quan trọng trình chế tạo mơ hình trạm phát điện tàu thủy, với khn khổ báo tác giả giới thiệu phần cơng tác tính chọn cáp điện để lắp đặt thiết bị thực hành dùng giáo dục Các bước triển khai lựa chọn cáp điện để đấu nối, lắp đặt mơ hình trạm phát điện tàu thủy Bài tốn có hai xuất phát điểm, thứ nhất: Từ yêu cầu cụ thể tủ điện nói chung hay mơ hình trạm phát điện tàu thủy nói riêng, ta xuất phát từ bước thiết kế mơ hình trạm phát điện tàu thủy, đến bước lựa chọn vật tư trang thiết bị điện, sơ đồ đấu nối, sau tiến hành triển khai lắp đặt, kết nối thiết bị thực tế Thứ hai: Từ mơ hình trạm phát điện tàu thủy có thiết kế, có sơ đồ nguyên lý hoạt động, có vật tư Nhiệm vụ phải tiến hành lắp đặt hệ thống thực có ích thực tế, quan điểm hay gặp phổ biến [1], nên báo tiến hành bước triển khai lựa chọn cáp điện để đấu nối, lắp đặt mơ hình trạm phát điện tàu thủy dựa sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị lựa chọn trình bày trạm phát điện mô [2,7] Các bước triển khai tiến hành theo trình tự sau [1, 5]:  Bước 1: Phân tích cấu tạo - nguyên lý làm việc, đặc điểm, báo động, bảo vệ hệ thống;  Bước 2: Xây dựng sơ đồ tổng thể khối, sơ đồ bố trí chung toàn hệ thống;  Bước 3: Xây dựng sơ đồ cáp điện bảng số liệu cáp điện;  Bước 4: Xây dựng bảng kết nối cáp điện… Phân tích cấu tạo - nguyên lý, đặc điểm, báo động, bảo vệ hệ thống: Bước tác giả trình bày chi tiết tài liệu [8] Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 47 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Xây dựng sơ đồ khối tổng thể, bố trí chung hệ thống mơ hình trạm phát điện tàu thủy Từ sơ đồ nguyên lý trình bày [2, 8], dựa vào chức hoạt động khí cụ, thiết bị điện mà tiến hành xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống Dựa vào hệ thống mơ hình trạm phát điện tàu thủy ta có khối sau: Khối điều khiển trung tâm, khối hòa đồng bộ, khối phân chia tải, khối hiển thị, máy phát số 1, máy phát số 2, khối nguồn, khối tải, khối bảo vệ Trong khối ta chọn khối điều khiển trung tâm, khối có số lượng cáp điện, tín hiệu tập trung nhiều để triển khai chi tiết số lượng cáp [1,2,8] Ví dụ: Sơ đồ khối panel máy phát sơ đồ khối panel hòa đồng thể hình hình Hình Sơ đồ khối panel máy phát Hình Sơ đồ khối panel hòa đồng Xây dựng bảng số liệu cáp điện Ở bảng số liệu cáp điện xây dựng bảng [1] Bảng Bảng trị số dòng cáp Tiết diện dây dẫn (mm2) Dòng điện cáp (A) Cách điện PVC (75ºC) Cách điện cao su EP (85ºC) Cách điện cao su lưu hóa vơ (95ºC) lõi lõi lõi lõi lõi lõi lõi lõi lõi 13 11 16 14 11 20 17 14 1.5 17 14 12 20 17 14 24 20 17 2.5 24 20 17 24 20 17 32 27 22 Xây dựng bảng kết nối cáp điện Chọn cáp mạch động lực Hệ thống mơ hình trạm phát điện lựa chọn máy phát điện với thông số sau: Công suất định mức: Pđm = 4kW Hệ số công suất: cosφ = 0.8 Điện áp định mức: Uđm = 380VAC Tần số: 60Hz Ta có cơng suất biểu kiến tính theo công thức: S = P/cos = 4/0.8 = (KVA) (1) Công suất phản kháng: Q= S  P2 =  = (KVA) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải (2) Số 45 – 01/2016 48 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Dòng điện định mức là: S Idm = = U 380  = 0.0076 (KA) = 7.6 (A) (3) Ta chọn hệ số dòng khởi động là: k = 2.5 Dòng điện khởi động là: I = k×Idm = 2.5×7.6 = 19(A) (4) Như dựa vào bảng trị số dòng cáp (bảng 1) với loại cáp có cách điện cao su EP, khả làm việc dài hạn với nhiệt độ mơi trường 85ºC tiết diện dây cáp cần thiết 2.5mm2 Như vậy: Với mạch động lực ta chọn cáp động lực có tiết diện mặt cắt 2,5mm với loại cáp có cách điện cao su EP, khả làm việc dài hạn với nhiệt độ môi trường 85ºC điện áp làm việc lớn 500V: H TPYC_2.5 Chọn cáp mạch điều khiển Với mạch điều khiển ta chọn cáp có tiết diện mặt cắt nhỏ hơn,do mạch điều khiển làm việc với điện áp 220V Ta chọn loại cáp có tiết diện từ 0.75mm đến 1.5mm2 Cáp chọn loại: L MPYC-0,75, FA-MPYC-0,75 Lập sơ đồ bảng cáp a Cáp H TPYC_2.5 Bảng Bảng cáp H TPYC_2.5 từ trụ đấu panel máy phát số Nơi (Trụ đấu Z) Z46 Z54 Z44 Z45 Z27 Z25 Z26 Z21 Z13 Z14 Z52 Z53 Z1 Z2 Z7 Z8 Z9 Z10 Z47 Z48 Z49 Ghi Inverter RSW1 INVERTER1 INVERTER1 RSW1 RSW1 RSW1 RP1 K1 K1 RCR1 RCR1 Q3 Q3 Q3 F4 INVERTER INVERTER INVERTER Nơi đến Ghi (Trụ đấu ) Y51 R11 Y50 R11 Y56 R61 Y55 R51 Y54 R51 Y6 RBL1 Y4 CLOSE1 Y7 OPEN1 Y14 RBL2 Y5 RSB X52 RCR2 X53 RCR2 Y1 Y2 R G1 S G1 T G1 G1 U M1 V M1 W M1 Bảng Bảng cáp H TPYC_2.5 từ trụ đấu panel máy phát số Nơi (Trụ đấu X) X54 X44 X45 X27 X13 X14 X26 X25 X21 X53 X46 X1 X2 X3 X7 X8 X9 X10 X47 X48 X49 Ghi RSW2 INVERTER INVERTER RSW2 K2 K2 RSW2 RSW2 RP2 RCR2 INVERTER Q4 Q4 Q4 F6 INVERTER INVERTER INVERTER Nơi (Trụ đấu ) Y52 Y59 Y58 Y57 Y8 Y5 Y13 Y12 Y15 Y49 Y53 Y1 Y2 Y3 R S T U V W Ghi R12 R62 R52 R52 RBL2 RSB CLOSE2 RBL1 OPEN2 STOP10 R12 G2 G2 G2 G2 M2 M2 M2 b Cáp L MPYC_0.75 Bảng Bảng cáp L MPYC_0.75 từ trụ đấu panel máy phát số Bảng Bảng cáp L MPYC_0.75 từ trụ đấu panel máy phát số Nơi (Trụ đấu Z) Ghi Nơi đến (Trụ đấu) Ghi Nơi (Trụ đấu X) Ghi Z37 Z36 Z34 Z35 Z32 Z33 Z42 Z43 TRANSMITER P1 CONVERTER P1 TRANSMITER I TRANSMITER I TRANSMITER I TRANSMITER I TRANSMITER F1 TRANSMITER F1 Y39 Y40 Y35 Y36 Y43 Y44 Y37 Y38 PLC PLC PLC PLC PLC PLC PLC PLC X32 X33 X34 X35 X37 X36 X38 X42 TRANSMITER V TRANSMITER V TRANSMITER V TRANSMITER V TRANSMITER P2 CONVERTER P2 A2 TRANSMITER F2 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 Nơi đến (Trụ đấu) Y33 Y34 Y41 Y42 Y47 Y48 Z38 Y45 Ghi PLC PLC PLC PLC PLC PLC TRANSMITER I PLC 49 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Z30 TRANSMITER F1 X55 X43 TRANSMITER F2 Y46 PLC Y16 Y17 Y20 Y22 Y26 Y28 TRANSMITER V PLC PLC PLC PLC PLC PLC Z16 Z17 Z20 Z24 Z23 Z22 K1 RQ3 RP1 RSW1 RG1 RCR1 X16 X17 X20 X24 X23 X22 K2 RQ4 RP2 RSW2 RG2 RCR2 Y17 Y19 Y21 Y23 Y27 Y29 PLC PLC PLC PLC PLC PLC Z51 RI1 Y31 PLC X51 RI2 Y32 PLC 2.5 Mơ hình hệ thống trạm phát điện Sau lắp đặt kết nối thiết bị điện mơ hình trạm phát điện tàu thủy hồn thành hình đến Hình Mơ hình trạm phát điện tàu thủy Hình Bên mơ hình trạm phát điện tàu thủy Kết luận Bài báo trình bày bước lựa chọn cáp điện việc thiết kế chế tạo tủ bảng điện nói chung, việc thiết kế chế tạo mơ hình trạm phát điện tàu thủy nói riêng, tác giả triển khai áp dụng quy trình cho mơ hình trạm phát điện tàu thủy với hai panel máy phát panel hòa đồng bộ, hệ thống máy phát động sơ cấp, hệ thống tải, … việc chọn cáp đáp ứng dung hòa tính kinh tế tính kỹ thuật phát nhiệt cáp, nhiên hệ mơ nên chọn cho thiết kế có cơng suất cao chưa đề cập đến, hệ thống lắp đặt thực việc chọn cáp phải đáp ứng điều chí phải tuân thủ đầy đủ theo tiêu chuẩn quốc tế JIS có đăng kiểm Nhật Bản Sau lựa chọn cáp đấu nối, kiểm tra thử nghiệm hệ thống mô trạm phát với kết phù hợp với đào tạo khảo sát đặc tính ngồi, thực tốt phù hợp với chế độ làm việc tàu hệ thống đưa vào đào tạo nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Minh Quân, Bùi Văn Dũng Khai thác lắp đặt hệ thống điện tàu thủy Nhà xuất Hàng hải, 2015 [2] Đào Minh Quân Hệ thống mơ trạm phát điện tàu thủy, Tạp chí Cơng nghệ Hàng hải, số 39, năm 2015 [3] GS TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban Trạm phát lưới điện tàu thủy Nhà xuất Khoa học Và Kỹ thuật Hà Nội, 2008 [4] KS Bùi Thanh Sơn Trạm phát điện tàu thủy Nhà xuất Hải Phòng, 2000 [5] Handbook to IEEE Standard 45 - A Guide to Electrical Installations on Shipboard, 2011 [6] IEEE Recommended Practice for Electrical Installations on Shipboard The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc 2002 [7] Đào Minh Quân, Đinh Anh Tuấn, Nghiên cứu thiết kế hệ thống mô trạm phát điện tàu thủy - Research and design ship’s power plant simulation system Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hoá – VCCA – 2015 [8] Đào Minh Quân, Lê Quốc Tiến, Đinh Anh Tuấn, Đồng Xuân Thìn, Nguyễn Thanh Vân, Nghiên cứu xây dựng hệ thống mơ bảng điện tàu thủy phục vụ công tác đào tạo trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Toàn văn báo cáo đề tài cấp GTVT, Đại học Hàng hải Việt Nam, 6.2015 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 50 ... Mơ hình hệ thống trạm phát điện Sau lắp đặt kết nối thiết bị điện mơ hình trạm phát điện tàu thủy hồn thành hình đến Hình Mơ hình trạm phát điện tàu thủy Hình Bên mơ hình trạm phát điện tàu thủy. .. bước lựa chọn cáp điện việc thiết kế chế tạo tủ bảng điện nói chung, việc thiết kế chế tạo mơ hình trạm phát điện tàu thủy nói riêng, tác giả triển khai áp dụng quy trình cho mơ hình trạm phát điện. .. dựng bảng kết nối cáp điện Chọn cáp mạch động lực Hệ thống mơ hình trạm phát điện lựa chọn máy phát điện với thông số sau: Công suất định mức: Pđm = 4kW Hệ số công suất: cosφ = 0.8 Điện áp định mức: