7. Hệ thống điện 1 Yêu cầu chung
7.2.5. Hệ thống bảo vệ mạch điện
7.2.5.1. Thiết kế hệ thống 7.2.5.1.1. Yêu cầu chung
7.2.5.1.1.1. Các hệ thống bị điện phải được bảo vệ chống lại các sự cố quá tải và ngắn mạch trừ khi a) Như cho phép tại 7.2.6.2;
b) Trường hợp không thực hiện được, như mạch ắc quy cho khởi động động cơ và
c) Trường hợp do thiết kế, hệ thống khơng có khả năng phát sinh quá tải, trong trường hợp này hệ thống có thể chỉ cần được bảo vệ chống dòng ngắn mạch.
7.2.5.1.1.2. Việc bảo vệ phải bằng các thiết bị bảo vệ tự động cho:
a) Cấp nguồn liên tục để duy trì các mạch điện thiết yếu trong trường hợp mất điện, và b) Giảm thiểu khả năng hư hỏng của hệ thống và giảm thiểu khả năng cháy.
7.2.5.1.1.3. Các mạch điện xoay chiều ba pha, ba dây phải được bảo vệ bằng các bộ ngắt mạch ba pha có ngắt q tải hoặc bằng một cơng tắc ba pha có cầu chì trong mỗi pha. Tất cả các mạch nhánh phải chỉ được bảo vệ tại các bảng phân phối và dây dẫn bất kỳ giảm kích thước phải được bảo vệ. Các hệ thống điện áp kép có trung tính nối đất phải khơng có cầu chì trong dây trung tính, nhưng một bộ ngắt mạch mở đồng thời tất cả các dây dẫn có thể được lắp đặt khi cần. Trong bất cứ trường hợp nào, hệ thống điện áp kép không được mở rộng ra ngoài bảng phân phối cuối cùng
7.2.5.1.2. Bảo vệ ngắn mạch
7.2.5.1.2.1. Thiết bị bảo vệ. Bảo vệ chống dòng ngắn mạch phải được trang bị cho mỗi dây dẫn không nối đất bằng các cơng tắc ngắt mạch hoặc cầu chì.
7.2.5.1.2.2. Cơng suất ngắt dịng ngắn mạch định mức. Cơng suất ngắt dịng ngắn mạch định mức của tất cả các thiết bị bảo vệ khơng được nhỏ hơn dịng sự cố cực đại thực tế có thể xảy ra tại điểm đó. Đối với dịng điện xoay chiều (AC), cơng suất ngắt dịng ngắn mạch định mức khơng được nhỏ hơn giá trị dịng hiệu dụng của thành phần xoay chiều AC của dịng điện ngắn mạch có thể xảy ra tại vị trí đề cập. Bộ ngắt mạch phải có khả năng ngắt bất kỳ dịng điện nào có thành phần xoay chiều AC không vượt quá công suất ngắt định mức, bất kể thành phần dịng điện một chiều (DC) có thể gây ra ngắt mạch.
7.2.5.1.2.3. Trị số dòng ngắn mạch chế tạo định mức (Rated Short-circuit Making Capacity). Trị số dòng ngắn mạch chế tạo định mức của tất cả các thiết bị ngắt phải đạt giá trị đỉnh cực đại của dịng điện ngắn mạch có thể xảy ra tại điểm lắp đặt. Bộ ngắt mạch phải có khả năng tạo dịng điện tương ứng với trị số chế tạo của nó mà khơng cần mở trong một khoảng thời gian tương ứng với thời gian trễ tối đa yêu cầu.
7.2.5.1.3. Chống quá tải
7.2.5.1.3.1. Bộ ngắt mạch. Bộ ngắt mạch hoặc các thiết bị công tắc cơ khí để bảo vệ q tải phải có đặc tính ngắt (thời gian cắt quá tải) đủ cho khả năng chịu quá tải của tất cả các phần tử trong hệ thống được bảo vệ và bất cứ yêu cầu lựa chọn nào.
7.2.5.1.3.2. Cầu chì. Khơng được sử dụng cầu chì lớn hơn 320 A để bảo vệ quá tải.
7.2.5.1.3.3. Định mức. Định mức cầu chì (hoặc cài đặt, nếu điều chỉnh được) của các phần tử ngắt có thời gian trễ của các bộ ngắt mạch khơng được vượt quá trị số dòng định mức của các dây dẫn được bảo vệ như liệt kê trong Bảng 17 - Dòng tải tối đa cho dây và cáp đồng có bọc cách điện, trừ khi cho phép để bảo vệ mạch điện của máy phát, động cơ và biến áp trong 7.2.5.2, 7.2.5.7 và 7.2.5.8. Nếu các định mức hoặc cài đặt tiêu chuẩn của các thiết bị quá tải không tương ứng với định mức hoặc cài đặt cho phép cho các dây dẫn điện, thì có thể sử dụng định mức hoặc cài đặt tiêu chuẩn cao hơn gần nhất với điều kiện không vượt quá 150% công suất dẫn cho phép của dây dẫn điện nếu tiêu chuẩn chế tạo cáp cấp nguồn cho phép. Trừ trường hợp có thể cho phép để bảo vệ mạch nhánh cho động cơ và bộ biến áp, các bộ ngắt mạch điều chỉnh độ trễ thời gian hoặc kiểu tạm thời được thiết lập để hoạt động ở mức không vượt quá 150% công suất định mức của dây dẫn được bảo vệ.
7.2.5.1.3.4. Chỉ báo. Định mức hoặc cài đặt của các thiết bị bảo vệ quá tải cho mỗi mạch đệm phải có chỉ báo cố định tại vị trí của thiết bị bảo vệ.
7.2.5.1.4. Bảo vệ dự phịng
7.2.5.1.4.1. Bố trí cầu chì dự phịng. Cho phép các bộ ngắt mạch có khả năng ngắt/ chế tạo nhỏ hơn dịng ngắn mạch có thể có tại vị trí bảo vệ, với điều kiện sao cho các bộ ngắt mạch được dự phịng bằng các cầu chì có đủ khả năng cho dịng ngắn mạch cần bảo vệ. Cầu chì phải được thiết kế riêng để kết hợp dự phịng với bộ ngắt mạch, và phải có định mức hư hỏng cực đại cho kết hợp dự phòng này.
7.2.5.1.4.2. Bảo vệ tầng. Bảo vệ tầng có thể cho phép với điều kiện phải được xem xét đặc biệt. Việc xem xét này khơng nhằm cho các giàn khoan đóng mới. Tuy nhiên, có thể thực hiện khi tiến hành hốn cải các giàn khoan hiện có. Việc bảo vệ tầng phải được bố trí sao cho việc kết hợp của các thiết bị bảo vệ mạch có đủ khả năng ngắt dòng ngắn mạch tại điểm bảo vệ. Tất cả các thiết bị bảo vệ phải phù hợp với các yêu cầu định mức chế tạo. Bảo vệ tầng không được sử dụng cho các mạch sơ cấp của các hoạt động thiết yếu. Khi bảo vệ tầng sử dụng cho các mạch của các hoạt động thiết yếu thứ cấp, các hoạt động này phải được trang bị kép, và phải trang bị biện pháp chuyển đổi tự động và chuyển đổi tự động được cảnh báo tại vị trí có người điều khiển. Bảo vệ tầng có thể được sử dụng cho các mạch của các hoạt động khơng phải là thiết yếu.
7.2.5.1.5. Đóng ngắt liên động
7.2.5.1.5.1. Đóng ngắt liên động phải được trang bị giữa máy phát điện, kẹp thanh cái, thanh cái cấp điện và các thiết bị bảo vệ cấp nguồn. Trừ hệ thống tầng (bảo vệ dự phòng) trong mục 7.2.5.1.4, việc đóng ngắt liên động cũng phải được trang bị giữa các thiết bị bảo vệ mạch cấp và mạch nhánh cho các hoạt động thiết yếu. Sự liên tục phục vụ cho các mạch thiết yếu trong các điều kiện ngắn mạch phải đạt được bằng cách tách biệt các thiết bị bảo vệ như sau:
a) Phải phối hợp các đặc tính đóng ngắt của các thiết bị bảo vệ trong chuỗi;
b) Chỉ thiết bị bảo vệ gần chỗ hỏng nhất là mở mạch, ngoại trừ hệ thống tầng (bảo vệ dự phòng) như quy định trong mục 7.2.5.1.4.
c) Các thiết bị bảo vệ phải có khả năng dẫn điện, khơng mở, dịng điện khơng nhỏ hơn dịng ngắn mạch tại vị trí áp dụng trong một khoảng thời gian, tương ứng với bộ phận ngắt mở, tăng lên do thời gian trễ cần thiết để tách biệt.
7.2.5.2. Bảo vệ máy phát điện 7.2.5.2.1. Yêu cầu chung
Có thể bảo vệ máy phát điện dưới 25 kW khơng bố trí hịa đồng bộ bằng cầu chì. Bất kỳ máy phát điện nào được bố trí hịa đồng bộ và tất cả các máy phát điện từ 25 kW trở lên đều phải được bảo vệ bằng một bộ cầu dao đóng ngắt mạch tự do, mà giá trị cài đặt nhả của nó khơng vượt q khả năng chịu nhiệt của máy phát, việc bảo vệ q dịng thời gian dài khơng được vượt q 15% lớn hơn hoặc mức toàn tải của các máy tải liên tục hoặc ở mức quá tải của các máy có tải đặc biệt. Việc dừng động cơ dẫn động phải làm ngắt bộ phận ngắt máy phát cho hoạt động chính của giàn khoan.
7.2.5.2.2. Điều chỉnh ngắt liên động để phối hợp
Việc ngắt quá dòng tức thời và ngắn hạn của máy phát phải được điều chỉnh ở giá trị thấp nhất của dòng và thời gian và sẽ kết hợp với điều chỉnh ngắt của bộ ngắt mạch cấp nguồn.
7.2.5.2.3. Bố trí ngắt tải
7.2.5.2.3.1. Quy định về bố trí ngắt tải. Để đảm bảo bảo vệ liên tục cho việc cung cấp điện năng, phải phải bố trí ngắt tải tự động hoặc bố trí sắp xếp tương đương khác trong các trường hợp sau:
a) Trong trường hợp bình thường chỉ có một máy phát được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy chính và máy lái của giàn khoan, và có khả năng duy trì do việc bật tải bổ sung, cho dù khởi động ban đầu bằng tay hoặc tự động, tổng tải vượt quá công suất máy phát định mức của máy phát đang chạy, hoặc
b) Trường hợp điện năng thường được cung cấp bằng nhiều hơn một máy phát điện hoạt động đồng thời cùng lúc cho máy đẩy và máy lái của giàn khoan, sau khi một trong các máy phát hư hỏng, tổng tải kết nối vượt quá tổng công suất của các máy phát điện còn lại.
7.2.5.2.3.2. Các hoạt động khơng được phép bố trí ngắt tải. Bố trí ngắt tải tự động hoặc các bố trí tương tự không được phép ngắt tự động các hoạt động sau đây:
a) Các hoạt động thiết yếu chủ yếu mà khi bị ngắt kết nối sẽ gây gián đoạn ngay lập tức cho việc đẩy và quay trở của giàn khoan;
c) Các hoạt động thiết yếu thứ cấp, khi bị ngắt kết nối, sẽ:
Gây mất ngay lập tức các hệ thống cần thiết cho an toàn và hành hải của giàn khoan, chẳng hạn như: + Hệ thống chiếu sáng;
+ Đèn, thiết bị trợ giúp và tín hiệu hành hải; + Hệ thống thông tin nội bộ, v.v.
Ngăn cản các hoạt động cần thiết để đảm bảo an toàn từ lúc bắt đầu được nối lại ngay lập tức khi phục hồi trở lại nguồn điện đến khi điều kiện hoạt động bình thường như:
+ Bơm chữa cháy, và các loại máy bơm chữa cháy trung gian khác; + Bơm la canh;
+ Quạt thơng gió cho buồng máy và buồng nồi hơi. 7.2.5.2.4. Máy phát điện khẩn cấp
Máy phát điện khẩn cấp cũng phải tuân thủ các quy định tại 7.2.5.1, 7.2.5.2, 12.5.3 và 7.2.5.4, nếu có. Xem thêm 7.2.3.5.
7.2.5.3. Bảo vệ cho các máy phát dòng xoay chiều (AC) 7.2.5.3.1. Ngắt trễ tức thời
7.2.5.3.1.1. Ngắt trễ tức thời phải được trang bị có các bộ ngắt mạch cho máy phát AC. Điều chỉnh dòng của ngắt trễ tức thời phải nhỏ hơn dòng điện ngắn mạch ổn định của máy phát.
7.2.5.3.1.2. Đối với máy phát điện có cơng suất dưới 200 kW có động cơ dẫn động là động cơ diesel hoặc tuabin khí hoạt động độc lập với hệ thống điện, có thể xem xét bỏ qua ngắt trễ tức thời nếu các thiết bị ngắt tức thời và bảo vệ quá dòng quá thời gian dài được trang bị. Khi bỏ qua ngắt trễ tức thời, khả năng chịu nhiệt của máy phát điện phải lớn hơn dòng ngắn mạch trạng thái ổn định của máy phát, cho đến khi kích hoạt hệ thống ngắt.
7.2.5.3.2. Vận hành hịa đồng bộ
7.2.5.3.2.1. Trong trường hợp các máy phát điện AC được bố trí hoạt động song song với các máy phát điện xoay chiều khác, phải trang bị các thiết bị bảo vệ:
a) Ngắt tức thời. Phải lắp đặt thiết bị ngắt tức thời và cài đặt lớn hơn dòng ngắn mạch tối đa của máy phát riêng lẻ khi có ba máy phát hoặc nhiều hơn được vận hành hoạt động song song. Có thể lựa chọn cách thức bảo vệ phù hợp khác, như là bảo vệ máy phát khác, sẽ ngắt mạch máy phát điện trong trường hợp có lỗi trong máy phát hoặc trong cáp cấp nguồn giữa máy phát và bộ ngắt mạch. b) Bảo vệ công suất ngược. Phải trang bị thiết bị bảo vệ ngược thời gian trễ hoặc các thiết bị khác để bảo vệ thích đáng. Việc cài đặt các thiết bị bảo vệ phải nằm trong khoảng từ 8% đến 15% cơng suất định mức của động cơ diesel, có thể cho phép cài đặt ít hơn 8% cơng suất định mức của động cơ diesel với thời gian trễ thích hợp do nhà sản xuất động cơ diesel khuyến cáo. Việc hao hụt 50% điện áp áp dụng không được làm cho việc bảo vệ công suất ngược khơng hoạt động, mặc dù nó có thể thay đổi cài đặt để mở bộ ngắt điện trong phạm vi trên.
c) Bảo vệ sụt áp. Phải có biện pháp để ngăn chặn đóng bộ ngắt mạch của máy phát nếu máy phát không phát điện, và ngăn chặn mở khi điện áp của máy phát bị sập.
Trong trường hợp thiết bị ngắt sụt áp được trang bị cho mục đích này, nó phải hoạt động ngay lập tức khi ngăn chặn việc đóng của bộ ngắt mạch, nhưng phải có độ trễ cho mục đích riêng khi ngắt bộ ngắt mạch.
7.2.5.4. Bảo vệ máy phát dòng một chiều (DC) 7.2.5.4.1. Ngắt tức thời
Các bộ ngắt dòng máy phát một chiều DC phải được trang bị với cài đặt ngắt tức thời dưới tác động của dòng ngắn mạch cực đại và chúng phải kết hợp với điều chỉnh ngắt của bộ ngắt dòng cung cấp của máy phát.
7.2.5.4.2. Vận hành hòa đồng bộ
7.2.5.4.2.1. Bảo vệ dòng ngược. Máy phát điện một chiều bố trí có vận hành đồng bộ với máy phát một chiều khác hoặc với ắc quy phải được trang bị bảo vệ dòng ngược tức thời hoặc trễ ngắn hạn. Việc cài đặt các thiết bị bảo vệ phải nằm trong khoảng từ 8% đến 15% cơng suất định mức của động cơ diesel. Có thể cho phép cài đặt ít hơn 8% cơng suất định mức của động cơ diesel với thời gian trễ
thích hợp do nhà sản xuất động cơ diesel khuyến cáo. Việc hao hụt 50% điện áp áp dụng không được làm cho việc bảo vệ công suất ngược không hoạt động, mặc dù nó có thể thay đổi cài đặt để mở bộ ngắt điện trong phạm vi trên. Khi nối cân bằng được trang bị, thiết bị dòng ngược phải được nối đến cực đối diện đến bộ nối cân bằng khi hệ thống dẫn của máy phát được nối mạch. Chống dịng ngược phải đảm bảo đối phó hiệu quả với các điều kiện dòng ngược phát sinh từ hệ thống phân phối (ví dụ, như từ tời hàng chạy dẫn động điện).
7.2.5.4.2.2. Am-pe mạch nhánh của máy phát. Am-pe các mạch nhánh của máy phát phải được bố trí sao cho nó chỉ báo dịng tồn bộ của máy phát.
7.2.5.4.2.3. Bảo vệ sụt áp. Phải có biện pháp để ngăn chặn đóng bộ ngắt mạch của máy phát nếu máy phát không phát điện, và ngăn chặn mở khi điện áp của máy phát bị sập.
Trong trường hợp thiết bị ngắt sụt áp được trang bị cho mục đích này, nó phải hoạt động ngay lập tức khi ngăn chặn việc đóng của bộ ngắt mạch, nhưng phải có độ trễ cho mục đích riêng khi ngắt bộ ngắt mạch.
7.2.5.5. Bảo vệ ắc quy
Các ắc quy, không phải là ắc quy khởi động động cơ, phải được bảo vệ chống lại quá tải và dòng ngắn mạch bằng các thiết bị đặt gần nhất nhất có thể nhưng bên ngồi phịng chứa, kho chứa hoặc hộp ắc quy, ngoại trừ các ắc quy sự cố cấp nguồn cho các hoạt động thiết yếu chỉ phải có bảo vệ ngắn mạch, cầu chì có thể được sử dụng cho bảo vệ ắc quy dự trữ cho chiếu sáng sự cố thay cho bộ ngắt mạch đến và bằng 320 Ampe. Thiết bị sạc, ngoại trừ thiết bị nắn dòng, cho tất cả các loại ắc quy có điện áp hơn 20% điện áp dây phải được trang bị bảo vệ dòng ngược.
7.2.5.6. Bảo vệ cấp điện từ bên ngoài hoặc điện bờ. 7.2.5.6.1. Yêu cầu chung
Khi bố trí thực hiện cung cấp điện từ nguồn trên bờ hoặc nguồn ngoài, các cáp lắp cố định từ các nguồn ngoài hoặc hộp đấu bờ tới bảng điện chính hoặc bảng điện sự cố phải được bảo vệ bằng cầu chì hoặc bộ ngắt mạch lắp đặt tại hộp kết nối.
7.2.5.6.2. Bố trí khóa liên động
Khí máy phát khơng được bố trí vận hành song song với nguồn điện bên ngồi hoặc nguồn bờ, phải trang bị khóa liên động cho bộ ngắt dịng hoặc thiết bị ngắt giữa máy phát và nguồn ngoài hoặc nguồn