Uji kelebihan beban

I. Tinjauan umum tentang kelebihan beban generator kapal dan korsleting

Dalam sistem tenaga laut, arus berlebih yang lebih kecil umumnya disebut sebagai kelebihan beban; arus berlebih yang parah (misalnya, korsleting) disebut sebagai arus berlebih saja. Menempatkan1,1 kali arus pengenal generator disebut kelebihan beban kecil.；1,5 kali arus pengenal generator dikenal sebagai kelebihan beban yang lebih besar.；Korsleting dikenal sebagai kelebihan beban yang parah。

Penyebab utama kerusakan generator adalah panas dan gaya gerak listrik yang dihasilkan oleh arus hubung singkat, dan panas yang dihasilkan oleh operasi arus berlebih yang berkepanjangan akan menyebabkan insulasi memburuk. Kisaran arus operasi yang diizinkan dari generator terutama ditentukan oleh arus yang mengalir melalui belitan angker stator.

Panas generator terkait dengan ukuran dan durasi arus, yaitu ditentukan oleh kapasitas termal generator. Karakteristik arus lebih generator adalah: dalam 1,1 kali arus pengenal generator, waktu operasi yang diijinkan tidak melebihi 2 jam; dalam 1,5 kali arus pengenal generator tidak melebihi 5 menit. umumnya dari sudut pandang keamanan ketentuan untuk:Pada 1,1 kali arus pengenal generator, waktu pengoperasian yang diizinkan tidak boleh melebihi 15 menit; pada 1,5 kali arus pengenal generator, waktu pengoperasian yang diizinkan tidak boleh melebihi 2 menit.

Perlindungan generator dalam operasi yang berdiri sendiri terutama adalah perlindungan arus berlebih. Untuk generator yang dapat menahan beban berlebih saat ini, arus dalam 1,1 kali arus pengenal generator memungkinkan waktu berjalan selama 2 jam, dalam 1,25 kali arus pengenal generator selama 30 menit, dalam 1,5 kali arus pengenal generator selama 5 menit. kelebihan daya aktif terutama oleh jenis penggerak utama untuk menentukan mesin diesel dalam menahan 1,1 kali daya pengenal waktu berjalan yang diijinkan selama 2 jam; dalam menahan 1,2 kali daya pengenal 30 menit; dalam menahan 1,35 kali daya pengenal 5 menit. jadi dari generator itu sendiri memungkinkan waktu kelebihan beban tertentu. Jadi dari generator itu sendiri, dibiarkan kelebihan beban untuk jangka waktu tertentu tanpa mengharuskan sakelar utama untuk segera tersandung.

II. Penilaian dan eliminasi penyebab korsleting eksternal generator kapal

(i) Gambaran umum proteksi hubung singkat eksternal untuk generator kapal

Gangguan hubung singkat eksternal generator pada generator dan peralatan listrik sangat berpengaruh, sehingga terjadinya gangguan hubung singkat, perangkat pelindung harus cepat bertindak. Namun, untuk mewujudkan selektivitas perlindungan, penundaan tertentu juga diberikan. Untuk proteksi hubung singkat eksternal generator, China Classification Society, "spesifikasi klasifikasi kapal laut baja" membuat ketentuan sebagai berikut: untuk proteksi hubung singkat eksternal generator kapal harus dilengkapi dengan penundaan singkat hubung singkat dan proteksi aksi seketika hubung singkat. Ketika arus hubung singkat mencapai 2 ~ 2,5 kali dari arus pengenal, perangkat pelindung akan menunda 0,2 ~ 0,6 detik untuk bertindak, sehingga generator akan tersandung secara otomatis; ketika arus hubung singkat mencapai 5 ~ 10 kali dari arus pengenal, perangkat pelindung harus bertindak secara instan, sehingga generator akan tersandung secara otomatis.

Masalah terpenting dari proteksi hubung singkat untuk jaringan listrik kapal (kemampuan untuk secara otomatis menghilangkan gangguan saat terjadi hubung singkat pada jaringan listrik) adalah selektivitas perangkat pelindung, yang berarti bahwa saat terjadi gangguan, perangkat pelindung hanya menghilangkan bagian yang terganggu dan tidak menyebabkan tingkat perangkat pelindung sebelumnya beroperasi. Hal ini memastikan bahwa peralatan lain yang tidak mengalami gangguan dapat terus beroperasi secara normal.

Untuk mencapai perlindungan selektif kisi-kisi, biasanya dapat dilakukan dengan menekan tombolprinsip waktu和prinsip saat iniLakukan pembetulan:

• Prinsip waktu:Ini berarti mewujudkan perlindungan selektif dengan perbedaan nilai pengaturan waktu aksi perangkat perlindungan di semua level. Waktu tindakan harus dijamin meningkat selangkah demi selangkah ke arah peralatan yang menggunakan daya ke catu daya. Untuk mempersingkat durasi gangguan sebanyak mungkin, waktu peralihan terdekat dari peralatan listrik harus sesingkat mungkin, untuk mencapai penghapusan kesalahan dengan cepat, tetapi juga untuk memastikan bahwa bagian depan dan belakang dari dua tingkat perangkat pelindung memiliki tujuan tindakan selektif, kuncinya terletak pada pilihan yang benar dari bagian depan dan belakang dari dua tingkat perbedaan waktu tindakan perlindungan. Kuncinya terletak pada pemilihan yang benar dari perbedaan waktu antara tindakan perlindungan depan dan belakang. Perbedaan waktu umum untuk jaringan listrik kapal adalah 0,15 ~ 0,58 detik.
• Prinsip Saat Ini:Ini berarti mewujudkan perlindungan selektif dengan perbedaan nilai pengaturan arus aksi perangkat perlindungan di semua level. Arus aksi harus dipastikan meningkat selangkah demi selangkah ke arah peralatan yang menggunakan daya ke catu daya. Semakin dekat ke catu daya, semakin tinggi arus aksi. Keuntungan menggunakan prinsip proteksi selektif menurut arus adalah bahwa tindakannya cepat jika terjadi korsleting. Waktu aksinya hanya bergantung pada waktu aksi yang melekat pada perangkat pelindung, biasanya sekitar 0,1 detik. Kerugiannya sering kali tunduk pada batasan kapasitas pemutusan arus sakelar, dan rentan terhadap gangguan oleh faktor eksternal, koordinasi antar level juga lebih sulit, sehingga sering digunakan dalam kapasitas sistem tenaga kapal.

Perlindungan hubung singkat dari jaringan listrik kapal mengikuti prinsip komprehensif yang mencakup prinsip waktu dan prinsip saat ini. Di papan distribusi utama dan sakelar pengumpan papan distribusi darurat, umumnya tidak diatur dengan perlindungan hubung singkat yang tertunda, tetapi lebih banyak menggunakan prinsip saat ini dari sakelar otomatis jenis perangkat, waktu pelepasan sesaat elektromagnetiknya hingga 0,02 ~ 0,05 detik. Di jaringan listrik akhir (yang paling dekat dengan tingkat peralatan listrik), dapat digunakan untuk sekering di ujung jaringan dan generator untuk perlindungan hubung singkat.

(ii) Analisis penyebab gangguan hubung singkat eksternal pada generator kapal

Penyebab utama korsleting eksternal pada generator laut biasanya meliputi hal-hal berikut ini:

1. Kerusakan isolasi kabel
Penggunaan jangka panjang yang menua: pengoperasian kabel dalam jangka panjang, lapisan insulasi yang menua, mengakibatkan korsleting fase-ke-fase atau fase-ke-tanah.
Erosi kelembaban atau semprotan garam: Lingkungan kapal lembab, dan lapisan isolasi kabel menyerap kelembaban atau terkorosi oleh semprotan garam, yang mengakibatkan kebocoran dan korsleting.
Kerusakan mekanis: kabel terkena gaya eksternal berupa ekstrusi, getaran, atau goresan, yang mengakibatkan kerusakan lapisan insulasi, sehingga membentuk korsleting.

2. Hubungan arus pendek pada peralatan beban
Korsleting belitan motor: isolasi stator motor atau belitan rotor rusak, mengakibatkan korsleting antar fase atau belitan.
Kegagalan peralatan pemanas: peralatan pemanas listrik (seperti pemanas ketel, pemanas listrik) karena kerusakan isolasi atau korsleting yang menua.
Korsleting pada peralatan distribusi daya: kabel yang salah atau kegagalan isolasi di dalam kotak distribusi atau kabinet kontrol, yang mengakibatkan korsleting.

3. Kegagalan komponen listrik
Pemutus arus, kontaktor terbakar: arus yang berlebihan atau peralatan yang sudah tua, mengakibatkan ablasi kontak dan korsleting.
Sakelar dan terminal penghubung yang longgar: Getaran atau pengoperasian jangka panjang menyebabkan terminal longgar, memicu korsleting fase-ke-fase atau fase-ke-ground.
Kegagalan kapasitor dan trafo: hubungan arus pendek pada kapasitor filter atau belitan trafo, yang mengakibatkan generator tersandung.

4. Kelembaban atau kontaminasi
Lingkungan yang lembab: Peralatan listrik kelautan berada di lingkungan dengan kelembaban tinggi untuk jangka waktu yang lama, kinerja insulasi menurun dan mudah mengalami korsleting.
Akumulasi minyak dan debu: Kotoran konduktif terakumulasi di dalam lemari distribusi dan kotak sambungan, yang menyebabkan korsleting.

(iii) Penentuan gangguan hubung singkat eksternal pada generator kapal

1. Penilaian awal
Untuk pembangkit listrik dengan sistem manajemen stasiun otomatis, ketika terjadi trip sakelar utama generator dan jaringan utama kehilangan daya, dan tidak ada respons dari nacelle selain alarm dan alarm mengindikasikan gangguan hubung singkat, itu berarti gangguan hubung singkat eksternal pada generator telah terjadi.
Untuk pembangkit listrik konvensional, ketika sakelar utama generator tersandung, dan perjalanan ini tidak terjadi pada saat yang sama untuk memulai beberapa beban besar, tidak dalam penggunaan pengangkat kargo kapal untuk operasi bongkar muat, tidak pada kejadian pertama penurunan kecepatan dan kemudian sakelar utama tersandung, tidak pada kejadian pertama penurunan tegangan dan kemudian tersandung (dari kecerahan lampu dapat dilihat), secara umum dapat dinilai telah terjadi pada generator di luar gangguan hubung singkat. Secara umum, dapat dinilai bahwa gangguan hubung singkat eksternal generator, tetapi juga tidak mengecualikan kesalahan operasi personel yang bersangkutan, seperti operasi paralel generator arus generator yang tidak tepat mencapai nilai pengaturan perlindungan hubung singkat, ada juga kemungkinan bahwa sakelar utama itu sendiri adalah kesalahan yang disebabkan oleh tersandung.

2. Penilaian khusus
Ketika terjadi korsleting eksternal pada generator kapal, biasanya terjadi peningkatan arus yang tidak normal dan pemutus sirkuit yang tersandung. Untuk menentukan lokasi dan penyebab gangguan secara akurat, metode berikut ini dapat digunakan:
(1) Amati fenomena gangguan: generator tersandung, indikasi alarm (alarm korsleting dari PMS), asap/terbakarnya kabel atau peralatan.
(2) Investigasi langkah demi langkah pemutus sirkuit: setelah operasi tanpa beban generator untuk mengamati normal, satu per satu tutup sakelar cabang untuk mengamati yang mana yang tersandung setelah menutup pemutus sirkuit.
(3) Uji resistensi isolasi: Gunakan penguji resistensi isolasi untuk mengukur resistensi arde relatif dan resistensi fase-ke-fase, dan ada risiko jatuh di bawah 1 MΩ.
(4) Pemeriksaan peralatan: periksa kondisi kabel, peralatan beban, pemutus arus yang terbakar atau kontak.

(iv) Pemecahan masalah korsleting eksternal pada generator kapal

Setelah menemukan titik korsleting dengan metode di atas, perbaiki dengan langkah-langkah berikut:
1. Perbaikan kabel: Ganti kabel yang rusak, kabel yang lembab dapat dikeringkan dengan pemanas listrik atau pengering rambut.
2. Pemeliharaan peralatan: perbaikan atau penggantian peralatan yang rusak dan pembersihan kotak distribusi yang terkontaminasi.
3. Kencangkan kabel yang longgar: Pastikan bahwa koneksi aman dan thermal imager dapat digunakan untuk mendeteksi kenaikan suhu yang tidak normal.
4. Penggantian komponen yang rusak: Penggantian dengan pemutus sirkuit atau sekering baru dan penyesuaian ulang parameter perlindungan.

(v) Pencegahan gangguan hubung singkat eksternal pada generator kapal

Periksa insulasi secara teratur, gunakan perangkat perlindungan secara wajar, jaga kebersihan peralatan, dan hindari pengoperasian beban yang berlebihan.

(vi) Pelatihan operasi praktis pada gangguan hubung singkat eksternal generator kapal

(1) Gunakan simulator turbin untuk mengatur titik kegagalan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6-3, sirkuit utama pompa air laut utama mengalami korsleting, dan titik korsleting berada di saluran masuk pemutus sirkuit pompa air laut utama, dan sakelar distribusi pompa air laut utama tidak dapat diputuskan.

Gambar 6-3 Antarmuka pengaturan parameter perangkat proteksi sakelar utama

(2) Fenomena yang diamati: sakelar utama generator terputus, alarm generator tidak normal.
(3) Analisis: Setelah menghilangkan faktor kesalahan pengoperasian, kelebihan beban dan kekurangan tegangan, dapat diasumsikan bahwa korsleting telah terjadi.
(4) Temukan titik hubung singkat: setelah melepas semua beban, tutup sakelar udara beban satu per satu, dan generator trip saat menutup sirkuit pompa air laut utama untuk menentukan titik hubung singkat eksternal. Pada saat yang sama untuk menentukan sakelar distribusi pompa air laut utama itu sendiri memiliki kesalahan atau kesalahan pengaturan parameter waktu.
(5) Pemecahan masalah: Lepaskan peralatan dan pulihkan daya ke jaringan. Perbaiki sakelar distribusi pompa air laut utama dan titik hubung singkat.

III. Penilaian penyebab kesalahan kelebihan beban generator kapal dan penghapusannya

(i) Gambaran umum proteksi kelebihan beban generator di kapal

Prinsip-prinsip proteksi kelebihan beban generator untuk kapal adalah: di satu sisi, untuk melindungi generator dari kerusakan; di sisi lain, untuk memastikan bahwa catu daya tidak terganggu sejauh mungkin. Oleh karena itu, proteksi kelebihan beban generator banyak digunakanPerlindungan pembongkaran bertingkat otomatisDengan kata lain, setelah generator kelebihan beban, perangkat pembongkaran gradasi otomatis pertama-tama akan membongkar sebagian beban sekunder untuk menghilangkan fenomena kelebihan beban generator dan mengeluarkan sinyal alarm. Jika kelebihan beban tidak dapat dihilangkan dalam jangka waktu tertentu, untuk melindungi generator agar tidak rusak, perangkat proteksi kelebihan beban harus mengeluarkan sinyal trip kelebihan beban generator otomatis untuk melepaskan generator dari busbar.

Untuk kelebihan beban waktu singkat generator (kelebihan beban yang disebabkan oleh penyalaan motor besar, beberapa motor yang dihidupkan pada saat yang sama dan korsleting di ujung jaringan listrik yang jauh), perangkat proteksi harus menghindari kelebihan beban singkat ini, yaitu proteksi kelebihan beban harus memiliki karakteristik penundaan waktu tertentu. Untuk perlindungan kelebihan beban generator, "spesifikasi klasifikasi kapal laut baja" menetapkan bahwa: untuk generator tanpa perangkat bongkar muat otomatis, ketika kelebihan beban mencapai arus pengenal 125% ~ 135%, perangkat pelindung menunda tindakan 15 ~ 30 detik, sehingga generator secara otomatis tersandung; untuk generator dengan perangkat bongkar muat otomatis, ketika kelebihan beban mencapai arus pengenal 150%, perangkat pelindung menunda tindakan 10 ~ 20 detik, sehingga generator secara otomatis tersandung; untuk generator dengan perangkat bongkar muat otomatis, ketika beban berlebih mencapai arus pengenal 150%, perangkat pelindung menunda tindakan 10 ~ 20 detik. ~Untuk generator dengan perangkat bongkar muat gradasi otomatis, ketika kelebihan beban mencapai arus pengenal 150%, perangkat pelindung akan menunda selama 10-20 detik untuk menyebabkan generator tersandung secara otomatis.

Perlindungan kelebihan beban generator kapal umumnya dicapai dengan pengupas arus berlebih pada pemutus sirkuit udara otomatis. Pengaturan arus aksi relai arus berlebih prioritas didasarkan pada proteksi kelebihan beban generator dari arus pengaturan waktu tunda yang lama. Misalnya, arus pengenal generator kapal adalah 770 A, dan relai arus lebih prioritasnya diatur ke 90% dari arus pengaturan detektor arus lebih penundaan lama, maka: arus pengaturan penundaan lama = 770 × 1.1 = 847 A, arus pengaturan detasemen arus lebih prioritas = 847 × 0.9 = 762.3 A, arus pengaturan detasemen arus lebih prioritas arus pengenal generator adalah 99%. detasemen arus lebih prioritas Pengaturan waktu tunda tidak hanya mengharuskan pengaturan arus aksi relai arus lebih dan proteksi kelebihan beban generator dari arus tunda yang lama dikoordinasikan satu sama lain, tetapi juga mengharuskan pengaturan waktu tunda dikoordinasikan dengan baik. Dalam desain aktual, waktu tunda tripper penundaan panjang biasanya diatur ke 15-30 detik, sehingga waktu tunda relai arus lebih untuk trip prioritas harus diatur ke kurang dari 15 detik.

Prioritas memutus beban yang tidak penting, biasanya disesuaikan dengan sifat beban, ukuran daya. Sebagai contoh, kapal kontainer dibagi menjadi 2 tingkat pemutusan: tingkat pertama memutus alat mekanik, peralatan dapur, mesin air, dll.; tingkat kedua memutus catu daya kontainer berpendingin. Berapa banyak beban yang diputus sebagai prioritas tergantung pada jumlah generator yang berjalan secara paralel dan tingkat beban.

(ii) Analisis penyebab gangguan kelebihan beban generator kapal

Gangguan kelebihan beban generator kapal mengacu pada daya output generator yang melebihi daya pengenalnya, sehingga menghasilkan arus yang berlebihan, kenaikan suhu, dan bahkan memicu perangkat pelindung trip. Berikut ini adalah analisis penyebab umum:

1. Peningkatan beban yang menyebabkan kelebihan beban
(1) Daya total beban melebihi daya pengenal generator: peralatan berdaya tinggi yang baru atau beberapa peralatan yang dihidupkan pada waktu yang sama. Misalnya, operasi bongkar muat kapal curah, beban tiba-tiba menyebabkan penurunan tegangan yang menyebabkan trip.
(2) Pengoperasian peralatan beban yang tidak normal: penyumbatan motor, korsleting, atau penuaan peralatan listrik. Sebagai contoh, bantalan pompa balas kapal kimia rusak, menyebabkan arus melebihi 35%.
(3) Kompensasi daya reaktif yang tidak memadai: operasi faktor daya yang rendah menyebabkan peningkatan arus total.

2. Berkurangnya kapasitas output generator
Kegagalan sistem eksitasi, belitan yang memburuk atau rusak, kegagalan sistem bantalan atau pendingin, dan kegagalan AVR (mengakibatkan tegangan rendah dan peningkatan arus).

3. Faktor lingkungan operasional
Suhu lingkungan yang tinggi, kelembapan tinggi atau semprotan garam dan getaran mekanis menyebabkan kabel kendor.

4. Masalah sistem kontrol
(1) Distribusi beban yang tidak merata: ketika beberapa unit dihubungkan secara paralel, satu unit mengambil terlalu banyak beban. Sebagai contoh, sebuah kapal tanker minyak dibebani secara berlebihan oleh unit lain karena governor yang tidak normal.
(2) Perangkat pelindung tidak berfungsi: Nilai pengaturan terlalu rendah.
(3) Pengaturan parameter yang salah: misalnya PMS gagal menghidupkan mesin siaga secara otomatis sehingga menyebabkan mesin yang sedang berjalan kelebihan beban dan trip.

(iii) Penentuan kesalahan kelebihan beban generator kapal

Generator kelebihan beban yang disebabkan oleh sakelar utama yang tersandung, umumnya terjadi pada mesin tunggal yang menjalankan beban tinggi mulai beban besar, beberapa beban besar dimulai pada saat yang sama atau operasi paralel ketika kegagalan pembongkaran bertingkat dan kejadian lainnya. Metode penilaian adalah sebagai berikut:

• (1) Penilaian intuitif: Amati panas yang tidak normal, bau terbakar, dan alarm panel kontrol.
• (2) Pengukuran instrumen: Periksa penurunan tegangan yang tidak normal dan kelebihan daya aktif.
• (3) Analisis beban: apakah ada peralatan baru berdaya tinggi atau peralatan start-up simultan.
• (4) Metode pengujian: Kurangi beban secara bertahap dan amati perubahan arus, atau ganti uji generator paralel.
• (5) Log Diagnostik: Melihat riwayat PMS.

(iv) Pemecahan masalah kelebihan beban generator di kapal

Penyesuaian distribusi beban, optimalisasi operasi (koneksi jaringan), pengecekan lingkungan termal, dan kalibrasi pengaturan kontrol sistem daya.

(v) Tindakan pencegahan terhadap gangguan kelebihan beban generator di kapal

Pengukuran parameter secara teratur, rasionalisasi beban, pemasangan sistem PMS, dan pemeliharaan peralatan secara teratur.

(vi) Operasi pelatihan praktis perlindungan kelebihan beban generator kapal

Proteksi beban berlebih (pelepasan tunda yang lama) biasanya disimulasikan menggunakan kalibrator sakelar utama dengan sakelar pada posisi “uji”. Prosedur untuk menggunakan simulator turbin adalah sebagai berikut:
(1) Mengatur titik kegagalan: Bila satu mesin bekerja pada daya yang lebih tinggi, nyalakan beban besar lainnya.
(2) Fenomena yang teramati: sakelar utama tersandung, alarm tidak normal.
(3) ANALISIS: Identifikasi indikasi pelepasan prioritas dan nilai sebagai kelebihan beban.
(4) Pemecahan masalah: Tutup gerbang secara langsung untuk memulihkan beban kritis. Nyalakan dan gabungkan ke siaga untuk mendistribusikan beban sebelum menyalakan beban besar.