ความผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าต่ำในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ: การทดสอบอย่างครอบคลุม, การวิเคราะห์สาเหตุ และการแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ
I. ภาพรวมของความผิดพลาดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือ
เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานร่วมกับเครื่องอื่น ๆ ในระบบขนานกัน ความผิดปกติในระบบกระตุ้นอาจทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ได้รับผลกระทบสูญเสียการกระตุ้นบางส่วนหรือทั้งหมด ในสถานการณ์เช่นนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะดึงกระแสไฟฟ้าเชิงรีแอกทีฟที่นำหน้าจากกริดและอาจเข้าสู่การทำงานแบบไม่ประสานกันได้ การสูญเสียการกระตุ้นบางส่วนเรียกว่าขาดแรงจูงใจความผิดพลาดที่สูญเสียการกระตุ้นทั้งหมดเรียกว่าการลดความแม่เหล็กบางครั้งข้อบกพร่องทั้งสองนี้ถูกเรียกรวมกันว่า การสูญเสียสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ในระหว่างการเดินเครื่องแบบหน่วยเดียว ปรากฏการณ์ที่เกิดจากการกระตุ้นไฟฟ้าน้อยเกินไปคือแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป ส่วนปรากฏการณ์ที่เกิดจากการสูญเสียสนามแม่เหล็กคือแรงดันไฟฟ้าตก
เมื่อทำงานแบบขนาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าภายในสถานีไฟฟ้าของเรือจะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายไฟซึ่งกันและกัน หากหน่วยใดหน่วยหนึ่งเกิดการกระตุ้นไฟฟ้าน้อยเกินไปหรือสูญเสียความเป็นแม่เหล็ก กระแสไฟฟ้าวนเวียนแบบรีแอคทีฟจะเกิดขึ้นระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าวนเวียนแบบรีแอคทีฟเหล่านี้อาจมีขนาดเกินการตั้งค่าการป้องกันกระแสเกิน ทำให้ทั้งหน่วยที่มีปัญหาและหน่วยที่ไม่ได้รับผลกระทบหยุดทำงานพร้อมกัน ส่งผลให้สูญเสียพลังงานไปยังกริด การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปจะปกป้องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานแบบขนานเป็นหลัก ในขณะที่ยังปกป้องโหลดต่างๆ เช่น มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส
📜 รหัสของสมาคมการจำแนกประเภทแห่งประเทศจีนสำหรับการจำแนกประเภทของเรือเดินทะเลที่ทำจากเหล็ก
การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือได้รับการจัดเตรียมโดยเบรกเกอร์วงจรอากาศอัตโนมัติการปลดปล่อยแรงดันไฟฟ้าต่ำเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ โดยใช้ค่าการปรับแต่งเฉพาะและข้อกำหนดเวลาในการดำเนินการดังต่อไปนี้:
| ประเภทการป้องกัน | ค่าขีดจำกัดการทำงานของแรงดันไฟฟ้า | เวลาดำเนินการ | วัตถุประสงค์ในการคุ้มครอง |
|---|---|---|---|
| การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำพร้อมหน่วงเวลา | ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 70% ถึง 80% | ความล่าช้า 1–3 วินาที การกระทำ | หลีกเลี่ยงการเกิดการสะดุดผิดพลาดเนื่องจากความผันผวนชั่วคราว และให้แน่ใจว่าหน่วยที่ทำงานพร้อมกันทำงานอย่างเสถียร |
| การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำโดยไม่มีการหน่วงเวลา | ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 35% ถึง 70% | ทันทีการกระทำ | แก้ไขปัญหาแรงดันไฟฟ้าตกอย่างรุนแรง และการตัดการเชื่อมต่ออย่างรวดเร็วของข้อบกพร่อง |
II. การวิเคราะห์สาเหตุของข้อผิดพลาดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรือ
(1) ความล้มเหลวของระบบกระตุ้น
- กระแสกระตุ้นไม่เพียงพอ:ความบกพร่องในตัวควบคุมการกระตุ้นหรือการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ไม่ถูกต้องส่งผลให้ความแรงของสนามแม่เหล็กลดลงและแรงดันไฟฟ้าลดลง
- ลัดวงจรหรือวงจรเปิดของการพันขดลวดกระตุ้น:สิ่งนี้ป้องกันไม่ให้กระแสกระตุ้นถูกส่งผ่านได้ตามปกติ ส่งผลให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กอ่อนลงและแรงดันไฟฟ้าลดลง
- ความล้มเหลวของไดโอดหรือแปรงถ่านคาร์บอน (ในระบบกระตุ้นแบบหมุน):ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับไดโอดเรคติไฟเออร์หรือการสัมผัสที่ไม่ดีของแปรงถ่านคาร์บอนทำให้เกิดการขัดจังหวะในวงจรกระตุ้น
ระหว่างการเดินทาง เรือบรรทุกสินค้าที่แล่นในมหาสมุทรประสบกับสัญญาณเตือนฉับพลันในระบบไฟฟ้าของห้องเครื่อง ซึ่งบ่งชี้ว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักลดลงเหลือ 320 โวลต์ (แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด 400 โวลต์) ทำให้อุปกรณ์บางส่วนทำงานผิดปกติ การตรวจสอบพบว่ามีเอาต์พุตการกระตุ้นที่ผิดปกติจากตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ (AVR) โดยมีกระแสการกระตุ้นต่ำกว่าปกติอย่างมีนัยสำคัญ การตรวจสอบเพิ่มเติมพบความเสียหายของวงจรภายใน AVR ซึ่งทำให้ไม่สามารถควบคุมกระแสการกระตุ้นได้อย่างเหมาะสม หลังจากเปลี่ยน AVR แล้ว แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงกลับสู่ภาวะปกติ
(2) ความเร็วของเครื่องยนต์ดีเซลผิดปกติ
- การจัดหาเชื้อเพลิงไม่เพียงพอ:การอุดตันของระบบเชื้อเพลิงหรือการเสียหายของหัวฉีดส่งผลให้กำลังจากเครื่องยนต์ดีเซลไม่เพียงพอ ซึ่งส่งผลต่อความเร็วในการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
- ผู้ว่าการทำงานผิดปกติ:การลดความเร็วของเครื่องยนต์ดีเซลทำให้ความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง
ระหว่างการตรวจสอบก่อนเทียบท่า เรือบรรทุกน้ำมันได้ตรวจพบว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลงเหลือ 370 โวลต์ โดยความถี่ลดลงเหลือ 47 เฮิรตซ์ (ความถี่ที่กำหนดคือ 50 เฮิรตซ์) การตรวจสอบเครื่องยนต์ดีเซลพบสัญญาณป้อนกลับจากตัวควบคุมความเร็วผิดปกติ ทำให้ความเร็วของเครื่องยนต์ลดลง ส่งผลให้ความเร็วรอบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลง และทำให้แรงดันไฟฟ้าขาออกลดลงตามไปด้วยวิธีแก้ไข: ปรับค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมและทำความสะอาดระบบจ่ายเชื้อเพลิงอย่างละเอียด ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลกลับมาทำงานที่ความเร็วปกติในระดับที่กำหนด และแรงดันไฟฟ้าจะกลับสู่ค่าปกติในภายหลัง
(iii) ปัญหาการเชื่อมต่อไฟฟ้า
- สายไฟหลวม:ขั้วต่อบัสบาร์ที่หลวมมีค่าความต้านทานเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตก
- การติดต่อไม่ดี:หน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์ รีเลย์ หรือคอนแทคเตอร์เกิดการเผาไหม้จนเสียหาย ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายออกไม่เสถียร
ระหว่างการตรวจสอบตามปกติของเรือบรรทุกตู้คอนเทนเนอร์ ได้พบว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคงอยู่ต่ำกว่า 380V อย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบพบว่ามีขั้วต่อที่หลวมระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับแผงสวิตช์หลัก ทำให้เกิดความต้านทานเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าลดลง หลังจากขันขั้วต่อให้แน่นแล้ว แรงดันไฟฟ้าได้กลับคืนสู่ระดับ 400V
(iv) ภาระเกินหรือความไม่สมดุลของเฟสทั้งสาม
- การทำงานหนักเกินไป:ภาระไฟฟ้าของเรือเกินกำลังไฟฟ้าที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่งผลให้มีความสามารถในการรับภาระไม่เพียงพอและแรงดันไฟฟ้าลดลง
- การโหลดอุปกรณ์กำลังสูงอย่างกะทันหัน:เมื่ออุปกรณ์กำลังสูง เช่น คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นขนาดใหญ่หรือมอเตอร์ขับเคลื่อน เริ่มทำงานกะทันหัน จะดูดซับพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากภายในระยะเวลาอันสั้น ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลงอย่างรวดเร็ว
- ความไม่สมดุลของระบบสามเฟส:การโหลดเฟสเดียวที่มากเกินไปทำให้เกิดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าในเฟส ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าในบางเฟสลดลงต่ำกว่าช่วงที่ปลอดภัย
ระหว่างการปฏิบัติการตกปลาในทะเลลึก เรือประมงได้ตรวจพบแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักลดลงอย่างกะทันหันจาก 400V เป็น 360V ก่อนที่จะกลับมาเป็นปกติ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีการลดลงของแรงดันไฟฟ้าเป็นครั้งคราว การตรวจสอบพบว่าทุกครั้งที่คอมเพรสเซอร์ทำความเย็นเริ่มทำงาน แรงดันไฟฟ้าจะลดลงประมาณ 10% สาเหตุนี้เกิดจากกระแสไฟฟ้าเริ่มต้นของคอมเพรสเซอร์ที่สูงเกินไป ทำให้เกิดการกระชากไฟฟ้าชั่วขณะซึ่งส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าวิธีแก้ไข: ปรับการกระจายโหลดให้เหมาะสมโดยลดการใช้งานอุปกรณ์ที่มีกำลังสูงอื่น ๆ ระหว่างการเริ่มต้นของคอมเพรสเซอร์ นอกจากนี้ ติดตั้งอุปกรณ์ชดเชยกำลังไฟฟ้าเพื่อลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า
III. การวินิจฉัยและแก้ไขข้อผิดพลาดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรือ
(1) การประเมินเบื้องต้นและการจัดการ
การตัดการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปเกิดขึ้นเป็นหลักเมื่อเกิดความผิดปกติในตัวควบคุมความเร็ว ระบบเชื้อเพลิง หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า การประเมินเบื้องต้นสามารถทำได้โดยการสังเกตอาการ:
- 🚩 การทำงานผิดปกติของระบบควบคุมและระบบเชื้อเพลิงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป: พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจคือการลดลงของความเร็วในการหมุนเกิดขึ้นก่อน (สามารถได้ยินจากเสียงของเครื่องยนต์ดีเซล) ตามด้วยการเดินทาง
- 🚩 การล้มเหลวของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป: พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจคือแรงดันไฟฟ้าลดลงก่อน (สามารถสังเกตได้จากแสงสว่างที่เปลี่ยนไป) ตามด้วยการตัดวงจรของเบรกเกอร์
ขั้นตอนการประมวลผลเบื้องต้น: ตอบกลับ (การปิดเสียง, การดับแฟลช), รีเซ็ตสวิตช์หลักของหน่วยที่เกิดขัดข้อง. เริ่มหน่วยสำรอง; เมื่อแรงดันไฟฟ้าและความถี่ถึงค่าปกติแล้ว ปิดสวิตช์. ปิดเครื่องขับเคลื่อนหลักของหน่วยที่ขัดข้องเพื่อบำรุงรักษาและแก้ไขข้อบกพร่อง. หลังการซ่อมแซม หน่วยนั้นจะต้องทำหน้าที่เป็นหน่วยสำรอง.
(2) ขั้นตอนเฉพาะสำหรับการประเมินและการคัดออก
เพื่อระบุสาเหตุของปัญหาแรงดันไฟฟ้าต่ำได้อย่างถูกต้อง อาจจำเป็นต้องดำเนินการตรวจสอบปัญหาอย่างละเอียดตามขั้นตอนต่อไปนี้:
1 ขั้นตอนที่หนึ่ง: ตรวจสอบว่าปรากฏการณ์แรงดันไฟฟ้าต่ำนั้นเป็นของจริงหรือไม่
- ตรวจสอบตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าบนแผงจ่ายไฟหลักเพื่อดูว่าต่ำกว่าค่าที่กำหนดหรือไม่
- วัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยใช้มัลติมิเตอร์หรือเครื่องวิเคราะห์พลังงาน เพื่อตรวจสอบว่าไม่มีปัญหาจากการทำงานผิดปกติของเครื่องมือหรือสัญญาณเตือนผิดพลาด
- สังเกตว่าความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าเป็นเพียงชั่วคราวหรือเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำอย่างต่อเนื่อง
- ตรวจสอบระบบสัญญาณเตือนภัยเพื่อดูคำเตือน เช่น แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป, ข้อผิดพลาดในการกระตุ้น, หรือโหลดเกิน
2 ขั้นตอนที่สอง: ตรวจสอบว่าระบบกระตุ้นทำงานอย่างถูกต้อง
- การวัดกระแสกระตุ้น:วัดกระแสกระตุ้น; หากกระแสต่ำเกินไป อาจบ่งชี้ถึงข้อผิดพลาดในระบบกระตุ้น
- การตรวจจับ AVR (Automatic Voltage Regulator):ตรวจสอบการตั้งค่าพารามิเตอร์และทดสอบว่าขั้วเอาต์พุตให้กระแสไฟฟ้าที่เสถียรหรือไม่
- การตรวจสอบขดลวดกระตุ้นและไดโอดเรียงกระแส:ทดสอบความต้านทานฉนวน; ตรวจสอบหลอดไดโอดในระบบกระตุ้นแบบหมุน
การแก้ไขปัญหา:เปลี่ยน AVR หรือไดโอดที่เสียหาย
3 ขั้นตอนที่สาม: ตรวจสอบว่าโหลดมีความผิดปกติหรือไม่
- อุปกรณ์กำลังสูง:สังเกตว่ามีมอเตอร์ขนาดใหญ่ใดกำลังเริ่มทำงานในสภาวะแรงดันไฟฟ้าต่ำหรือไม่
- ค่าการรับน้ำหนัก:คำนวณว่าโหลดเกินค่าที่กำหนดไว้หรือไม่ (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 1000kW ไม่ควรเกิน 900kW)
- สมดุล:วัดกระแสไฟฟ้าสามเฟสเพื่อตรวจสอบกรณีการโหลดเฟสเดียวที่มากเกินไป
4 ขั้นตอนที่สี่: ตรวจสอบสถานะการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล
- การตรวจจับความถี่:หากความถี่ลดลง (เช่น เหลือ 47 เฮิรตซ์) แสดงว่ามีกำลังเครื่องยนต์ดีเซลไม่เพียงพอ ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้าต่ำ
- การจัดหาเชื้อเพลิง:ตรวจสอบว่าตัวกรองถูกอุดตันหรือไม่ และว่าหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงทำงานอย่างถูกต้องหรือไม่
- ผู้ว่าการ:สังเกตว่าความเร็วในการหมุนสามารถปรับได้อย่างราบรื่นหรือไม่
5 ขั้นตอนที่ห้า: ตรวจสอบระบบไฟฟ้าว่ามีการเชื่อมต่อหลวมหรือไม่
- การตรวจสอบที่ท่าเรือปลายทาง:วัดการลดแรงดันไฟฟ้าและทำการตรวจสอบอุณหภูมิด้วยอินฟราเรดเพื่อตรวจหาความร้อนสูงเกินไปหรือความเสียหายจากความร้อน
- เซอร์กิตเบรกเกอร์:ตรวจสอบหน้าสัมผัสเพื่อหาการเกิดออกซิเดชันหรือความเสียหายจากการเผาไหม้
IV. มาตรการป้องกันสำหรับข้อผิดพลาดแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเรือ
V. การฝึกปฏิบัติจริงสำหรับการทดสอบการป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนเรือ
(1) หลักการทดสอบการป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำ
เมื่อปรับพารามิเตอร์สำหรับการป้องกันแรงดันต่ำเกินไป วงจรทดสอบสำหรับการทำงานของการป้องกันแรงดันต่ำเกินไปจะเป็นดังแสดงในรูปที่ 6-4ขั้นแรก ให้ปรับตัวควบคุมแรงดันกลับไปที่ตำแหน่งศูนย์และปิดสวิตช์มีด จากนั้นค่อยๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาออกให้ถึงแรงดันที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ขดลวดแรงดันต่ำควรมีพลังงานและปิดตัวลง หลังจากนั้น ปิดสวิตช์หลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและปรับตัวควบคุมแรงดันอย่างต่อเนื่องเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าขาออก เมื่อปรับให้ถึงค่าแรงดันต่ำที่ตั้งไว้ สวิตช์หลักควรตัดการทำงาน ค่าแรงดันต่ำที่ตั้งไว้และเวลาหน่วงการตัดการทำงานสามารถปรับได้ผ่านโพเทนชิโอมิเตอร์ภายในชุดไดโอดตรง UVT

รูปที่ 6-4 วงจรทดสอบการป้องกันแรงดันต่ำ
💡 เคล็ดลับจากผู้เชี่ยวชาญ:สำหรับการตรวจสอบการทำงานเท่านั้น ให้ตั้งค่ากระแสกระตุ้นเป็นระดับต่ำสุดและปรับคันเร่งด้วยตนเองเพื่อลดความเร็วในการหมุน เมื่อถึงค่าขีดจำกัด สวิตช์หลักควรตัดการทำงาน
(2) การตั้งค่าและการจัดการข้อผิดพลาดแรงดันไฟฟ้าต่ำในเครื่องจำลองเครื่องยนต์
สองสถานการณ์หลักสำหรับการเสริมสร้างทักษะปฏิบัติผ่านเครื่องจำลองเครื่องยนต์:
จุดบกพร่องที่ 1: การทำงานผิดปกติของตัวควบคุม
ปรากฏการณ์:สวิตช์หลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ตัดการทำงาน แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากลับยังคงทำงานอยู่ โดยมีระดับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ต่ำกว่าข้อกำหนด
การวิเคราะห์:การลดลงของความเร็วในการหมุนทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าต่ำ (สามารถระบุได้จากเสียงและเครื่องวัดความถี่)
การประมวลผล:เปิดสวิตช์ชุดเครื่องยนต์สแตนด์บายเพื่อจ่ายไฟ และค่อยๆ คืนโหลดกลับสู่ระดับปกติ ปิดเครื่องที่มีปัญหาเพื่อซ่อมแซมระบบควบคุมความเร็ว
จุดบกพร่องที่ 2: ความล้มเหลวของตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ปรากฏการณ์:สวิตช์หลักของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกตัดการทำงาน แต่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังคงทำงานอยู่ ความถี่ยังคงปกติ แต่แรงดันไฟฟ้าต่ำ
การวิเคราะห์:แรงดันไฟฟ้าตกเนื่องจากความล้มเหลวของตัวควบคุม (สามารถระบุได้จากแสงสว่างที่ลดลง)
การประมวลผล:เริ่มการทำงานของชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเพื่อจ่ายพลังงาน และปลดการใช้งานหน่วยที่ชำรุดเพื่อการบำรุงรักษา AVR













