Sự cố điện áp thấp của máy phát điện trên tàu: Kiểm tra toàn diện, phân tích nguyên nhân và khắc phục sự cố
I. Tổng quan về sự cố điện áp thấp của máy phát điện trên tàu
Khi một máy phát điện hoạt động song song với các máy phát khác, do sự cố trong hệ thống kích từ, máy phát điện bị sự cố có thể mất kích từ một phần hoặc hoàn toàn. Lúc này, máy phát điện sẽ hút dòng điện vô công vượt quá từ lưới điện, thậm chí chuyển sang trạng thái hoạt động không đồng bộ. Sự cố mất kích từ một phần được gọi làthiếu động lực; sự cố mất hoàn toàn từ hóa được gọi làmất từ tính。Đôi khi hai loại sự cố này được gọi chung là mất từ tính của máy phát điện. Khi máy chạy đơn lẻ, hiện tượng do thiếu kích thích gây ra là thiếu áp; hiện tượng do mất từ tính gây ra là mất áp.
Khi các máy phát điện của nhà máy điện trên tàu hoạt động song song, chúng hoạt động như nguồn điện dự phòng cho nhau. Nếu một máy phát gặp sự cố thiếu kích thích hoặc mất từ trường, sẽ xảy ra dòng điện phản kháng giữa các máy phát. Giá trị của dòng điện phản kháng có thể vượt quá giá trị cài đặt của bảo vệ quá dòng, dẫn đến cả máy phát bị sự cố và máy phát không bị sự cố đều ngắt mạch, gây ra mất điện trên lưới điện. Bảo vệ thiếu áp chủ yếu nhằm bảo vệ các máy phát hoạt động song song, đồng thời cũng bảo vệ các tải như động cơ asynchronous.
? Quy định về phân loại tàu biển bằng thép của Cục Đăng kiểm Trung Quốc
Bảo vệ quá áp của máy phát điện tàu thủy được thực hiện bởi bộ ngắt mạch tự động trongThiết bị ngắt áp suấtĐể thực hiện, các giá trị điều chỉnh cụ thể và yêu cầu thời gian hoạt động như sau:
| Loại bảo vệ | Điện áp hoạt động ngưỡng | Thời gian hành động | Mục đích bảo vệ |
|---|---|---|---|
| Bảo vệ điện áp thấp có độ trễ | Dưới điện áp định mức 70%～80% | trì hoãn 1~3 giây hành động | Tránh các sự cố do dao động tức thời, đảm bảo sự ổn định của các máy phát điện song song. |
| Bảo vệ chống sụt áp không có độ trễ | Dưới điện áp định mức 35%～70% | tức thờihành động | Đối phó với sự sụt giảm điện áp nghiêm trọng, nhanh chóng ngắt kết nối sự cố |
II. Phân tích nguyên nhân sự cố điện áp thấp của máy phát điện trên tàu
(1) Hệ thống kích thích bị hỏng
- Dòng điện kích thích không đủ:Sự cố bộ điều chỉnh từ hoặc cài đặt thông số sai, dẫn đến giảm cường độ từ trường, giảm điện áp.
- Cuộn dây kích thích bị đoản mạch hoặc đứt mạch:Gây ra hiện tượng dòng điện kích thích không thể truyền tải bình thường, làm suy yếu cường độ từ trường và giảm điện áp.
- Lỗi diode hoặc chổi than (trong hệ thống kích thích quay):Điốt chỉnh lưu bị hỏng hoặc tiếp xúc chổi than không tốt, dẫn đến mạch kích thích bị gián đoạn.
Trong quá trình hành trình, hệ thống điện trong khoang máy của một tàu chở hàng biển đột ngột báo động, hiển thị điện áp của máy phát điện chính giảm xuống 320 V (điện áp định mức là 400 V), khiến một số thiết bị không thể hoạt động bình thường. Kiểm tra phát hiện đầu ra kích thích của AVR bất thường, dòng kích thích thấp hơn nhiều so với giá trị bình thường. Kiểm tra thêm phát hiện mạch bên trong AVR bị hỏng, khiến dòng kích thích không thể điều chỉnh. Sau khi thay thế AVR, điện áp của máy phát điện đã trở lại bình thường.
(2) Tốc độ động cơ diesel bất thường
- Nguồn cung cấp nhiên liệu không đủ:Hệ thống nhiên liệu bị tắc hoặc vòi phun nhiên liệu bị hỏng, dẫn đến công suất động cơ diesel không đủ, ảnh hưởng đến tốc độ quay của máy phát điện.
- Sự cố bộ điều tốc:Tốc độ quay của động cơ diesel giảm, làm giảm tần số và điện áp đầu ra của máy phát điện.
Trong quá trình kiểm tra trước khi cập cảng, một tàu chở dầu phát hiện điện áp của máy phát điện giảm xuống 370V và tần số giảm xuống 47 Hz (tần số định mức là 50 Hz). Khi kiểm tra động cơ diesel, phát hiện tín hiệu phản hồi của bộ điều tốc bất thường, dẫn đến tốc độ quay của động cơ diesel giảm. Tốc độ quay của máy phát điện giảm, dẫn đến điện áp đầu ra giảm. Giải pháp: Điều chỉnh các thông số của bộ điều tốc và làm sạch hệ thống cung cấp nhiên liệu, giúp động cơ diesel hoạt động bình thường trở lại với tốc độ định mức, điện áp cũng trở lại bình thường.
(3) Vấn đề kết nối điện
- Đầu nối lỏng lẻo:Các đầu nối của thanh dẫn bị lỏng, dẫn đến tăng điện trở, gây ra sự sụt giảm điện áp.
- Tiếp xúc kém:Điểm tiếp xúc của bộ ngắt mạch, rơle hoặc công tắc tiếp xúc bị cháy, khiến điện áp đầu ra không ổn định.
Trong quá trình kiểm tra định kỳ, một tàu container phát hiện điện áp của máy phát điện liên tục ở mức dưới 380V. Quá trình kiểm tra cho thấy: các đầu nối từ máy phát điện đến bảng phân phối điện chính bị lỏng, dẫn đến tăng điện trở và giảm điện áp. Sau khi siết chặt lại các đầu nối, điện áp đã được khôi phục về mức 400V.
(4) Tải quá nặng hoặc ba pha không cân bằng
- Tải trọng vượt quá:Tải trọng lưới điện tàu vượt quá công suất định mức của máy phát điện, dẫn đến khả năng chịu tải của máy phát điện không đủ, điện áp giảm.
- Thiết bị công suất lớn đột ngột tải vào:Khi các thiết bị công suất lớn như máy nén lạnh công suất lớn, động cơ đẩy điện... đột ngột khởi động, chúng sẽ hấp thụ một lượng lớn điện năng trong thời gian ngắn, khiến điện áp giảm đột ngột.
- Ba pha không cân bằng:Tải đơn pha quá lớn, dẫn đến điện áp giữa các pha không cân bằng, khiến điện áp của một số pha thấp hơn phạm vi an toàn.
Một tàu cá đang hoạt động đánh bắt xa bờ đột nhiên phát hiện điện áp đầu ra của máy phát điện chính giảm từ 400V xuống 360V, sau đó phục hồi, nhưng thỉnh thoảng lại xảy ra hiện tượng giảm điện áp. Kiểm tra cho thấy mỗi khi máy nén lạnh khởi động, điện áp sẽ giảm khoảng 10%. Do dòng khởi động của máy nén lạnh quá lớn, tác động tức thời gây ra dao động điện áp của máy phát điện. Giải pháp: Tối ưu hóa phân phối tải, giảm hoạt động của các thiết bị công suất lớn khác khi máy nén khởi động, đồng thời tăng cường thiết bị bù công suất phản kháng để giảm dao động điện áp.
III. Phân tích và khắc phục sự cố điện áp thấp của máy phát điện trên tàu
(1) Đánh giá sơ bộ và xử lý
Bảo vệ quá áp của máy phát điện chủ yếu xảy ra khi bộ điều tốc và hệ thống nhiên liệu hoặc bộ điều áp bị hỏng. Có thể đưa ra đánh giá sơ bộ bằng cách quan sát hiện tượng:
- ? Sự cố bộ điều tốc và hệ thống nhiên liệu dẫn đến áp suất thấp: Cơ sở để đánh giá làTốc độ quay giảm trước tiên (Điều này có thể nghe thấy từ tiếng động cơ diesel), sau đó xảy ra sự cố ngắt mạch.
- ? Sự cố bộ điều áp dẫn đến điện áp thấp: Cơ sở để đánh giá làĐiện áp giảm xuất hiện trước tiên (Điều này có thể thấy qua sự thay đổi độ sáng của đèn chiếu sáng), sau đó xảy ra sự cố ngắt mạch.
Quy trình xử lý sơ bộ: Đáp ứng (tắt tiếng, tắt đèn), đặt lại công tắc chính của máy phát điện bị ngắt. Khởi động máy phát điện dự phòng, khi điện áp và tần số của máy phát điện dự phòng đạt giá trị bình thường, đóng công tắc. Tắt động cơ của máy phát điện bị hỏng, tiến hành sửa chữa, khắc phục sự cố. Máy phát điện sau khi sửa chữa sẽ được sử dụng làm máy phát điện dự phòng.
(2) Các bước đánh giá và loại trừ cụ thể
Để xác định chính xác nguyên nhân của sự cố điện áp thấp, có thể thực hiện kiểm tra chi tiết theo các bước sau:
1 Bước 1: Xác nhận hiện tượng thiếu áp có thực sự xảy ra hay không
- Kiểm tra đồng hồ chỉ thị điện áp trên bảng phân phối điện chính, quan sát xem có thấp hơn giá trị định mức hay không.
- Sử dụng đồng hồ vạn năng hoặc máy phân tích công suất để đo điện áp đầu cuối của máy phát điện, loại trừ sự cố hoặc báo động sai của thiết bị đo.
- Quan sát xem dao động điện áp là dao động tức thời hay thiếu điện áp liên tục.
- Kiểm tra hệ thống báo động xem có báo động về điện áp thấp, lỗi kích thích, quá tải tải trọng hay không.
2 Bước 2: Kiểm tra hệ thống kích thích có hoạt động bình thường hay không.
- Đo dòng điện kích thích:Đo dòng điện kích thích, nếu quá thấp, có thể là do hệ thống kích thích bị lỗi.
- Kiểm tra AVR (Bộ điều chỉnh điện áp tự động):Kiểm tra cài đặt thông số, kiểm tra đầu ra có dòng điện ổn định hay không.
- Kiểm tra cuộn dây kích thích và điốt chỉnh lưu:Kiểm tra điện trở cách điện, kiểm tra ống chỉnh lưu trong hệ thống kích thích quay.
Khắc phục sự cố:Thay thế AVR hoặc diode bị hỏng.
3 Bước 3: Kiểm tra xem tải có bất thường không
- Thiết bị công suất lớn:Quan sát xem có động cơ lớn khởi động khi điện áp thấp hay không.
- Tải trọng định mức:Tính toán xem tải có vượt quá giá trị định mức hay không (ví dụ: máy phát điện 1000kW không được vượt quá 900kW).
- Cân bằng:Đo dòng điện ba pha, kiểm tra tình trạng tải một pha quá cao.
4 Bước 4: Kiểm tra tình trạng hoạt động của động cơ diesel
- Kiểm tra tần số:Nếu tần số giảm (ví dụ: 47 Hz), điều này cho thấy công suất động cơ diesel không đủ dẫn đến điện áp thấp.
- Cung cấp nhiên liệu:Kiểm tra xem bộ lọc có bị tắc không, vòi phun nhiên liệu có hoạt động bình thường không.
- Bộ điều chỉnh tốc độ:Quan sát xem có thể điều chỉnh tốc độ quay một cách ổn định hay không.
5 Bước 5: Kiểm tra hệ thống điện xem có tiếp xúc kém hay không.
- Kiểm tra đầu nối:Đo điện áp giảm, kiểm tra nhiệt độ bằng tia hồng ngoại để phát hiện quá nhiệt hoặc cháy xém.
- Cầu dao:Kiểm tra xem các điểm tiếp xúc có bị oxy hóa hoặc cháy hỏng không.
IV. Các biện pháp phòng ngừa sự cố điện áp thấp của máy phát điện trên tàu
V. Thực hành kiểm tra bảo vệ điện áp thấp của máy phát điện trên tàu
(1) Nguyên lý kiểm tra bảo vệ quá áp
Khi điều chỉnh thông số bảo vệ quá áp, mạch thử nghiệm bảo vệ quá áp được hiển thị trong Hình 6-4. Đầu tiên, điều chỉnh bộ điều áp về vị trí 0, đóng công tắc dao, tăng dần điện áp đầu ra đến điện áp định mức của máy phát điện, cuộn dây mất điện được hút điện, sau đó đóng công tắc chính của máy phát điện, tiếp tục điều chỉnh bộ điều áp để giảm điện áp đầu ra, điều chỉnh đến giá trị hoạt động thiếu áp, công tắc chính sẽ ngắt. Giá trị hoạt động thiếu áp và thời gian trễ hoạt động được điều chỉnh bằng chiết áp trong thiết bị chỉnh lưu UVT.
Hình 6-4 Mạch thử nghiệm hoạt động bảo vệ điện áp thấp
? Lời khuyên của chuyên gia:Nếu chỉ kiểm tra chức năng, có thể điều chỉnh dòng điện kích thích xuống mức tối thiểu, điều chỉnh tay ga để giảm tốc độ quay. Khi đạt đến ngưỡng, công tắc chính sẽ ngắt.
(2) Thiết lập và xử lý sự cố thiếu áp suất trong mô phỏng động cơ
Hai tình huống chính để nâng cao kỹ năng thực hành bằng cách sử dụng mô phỏng động cơ:
Điểm hỏng hóc 1: Hỏng bộ điều tốc
Hiện tượng:Công tắc chính của máy phát điện bị ngắt, máy phát điện không dừng, điện áp và tần số thấp.
Phân tích:Sự giảm tốc độ quay dẫn đến tình trạng điện áp thấp (có thể nhận biết qua âm thanh và đồng hồ đo tần số).
Xử lý:Khởi động bộ khởi động động cơ kết hợp cung cấp điện, phục hồi tải từng cấp. Dừng máy bị hỏng để sửa chữa bộ điều tốc.
Điểm hỏng hóc 2: Hỏng bộ điều áp
Hiện tượng:Công tắc chính của máy phát điện bị ngắt, máy phát điện không dừng, tần số bình thường, điện áp thấp.
Phân tích:Sự cố của bộ điều áp dẫn đến giảm điện áp (có thể nhận biết qua độ sáng của đèn).
Xử lý:Khởi động máy phát điện dự phòng để cung cấp điện, tắt máy bị hỏng để sửa chữa AVR.
