CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1. Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 1. Giới thiệu chung Hiện nay, sau khi khắc phục các sự cố do đại dịch covid và vận dụng các Hiệp định Thương mại Tự do (FTA) một cách linh hoạt, nhiều doanh nghiệp đã vận hành đẩy mạnh sản xuất trở lại một cách nhanh chóng. Do đó nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng cao.
Ngày nay điện năng thông qua trạm biến áp mà có thể truyền từ các nhà máy phát điện để cung cấp cho các phụ tải sử dụng. Nhưng việc truyền tải trên đường dây cung cấp thường có thể xảy ra các sự cố như : ngược pha, đứt dây dẫn đến mất pha, hoặc có thể là xảy ra quá tải hay ngắn mạch mà làm cho thông số điện áp và dòng thay đổi. Vì vậy để trách tình trạng giáng đoạn trong công tác sản xuất cũng như các hoạt động ở nhà máy, bệnh viện, trung tâm mua sắm,. người ta sử dụng bộ chuyển nguồn tự dộng ATS để chuyển từ nguồn điện này sang nguồn điện khác để nhằm sử dụng tạm thời trong thời gian sự cố phát sinh cũng như để nhận biết chính xác và xử lí chúng một cách nhanh chóng.
Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS Thiết bị chuyển nguồn tự động Automatic Transfer Switch gọi tắt là ATS dùng để chuyển đổi từ lưới điện chính ( Main Utility) cung cấp vận hành phụ tải Load, sang nguồn điện từ máy phát điện (Generator) khi mà nguồn điện chính gặp sự cố như ngắn mạch, mất điện, mất pha. Và sau khi nguồn điện lưới đa hoạt động trở lại bình thường hệ thống sẽ chuyển đổi phụ tải lại với nguồn chính sau đó ngắt nguồn dự phòng từ máy phát. 1 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Huy Lê Tấn Đạt Hình 1. Hệ thống ATS Bên cạnh chức năng chuyển đổi nguồn điện, ATS còn có chức năng bảo vệ khi bị mất pha, mất trung tính.
Có hai chế độ chuyển nguồn chính sang nguồn dự phòng của phụ tải và ngược lại: • Chế độ tự động ( trạng thái AUTO) • Chế độ điều khiển bằng tay ( trạng thái MANUAL hay HANDY) 1. Nhiệm vụ chính của ATS Khi xảy ra sự cố mất áp, mất pha, mất nguồn, quá áp, áp thấp trên lưới chính thì nhiệm vụ của ATS là: • Ngừng cung cấp lưới chính vào phụ tải • Khỏi động động cơ sơ cấp (máy nổ Diesel) • Đóng nguồn cung cấp từ máy phát cho phụ tải sử dụng Trong quá trình máy phát đang cung cấp cho phụ tải. Nếu nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của ATS lúc đó là: • Ngắt nguồn điện cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải. • Đóng lại nguồn điện lưới vào tải.
• Tạo tín hiệu dừng động cơ sơ cấp động cơ Diesel của máy phát; sau một thời gian tổ máy phát vận hành tại trạng thái không tải. Và một số chức năng khác như : • Bảo vệ quá áp, mất pha hay quá tải trên đường dây. • Có thể vận hành bằng tay hoặc vận hành tự động. • Điều chỉnh được thời gian chuyển giữa các mạch.
• Có đèn báo hiển thị. 2 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Huy Lê Tấn Đạt 1. Phân loại tủ ATS Tương ứng với nguồn dự phòng ta có hai loại ATS. Khi nguồn dự phòng là lưới ta có ATS lưới – lưới, nếu nguồn dự phòng là máy phát ta có ATS lưới - máy phát.
Theo loại khí cụ điện: • Dùng contactor. • Dùng ACB ( Air Circuit Breaker ) máy cắt không khí. Theo nguồn chính và nguồn dự phòng: • ATS chuyển hai nguồn : một nguồn chính_một nguồn dự phòng. • ATS chuyển ba nguồn : hai nguồn chính_một nguồn dự phòng.
Nguyên lý hoạt động của tủ ATS. Tủ ATS lưới – lưới ATS lưới_lưới hoạt động một cách đơn giản, khi mà nguồn điện chính gặp sự cố dẫn đến việc không đáp ứng được chất lượng, lúc này bộ thu tín hiệu sẽ so sánh các thông số nguồn điện cho ra với các thông số định mức đã cài đặt trước đó nếu xảy ra sai số thì tín hiệu sẽ được chuyển đến khối điều khiển, sau đó thông tin đến bộ chuyển mạch và chuyển nguồn điện sang nguồn thứ hai. Sau khi nguồn chính ổn định trở lại và được kiểm tra chất lượng, đủ tiêu chuẩn. ATS sẽ tiến hành chuyển lại nguồn điện chính.
Thông qua máy biến áp, tải được cấp điện từ nguồn chính. Sau khi xảy ra sự cố như mất nguồn, mất pha,ngắn mạch .lúc này tín hiệu được truyền tới bộ điều khiển của ATS để xử lý và kiểm tra nguồn điện còn lại đã đạt chất lượng yêu cầu chưa. Khi chất lượng nguồn dự phòng đạt yêu cầu, ATS sẽ tạo thời gian trễ (0-5s) để chắc rằng sự cố ở lưới điện chính là sự cố lớn. Qua đó gửi tín hiệu để chuyển cho tải dùng nguồn dự phòng.
Khi đang dùng nguồn dự phòng để chạy tải nhưng lưới chính có trở lại. ATS sẽ xử lí tín hiệu, tạo thời gian trễ (3-30’) để kiểm tra chất lượng của nguồn chính và đưa vào vận hành. Tiếp đến ATS thực hiên thao tác chuyển mạch về sử dụng lại nguồn chính và lại theo dõi chất lượng các nguồn điện như bình thường. Tủ ATS lưới – máy phát ATS lưới-lưới thường mắc một vấn đề là khi mà xảy ra sự cố mất áp nguồn, sự cố ở máy biến áp trung gian hay của hệ thống thì nguồn dự phòng lúc này cũng không thể sử dụng.
Thế nên để không làm gián đoạn việc cấp điện cho phụ tải ta thường dùng máy phát làm nguồn dự phòng. Nên ta có hệ thống ATS lưới- máy phát. Loại này có cách hoạt động phức tạp hơn ATS lưới lưới. Khi mà nguồn chính gặp sự cố dẫn đến chất 3 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Huy Lê Tấn Đạt lượng điện không đạt yêu cầu như là: Mất pha, mất lưới, sụt áp vượt quá 85%Uđm gây nên việc quá tải ở thiết bị, cũng như là làm cho máy điện không đồng bộ không thể khởi động.
Ngay lúc này ATS sẽ truyền đi tín hiệu khởi động máy phát sau 5s. Sau khi khởi động máy phát thành công và điện áp máy phát đã có, nếu điện áp đạt đến chất lượng khoảng 0.8 Uđm thì ATS sẽ tính thời gian trong khoảng 1-25s rồi cấp tín hiệu để chuyển tải dùng nguồn máy phát. Khi lưới điện có trở lại ATS sẽ tính thời gian 5-30p để dảm bảo rằng lưới điện đã ổn định. Sau đó cấp tín hiệu để chuyển về lại nguồn lưới.
Sau khi chuyển sang nguồn lưới, máy phát sẽ chạy không tải để làm mát với thời gian dài hoặc ngắn tùy theo công suất máy, thời gian làm việc và nhiệt độ và tự động dừng lại sau đó. Nguồn dự phòng 1.1 Máy phát điện Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng với nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho các hệ thống, thiết bị hoạt động, hay nói đơn giản là thiết bị tạo ra điện năng, phục vụ hiệu quả cho nhu cầu sử dụng điện trong các tình huống dự phòng khi thiếu điện, cúp điện, quá tải,… Máy phát điện gồm 2 loại chính: máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều. • Máy phát điện một chiều: Máy phát điện một chiều hay còn gọi là máy phát điện DC là thiết bị tạo ra dòng điện đơn hướng của các hạt điện tích electron dựa trên định luật cảm ứng điện từ. • Máy phát điện xoay chiều: là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng điện xoay chiều.
Vì lý do chi phí và đơn giản, hầu hết các phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định. Đôi khi người ta cũng sử dụng một máy phát điện xoay chiều tuyến tính có phần bao ngoài quay còn từ trường lại đứng yên Bộ đề máy phát điện hay chính là bộ phận khởi động. Đây là một động cơ nhỏ thực hiện nhiệm vụ thực hiện hỗ trợ trục khuỷu đạt được mốc vòng quay tối thiểu để tự hoạt động khi đó máy phát điện sẽ tạo ra đủ năng lượng kích hoạt bugi đánh lửa đốt cháy nhiên liệu. Từ đó, máy phát điện có thể hoạt động và sinh ra điện năng.
4 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Huy Lê Tấn Đạt 1.2 Nguồn UPS Bộ lưu điện UPS được hiểu đơn giản là một hệ thống có khả năng cúng cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị tải trong một thời gian tương ưng nhằm duy trì hoạt động của các thiết bị đó ngay cả khi nguồn điện lưới bị sự cố. Hoạt động của bộ lưu điện UPS trong tủ ATS: khi nguồn lưới hoạt động bình thường thì bộ UPS sẽ tích năng lượng từ nguồn lưới. Và khi nguồn lưới mất điện mà máy phát chưa hoạt động thì bộ UPS sẽ phóng điện để duy trì hoạt động của mạch điều khiển. Sự hoạt động của UPS dựa trên sự biến đổi điện áp một chiều từ bình ắc quy sang dòng diện hai chiều để phù hợp với yêu cầu của máy tính.
Chức năng chính của UPS là lưu điện dự phòng nhưng mặt khác thì UPS còn được bổ sung những tính năng khác như là chống xung, chống sét lan truyền, ổn tần… UPS có hai dòng chính là UPS offline và UPS online. Trong đó UPS offline gồm UPS loại phổ thông đơn giản và UPS với công nghệ Line-interactive. Xác định nhu cầu sử dụng, thời gian sử dụng và công suất toàn phần của thiết bị là những tiêu chí cần xem xét để chọn UPS phù hợp. Chẳng hạn với máy tính cá nhân dùng trong văn phòng hoặc gia đình thì chọn UPS dòng Offline.
Với hệ thống máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu thì UPS Online là ưu tiên hàng đầu. Bên cạnh đó, nếu cần kéo dài thời gian sử dụng để có thể hoàn tất việc sao lưu hoặc tắt hệ thống đúng cách, ta nên chọn UPS có khả năng mở rộng bằng ắc quy lưu điện (gắn trong hoặc gắn ngoài). Ngoài ra, một số UPS còn có phần mềm quản lý đi kèm giúp người dùng giám sát trạng thái hoạt động, quản lý UPS một cách linh hoạt và tin cậy hơn khi mất nguồn điện lưới. Nguồn UPS 5 Khóa luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Huy Lê Tấn Đạt CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH PLC 2.
Giới thiệu về PLC PLC là viết tắt của "Programmable Logic Controller" (Bộ điều khiển logic có chương trình). Nó là một thiết bị điện tử được sử dụng để kiểm soát và điều khiển các quá trình tự động trong các hệ thống công nghiệp.