Chương 1 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp - Sau khi chuyển tải trở lại lưới ta tính thời gian cho máy phát chạy không tải để làm mát máy khoảng t4 trên hình vẽ t4 từ khoảng (3-10 p) tuỳ vào thời gian máy đó vận hành và khả năng làm mát máy mà chọn t4 sau đó cho máy phát dừng lại. Khi khởi động máy phát DIESEL cần chú ý bộ khởi động của nó cần phải đảm bảo các đặc điểm sau đây: - Nếu khởi động lần 1 thành công nó lại trở về trạng thái ban đầu. Nếu khởi động không thành công sau 3-4 giây cần cho máy nghỉ khoảng 10-20 giây và khởi động lần tiếp theo.
Nếu khởi động 3 lần không thành công lúc đó thiết bị sẽ tự động khoá lại không khởi động nữa. - Trong trường hợp máy DIESEL nổ nhưng điện áp máy phát không thành lập hoặc không đạt yêu cầu lúc đó máy phát chạy một thời gian ngắn rồi dừng lại để đảm bảo an toàn cho máy. Cấu tạo của ATS 1. Cấu tạo chung của ATS Một thiết bị tự động bất kì nào thông thường cũng có cấu tạo theo cấu trúc sơ đồ khối như sau: Hình 1.
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống ATS * Các bộ phận cơ bản của ATS: - ĐL (Cơ cấu đo lường): tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho ATS tác động. - ĐK (Cơ cấu điều khiển): gồm những mạch điều khiển so sánh tín hiệu đầu vào đã được biến đổi với tín hiệu mẫu rồi truyền nó đến cơ cấu chấp hành. - CH (Cơ cấu chấp hành): Nhận tín hiệu điều khiển sẽ thực hiện công việc đóng cắt, cắt tải đến nguồn cấp khác. Tất cả các cơ cấu đó được kết nối với nhau một cách phù hợp với nhu cầu của mạch điều khiển.
Mỗi 1 cơ cấu thực hiện một cách riêng biệt theo nguyên lý sau: - Bộ phận đo lường các cảm biến điện áp và thời gian được nối tới nguồn điện và cung cấp các tín hiệu điều khiển cần thiết cho bộ phận điều khiển ATS. Báo cáo khoa học Trang 13 Luan van Chương 1 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp - Bộ phận điều khiển có thể là các rơle điện cơ, hoặc các bảng mạch điện tử bán dẫn sẽ xử lý các tín hiệu đưa tới từ khâu đo lường tạo trễ, khuếch đại rồi đưa đến phần tử chấp hành. - Bộ phận chấp hành chuyển tải tới nguồn cấp thông qua công tắc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực.
Bộ phận này được chế tạo trong điều kiện làm việc dài hạn, đầy tải, dung lượng cắt lớn, tác động đóng, cắt nhanh kết hợp với buồng dập hồ quang có hiệu quả. Việc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động bằng động cơ theo kiểu dao cách ly, Aptomat hay đóng cắt tự động nhờ hệ thống điện từ theo kiểu contactor. Việc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay không hay đóng cắt bằng điện như: - Đóng cắt bằng động cơ xoay chiều một pha điện dung, thực hiện đóng cắt hai aptomat thuận nghịch như của hãng Westinghouse của Anh, Merlin Gerin của Pháp. - Đóng cắt bằng contactor hai ngả thuận nghịch như trong thiết bị ATS của một số hãng của Nhật và Pháp.
- Đóng cắt bộ tiếp điểm “bập bênh” bằng nam châm điện như thiết bị của một số hãng của Hàn Quốc (See Young) và Mỹ. * Các kiểu đóng cắt: a. Kiểu đóng cắt contactor hai ngả thuận nghịch: Đóng cắt contactor CTT1 thì phải cắt CTT2 và ngược lại. Việc cài liên động về điện để tạo hai trạng thái đóng cắt trái ngược nhau của CTT1 và CTT2 được thực hiện trên mạch điều khiển hai cuộn dây của CTT1 và CTT2.
- Nhược điểm: kiểu đóng cắt này không thao tác được trực tiếp bằng tay. - Ưu điểm: thời gian tác động nhanh, tần số đóng cắt lớn. Kiểu đóng cắt bằng aptomat – kiểu truyền động: Động cơ aptomat hai ngả thuận nghịch, việc đóng cắt aptomat được thực hiện do việc đảo chiều quay của động cơ điện dung một pha xoay chiều thông qua cơ cấu truyền động cơ khí phức tạp, chuyển động quay của động cơ biến thành chuyển động tịnh tiến của cần gạt, cần gạt có thể chuyển động tiến hay lùi phụ thuộc vào chiều quay của động cơ, do vậy cần gạt thực hiện việc đóng aptomat AP1 đồng thời ngắt aptomat AP2 hay ngược lại. Báo cáo khoa học Trang 14 Luan van Chương 1 GVHD: ThS.
Phạm Ngọc Hiệp - Ưu điểm: có khóa liên động bằng cơ khí, có thể thao tác đóng cắt trực tiếp bằng tay. - Nhược điểm: Thời gian tác động chậm, tần số đóng cắt nhỏ. Kiểu đóng cắt bập bênh – kiểu truyền động đóng cắt bằng nam châm: Đặc điểm đặc trưng của kiểu đóng cắt này là sự “bập bênh” và được chia làm 2 loại thiết bị là: thiết bị 2 nam châm đóng cắt và thiết bị một nam châm. Kiểu 2 nam châm đóng cắt: Một nam châm thực hiện hành trình quay ngược, nam châm còn lại thực hiện hành trình quay thuận.
Hai nam châm đóng cắt được khóa liên động về điện lẫn nhau để mỗi lần đóng cắt chỉ có một nam châm làm việc, nam châm kia bị khóa. Ngoài ra thiết bị còn có các cơ cấu chốt phối hợp nhịp nhàng với bộ phận truyền động. Kiểu 1 nam châm đóng cắt: nam châm lúc này thực hiện hành trình quay ngược lúc thì thực hiện hành trinh quay thuận, trong cơ cấu truyền động phải có bộ phận chốt và nhả chốt nhịp nhàng để cơ cấu “phân biệt” được trạng thái tác động hiện tại với tác động trước đó, do vậy cơ cấu rất phức tạp. - Nhược điểm: thiết bị đóng cắt bộ tiếp điểm “bập bênh” bằng nam châm điện là kiểu dẫn động khớp quay nên nếu tiếp xúc điện chỗ khớp quay không tốt sẽ gây phát nhiệt lớn chô tiếp xúc làm cháy hỏng khớp quay do vậy công suất chuyển tải của thiết bị bị hạn chế.
Nguyên lý hoạt động của ATS (Automatic Transfer Switch): a. Nguyên lý: là thiết bị chuyển mạch tự động dùng ở những nơi cần cung cấp điện một cách liên tục cho tải, từ hai nguồn khác nhau. - ATS là hệ thống chuyển đổi phụ tải từ lưới điện chính (Main Utility) sang nguồn dự phòng dùng máy phát điện (Generator) khi mất điện trên lưới. - Khi lưới điện hoạt động ổn định bình thường trở lại, hệ thống ATS sẽ chuyển đổi phụ tải vận hành với lưới điện chính và sau đó cắt máy phát điện dự phòng.
- Việc chuyển đổi có thể hoạt động theo chế độ tự động (Auto) hoặc điều khiển bằng tay (Handy - Manual). Báo cáo khoa học Trang 15 Luan van Chương 1 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp Hình 1.8: Sơ đồ kết nối hệ thống ATS với máy phát b. Nhiệm vụ chính của ATS: - Khi có sự cố xảy ra (mất pha, thấp áp, quá áp, mất nguồn) trên nguồn điện lưới chính, ATS có nhiệm vụ: + Ngưng cung cấp nguồn lưới chính vào phụ tải.
+ Khởi động động cơ sơ cấp (máy nổ diesel). + Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào phụ tải. - Khi nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của ATS lúc đó là: + Ngắt nguồn cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải. + Đóng lại nguồn 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.
Phân loại: Theo nguồn chính và nguồn dự phòng: - Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng. - Tủ ATS 2 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng. Báo cáo khoa học Trang 16 Luan van Chương 1 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp - Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 2 nguồn máy phát điện dự phòng.
- Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng gió (wind generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng. - Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng mặt trời (solar generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng. - Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn kích điện dự phòng (UPS - Inverter). - Tủ ATS 2 công tơ điện - đảo 2 nguồn điện lưới, tự động đảo điện nửa tháng 1 lần theo ngày giờ đặt trước.
Theo khí cụ điện thì được phân loại như sau: - ATS dùng contactor. - ATS dùng ACB (air circuit breaker( máy cắt không khí). Theo phần điều khiển tủ ATS thì được phân loại như sau: - Mạch điện tử kĩ thuật số của EAC, đảm bảo độ bền, ổn định, an toàn và chính xác. - Bộ điều khiển tích hợp sẵn như: Datakom, Osung, Hyundai, Schneider.
- Bộ điều khiển dùng: PLC, LOGO, ZEN,. Quy cách chọn tủ ATS: - Phù hợp với công suất máy phát điện. - Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo. - Đảm bảo các yêu cầu về tính năng điều khiển.
Chức năng hoạt động của bộ chuyển nguồn tự động ATS: - Bảo vệ máy phát, do có thời gian trễ giữa việc cắt MC máy phát và đóng MC điện lưới nên máy phát được bảo vệ an toàn. - Bảo vệ phụ tải, do nguồn điện lưới được kiểm tra, nếu đảm bảo mới đóng điện lưới cho tải. - Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, mất pha, hoặc điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể chỉnh được). Báo cáo khoa học Trang 17 Luan van Chương 1 GVHD: ThS.
Phạm Ngọc Hiệp - Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát tùy chọn, nhưng >5s, để đảm bảo điện máy phát đã ổn định, thông thường 5-30s. - Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS chuyển phụ tải sang nguồn lưới. Máy tự động tắt sau khi chạy làm mất 1-2 phút. - Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công.
- Điều chỉnh được các khoảng cách chuyển mạch. - Có hệ thống đèn chỉ thị. Lắp ráp và cài đặt: - Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, do đó có thể lắp ráp trong hoặc ngoài nước. - Theo công suất trạm biến áp cho tòa nhà.
- Theo công suất máy phát điện nên chỉ ưu tiên cho các tải quan trọng cần cung cấp duy trì liên tục. - Theo vị trí lắp đặt, nơi lắp đặt (nhiệt độ cao hay gần môi trường bụi hoặc gần biển, …). - Chất lượng tủ ATS phụ thuộc và thiết bị đóng cắt. - Thường sử dụng contactor hoặc máy cắt điện lưới MCCB phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt.
Báo cáo khoa học Trang 18 Luan van Chương 2 GVHD: ThS. Phạm Ngọc Hiệp CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LOGO SIEMENS 2. Giới thiệu chung về LOGO!. Ngày nay yêu cầu về tự động hóa ngày càng cao.
