Sơ đồ mạch điều khiển máy cắt ACB
Thiết kế mạch chuyển đổi ATSBạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.22 MB, 67 trang ) LỜI CẢM ƠN của ngành điện lực. Các khách sạn cao cấp, sang trọng, nội thất ngày càng cao cấp, cùng với chính sách mở cửa đã thu hút một số lượng lớn khách nước ngoài đến tham quan, du lịch, nghỉ ngơi, công tác làm việc tại Việt Nam. Khu vực khách hàng này không thể để mất điện. Một trong các biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là đặt các phần tử dự trữ trong hệ thống điện. Để đưa các phần tử vào làm việc nhanh chóng và an toàn người ta thường sử dụng các thiết bị tự động đóng dự trữ, hay còn gọi là bộ chuyển đổi nguồn tự động (ATS: Automatic trsnsfer switch). ii Xuất phát từ tầm quan trọng, cũng như những thực tiễn nêu trên, cùng với sự hướng dẫn của GV: Th.S Nguyễn Văn Khấn. Tôi tiến hành thực hiện đề tài Thiết kế mạch chuyển đổi ATS. 2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Bộ chuyển đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng khi xảy ra sự mất điện. Khi có sự cố xảy ra mất điện ở nguồn lưới chính, nguồn chuyển đổi sẽ chuyển sang nguồn dự phòng hay là nguồn thứ hai. Việc chuyển đổi có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động. Tải có thể được chuyển về nguồn cấp chính 1 cách tự động hoặc bằng tay khi điện áp lưới chính được phục hồi. 3.Phạm vi nghiên cứu. Dựa trên những kiến thức đã học và tài liệu. 4.Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp phân tích và tổng hợp. Phương pháp so sánh. 5.Kết cấu tiểu luận. Ngoài lời cảm ơn, mở đầu, mục lục, phụ lục hình, danh mục từ viết tắt, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo thì tiểu luận gồm 3 chương. iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. i MỞ ĐẦU ....................................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................... iv PHỤ LỤC HÌNH........................................................................................... vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... vii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ATS .................................................................. 1 1.1.APTOMAT MCCB. ............................................................................. 1 1.2.ACB. ..................................................................................................... 4 1.2.1.Khái niệm. ..................................................................................... 4 1.2.2.Cách chọn ACB. ............................................................................ 6 1.3.CONTACTOR. .................................................................................... 7 1.3.1.Khái niệm. ..................................................................................... 7 1.3.2.Cấu tạo. .......................................................................................... 8 1.3.3. Nguyên lý hoạt động. ................................................................... 8 1.3.4.Phân loại. ....................................................................................... 9 1.3.5.Các thông số cơ bản của contactor. ............................................... 9 1.3.6.Khả năng đóng và khả năng cắt................................................... 10 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ATS ........................................... 12 2.1.Nguồn cấp điện không gián đoạn UPS (Uninterruplible Power Supply). .................................................................................................... 13 2.2.ATS lưới lưới. ................................................................................. 16 2.3.ATS cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính 1 nguồn máy phát dự phòng. .................................................................................................................. 18 2.4.Nguyên lý hoạt động của bộ ATS. ..................................................... 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC ...................................................................................................................... 21 iv 3.1.SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN. ............................................... 21 3.2.1.Tính toán chọn dây dẫn. .............................................................. 23 3.2.2.Máy phát. ..................................................................................... 24 3.3.SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. .......................................................... 28 3.3.1.Sơ đồ mạch điều khiển. ............................................................... 28 3.3.2.Các thiết bị bảo vệ. ...................................................................... 29 3.4.XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI Ở BA CHẾ ĐỘ: MAN, OFF, AUTO. . 33 3.4.2.Lưu đồ chế độ man. ..................................................................... 36 3.4.3.Chế độ đặc biệt. ........................................................................... 39 3.5.QUÁ TRÌNH CHẠY MÔ PHỎNG DỰ ĐOÁN CÁC SỰ CỐ CHÍNH CÓ THỂ XẢY RA. .................................................................................. 39 3.5.1.Ở trạng thái làm việc bình thường. .............................................. 39 3.5.2.Một số trường hợp sự cố có thể xảy ra. ....................................... 42 3.5.3.Chế độ đặc biệt. ........................................................................... 53 KẾT LUẬN .................................................................................................. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 60 v PHỤ LỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu tạo bên trong CB Hình 1.2: Máy cắt không khí ACB MITSUBISHI AE3200 SW Hình 1.3: Công tắc tơ Hình 2.1: ATS Hình 2.2: Bộ chuyển nguồn UPS Hình 2.3: Sơ đồ khối của ATS lưới lưới Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển Hình 3.2: Mạch động lực ATS Hình 3.3: Máy phát điện Hình 3.4: Mạch điều khiển ATS Hình 3.5: Relay bảo vệ vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT EVR: Relay bảo vệ quá áp, thiếu áp, mất pha, đảo pha, mất cân bằng áp pha. EOCR: (Electronic Over current relay ) Rơ le bảo vệ quá dòng. ACB (Air Circuit Breaker : Máy cắt không khí. CTT: contactor. G: generator ( máy phát ). P: Power (nguồn nuôi ) RN: Rơ le nhiệt. CB: (current breaker) các máy cắt FUSE: cầu chì vii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ATS 1.1.APTOMAT MCCB. Ngày nay vấn đề sử dụng thiết bị điện gia dụng và công nghiệp với tỷ lệ phủ rộng trên 90%, trong đó hầu hết các thiết bị điện dân dụng và công nghiệp đều phải được bảo vệ thông qua các thiết bị đóng cắt bảo vệ nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng. Một trong các thiết bị bảo vệ đó phải kể đến Aptomat, hay còn được gọi bằng các tên khác nhau như: Cầu dao tự động, CB, MCB (Miniature Circuit Breaker), MCCB (Molded Case Circuit Breaker), Aptomat MCCB (Moulded Case Circuit Bkeaker hay thường gọi là CB khối): Bảo vệ quả tải và ngắn mạch. Áp tô mát kiểu khối. Đây là dạng CB tiêu chuẩn chủ yếu dùng trong công nghiệp, mạch động lực. Cấu tạo của aptomat : Tiếp điểm Aptomat thường có tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ và hồ quang. -Với các aptomat nhỏ thì không có tiếp điểm phụ. -Tiếp điểm thường được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt nhưng chịu được nhiệt độ do hồ quang sinh ra. Khi đóng mạch thì tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính. 1 Tiếp điểm phụ được sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm chính. Hình 1.1: Cấu tạo bên trong CB 1 Vỏ hộp 2 Tiêp điểm 3 Bộ dập hồ quang 4 Cơ cấu tác động cơ khí 5 Móc bảo vệ Hộp dập hồ quang: Thường sử dụng những tấm thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt. Các thông số kỹ thuật cơ bản: - Điện áp định mức : là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện được aptomat đóng ngắt. - Dòng điện định mức : là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat, thường dòng định mức của aptomat bằng 1,2 đến 1,5 lần dòng định mức của thiết bị được bảo vệ. 2 - Dòng điện tác động (Itd) : là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà tính chọn tác động khác nhau. Với động cơ điện không đồng bộ pha rotor lồng sóc thì thường Itd=1.2-1.5 It, ( với It là aptomat bảo vệ được thiết bị) . Cách chọn Áp tô mát: Áp tô mát được chọn theo 3 điều kiện : - Uđm A UđmLD (luôn được sản xuất với điện áp lớn hơn điện áp nhà máy). - Iđm Itt (lựa chọn giống như tính kích thước dây điện, tức chọn IđmA 1,4 I tt). - I cđm A IN ( Icđm A dòng cắt định mức, tính từ điểm ngắn mạch trở về nguồn). Giả sử trạm biến áp phân phối 300 kVA, điện áp 12/0,5 kV cấp điện cho 2 xí nghiệp, mỗi xí nghiệp có công suất tính toán là 110 kW. Yêu cầu lựa chọn các áp tô mát trong tủ phân phối của trạm. Dòng điện tính toán của mỗi xí nghiệp: 𝑇𝑡𝑡1 = 𝑇𝑡𝑡22 = Ptt 3𝑈 đ𝑚 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 110 3 0,380.0,85 = 196,62 A Trong đó phụ tải cos𝜃 = 0.85 Dòng điện định mức của biến áp: Iđ𝑚 = 𝑆đ𝑚 3𝑈 đ𝑚 = 300 3. 0,5 = 346,41 𝐴 Chọn Áp tô mát nhánh A1, A2: Iđm A1 Itt A1 = 196,62 A 3 Chọn Áp tô mát NS 225E có IđmA = 225 A do Merlin Gerlin chế tạo.(tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện trang 152) Chọn áp tô mát tổng AT : Iđm AT IđmBA = 346,41 A Chọn áp tô mát NS 400E có I đm = 400 A (tra sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện trang 152) Các số liệu kỹ thuật của hai loại áp tô mát chọn cho theo bảng sau: Áp tô mát Loại U đm (V) I đm (A) I cđm (kA) AT NS 400E 500 400 15 A 1, A 2 NS 225E 500 225 7.5 1.2.ACB. 1.2.1.Khái niệm. Hình 1.2: Máy cắt không khí ACB MITSUBISHI AE3200 - SW 4 Máy cắt không khí hay còn được gọi tắt là ACB (Air Circuit Breaker) là một thiết bị dùng để đóng cắt bảo vệ quá tải và ngắn mạch. ACB có cấu trúc phức tạp về mặt kết cấu, nhưng lại đơn giản về mặt công nghệ, giá thành thấp hơn so với VCB (Vaccum Circuit Breaker: Máy cắt chân không) nhưng lại kích thước lớn hơn. ACB đòi hỏi công tác bảo trì, bảo dưỡng định kỳ nghiêm ngặt. Buồng dập hồ quang thường chế tạo theo kiểu khí nén kết hợp với các tấm ngăn bằng thủy tinh hữu cơ, các lá thép xẻ rãnh hình V và các cuộn dây tạo từ trường để kéo dài hồ quang. ACB thường dùng với điện áp hạ áp, dùng cho các feeder cấp nguồn hoặc các tải có dòng lớn, thường thì lớn hơn 400A có thể chọn ACB, còn nhỏ hơn thì chọn MCCB, ACB có thể cắt được đến dòng 6300A. Chức năng cơ bản: Cách ly, bảo vệ quá tải, ngắn mạch. Thông số kỹ thuật của máy cắt ACB Mitsubishi: Gồm 2 loại cố định và kiểu kéo ra (drawout) Nạp lò xo bằng tay và loại nạp lò xo bằng motor Điện áp định mức 240690V Loại 3 cực và 4 cực Điện áp xung 12KV Dòng cắt định mức 63063000A Dòng cắt ngắn mạch 65130KA Thời gian cắt ngắn mạch: 1s, 2s, 3s 5 Có nút đóng cắt bằng tay Có chức năng chỉnh định dòng ngắn mạch Có chức năng kết nối thiết bị điều khiển hiển thị 1.2.2.Cách chọn ACB. Dòng định mức In: 2, 3, 6, 10, 16, 20, 25, ... Với các dòng định mức lớn của các CB lớn như MCCB hay ACB, dòng này sẽ đi kèm với các máy biến áp điện lực có công suất tương ứng. Ví dụ: trạm 200kVA - 315A, trạm 250kVA - 400A, trạm 315kVA - 500A, ... Thông số sơ bản thứ hai là characteristic cuver hay còn gọi là đường cong chọn lọc của CB. Đây chính là thông số quan trong nhất cho việc chọn CB nằm ở vị trí nào cho hệ thống điện. Thông số thứ ba là Icu ( hay còn gọi là ultimated current ) là khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất của tiếp điểm CB trong thời gian 1 giây. Ví dụ Icu = 10kA thì tiếp điểm CB sẽ chịu đựng được dòng điện 10kA trong thời gian 1 giây. Thông số này cho biết độ bền tiếp điểm của CB. Ngoài thông số này thông số Ics cũng có tính chất tương tự. Thông số thứ tư là thông số lần đóng ngắt. Ví dụ bạn ngắt CB rồi bật CB lên lại thì gọi là 1 lần đóng ngắt. CB thông thường cũng quy định số lần này. Đối với ACB thì khỏang 8000 lần tùy theo hãng. Ngoài ra còn rất nhiều thông số khác nữa áp dụng cho CB. Tuy nhiên trong các thiết kế người ta thường dùng thông số In và Icu. Theo tôi hai thông số này không đủ quy định về chủng loại CB. Thông số thứ hai chính là thông số quan trong nhất của CB. Đây chính là chỉ số ID chính thức của các CB. - Ultimate breaking capacity(kA), Icu : khả năng chịu được dòng cực đại khi xảy ra sự cố của thiết bị. 6 - Service breaking capacity(%Icu), Ics : khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố của thiết bị đó, điều này phụ thuộc vào từng nhà sản xuất. VD: cùng là hãng LS(LG cu) có hai loai MCCB, loai có Ics=50%Icu, nhưng cũng có loại Ics=100%Icu, đó là do công nghệ của từng hãng có thể làm được đến đâu. ACB có 3 phụ kiện quan trọng giúp tạo thành ATS là : cuộn đóng giúp đóng ACB bằng tín hiệu điện, cuộn cắt giúp cắt CB bằng tín hiệu điện, Motor nạp lò xo, giúp nén lò xo chuẩn bị cho quá trình đóng ACB. Như vậy việc ứng dụng 2 ACB làm bộ chuyển nguồn giống như contactor. Sự khác biệt chính là các tín hiệu đóng cắt là dạng xung. Ưu điểm của ATS dùng ACB chính là các tính năng bảo vệ có sẵn của ACB mà ATS thường không có. 1.3.CONTACTOR. 1.3.1.Khái niệm. Contactor là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng ngắt thường xuyên các mạch điện động lực có dòng điện ngắt không vượt quá giới hạn dòng điện quá tải của mạch điện. Thao tác đóng ngắt của contactor có thể thực hiện nhờ cơ cấu điện từ, cơ cấu khí động hoặc cơ cấu thuỷ lực. Nhưng thông dụng nhất là các loại contactor điện từ. Công tắc tơ là loại khí cụ điện dùng để thường xuyên đóng cắt từ xa các mạch điện động lực bằng tay hay tự động. Công tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối các mạch điện xoay chiều, nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều. Nhưng cũng có loại công tắc tơ dùng để đóng cắt mạch điện xoay chiều nhưng nam châm điện lại là nam châm điện một chiều. 7 1.3.2.Cấu tạo. Hình 1.3: Công tắc tơ Công tắc tơ gồm các bộ phận chính sau: - Hệ thống mạch vòng dẫn điện, bao gồm: thanh dẫn (thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh ), dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm ( gồm có tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, giá đỡ tiếp điểm ), cuộn dây dòng điện ( nếu có, kể cả cuộn dây thổi từ dập hồ quang ). - Hệ thống dập hồ quang. - Nam châm điện xoay chiều. - Hệ thống lò xo : lò xo nhả , lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung... - Vỏ và các chi tiết cách điện. 1.3.3. Nguyên lý hoạt động. Khi đặt điện áp vào cuộn dây của nam châm điện, luồng từ thông sẽ được sinh ra trong nam châm điện. Luồng từ thông này sẽ sinh ra một lực 8 điện từ, hút phần ứng của nó. Khi lực điện từ lớn hơn lực cơ thì nắp mạch từ được hút về phía mạch từ tĩnh, làm cho tiếp điểm động gắn trên phần ứng đóng hoặc cắt với tiếp điểm tĩnh. Tiếp điểm tĩnh được gắn trên thanh dẫn, đầu kia của thanh dẫn vít bắt dây điện ra, vào. Các lò xo tiếp điểm có tác dụng duy trì một lực ép tiếp điểm cần thiết lên tiếp điểm. Đồng thời tiếp điểm phụ cũng được đóng vào đối với tiếp điểm phụ thường mở và mở ra đối với tiếp điểm phụ thường đóng, lò xo nhả bị nén lại. Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng từ thông sẽ giảm xuống về không, đồng thời lực điện từ do nó sinh ra cũng giảm về không. Khi đó lò xo nhả sẽ đẩy toàn bộ phần động của công tắc tơ lên và cắt dòng điện tải ra. Khi tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh thì hồ quang sẽ xuất hiện giữa hai tiếp điểm. Khi đó hệ thống dập hồ quang sẽ nhanh chóng dập tắt hồ quang, nhờ vậy tiếp điểm ít bị mòn hơn. 1.3.4.Phân loại. Theo nguyên tắc truyền động: ta có ba kiểu CTT, việc đóng cắt được thực hiện bằng nam châm điện, thuỷ lực hay khí nén. Theo chế độ làm việc: - Chế độ làm việc nhẹ: khi số lần thao tác tới 400 lần/h. - Chế độ làm việc trung bình: khi số lần thao tác tới 600 lần/h. - Chế độ làm việc nặng: khi số lần thao tác lớn hơn 1500 lần/h. 1.3.5.Các thông số cơ bản của contactor. Điện áp định mức Uđm: là điện áp định mức của mạch điện tương ứng mà mạch điện của CTT phải đóng cắt. Điện áp định mức có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. 9 Dòng điện định mức Iđm: là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính của CTT trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian tiếp điểm của CTT ở trạng thái đóng không quá 8h. Dòng điện định mức của CTT hạ áp thông dụng có các cấp: 10; 20; 25; 40; 60; 75; 100; 150; 250; 300; 600; 800A. Nếu CTT đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% do điều kiện làm mát kém. Điện áp cuộn dây định mức Ucdđm: là điện áp định mức đặt vào cuộn dây. Khi tính toán, thiết kế CTT thường phải bảo đảm lúc điện áp bằng 85%Ucdđm thì phải đủ sức hút và lúc điện áp bằng 110%Ucdđm thì cuộn dây không được nóng quá trị số cho phép. Số cực: là số cặp tiếp điểm chính của CTT. Công tắc tơ điện xoay chiều có 2; 3; 4 hoặc 5 cực. Số cặp tiếp điểm phụ: thường trong CTT có các cặp tiếp điểm phụ thường đóng và thường mở có dòng điện định mức 5A hoặc 10A. 1.3.6.Khả năng đóng và khả năng cắt. Là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm chính khi ngắt hoặc khi đóng. CTT dùng để khởi động động cơ điện xoay chiều 3 pha, rôto lồng sóc cần phải có khả năng đóng từ 4 ÷ 7 lần Iđm. CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm. - Tuổi thọ của CTT: là số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt ấy CTT sẽ hỏng không dùng được nữa. Sự hư hỏng của nó có thể do mất độ bền cơ hay độ bền điện. Tuổi thọ cơ khí là số lần đóng cắt không tải cho đến khi CTT hỏng. CTT hiện đại tuổi thọ cơ khí đạt 2.107 lần. 10 Tuổi thọ điện là số lần đóng cắt tải định mức. Thường tuổi thọ về điện bằng 1/5 hay 1/10 tuổi thọ cơ khí. - Tần số thao tác: là số lần đóng cắt CTT cho phép trong 1h. Tần số thao tác của CTT bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp chính do hồ quang và sự phát nóng của cuộn dây do dòng điện. Tần số thao tác thường có các cấp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lầ/h. Tính ổn định điện động: nghĩa là khi tiếp điểm chính của CTT cho phép một dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra không phá huỷ mạch vòng dẫn điện. Thường qui định dòng điện ổn định điện động bằng 10Iđm. Tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong thời gian cho phép, các tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính. 11 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ATS Hình 2.1: ATS Đây là tủ có các nút ấn, màn hình LCD và có hệ thống đèn chỉ thị để người vận hành điều chỉnh được thời gian chuyển mạch, chế độ hoạt động. Tủ ATS có cổng truyền thông để dễ dàng kết nối tại chỗ với Máy tính để hiệu chỉnh thông số, nó có sẵn mô đun truyền thông MODBUS. Tủ ATS được thiết kế để đảm bảo các thiết bị đóng cắt như ACB/MCCB có sự ràng buộc với nhau đảm bảo vận hành an toàn. Có khả năng tích hợp với hệ thống tủ phân phối tổng MSB và tủ bù công suất để nâng cao tính linh hoạt trong hệ thống có nhiều nguồn, nhiều máy phát, để cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng. 12 Tủ ATS có thể tích hợp thêm chức năng giám sát và điều khiển từ xa thông qua việc sử dụng bộ điều khiển PLC của các hãng như: Siemens, Mitsubishi Thiết bị tự động chuyển nguồn, còn gọi là ATS ( Automatic Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính có sự cố. Nguồn bị sự cố bao gồm : Mất nguồn, mất pha, ngược thứ tự pha, điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết. Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng người ta phân ATS ra làm 3 loại sau: - ATS cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính 1 nguồn ắc quy ( nguyên lý bộ UPS). - ATS cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính 1 nguồn máy phát dự phòng. - ATS cho 2 nguồn : 1 nguồn lưới chính 1 nguồn lưới dự phòng. Đối với loại nguồn cấp khác nhau thì ATS lại có từng chế độ vận hành khác nhau. 2.1.Nguồn cấp điện không gián đoạn UPS (Uninterruplible Power Supply). Bộ Lưu điện UPS: UPS hay thường gọi là bộ lưu điện, các loại UPS thông dụng hiện nay thường được chia làm ba loại chính theo nguyên lý hoạt động của chúng: UPS offline, UPS offline công nghệ Line interactive và UPS online 13 Nguyên lý hoạt động: Rất nhiều người đã biết rằng bên trong UPS sẽ có ắc quy để tích điện, do đó chỉ cần biết đến thế là biết được nguyên lý hoạt động của bộ lưu điện một cách cơ bản nhất. Chuyển điện từ ắc quy sang thành nguồn điện cung cấp cho tải khi nguồn điện cung cấp ngõ vào cho UPS bị mất. Bên trong UPS có 1 hoặc nhiều ắc quy dùng để tích năng lượng điện. Sử dụng một bo mạch có chức năng biến đổi điện một chiều ắc quy thành điện xoay chiều, và dòng điện xoay chiều này giao động tần số và điện áp phù hợp với yêu cầu sử dụng, tức là 220VAC 50Hz/60Hz. UPS có 2 loại là UPS online và UPS offline UPS online là thiết bị tích điện cung cấp nguồn điện liên tục so với UPS offline. UPS offline cũng là thiết bị tích điện nhưng khi nguồn AC bị sự cố thì nguồn điện sẽ bị gián đoạn và phụ tải sẽ bị ảnh hưởng. Hiện nay, trên thị trường thường dùng UPS online. Các thông số cơ bản của UPS online : - Điện áp : 220V AC - Tần số : 50Hz - Công suất từ 1 3KVA ( tuỳ loại phụ tải mà công suất khác nhau ) - Battery : 12V DC ( tuỳ hãng sản xuất , tuổi thọ ít nhất trên 3 năm ) -Thời gian lưu : 2 3h ( Khi nguồn AC mất thì ắc quy sẽ phóng liên tục từ 2 3h. 14 Thời gian chuyển mạch 0 (s) : Khi AC mất điện thì ắc quy sẽ phóng điện thời gian chuyển mạch mất 0(s) nên nguồn điện sẽ không bị gián đoạn phụ tải sẽ dùng bình thường ổn định và sẽ không bị gián đoạn . Sơ đồ khối của UPS: Hình 2.2: Bộ chuyển nguồn UPS Phụ tải bao gồm dùng cho máy tính, camera giám sát an ninh, truyền hình viễn thông, Máy gắn charger ( sạc ) : dùng để chỉnh lưu từ nguồn AC sang nguồn DC ( từ nguồn AC sang nguồn DC 12V). Bộ nghịch lưu ( Inverter ) : dùng để nghịch lưu từ nguồn DC sang nguồn AC cung cấp cho phụ tải. Baterry là bộ phận tích điện, cũng là bộ phận quan trọng nhất. Ở trạng thái hoạt động ổn định bình thường thì nguồn AC có điện sẽ cung cấp cho phụ tải, đồng thời nguồn AC cũng cung cấp cho máy gắn charger, chuyển từ nguồn AC sang nguồn sang nguồn DC sạc cho ắc quy (Battery ), nguồn DC sẽ nuôi cho ắc quy sạc liên tục, khi mất điện thì nguồn 15 nuôi của ắc quy sẽ phóng cho bộ nghịch lưu chuyển từ nguồn DC cấp cho phụ tải. Khi nguồn AC bị mất điện thì phụ tải sẽ mất điện , không còn nguồn nuôi cho phụ tải, nguồn nuôi của máy gắn charger sạc cho ắc quy cũng mất, lúc này ắc quy tích điện sẵn sẽ phóng điện cho bộ nghịch lưu chuyển từ nguồn DC 12V sang nguồn AC 220V cấp cho phụ tải, thời gian chuyển mạch mất 0 (s) , tức là từ khi nguồn AC bị mất điện cho đến khi ắc quy phóng điện cung cấp cho phụ tải chỉ mất 0 (s) nên nguồn điện sẽ liên tục không bị gián đoạn, hoạt động ổn định, an toàn. Khác với UPS offline, UPS offline khi mất điện nguồn điện phụ tải sẽ bị mất, thời gian để ắc quy phóng điện cấp cho phụ tải mất từ 2 10 (s) phụ tải mới có nguồn điện để dùng, vì thế thiết bị offline sẽ bị trễ, còn UPS online khi nguồn AC bị mất thì ắc quy sẽ cấp điện cho phụ tải liên tục nên sẽ tốt hơn UPS offline, UPS online sẽ chủ động biết được thiết bị của ta khi AC bị mất, UPS sẽ cảnh báo để ta có thể đề phòng update hay shutdown hệ thống, còn UPS offline từ khi mất nguồn đến khi có nguồn lại mất khoảng thời gian từ 2- 10 (s) ( có thể lên đến vài phút ) nên phụ tải sẽ bị ảnh hưởng. 2.2.ATS lưới lưới. Sơ đồ ATS lưới lưới. Hình 2.3: Sơ đồ khối của ATS lưới lưới 16 Trong đó: I, II : nguồn cung cấp MBA : máy biến áp AP1, AP2 : áp tô mát bảo vệ mạch động lực SS1, SS2 : khối so sánh CM : bộ chuyển mạch Trong trường hợp phụ tải được cấp điện từ lưới và nguồn dự phòng cũng được lấy từ lưới qua 1 máy biến áp vận hành song song thì nguyên lý làm việc của bộ tự động chuyển nguồn như sau : Hoạt động của ATS so với 2 nguồn cấp được duy trì ở 2 chế độ đó là nếu ATS đưa nguồn lưới chính vào làm việc thì nó sẽ cắt nguồn dự phòng ra và ngược lại, tức là nó làm việc theo nguyên tắc cần bập bênh không bao giờ có hiện tượng đóng cả 2 nguồn cấp tới tải cùng một lúc hoặc cắt cả hai nguồn cấp tới tải. Giả sử lúc đầu tải được cấp điện bởi nguồn lưới 1 qua máy biến áp như hình 2.3. Khi xảy ra sự cố trên lưới cấp ở nguồn 1 (như mất điện áp, mất pha) thì ngay lập tức ATS sẽ nhận được tín hiệu sự cố gửi sang từ bên nguồn cấp. Đồng thời ở thời điểm này ATS cũng đang nhận và xử lý tín hiệu có điện ở bên nguồn cấp 2, nguồn dự phòng. Nếu điện áp bên ngoài cấp dự phòng hoàn toàn đảm bảo chất lượng điện năng theo yêu cầu ( đủ U, f) thì ATS sẽ tạo tín hiệu trễ để khẳng định 17 chắc chắn mất nguồn chính, rồi mới tạo ra tín hiệu đến cơ cấu chấp hành , tác động chuyển tải làm việc ở nguồn cấp dự phòng. Khi tải đang làm việc trên nguồn dự phòng mà nguồn lưới chính được phục hồi lại thì bộ phận xử lý tín hiệu có điện của ATS sẽ nhận tín hiệu và đưa ra tín hiệu trễ để khẳng định chắc chắn nguồn cấp chính đã ổn định và có thể đưa vào vận hành. Khi khẳng định chắc chắn rằng nguồn cấp chính đã ổn định, bộ phận điều khiển của ATS, sẽ gửi ngay tín hiệu tới cơ cấu chấp hành , cắt nguồn dự phòng ra, đóng tải vào nguồn lưới chính. Lúc này bộ phận nhận tín hiệu của ATS vẫn tiếp tục làm việc ở cả 2 nguồn cấp, giám sát 1 cách liên tục điện áp và thứ tự pha của cả 2 nguồn cấp để sẵn sàng phục vụ cho lần chuyển tải tiếp sau, nếu có xảy ra sự cố. 2.3.ATS cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính 1 nguồn máy phát dự phòng. Một trong những nhược điểm lớn nhất của phương pháp tự động nguồn dự phòng theo sơ đồ đóng máy cắt phân đoạn là khi xảy ra sự cố của hệ thông như hỏng ở trạm máy biến áp không gian, hoặc mất điện áp nguồn thì đều dẫn đến làm cho bộ tiêu thụ bị mất điện: hay nói một cách khác thì tính chủ động trong việc cung cấp điện cho phụ tải của kiểu sơ đồ này là không cao. Để khắc phục nhược điểm này, các xí nghiệp thường trang bị thêm nguồn điện Điêzen dự phòng. 2.4.Nguyên lý hoạt động của bộ ATS. Mất lưới, mất pha, sụt áp dưới 0,85Uđm thì A.T.S phải phát tín hiệu khởi động máy phát sau 5s(để tránh mất lưới giả). Còn các hiện tượng khác như: điện áp 3 pha mất đối xứng quá mức cho phép, điện áp 3 pha lớn hơn 1,1 Uđm, không đúng thứ tự pha (xuất hiện từ trường thứ tự nghịch trong mấy điện 3 pha) nếu xuất hiện thì bộ A.T.S sẽ phát tín hiệu khởi động vì lưới 18 |