Sơ đồ mạch điều khiển máy cắt ACB

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kỹ Thuật Công
Nghệ Cần Thơ đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án này Trong thời gian
làm đồ án em cũng nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo
nhiệt tình của thầy cô khoa Điện Điện Tử - Viễn Thông.
Em cũng chân thành cảm ơn thầy cố vấn là thầy Th.s Nguyễn Văn
Khấn đã tận tình chỉ dạy cho em biết được những kiến thức thật bổ ích, những
kinh nghiệm thực tế mà thầy đã trải qua, cũng như những ý kiến thiết thực
nhằm bổ sung và điều chỉnh những thiếu sót trong suốt quá trình thực hiện
đồ án này.
Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn sự đóng góp ý kiến của tất cả
các bạn trong quá trình thực hiện hiện đồ án.

i


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Nước ta là nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nền kinh tế ngày càng
phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu
điện năng trong các lĩnh vực công nghiêp, nông nghiệp, dịch vụ phát triển
không ngừng. Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất.
Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp.
Trong tình hình kinh tế thị trường của đất nước hiện nay, các xí nghiệp
lớn nhỏ, các khu sản xuất điều phải tự hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh
tranh quyết liệt và chất lượng, giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp
1 phần không nhỏ vào sự thua lỗ của công ty, xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra
mất điện 2 3 ngày thì các xí nghiệp sẽ không có lãi suất, thua lỗ do chậm
trễ trong quá trình sản xuất, chế biến thành phẩm.
Thêm vào đó thương mại, dịch vụ chiếm tỉ lệ ngày càng quan trọng
trong nền kinh tế quốc dân và đã thực sự trở thành khách hàng quan trong

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