Thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn ATS lưới máy phát

Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Bộ giáo dục đào tạo tRờng đh bách khoa hà nội Công xã hội chủ nghĩa việt nam Đ ộc lập -Tự -Hạnh phúc Nhiêm vụ thiết kế tốt nghiệp Họ tên Khoá Khoa Ngành Đầu đề thiết kế: Các số liệu ban đầu: 3.Nội dung phần thuyết minh tính toán Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 4.Các vẽ đồ thị(ghi rõ loại vẽ kích thớc vẽ): Cán hớng dẫn: Phần Họ tên cán ngày giao nhiệm vụ thiết kế: ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày tháng năm Chủ nhiệm môn (Ký ghi, rõ họ tên) Cán hớng dẫn (Ký ghi, rõ họ tên) Học sinh hoàn thành (và nộp toàn thiết kế cho Khoa) Ngày tháng năm (Ký ghi, rõ họ tên) Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 LờI Mở ĐầU Nh biết, điện đợc chuyển tải từ nhà máy phát điện đến phụ tải cần phải qua trạm biến áp Việc chuyển tải điện từ lới đến hộ dùng điện xảy cố đờng dây cung cấp nh: Mất pha đứt dây bị ngợc pha, điện áp dòng điện khác trị số danh định bị tải hoác bị ngắn mạch Các cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh hỏng đờng dây cung cấp thời tiết ma bão, đổ vào đờng dây, xảy cố trạm biến áp Hiện tợng điện cố xảy phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 nh: Bệnh viện, văn phòng phủ, hội trờng quốc hội, ngân hàng nhà nớc, đại sứ quán, khách sạn cao cấp Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để xảy cố nguồn đợc sử dụng ta đa nguồn dự phòng vào phụ tải cắt nguồn dự phòng khỏi lới Nhng để giảm thời gian điện phụ tải tránh hậu đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng thiết phải kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch) Với đồ án tốt nghiệp thiết kế tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lới- Máy phát Toàn phần thuyết minh thiế kế đợc chia làm chơng: Chơng I : Nguyên lý làm việc A.T.S phơng án Chơng II: Nguồn máy phát dự phòng diezen Chơng III: Thiết kế mạch điều khiển bảo vệ Chơng IV: Tính toán mạch động lực Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo P.G.S T.S Phạm Văn Chới đă nhiệt tình hớng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Sinh viên Nguyễn Đình Hùng Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Phần một: Đặt vấn đề Ngày nay, kinh tế nớc ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân đợc nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trởng không ngừng Công nghiệp khách hàng tiêu thụ điện lớn Trong tình hình kinh tế thị trờng nay, xí nghiệp lớn nhỏ, tổ hợp sản xuất phải tự hạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lợng giá sản phẩm Điện thực đóng góp phần quan trọng vào lỗ lãi xí nghiệp Nếu tháng xảy điện 1-2 ngày xí nghiệp lãi, lâu xí nghiệp thua lỗ Chất lợng điện xấu (Chủ yếu điện áp thấp) ảnh hởng lớn đến chất lợng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động Chất lợng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt khí điện tử xác Vì đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nâng cao chất lợng điện mối quan tâm hàng đầu đề án thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp Thơng mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày quan trọng kinh tế quốc dân thực trở thành khách hàng quan trọng ngành điện lực Các khách sạn quốc doanh, liên doanh, t nhân ngày nhiều, ngày cao tầng, kèm với thiết bị nội thất ngày cao cấp, sang trọng Mức sống tăng nhanh khách nớc đến khách sạn tăng theo Đặc biệt với sách mở cửa khách sạn ngày thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch, công tác Việt nam Khu vực khách hàng để điện Tóm lại mức điện dảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất yêu cầu phụ tải Đối với công trình quan trọng cấp quốc gia nh Hội trờng Quốc hội, Nhà khách phủ, Ngân hàng Nhà nớc, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp phải đảm bảo đợc cấp điện mức độ cao nhất, nghĩa với tình không đợc để điện Những đối tợng kinh tế nh nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt đặt thêm máy phát dự phòng, điện lới dùng máy điện cấp điện cho phụ tải quan trọng nh lò, phân xởng sản xuất chính, Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Một biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đặt phân tử dự trữ hệ thống điện Để đa phân tử dự trữ vào làm việc nhanh chóng an toàn ngời ta thờng sử dụng thiết bị tự động đóng dự trữ, hay gọi đổi nguồn tự động (ATS: Automatic transfer switch) Bộ đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng xảy điện Bộ đổi nguồn tự động đợc nối nguồn mạch lới mạch điện dự phòng Khi xảy điện nguồn lới chính, khác chuyển đổi chuyển phụ tải từ nguồn dự phòng nguồn thứ hai Chuyển đổi tự động khoá kiểu tự động phải thao tác tay khoá kiểu tay kiểu không tự động Tải đợc chuyển nguồn cấp cách tự động tay điện áp lới đợc phục hồi Thiết bị tự động đóng dự trữ đem lại hiệu sau: Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm đợc máy biến áp đờng dây phải làm việc song song Và nhờ việc giảm phần tử làm việc song song nên hạn chế đợc dòng điện ngắn mạch, làm cho mạch rơ le bảo vệ đỡ phức tạp giảm bớt số nhân viên phải trực nhật, vận hành trạm Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 phầN hAI: THIếT Kế Bộ tự động đổi nguồn a.t.s chơng i: nguyên lý làm việc a.t.s phơng án I Nguyên lý làm việc a.t.s Thiết bị tự động chuyển nguồn, gọi A.T.S(Automatic Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải nguồn sang nguồn dự phòng nguồn có cố Khái niệm nguồn bị cố bao gồm: Mất nguồn, pha,ngợc thứ tự pha, điện áp cao thấp trị số cần thiết Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng ngời ta phân A.T.S làm loại sau: -A.T.S cho nguồn: nguồn lới nguồn Acquy(nguyên lý U.P.S) -A.T.S cho nguồn: nguồn lới nguồn lới dự phòng - A.T.S cho nguồn: nguồn lới - nguồn máy phát dự phòng Và loại nguồn cấp khác A.T.S lại có chế độ vận hành khác 1.Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply) Nguyên lý nguồn U.P.S thiết bị có nguồn đầu vào nối với lới điện, đầu nối với thiết bị, bên U.P.S có Accquy khô Khi điện bất thờng U.P.S lấy điện từ Accquy cung cấp cho thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên đợc cung cấp cách liên tục Về tính công dụng, hiên nhà kỹ thuật phân chia U.P.S thành hai loại: + Standby U.P.S + Online U.P.S Standby U.P.S: nguồn làm việc chế độ chờ, có nghĩa là: Khi có điên áp lới cung cấp cho tải U.P.S làm nhiện vụ tích trữ lợng Khi điện lới lợng tích luỹ trớc đợc thông qua mạch chuyển cung cấp cho tải Online U.P.S: nguồn làm việc thờng xuyên, nghĩa điên áp lới đợc đa qua xử lý trung gian đợc đa tải Trong trờng hợp bớc xử lý trung gian hoạt động để cung cấp lợng cho tải Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Đối với nguồn Online U.P.S tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao, chất lơng điên áp ổn định Đối với nguồn Standby U.P.S độ chuyển mạch chậm ảnh hởng đến điện áp Có thể biểu diễn sơ đồ cấu trúc U.P.S nh sau: Lới Biến áp vào vào Chỉnh Lưu Lọc Nghịch Lưu Tải - B Nạp A.quy Đ/K Nghịch Lưu Biến áp Đ/K Chỉnh lưu Nguồn Chức khối: Biến áp vào: Hạ áp từ điện áp lới 220v xuống điện áp 24 48v dùng để nạp cho ắc quy Cách ly giaa hệ thống lới chống ngắn mạch nguồn .Chỉnh lu: Tạo điện áp chiều dùng cho việc nạp ắc quy đa tới nghịch lu .Lọc chỉnh lu: San phẳng điện áp từ chỉnh lu để đa đến nghịch lu nhằm nâng cao chất lợng điện áp đầu nghịch lu .Nghịch lu: Biến áp điện áp chiều lấy từ đầu nghịch lu thành điện áp xoay chiều tần số f =50hz cấp cho tải .Biến áp ra: Tăng điện áp từ 24- 48v lên 220v phù hợp theo yêu cầu tải .Mạch nạp ắc quy: Dùng để điều khiển việc nạp ắc quy Khi có điện ắc quy nơi tích trữ lợng Khi dới điều khiển mạch điều khiển nạp ắc quy đợc nạp Khi điện áp ắc quy tăng đến mức mạch điều khiển cắt việc nạp ắc quy Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Accquy: nơi tích trữ lợng có điẹn áp nguồn 220v nơi cung cấp lợng cho phụ tải lới điện bị Thời gian trì điện U.P.S phụ thuộc nhiều vào dung lợng ắc quy .Điều khiển chỉnh lu: Điều khiển góc mở thyristor mạch chỉnh lu cho điện áp sau lu ổn định theo yêu cầu .Điều khiển nghịch lu: Điều khiển thời gian dẫn van hợp lý cho điện áp cung cấp cho tải không đổi thay đổi nhỏ Mạch điều khiển đóng vai trò quan trọng nh ổn áp hoạt động song song với nghịch lu .Nguồn: Dùng để cung cấp mức điện áp khác cho hai điều khiển chỉnh lu nghịch lu A.T.S lới-lới Sơ đồ cấu trúc A.T.S lới lới I II MB A AP1 MB A ĐK SS1 SS2 AP2 CM Tới tải Trong đó: I, II nguồn cung cấp Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 MBA- máy bién áp AP1, AP2- áp tô mát bảo vệ mạch lực SS1, SS2- khối so sánh CM chuyển mạch Trong trờng hợp phụ tải đợc cấp điện từ lới nguồn dự phòng đợc lấy từ lới qua máy biến áp vận hành song song nh hình số nguyên lý làm việc tự động chuyển nguồn nh sau: Hoạt động ATS so với nguồn cấp đợc trì chế độ ATS đa nguồn lới vào làm việc cắt nguồn dự phòng ngợc lại, tức làm việc theo nguyên tắc cần bập bênh tợng đóng nguồn cấp tới tải lúc cắt nguồn cấp tới tải Nguồn Nguồn MBA1 Mất A N1 U MBA2 N1 ATS N2 B Phục hồi N1 N1 D C N1 N2 Chuyển tải Quay t Tải (0ữ5)s (160sữ30)phút Hình Giải thích hoạt động sơ đồ: Giả sử ban đầu tải đợc cấp điện nguồn lới qua máy biến áp nh hình số + Đến thời điểm A, xẩy cố lới cấp nguồn (nh điện áp, pha) ATS nhận đợc tín hiệu cố gửi sang từ bên nguồn cấp Đồng thời thời điểm ATS nhận xử lý tín hiệu Có điện bên nguồn cấp 2, nguồn dự phòng + Nếu điện áp bến cấp dự phòng hoàn toàn đảm bảo chất lợng điện theo yêu cầu (đủ U,f) ATS tạo tín hiệu trễ t AB = (0 - 5)s để khẳng định chắn nguồn chính, đợc tạo tín hiệu đến cấu chấp hành, tác động chuyến tải làm việc nguồn cấp dự phòng Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 + Khi tải làm việc nguồn dự phòng mà nguồn lới đợc phục hồi lại phận xử lý tín hiệu có điện ATS nhận tín hiệu đa tín hiệu trễ thời gian tCD = (3 - 30) phút để khẳng định chắn nguồn cấp ổn định đa vào vận hành + Khi khẳng định chắn nguồn cấp ổn định, phận điều khiển ATS, gửi tín hiệu tới cấu chấp hành, cắt nguồn dự phòng ra, đóng tải vào nguồn lới + Lúc phận nhận tín hiệu ATS tiếp tục làm việc nguồn cấp, giám sát cách liên tục điện áp thứ tự pha nguồn cấp để sẵn sàng phục vụ cho lần chuyển tải tiếp sau, có xảy cố A.T.S lới-lới thực máy cắt phân đoạn - Sau ta xét ví dụ cụ thể việc sử dụng đóng cắt MC phân đoạn công việc đa nguồn dự phòng vào làm việc Thông thờng nhà máy sản xuất thờng có máy biến áp vận hành song song, phía hạ áp thờng để hở, MC phân đoạn dùng để nối hai phía hạ áp đó, mục đích để giảm nhẹ việc chọn thiết bị hạ áp dẫn đến giảm giá thành xây dựng Hình vẽ thể sơ đồ đóng cắt nh sau: BATG 1MC 1BA 3MC 2BA ATS 2MC dự Hoạt trữ phân 4MC Tải Hình 5MC động sơ đồ đóng cắt loại góp nh sau: 10 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Tiếp điểm: có cặp tiếp điểm: thờng mở, thờng đóng Các thông số điện tiếp điểm: 240V AC/5A 120V AC/5A 24V DC/10A R cd IN 40 07 T R b Chọn T loại 2SC641, UCEmax=40V, ICmax=100mA, =200 Loại Si, Pmax=200mW ICmax = Icdmax=30mA Để đạt độ bão hoà sâu ta chọn: I B = Chọn R B = 2.I C 2.30 = = 0,3mA 200 0,7 10 14,3k chọn RB = 15k 0,3 +Với còi báo ta sử dụng mạch khếch đại nh trên: +Chọn rơ le trung gian Goodsky có U cd=12V DC làm rơ le đóng cắt tạo tín hiệu cho việc khởi động máy diesel cắt nhiên liệu diesel(8RG 7RG) +12V 100uF/ 16V C1 R 'b + MEB 12 CQ X 21 2SC 641 60 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 h/Nguồn nuôi mạch điều khiển: Nguồn điện nuôi mạch điều khiển có nhiệm vụ cung cấp lợng ổn định cho mạch điều khiển: mạch thu tín hiệu điện áp, mạch xử lý tín hiệu phát tín hiệu cho cấu chấp hành(rơ le trung gian), hệ thống đèn báo tín hiệu, còi báo động Nói chung mạch điều khiển đòi hỏi công suất không lớn từ nguồn nuôi (mạch xử lý tín hiệu dùng phần tử họ CMOS nên chế độ tĩnh gần nh không tiêu hao công suất nguồn, chế độ động công suất tiêu thụ thấp) Do nguồn điều khiển lấy trực tiếp từ ắc quy khởi động chỉnh lu từ nguồn đa vào tải động lực(khi nguồn đợc đa qua máy biến áp nguồn 220V/24V) Tuy nhiên ta nhận thấy: +Nếu nguồn điện nuôi mạch điều khiển lấy từ chỉnh lu nắn nguồn xoay chiều 24V từ máy biến áp nguồn 220V/24V đợc cung cấp từ nguồn điện cấp cho tải động lực mạch điều khiển tín hiệu(do nguồn nuôi mạch điều khiển) thời gian chờ đổi nguồn, khoảng 0,15s chuyển tải sang lới chuyển tải từ máy phát sang lới trờng hợp điện áp máy phát thời điểm đo đảm bảo, khoảng 30s trờng hợp phải khởi động máy phát Do muốn dùng phơng án cấp nguồn kiểu phải có tụ điện có điện dung lớn trì đợc lợng cấp cho mạch điều khiển thời gian gián đoạn, phải khởi động máy phát khoảng thời gian 30s mạch điều khiển trì đợc tín hiệu khởi động lần khởi động máy phát Nói tóm lại phơng án không khả thi +Ta xét phơng án dùng ắc quy khởi động cấp điện cho nguồn nuôi mạch điều khiển: Khi máy phát đợc khởi động, động khởi động tiêu thụ dòng điện lớn từ ắc quy khởi động(khoảng 6A) gây sụt áp mạch điều khiển(nếu mạch điều khiển đợc nôí trực tiếp với ắc quy) ảnh hởng xấu tới hoạt động mạch điều khiển, ta phải có thiết bị ngăn ngừa tợng cách nối tụ điện lớn trì áp ổn định cho mạch điều khiển đồng thời dùng diode ngăn không cho dòng điện từ tụ điện chạy ngợc ắc quy, phần mạch điều khiển cần nguồn thấp 12,5V dùng IC ổn áp 7805,7812 để ổn áp từ nguồn ắc quy 24V Rõ ràng nguồn nuôi cho mạch điều khiển dùng nguồn ắc quy tợng bị "gián đoạn" nh dùng biện pháp nắn điện xoay chiều xuống để tạo nguồn cấp cho mạch điều khiển Mặt khác ắc quy thờng xuyên đợc nạp điện tự động, bổ xung lại lợng điện tiêu hao trớc Cũng lý mà lợng ắc quy đợc giữ ổn định nguồn nuôi tốt cho mạch điều khiển -Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi chiều cấp cho mảng mạch điều khiển: a/Với mảng mạch xử lý tín hiệu(gồm phần tử logic họ CMOS) cần điện áp +5V: 61 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 U? MC7805T Vin +5V GND + 470uF/16V 24V 5V Bảng mạch xử lý tín hiệu - b/Với mảng mạch gồm IC khuếch đại thuật toán TL084, àA741, rơ le trung gian 12V DC : U? LM7812CT Vin +12V GND + 470uF/16V 24V Bảng mạch gồm IC khuyếch đại Relay 12VDC - c/Với rơ le trung gian 24V DC ta dùng sơ đồ: + + 2000 àF 25 V Bảng mạch Relay 24VDC - 62 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 chơng tính toán chọn mạch động lực i.đại cơng mạch động lực a.t.s a/Khái niệm: Mạch động lực(cơ cấu chấp hành) phận thực thao tác đóng cắt mạch lực, nhận đợc "lệnh" từ mạch điều khiển gửi tới b/Nhiệm vụ: -Khi nhận đợc tín hiệu từ mạch điều khiển mạch động lực phải tác động xác -Công suất đóng cắt mạch động lực phải đủ lớn để đóng cắt đợc tải động lực -Trong mạch điện phải có khoá liên động điện liên động khí điện khí để đảm bảo chắn không đóng đồng thời nguồn cung cấp vào tải gây cố ngắn mạch -Độ tin cậy cấu chấp hành phải đảm bảo nguồn nuôi dao động, tuổi thọ thiết bị phải đủ lớn -Mạch điều khiển mạch động lực cấu mạch động lực phải tin cậy đơn giản tốt -Phải có hệ thống điều khiển tay cài vào mạch điều khiển(kiểu điều khiển điện -cơ tay) điều khiển trực tiếp cấu truyền động khí cấu chấp hành tay thông qua: cần gạt, núm vặn v.v -Phải có tín hiệu hiển thị vị trí đóng cắt cấu chấp hành ii.các phơng án chọn mạch động lực 1.Phơng án 1: Dùng hai công tắc tơ để đóng cắt nguồn a/Sơ đồ mạch lực: 63 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Từ lưới tới Từ máy phát tới A B C N N 3 1CTT B A CD2 CD1 C H tới tải tiêu thụ ~N ~A CD2 2CTT2 2C 2D 1CTT1 6RG2 4RG1 ~N ~A H.2 CD1 1CTT2 1C 1D 2CTT1 4RG2 6RG1 64 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Nguyên lý hoạt động sơ đồ: +Khi lới có cố rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RG1 mạch điều khiển cuộn dây CĐ2 đóng công tắc tơ 2CTT đóng điện cho tải, đồng thời tiếp điểm 4RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ1 +Khi máy phát có cố rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RG1 mạch điều khiển cuộn dây CĐ1 đóng công tắc tơ 1CTT đóng điện cho tải, đồng thời tiếp điểm 6RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ2 Ưu điểm sơ đồ mạch động lực sử dụng hai công tắc tơ: Sơ đồ điều khiển đơn giản thiết bị thay dễ tìm, tần số đóng cắt cao, tuổi thọ thiết bị cao Trong trờng hợp hai nguồn bị cố điện công tắc tơ nối với nguồn tự động nhả tách nguồn bị cố khỏi tải, nh mạch động lực đợc khoá liên động lần Nhợc điểm phơng án này: Do công tắc tơ luôn phải đợc cấp nguồn, cuôn dây đóng công tắc tơ đợc ngâm dài hạn điện áp nên giảm độ tin cậy cuộn dây đọc nối điện khả cháy hỏng xảy dòng tiêu thụ chế độ đóng nhỏ Khi nguồn nuôi công tắc tơ bị dao động mạnh lực hút điện từ dao động theo gây tợng rung dẫn tới tiếp điểm tiếp xúc không tốt, điện trở tiếp xúc tăng lên gây tợng hàn dính tiếp điểm, nguồn điều khiển tiếp điểm không nhả đợc dẫn tới ngắn mạch pha, giảm độ tin cậy phơng án 2.Phơng án dùng áptomát hai ngả truyền động đóng cắt động cơ: A B C N N C B A Sơ đồ mạch lực: AL LSA Panel motor circiut LSB BL 65 tới tải tiêu thụ Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 A 220V N Sơ đồ mạch điều khiển động cơ: 6RG1 LSA P2 4RG4 R 6RG3 P1 Clv S 6RG2 Đỏ Xanh AL A 220V N 4RG1 LSB P1 6RG4 R 4RG3 220V P2 Clv S 4RG2 Đỏ 4RG2 4RG3 Xanh BL R Clv 6RG2 S 66 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Nguyên lý làm việc sơ đồ mạch: +Khi có tín hiệu chuyển tải sang lới rơ le 6RG có điện, rơ le 4RG điện, tiếp điểm thờng mở 6RG1, 6RG2, 6RG3 đóng lại động điện dung pha(Hình ) có điện quay thuận thông qua cấu bánh trục vít vô tận chuyển chuyển động quay thuận động thành chuyển động tịnh tiến sang trái đóng tiếp điểm 1AB, hết hành trình trái tiếp điểm hành trình LSA mở cắt điện động cơ, kết thúc trình đóng cắt cấu truyền động, tiếp điểm phụ ALS đóng lại đèn xanh sáng báo nguồn lới đợc đóng vào tải +Ngợc lại: có tín hiệu chuyển tải từ lới sang máy phát rơ le 4RG có điện, rơ le 6RG điện, tiếp điểm 4RG1, 4RG2, 4RG3 đóng lại, động quay ngợc làm trục vít chuyển động sang phải đóng tiếp điểm 2AB cắt tiếp điểm 1AB tiếp điểm hạn chế hành trình LSB mở trục vít tiến hết hành trình đóng tiếp điểm 2AB, tiếp điểm phụ BL đợc đóng lại làm đèn xanh B bật sáng báo hiệu nguồn máy phát đợc đóng vào tải Ưu điểm phơng án: -Dòng cấp cho động không lớn -Động làm việc thời gian ngắn nên khả cháy hỏng động hầu nh không xảy -Nhờ cấu bánh răng-trục vít vô tận nên tiếp điểm động đợc chốt hết hành trình đóng kể từ thời điểm lực ép tiếp điểm không phụ thuộc vào nguồn nuôi động -Khả khoá liên động khí chắn(trục vít chạy sang trái phải) Nhợc điểm : +Thời gian đóng cắt cấu truyền động động chậm dùng công tắc tơ +Tuổi thọ thiết bị phụ thuộc vào cấu bánh răng, trục vít A +Kết cấu cấu truyền động phức tạp +Tần số đóng cắt thấp so tơ Từcông máy tắc phát với tần số đóng cắt Tới Rtới nguyên S T N lý "bập bênh": 3.Phơng án dùng tiếp Rđiểm kép làm việc theo tải R đợc Hàn Quốc, Mỹ sản xuất Hiện chuyên dùng làm thiết bị chấp hành A G X UFGa Xa chuyển nguồn cho chuyển nguồnLtự động: lới-lới, lới-máy phát Dới ta b xét nguyên lý hoạt động nh u nhợc điểm cấu, dựa theo C B A catalogue chào hàng C Hàn Quốc S L a/Loại đóng cắt nam châm S B i i U L R G R Ga R B S T N Từ lưới tới 67 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Nguyên lý hoạt động sơ đồ: +Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ máy phát sang lới, cuộn dây rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RG a đồng thời mở tiếp điểm 6RG b, cấp điện cho nam châm C1 thông qua chỉnh lu 1, nam châm C1 tác động đóng tiếp điểm động sang phía nguồn lới tải đợc nối với lới điện, nguồn máy phát lại ngắt, tiếp điểm phụ ALS mở đèn A tắt Khi tiếp điểm động quay hết hành trình đóng bị chốt, tiếp điểm hạn chế hành trình x b mở ngắt điện nam châm C 1, tiếp điểm phụ BL đóng cấp điện cho đèn B sáng báo tải đợc đóng vào lới Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ lới sang máy phát, rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RGa, mở tiếp điểm 4RGb, nam châm C2 đợc cấp điện thông qua chỉnh lu tác động làm cho nguồn lới bị ngắt, nguồn máy phát đợc đóng tới tải, đèn A sáng đèn B tắt, cuộn dây C đợc ngắt điện nhở tiếp điểm hạn chế hành trình xa Ưu điểm phơng án: -Đóng cắt nhanh, chắn -Khoá liên động điện lẫn khí nên không gây đóng cắt nhầm -Không có tợng rung tiếp điểm, không cần dòng điện trì nh công tắc tơ(ở thiết bị có chốt để giữ tiếp điểm) nên bién động cuả nguồn nuôi lẫn cuộn dây không ảnh hởng tới lực ép tiếp điểm(kể từ tiếp điểm đợc đóng bị chốt lại) -Tần số đóng cắt lớn trờng hợp dùng động truyền động -Cũng cuộn dây làm việc chế độ ngắn hạn(0,155) nên khả cháy hỏng cuộn dây nhiệt không xảy -Ngoài chế độ tự động ta đóng, cắt trực tiếp tay thông qua cần gạt phía thiết bị Nhợc điểm: -Khi đóng cuộn dây phải cần dòng điện lớn để tạo xung lực đóng tiếp điểm 68 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 -Trong mạch phải có chỉnh lu ống phóng điện chống áp cho cuộn đóng làm phức tạp sơ đồ điều khiển -Cơ cấu truyền động khí phức tạp kiểu truyền động động công tắc tơ, cấu truyền động đòi hỏi phải có phận đóng chốt mở chốt nhịp nhàng, liên động -Với cấu phải có hai buồng dập hồ quang cho cặp tiếp điểm tĩnh b/Loại đóng cắt nam châm: auto F BC auto F 6RGa AC 6RGb 4RGb RGa manual B1 A1 MG1 AC1 R S T N manual LS1 MG2 Từ lưới tới BC1 LS2 A MG1 MG2 AL1 BL1 Si CC B MG1 BC AC A2 MG2 B2 A.xanh B.xanh R S T N Từ máy phát tới R S T N Tới tải tiêu thụ 69 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Nguyên lý hoạt động sơ đồ: +Khi có tín hiệu điều khiển(chuyển tải từ máy phát sang lới), cuộn dây rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RGa, đồng thời mở tiếp điểm 6RGb có điện đóng tiếp điểm MG1 cấp điện cho nam châm CC thông qua chỉnh lu, nam châm CC hút đóng tiếp điểm động sang phía nguồn lới, tải đợc nối với lới điện đồng thời nguồn máy phát bị ngắt, tiếp điểm phụ BL mở đèn B tắt Khi tiếp điểm động quay hết hành trình đóng sang A bị chốt lại đó, tiếp điểm hạn chế hành trình LS1 mở ngắt điện cuộn dây rơ le MG nhả CC điện Đèn A đợc cấp điện nhờ tiếp điểm phụ AL đóng tiếp điểm động bị chốt A +Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ lới sang máy phát, cuộn dây rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RG a đồng thời mở tiếp điểm 4RGb, rơ le trung gian MG2 có điện đóng tiếp điểm MG2 cấp điện cho nam châm điện CC hút xuống lần thứ Nhờ cấu truyền động khí nên chuyển động nam châm lần đợc biến thành chuyển động quay ngợc lại tiếp điểm động, tiếp điểm động quay sang B bị chốt lại hết hành trình quay sang B, nguồn lới bị ngắt khỏi tải, nguồn điện từ máy phát đợc cấp cho tải, tiếp điểm phụ AL1 mở đèn A tắt, tiếp điểm phụ BL1 đóng lại đèn B sáng báo tiếp điểm động bị chốt B Ưu điểm phơng án: -Đóng cắt nhanh, chắn -Khoá liên động điện lãn khí nên không gây đóng cắt nhầm -Không có tợng rung tiếp điểm, không cần dòng điện trì nh công tắc tơ(ở thiết bị có chốt để giữ tiếp điểm) nên biến động nguồn nuôi cuộn dây không ảnh hởng tới lực ép tiếp điểm(kể từ tiếp điểm đợc đóng bị chốt lại) -Tần số đóng cắt lớn trờng hợp dùng động truyền động -Cuộn dây đóng cắt làm việc chế độ ngắn hạn -Ngoài chế độ tự động có chế độ bán tự động chế độ đóng cắt tay thông qua cần gạt phía thiết bị -Mỗi cặp tiếp điểm có buồng dập hồ quang kiểu mang cá Nhợc điểm: -Khi chuyển tải cuộn dây đóng cắt cần dòng điện lớn để tạo xung lực đóng tiếp điểm -Trong mạch phải có chỉnh lu ống phóng điện chống áp cho cuộn dây đóng cắt -Cơ cấu khí phức tạp kiểu truyền động khác: động cơ, công tắc tơ, hai nam châm cấu phải có cấu đóng mở chốt nhịp nhàng, liên động Chọn thiết bị: 70 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 -Với thông số định mức: Uđm=380V, Sđm= 500 KVA ta tính đợc dòng điện dây định mức theo công thức sau: Iđm= Sđm/ Uđm= 500/ 0.38= 761A ta chọn thiết bị chuyển nguồn Hàn Quốc(hãng See Young) SI 616( đóng cắt nam châm) có thông số là: Uđm= 660V, Iđm = 800A Số cực: Cuộn dây đóng: UAC = 220V, I = 6A UDC = 110V, I = 12A Thời gian mở: < 0,09s Thời gian chuyển nguồn: 0,15s Lực đóng tiếp điểm dùng cần gạt kéo từ phía thiết bị là: 70KG lực -Chọn cầu chì cho mạch động lực: Chọn cầu chì có Iđm 6A ta chọn cầu chì điện áp thấp kiểu ống Nga P-2 có thông số định mức là: IđmCC = 15A, Idcđm = 10A UđmCC = 220V, Icắtgh = 1200A 71 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Lời kết Do thời gian trình độ thân có hạn nên chắn thiết kế không tránh khỏi sơ xuất định Bởi em mong đợc giáo thày cô cộng tác bạn đồng nghiệp để thiết kế vào thực tế với hiệu cao nhất, phục vụ tốt nhu cầu sống Cuối em xin chân thành cảm ơn PGS TS Phạm Văn Chới thầy cô môn bạn đồng nghiệp giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà nội: 5| 2002 Sinh viên: Nguyễn Đình Hùng 72 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 mục lục Chơng I Nguyên lý A.T.S phơng án I Đặt vấn đề II Nguyên lý làm việc A.T.S III Các khái niệm chuyển nguồn tự động A.T.S phơng án đóng cắt mạch lực Chơng II Nguồn máy phát điện diesel dự phòng I Máy phát diesel II Những yêu cầu thực tự động hoá nguồn máy phát diesel Chơng III Tính toán chọn mạch điều khiển, tín hiệu bảo vệ I Khái quát khối mạch điều khiển A.T.S II Các phơng án chọn tính toán chọn linh kiện cho khối III Các tạo thời gian IV Mạch điện xử lý tín hiệu phơng án lựa chọn Chơng V Tính toán chọn mạch động lực I Đại cơng mạch động lực II Các phơng án chọn mạch động lực 73 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Tài liệu tham khảo Cơ sở khí cụ điện, Phạm Văn Chới Nguyễn Tiến Tôn, NXB Khoa học kỹ thuật, 1990 110 sơ đồ thực hàn khuếch đại thuật toán, Lê Văn Doanh Võ Thạch Sơn dịch, NXB Khoa học kỹ thuật, 1994 Phần tử tự động, Nguyễn Tiến Tôn, Xởng in chức Bách Khoa Hớng dẫn sử dụng sửa chữa máy biến áp, động máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, 1994 Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, 1998 Bài giảng điện tử số G.S Lơng Ngọc Hải Tra cứu vi mạch số CMOS-Hi, NXB Khoa học kỹ thuật Kỹ thuật vi điều khiển, Lê Văn Doanh Phạm Khắc Trơng, NXB Khoa học kỹ thuật, 1998 Tự động hoá với Simatic S7-200, Phạm Xuân Minh, NXB Khoa học kỹ thuật, 1997 Catalog A.T.S hãng: Westinghouse(Anh), See Young(HQ), Kubota(JAPAN), Merlin Gerin(France) Bảo vệ rơ le hệ thống điện, Trần Đình Long, Trần Đình Châu Nguyễn Hồng Thái, NXB Khoa học kỹ thuật Sách tra cứu transistor diode bán dẫn, K.M Jreva, sách dịch, NXB Khoa học kỹ thuật, 1972 74 [...]... mà việc tự động hoá đóng nguồn điện dự phòng Diezen là yêu cầu cần thiết Sơ đồ nguyên lý của bộ tự động hoá nguồn dự phòng điezen nh hình 5 Tải MC 1 2 MF Động cơ điezen Lưới Điều khiển Hình 5 Quy trình làm việc của thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng điezen theo thời gian đợc thể hiện bởi hình 6 14 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 U lưới Lưới A C Máy phát B 0,85U D E F Máy phát 0... là máy phát điện có sự cố Trong trờng hợp này phải dừng điêzen đồng thời khoá mạch khởi động( chờ giải trừ sự cố) và phát tín hiệu sự cố máy phát Mạch khởi động chỉ cho phép khởi động lại nếu sự cố máy phát đợc nhân viên vận hành phát hiện và giải trừ sự cố * Máy phát khởi động thành công(UG 0,85Uđm) thì phải chờ 0ữ30" cho điện áp máy phát thực sự ổn định A.T.S mới phát tín hiệu chuyển tải sang máy phát. .. lại máy phát, máy phát lại làm việc với tải định mức Lu đồ thuật toán của bộ tự dộng đổi nguồn( A.T.S) lới -máy phát nh sau: 16 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Mất lưới Trễ 0+10 Khởi động máy phát: 3 ữ5 Trễ 10ữ15 Đ Kiểm tra n =nđm S BD < 3 Đ S Kiểm tra S 1.1U UG0.85U Thao tác bằng tay Đ ữ Trễ 20 30 Chuyển tải sang Máy phát Có lưới tốt Trở lại S Đ ữ Trễ 15 30 Chuyển tải sang Lưới. .. với máy phát diezen là một trong những yêu cầu quan trọng cần thiết đối với sự vận hành máy phát Để điều chỉnh điện áp phát ra của máy phát ngời ta thờng điều chỉnh dòng kích từ nhờ 1 bộ điều chỉnh bằng tay hoặc tự động hệ thống kích từ Trong chế độ làm việc bình thờng điều chỉnh dòng kích từ sẽ điều chỉnh đợc điện áp đầu cực máy phát thay đổi đợc lợng công suất phản kháng phát vào lới Thiết bị tự động. .. làm Mát máy phát Dừng điêzen 17 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 III Khái niệm về bộ chuyển nguồn tự động ATS Do ATS dùng để chuyển tải tới nguồn dự phòng khi nguồn cấp chính xảy ra sự cố có, mất điện nên về cấu tạo sẽ gồm những bộ phận cơ bản sau: Y X ĐL ĐK CH Hình 7 ĐL: Cơ cấu đo lờng: Tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lợng cần thiết cho ATS tác động ĐK:... có điều khiển) mà nguồn cung cấp của nó có thể là máy phát điện xoay chiều hoặc một nguồn xoay chiều khác bất kỳ -Tác động của hệ thống tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) đợc đặt trực tiếp vào cửa điều khiển của bộ chỉnh lu, làm thay đổi dòng kích từ của máy phát điện kích thích, tơng ứng với mục đích điều chỉnh điện áp phát ra của máy phát 2 Những yêu cầu khi thực hiện tự động hoá nguồn Điezen: Khi... cấp hàng trong việc sửa chữa và nâng cấp thiết bị 2 Bảo vệ chống mất pha, sụt pha: -Bảo vệ chống mất pha cũng là một trong các yêu cầu tác động với mạch điều khiển của bộ đổi nguồn ATS -Khi xảy ra sự mất pha ở trên lới(hoặc ở máy phát) dới bất kỳ hình thức nào thiết bị điều khiển ATS cũng sẽ phải tác động chuyển sang nguồn cấp máy phát dự phòng(hoặc dừng máy phát ngay lập tức) -Hiện nay, đang tồn tại... hai bộ tiếp điểm, khi công tắc tơ đóng, một bộ tiếp điểm làm việc; khi mất điện công tắc tơ mở, đóng bộ tiếp điểm thứ 2, bộ tiêu thụ sẽ đợc cấp điện liên tục từ 2 nguồn đến 3 ATS cho 2 nguồn: Một nguồn lới chính - một nguồn máy phát dự phòng Một trong những nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp tự động nguồn dự phòng theo sơ đồ đóng máy cắt phân đoạn là khi xảy ra sự cố của hệ thống nh hỏng ở trạm máy. .. trong máy phát diezen đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất làm việc của tổ máy phát Tất cả các động cơ đốt trong hiện nay đều đợc bôi trơn bằng dầu nhớt, nó sẽ làm tăng hiệu suất hoạt động của động cơ bịt kín các khe hở, chống ăn mòn, làm mát máy, tẩy sạch và bôi trơn các bộ phận truyền động trong của động cơ Việc tăng hiệu suất làm việc của động cơ diezen sẽ làm tăng công suất phát ra của máy phát. .. suất chuyển tải của thiết bị bị hạn chế Chơng II 20 Đồ án tốt nghiệp-A.T.S Nguyễn Đình Hùng Lớp TBĐ- ĐT3 Nguồn máy phát điện điêzen dự phòng 1- Máy phát Diezen: Nguồn cấp dự phòng đợc dùng phổ biến nhất hiện nay là các máy phát diezen đó là máy phát điện đồng bộ 3 pha mà rôto của nó đợc kéo bởi một động cơ chạy bằng dầu diezen Trong đồng cơ diezen này thì hỗn hợp dầu diezen và không khí đợc trộn theo