7 Chương II Các Thông Số Đầu Vào

Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG ĐỔI NGUỒN A.T.S Nguyên Lý Làm Việc Của A.T.S Và Các Phương Án: 2.1 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 phịng nguồn có cố Khái niệm nguồn bị cố bao gồm: Mất nguồn, pha,ngược thứ tự pha, điện áp cao thấp trị số cần thiết Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng người ta phân A.T.S làm loại sau: - A.T.S cho nguồn: nguồn lưới – nguồn Acquy(nguyên lý U.P.S) - A.T.S cho nguồn: nguồn lưới – nguồn lưới dự phòng - A.T.S cho nguồn: nguồn lưới - nguồn máy phát dự phịng Và loại nguồn cấp khác A.T.S lại có chế độ vận hành khác 2.1.1 Nguồn cấp điện không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply): Nguyên lý nguồn U.P.S thiết bị có nguồn đầu vào nối với lưới điện, đầu nối với thiết bị, bên U.P.S có Accquy khô Khi điện bất thường U.P.S lấy điện từ Accquy cung cấp cho thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên cung cấp cách liên tục Về tính cơng dụng, hiên nhà kỹ thuật phân chia U.P.S thành hai loại: + Standby U.P.S + Online U.P.S Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 14 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Standby U.P.S: nguồn làm việc chế độ chờ, có nghĩa là: Khi có điên áp lưới cung cấp cho tải U.P.S làm nhiện vụ tích trữ lượng Khi điện lưới lượng tích luỹ trước thông qua mạch chuyển cung cấp cho tải Online U.P.S: nguồn làm việc thường xuyên, nghĩa điên áp lưới đưa qua xử lý trung gian đưa tải Trong trường hợp bước xử lý trung gian hoạt động để cung cấp lượng cho tải Đối với nguồn Online U.P.S tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao, chất lương điên áp ổn định Đối với nguồn Standby U.P.S độ chuyển mạch chậm ảnh hưởng đến điện áp Có thể biểu diễn sơ đồ cấu trúc U.P.S sau: Lưới Biến áp vào Chỉnh Lọc Lưu Nghịch Lưu Biến áp Tải B Nạp A.quy Đ/K Đ/K Nghịch Chỉnh lưu Lưu Nguồn - Chức khối: ❖ Biến áp vào: Hạ áp từ điện áp lưới 220v xuống điện áp 24 – 48v dùng để nạp cho ắc quy Cách ly giaa hệ thống lưới chống ngắn mạch nguồn Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 15 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh ❖ Chỉnh lưu: Tạo điện áp chiều dùng cho việc nạp ắc quy đưa tới nghịch lưu ❖ Lọc chỉnh lưu: San phẳng điện áp từ chỉnh lưu để đưa đến nghịch lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp đầu nghịch lưu ❖ Nghịch lưu: Biến áp điện áp chiều lấy từ đầu nghịch lưu 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 lượng Khi điều khiển mạch điều khiển nạp ắc quy nạp Khi điện áp ắc quy tăng đến mức mạch điều khiển cắt việc nạp ắc quy ❖ Accquy: nơi tích trữ lượng có điẹn áp nguồn 220v nơi cung cấp lượng cho phụ tải lưới điện bị Thời gian trì điện U.P.S phụ thuộc nhiều vào dung lượng ắc quy ❖ Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở thyristor mạch chỉnh lưu cho điện áp sau lưu ổn định theo yêu cầu ❖ Điều khiển nghịch lưu: 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 trị quan trọng ổn áp hoạt động song song với nghịch lưu ❖ Nguồn: Dùng để cung cấp mức điện áp khác cho hai điều khiển chỉnh lưu nghịch lưu Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 16 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh 2.1.2 A.T.S lưới - lưới: Sơ đồ cấu trúc A.T.S lưới – lưới I II MBA MBA ĐK AP1 SS1 SS2 AP2 CM Tới tải Trong đó: I, II – nguồn cung cấp MBA- máy bién áp AP1, AP2- áp tô mát bảo vệ mạch lực SS1, SS2- khối so sánh CM – chuyển mạch Trong trường hợp phụ tải cấp điện từ lưới nguồn dự phòng lấy từ lưới qua máy biến áp vận hành song song hình số nguyên lý làm việc tự động chuyển nguồn sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 17 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Hoạt động ATS so với nguồn cấp trì chế độ ATS đưa nguồn lưới vào làm việc cắt nguồn dự phịng ngược lại, tức làm việc theo nguyên tắc “cần bập bênh” tượng đóng nguồn cấp tới tải lúc cắt nguồn cấp tới tải Nguồn Nguồn MBA1 U MBA2 ATS Mất A N1 N1 B N2 Phục hồi N1 N1 D C N1 N2 Chuyển tải Quay t Tải (05)s (160s30)phút Hình Giải thích hoạt động sơ đồ: Giả sử ban đầu tải cấp điện nguồn lưới qua máy biến áp hình số + Đến thời điểm A, xẩy cố lưới cấp nguồn (như điện áp, pha) ATS nhận tín hiệu “sự 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 ngồi cấp dự phịng hồn tồn đảm bảo chất lượng điện theo yêu cầu (đủ U,f) ATS tạo tín hiệu trễ tAB = (0 - 5)s để khẳng định chắn nguồn chính, tạo tín hiệu đến cấu chấp hành, tác động chuyến tải làm việc nguồn cấp dự phòng + Khi tải làm việc nguồn dự phịng mà nguồn lưới phục hồi lại phận xử lý tín hiệu “có điện” ATS nhận tín hiệu Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 18 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh đưa tín hiệu trễ thời gian TCD = (3 - 30) phút để khẳng định chắn nguồn cấp ổn định đưa 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 phịng ra, đóng tải vào nguồn lưới + 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 lưới-lưới thực máy cắt phân đoạn: - Sau ta xét ví dụ cụ thể việc sử dụng đóng cắt MC phân đoạn cơng việc đưa nguồn dự phịng vào làm việc Thông thường nhà máy sản xuất thường có máy biến áp vận hành song song, phía hạ áp thường 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 sau: BATG 1MC 1BA 3MC 2BA ATS 2MC 4MC 5MC Tải Hình Hoạt động sơ đồ đóng cắt dự trữ phân loại góp sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 19 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Trong điều kiện vận hành bình thường, ATS gửi tín hiệu đến cắt 5MC đưa tải đến làm việc nguồn cấp chính, nguồn cấp qua 1MBA Khi xảy cố nguồn cấp chính, 1MBA, máy cắt điện máy biến áp cố 1MC MC cắt 1MBA khỏi lưới sau thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phịng ATS nhận xử lý tín hiệu điện đưa từ 1MBA đóng 5MC để tải lại liên tục cấp điện qua 2MBA, cấp điện qua nguồn dự phòng Nếu sau cố khắc phục, nguồn lưới 1MBA đưa vào vận hành thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ ATS nhận tín hiệu đưa đến từ 1MBA xử lý tín hiệu đó, làm chậm xử lý thời gian đủ để xác định xác điện áp xuất đưa tín hiệu đến 5MC 2MBA sau đóng 1MBA vào hoạt động cấp điện cho tải Tóm lại, phụ tải cấp điện liên tục nhờ có thiết bị tự động chuyển nguồn ATS Sơ đồ mạch điện tự động đóng cắt 5MC trình bày hình sau: BATG + + 1MC 1 RGT 3MC RGT 1MBA 2MBA CC 2MC _ CC _ Tải _ 4MC CĐ + _ + _ 5MC Hình Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 20 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh + 1CC 1MC 2MC 3MC 4MC - 2CC 1RGT 2MC 2RGT 4MC 2MC 1RGT 5CĐ 5MC 4MC 2RGT Hình Nguyên lý làm việc sơ đồ sau: Vì lý máy cắt MBA bị cố bị cắt ra, tiếp điểm phụ thường kín máy cắt đóng lại, đưa nguồn điện qua tiếp điểm rơle trung gian RGT đến cuộn đóng CĐ máy cắt 5MC, đóng máy cắt 5MC Trong sơ đồ tiếp điểm phụ MC mắc nối tiếp qua MC phía hạ áp Mục đích để cắt MC phía hạ áp nhánh chóng dẫn đến đảm bảo đóng nguồn dự trữ thuận lợi Tiếp điểm rơle RGT có thời gian mở chậm, đảm bảo cho việc đóng cắt 5MC chắn Mục đích dùng rơle trung gian có thời gian mở chậm RGT cho tín hiệu đóng cắt 5MC lần, sau đóng máy cắt 5MC, ngắn mạch Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 21 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh hạ áp chưa loại trừ, bảo vệ đặt máy cắt 5MC lại mở máy cắt ra, trường hợp lại cho tín hiệu đóng 5MC lần làm hư hỏng thêm máy cắt phải làm việc lần dịng điện lớn, dẫn đến phải sửa chữa ln Từ sơ đồ đóng cắt máy cắt phân đoạn trên, thực tế ứng dụng đóng lượng dự phịng phong phú, cung cấp điện an tồn cho họp lớn, mít ting lớn, sử dụng loại cơng tắc tơ có hai tiếp điểm, cơng tắc tơ đóng, tiếp điểm làm việc; điện công tắc tơ mở, đóng tiếp điểm thứ 2, tiêu thụ cấp điện liên tục từ nguồn đến 2.1.3 ATS cho nguồn: Một nguồn lưới - nguồn máy phát dự phịng: Một nhược điểm lớn phương pháp tự động nguồn dự phịng theo sơ đồ đóng máy cắt phân đoạn xảy cố hệ thống hỏng trạm máy biến áp không gian, điện áp nguồn dẫn đến làm cho tiêu thụ bị điện; hay nói cách khác tính chủ động việc cung cấp điện cho phụ tải kiểu sơ đồ không cao Để khắc phục nhược điểm này, xí nghiệp thường trang bị thêm nguồn điện Điêzen dự phịng Đơi điều hộ tiêu thụ ưu tiên: Đối với phụ tải điện có vị trí quan trọng đời sống trị, kinh tế, xã hội quốc gia như: Hội trường Quốc hội, nhà khách Chính phủ, Ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, sân bay, hải cảng, bệnh viện thời gian điện phải tính đến hàng phút, chí đến hàng giây Bởi lẽ xảy điện lâu nơi dẫn đến việc xảy tình xấu mà ta khơng thể lường trước Ví dụ Hội Trường Quốc Hội, Nhà khách phủ, Đại sứ quán để xảy điện lâu làm dở dang họp quan trọng Chính phủ Nhà Nước dẫn đến gây thiệt hại kinh tế - trị to lớn cho đất nước Còn Ngân hàng Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 22 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh nhà nước việc xảy điện lâu dẫn đến việc quản lý tiền tệ Ngân hàng bị gián đoạn, cụ thể hệ thống trì điện cho trung tâm máy tính (UPS) khơng đủ cơng suất để làm việc lâu được, dẫn đến đình trệ cơng việc, gây thiệt hại lớn cho kinh tế đất nước Các khu vực sân bay, hải cảng, khu quân xảy điện dẫn đến nguy hiểm cho an ninh quốc phòng, cho kinh tế đất nước cho tính mạng người Một số xí nghiệp u cầu điện khơng lâu quá, ví dụ xí nghiệp bánh kẹo điện thời gian quy định dây truyền nướng bánh bị cháy tồn mẻ bánh lị, gây thiệt hại kinh tế, số trường hợp CO2 sinh gây nổ lị làm hư hại nghiêm trọng Xí nghiệp gạch dùng lò tuynen điện lâu, máy rung ngừng làm việc, trình lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản lượng rượu Còn khách sạn sang trọng yêu cầu hưởng thụ khách hàng đến để nghỉ ngơi du lịch nên hộ tiêu thụ loại để điện lâu Do tất địi hỏi mà việc tự động hố đóng nguồn điện dự phòng Diezen yêu cầu cần thiết Sơ đồ nguyên lý tự động hoá nguồn dự phịng diezen hình Tải MC MF Lưới Động điezen Điều khiển Hình Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 23 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Quy trình làm việc thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng diezen theo thời gian thể hình U lưới Lưới A C Máy phát B D E F Máy phát 0,85U t (05)s 16s30min 0180s (025)s Hình 2.1.4 Nguyên lý hoạt động A.T.S: Mất lưới, pha, sụt áp 0,85Uđm A.T.S phải phát tín hiệu khởi động máy phát sau 5s(để tránh lưới giả) Còn tượng khác như: điện áp pha đối xứng mức cho phép, điện áp pha lớn 1,1Uđm, không thứ tự pha(xuất từ trường thứ tự nghịch điện pha) xuất A.T.S phát tín hiệu khởi động lưới cịn chất lượng tồi: khơng thứ tự pha tạo từ trường thứ tự ngược động pha làm máy quay ngược làm cho quạt thổi khí độc(trong nhà máy hố chất) quay ngược làm khí độc tràn gây chết người, máy điều hồ trung tâm(trong khách sạn, Đại sứ qn) khơng hoạt động đúng, máy làm kem, đá khơng đóng băng Còn tượng pha hay sụt áp mức cho phép làm cho máy điện không đồng pha không khởi động được, hệ thống chiếu sáng không đủ sáng bị điện Hiện tượng áp Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 24 Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh lâu dài gây cháy hỏng thiết bị mắc mạng Hiện tượng đối xứng pha mức cho phép gây sụt áp pha áp pha khác làm hỏng thiết bị điện pha mắc vào pha có điện áp cao, thiết bị điện pha mắc vào pha bị sụt áp khơng đủ cơng suất: quạt quay chậm, đèn huỳnh quang không khởi động Khởi động máy phát điêzen: + Máy điêzen khởi động từ tới lần cho lần lưới gặp cố, khởi động lần mà khơng thành cơng(n