Thiết kế mạch chuyển đổi ATS, quá trình chuyển mạch tự động khi mất nguồn, mất pha, mất áp, khi mạch hoạt động trở lại....Nguồn dự trữ UPS, quá trình chạy mô phỏng dự đoán các hiện tượng xảy ra,..
LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ tạo điều kiện cho em thực đồ án Trong thời gian làm đồ án em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô khoa Điện – Điện Tử - Viễn Thông Em chân thành cảm ơn thầy cố vấn thầy Th.s Nguyễn Văn Khấn tận tình dạy cho em biết kiến thức thật bổ ích, kinh nghiệm thực tế mà thầy trải qua, ý kiến thiết thực nhằm bổ sung điều chỉnh thiếu sót suốt q trình thực đồ án Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn đóng góp ý kiến tất bạn trình thực hiện đồ án SVTH: Trần Minh Sang LỜI CẢM ƠN SVTH: Trần Minh Sang MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước ta nước cơng nghiệp hố, đại hoá, kinh tế ngày phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điện lĩnh vực công nghiêp, nông nghiệp, dịch vụ phát triển không ngừng Công nghiệp khách hàng tiêu thụ điện lớn Điện thực đóng góp phần quan trọng vào lỗ lãi xí nghiệp Trong tình hình kinh tế thị trường đất nước nay, xí nghiệp lớn nhỏ, khu sản xuất điều phải tự hạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng, giá sản phẩm Điện thực đóng góp phần khơng nhỏ vào thua lỗ cơng ty, xí nghiệp Nếu tháng xảy điện – ngày xí nghiệp khơng có lãi suất, thua lỗ chậm trễ trình sản xuất, chế biến thành phẩm Thêm vào thương mại, dịch vụ chiếm tỉ lệ ngày quan trọng kinh tế quốc dân thực trở thành khách hàng quan ngành điện lực Các khách sạn cao cấp, sang trọng, nội thất ngày cao cấp, với sách mở cửa thu hút số lượng lớn khách nước ngồi đến tham quan, du lịch, nghỉ ngơi, cơng tác làm việc Việt Nam Khu vực khách hàng để điện SVTH: Trần Minh Sang MỞ ĐẦU Một biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đặt phần tử dự trữ hệ thống điện Để đưa phần tử vào làm việc nhanh chóng an tồn người ta thường sử dụng thiết bị tự động đóng dự trữ, hay gọi chuyển đổi nguồn tự động (ATS: Automatic trsnsfer switch) Xuất phát từ tầm quan trọng, thực tiễn nêu trên, với hướng dẫn GV: Th.S Nguyễn Văn Khấn Tôi tiến hành thực đề tài “Thiết kế mạch chuyển đổi ATS” 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài Bộ chuyển đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng xảy điện Khi có cố xảy điện nguồn lưới chính, nguồn chuyển đổi chuyển sang nguồn dự phòng nguồn thứ hai Việc chuyển đổi thực tay tự động Tải chuyển nguồn cấp cách tự động tay điện áp lưới phục hồi 3.Phạm vi nghiên cứu Dựa kiến thức học tài liệu 4.Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích tổng hợp SVTH: Trần Minh Sang MỞ ĐẦU 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 danh mục tài liệu tham khảo tiểu luận gồm chương SVTH: Trần Minh Sang MỤC LỤC MỤC LỤC Trang SVTH: Trần Minh Sang PHỤ LỤC HÌNH PHỤ LỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu tạo bên CB…………………………………………….2 Hình 1.2: Máy cắt khơng khí ACB MITSUBISHI AE3200 – SW… …… Hình 1.3: Cơng tắc tơ……………………………………………………… Hình 2.1: Tủ ATS……………………………………………………….…… 12 Hình 2.2: Bộ chuyển nguồn UPS…………………………………………… 15 Hình 2.3: Sơ đồ khối ATS lưới – lưới…………………………………… 17 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển…………………………………….….21 Hình 3.2: Mạch động lực ATS……………………………………………… 22 Hình 3.3: Máy phát điện…………………………………………………… 26 Hình 3.4: Mạch điều khiển ATS………………………………………… 29 Hình 3.5: Relay bảo vệ…………………………………………………….32 Hình 3.6 Hình ảnh chung tủ ATS…………………………………….34 Hình 3.7 Mặt ngồi tủ ATS với nút điều khiển………………… 35 Hình 3.8 Mặt ngồi tủ ATS với nút chuyển mạch…………………….35 Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động ATS chế độ auto……………………… 36 Hình 3.10 Sự cố áp lưới chế độ auto…………………………………….37 Hình 3.11 Sự cố dòng chế độ auto…………………………………… 37 Hình 3.12 Sự cố áp máy phát chế độ auto………………………………38 Hình 3.13 Sự cố dòng máy phát chế độ auto…………………… 39 Hình 3.14 ATS chế độ man…………………………………………… 40 Hình 3.15 Sự cố áp lưới chế độ man ………………………………… 40 SVTH: Trần Minh Sang PHỤ LỤC HÌNH Hình 3.16 Sự cố dòng chế độ man………………………………………41 Hình 3.17 Sự cố áp máy phát chế độ man………………………………41 Hình 3.18 Sự cố dòng máy phát chế độ man……………………… 42 Hình 3.19 ATS chế độ đặc biệt……………………………………… 42 Hình 3.20 Chọn lưới chọn máy phát……………………………… ….43 Hình 3.21 Ở trạng thái làm việc bình thường…………………………… 44 Hình 3.22 Ở trạng thái làm việc bình thường…………………………… 44 Hình 3.23 Ở trạng thái làm việc bình thường…………………………….45 Hình 3.24 Sự cố ngắn mạch nguồn chính……………………………….46 Hình 3.25 Sự cố ngắn mạch nguồn chính………………………………46 Hình 3.26 Sự cố ngắn mạch nguồn chính………………………………47 Hình 3.27 Mất pha nguồn chính…………………………………………48 Hình 3.28 Mất pha nguồn chính……………………………………… 48 Hình 3.29 Mất pha nguồn ……………………………………… 49 Hình 3.30 Q tải nguồn chính……………………………… 50 Hình 3.31 Q tải nguồn chính……………………………… 50 Hình 3.32 Q tải nguồn chính…………………………… 51 Hình 3.33 Nguồn lưới hoạt động trở lại………………………………… 52 Hình 3.34 Nguồn lưới hoạt động trở lại………………………………… 52 Hình 3.35 Nguồn lưới hoạt động trở lại……………………………… .53 Hình 3.36 Nguồn lưới + cố………………………………………… 54 Hình 3.37 Nguồn lưới + cố………………………………………… 54 Hình 3.38 Nguồn lưới + cố…………………………………………… 55 SVTH: Trần Minh Sang PHỤ LỤC HÌNH Hình 3.39 Nguồn lưới + cố…………………………………… …… 55 Hình 3.40 Nguồn lưới + cố………………………………………… 56 Hình 3.41 Nguồn lưới + cố………………………………………… 56 Hình 3.42 Nguồn dự phòng + cố…………………………………… 57 Hình 3.43 Nguồn dự phòng + cố…………………………………… 58 Hình 3.44 Nguồn dự phòng + cố…………………………………… 58 SVTH: Trần Minh Sang DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT EVR: Relay bảo vệ áp, thiếu áp, pha, đảo pha, cân áp pha EOCR: (Electronic Over current relay ) Rơ le bảo vệ dòng ACB (Air Circuit Breaker : Máy cắt khơng khí CTT: contactor G: generator ( máy phát ) P: Power (nguồn nuôi ) RN: Rơ le nhiệt CB: (current breaker) máy cắt FUSE: cầu chì SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Nguyên lý hoạt động sơ đồ trạng thái làm việc bình thường: Khi trạng thái hoạt động bình thường ưu tiên nguồn lưới chính, mạch (hình 3.21) Ở trạng thái hoạt động bình thường,khi có nguồn cung cấp tiếp điểm M1 đóng lại , tiếp điểm M2 mở mạch phía máy phát khơng hoạt động Đèn báo phía nguồn sáng lên, nguồn điện qua relay tiếp điểm thường mở relay đóng lại, cấp nguồn cho tải hoạt động, đồng thời lúc đèn tín hiệu điều khiển báo nguồn cung cấp cho tải nguồn lưới (hình 3.22) Hình 3.23 Ở trạng thái làm việc bình thường 3.5.2.Một số trường hợp cố xảy Sự cố ngắn mạch nguồn SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Sơ đồ mạch ATS có cố ngắn mạch xảy nguồn Hình 3.24 Sự cố ngắn mạch nguồn Nguyên lý hoạt động ATS có cố ngắn mạch nguồn : Khi có cố ngắn mạch nguồn tiếp điểm relay chống q dòng ( EOCR) tác động đèn báo phía điều khiển máy phát báo chuông báo cố nguồn ( cố ngắn mạch hình 3.24) SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.26 Sự cố ngắn mạch nguồn Trong khoảng thời gian mà thiết lập ban đầu mạch ngắt nguồn lưới ra, tiếp điểm M1 mở mạch phía nguồn khơng hoạt động, lúc nguồn ni phía máy phát đề máy phát lên, cuộn hút rơ le hút xuống mạch phía máy phát có điện, đèn báo phía máy phát sáng lên cơng tắc thường mở đóng lại cấp nguồn cho tải, lúc đèn báo phía điều khiển sáng lên nguồn cấp cho tải nguồn máy phát (hình 3.26) Khi có trường hợp cố ngắn mạch xảy mạch ATS hoạt động hình 3.6 Mất pha nguồn chính: Sơ đồ mạch ATS có cố pha nguồn : SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.27 Mất pha nguồn Ngun lý hoạt động ATS có cố pha nguồn chính: Ban đầu chưa có cố xảy nguồn cấp cho tải nguồn điện tải cung cấp tải pha Khi pha bị pha, giả sử mạch bị pha C, tiếp điểm rơ le EVR ( EVR rơ le cảnh báo sai pha, pha, áp) đèn báo chuông reo lên, báo pha nguồn ( sơ đồ mạch hình 3.27 ) SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.29 Mất pha nguồn Lúc này, nguồn ni máy phát đề máy phát lên qua điều khiển máy phát đóng tiếp điểm relay, cuộn hút rơ le hút xuống mạch phía máy phát có điện Các tiếp điểm rơ le kết hợp với CB nguồn ngắn mạch phía nguồn ra, mạch phía nguồn lưới không hoạt động Tiếp điểm M1 ban đầu thường đóng mở ra, tiếp điểm M2 đóng lại, đèn báo tín hiệu máy phát có điện, lúc nguồn máy phát hoạt động cấp nguồn cho tải hoạt động ( Sơ đồ nguyên lý hình 3.29) Q tải nguồn chính: Sơ đồ mạch ATS tải nguồn : SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.30 Quá tải nguồn Nguyên lý hoạt động ATS có cố tải nguồn : Ban đầu nguồn cung cấp cho tải nguồn Khi trường hợp cố xảy ra, nguồn bị q tải tiếp điểm rơ le dòng ( EOCR) tác động, nguồn dòng bị q tải, lúc chng báo cố reo lên, nguồn tải bị tải ( Sơ đồ mạch hình 3.30 ) Lúc nguồn nuôi máy phát đề máy phát lên, qua điều khiển máy phát đóng tiếp điểm relay, cuộn hút rơ le hút xuống mạch phía máy phát có điện SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.32 Q tải nguồn Đồng thời, lúc tiếp điểm rơ le kết hợp với CB nguồn ngắn mạch phía nguồn ra, mạch phía nguồn lưới khơng hoạt động Tiếp điểm M1 ban đầu thường đóng mở ra, tiếp điểm M2 đóng lại, đèn báo tín hiệu máy phát có điện, lúc nguồn máy phát hoạt động cấp nguồn cho tải hoạt động ( Sơ đồ nguyên lý hình 3.29) Nguồn lưới hoạt động trở lại: Sau cố khắc phục nguồn lưới hoạt động trở lại, lúc nguồn máy phát ngừng cung cấp cho tải SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Sơ đồ hoạt động ATS nguồn lưới hoạt động trở lại : Hình 3.33 Nguồn lưới hoạt động trở lại Hình 3.33 sơ đồ nguồn máy phát cung cấp cho tải hoạt động SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.35 Nguồn lưới hoạt động trở lại Khi cố khắc phục xong nguồn cấp nguồn cho CB, đèn báo hiệu phía nguồn sáng lên, mạch lúc có điện Các tiếp điểm rơ le phía nguồn đóng lại, cấp nguồn cho tải hoạt động Đồng thời lúc mạch phía máy phát cung cấp điện cho tải, xác định nguồn cung cấp ổn định lúc mạch phía máy phát ngắt ra, mạch phía máy phát khơng hoạt động 3.5.3.Chế độ đặc biệt Nguồn lưới + cố: Sơ đồ hoạt động ATS tải nguồn lưới cộng với cố : SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.39 Nguồn lưới + cố Nguyên lý hoạt động nguồn lưới cộng với cố : Khi có cố xảy CB kết hợp với tiếp điểm rơ le ngắt mạch phía nguồn ra, đồng thời lúc dao đảo hoạt động bật phía máy phát ( sơ đồ hình 3.39 ) Hình 3.41 Nguồn lưới + cố Nguồn nuôi máy phát đề máy phát lên, nguồn điện qua CB đèn báo tín hiệu có nguồn, mạch máy phát có điện cấp nguồn cho tải hoạt động Nguồn dự phòng + cố: SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Sơ đồ mạch ATS nguồn dự phòng cộng với cố : Hình 3.42 Nguồn dự phòng + cố Ngun lý hoạt động sơ đồ : SVTH: Trần Minh Sang Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển mạch động lực Hình 3.44 Nguồn dự phòng + cố SVTH: Trần Minh Sang KẾT LUẬN KẾT LUẬN Qua thời gian làm việc với nỗ lực thân hướng dẫn tận tình thầy, đặc biệt thầy Nguyễn Văn Khấn nhiệt tình dạy em, hướng dẫn trực tiếp trình làm đồ án này, tới em hoàn thành đồ án mơn học Qua q trình làm việc em nắm vững phần lý thuyết học có thêm hiểu biết nhiều thực tế Hiểu nguyên lý hoạt động mạch chuyển đổi ATS, cố mạch chuyển đổi ATS pha, tải nguồn chính,… mạch chuyển đổi nào, máy phát hoạt động cố xảy ra, cố xảy khoảng thời gian mạch chuyển sang nguồn dự phòng, đảm bảo cho tải cấp điện lien tục không bị gián đoạn Tuy nhiên, trình độ tầm hiểu biết hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy bảo giúp đỡ em hoàn thành tốt nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên thực SVTH: Trần Minh Sang KẾT LUẬN Trần Minh Sang SVTH: Trần Minh Sang TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bạch Thanh Quý – Văn Thị Kiều Mi – Ninh Văn Tiến, Khí cụ điện, Trường Đại học Cơng nghiệp TP.Hồ Chí Minh [2] Bảo vệ relay hệ thống điện, Trần Đình Long, Trần Đình Châu Nguyễn Hồng Thái, NXB khoa học kỹ thuật [3] Cơ sở khí cụ điện, Phạm Văn Chới Nguyễn Tiến Tôn, NXB khoa học kỹ thật, 1990 [4] Hướng dẫn sử dụng sửa chữa máy biến áp, động máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB giáo dục [5] Kỹ thuật vi điều khiển, Lê Văn Doanh Phạm Khắc Trương, NXB khoa học kỹ thuật, 1998 [6] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV [7] Thạc sĩ Nguyễn Văn Khấn, Giáo trình “An tồn điện”, giảng viên trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ [8] Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học kỹ thuật, 1998 [9] Catalog A.T.S hãng: Westinghouse (Anh), See Young (Hàn Quốc), Kubota (Japan), Merin Gerin (France) Website: https://vi.wikipedia.org https://tailieu.vn http://www.dientuvietnam.net/ Và số nguồn khác từ Internet SVTH: Trần Minh Sang ... đề tài Thiết kế mạch chuyển đổi ATS 2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài Bộ chuyển đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng xảy điện Khi có cố xảy điện nguồn lưới chính, nguồn chuyển đổi chuyển. .. 3.6 Hình ảnh chung tủ ATS ………………………………….34 Hình 3.7 Mặt tủ ATS với nút điều khiển………………… 35 Hình 3.8 Mặt ngồi tủ ATS với nút chuyển mạch ………………….35 Hình 3.9 Sơ đồ hoạt động ATS chế độ auto………………………... quát chung ATS CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ATS Hình 2.1: Tủ ATS Đây tủ có nút ấn, hình LCD có hệ thống đèn thị để người vận hành điều chỉnh thời gian chuyển mạch, chế độ hoạt động Tủ ATS có cổng