Thiết kế mạch chuyển đổi ATS, quá trình quá tải, mất áp, mất pha, đảo áp,.. và khi nguồn hoạt động trở lại, nguồn dự trữ UPS... .
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 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 i MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước ta nước cơng nghiệp hố, đại hố, 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 đến tham quan, du lịch, nghỉ ngơi, công tác làm việc Việt Nam Khu vực khách hàng để điện 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) ii 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 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 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.APTOMAT MCCB 1.2.ACB 1.2.1.Khái niệm 1.2.2.Cách chọn ACB 1.3.CONTACTOR 1.3.1.Khái niệm 1.3.2.Cấu tạo 1.3.3 Nguyên lý hoạt động 1.3.4.Phân loại 1.3.5.Các thông số contactor 1.3.6.Khả đóng khả 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 nguồn: nguồn lưới – nguồn máy phát dự phòng 18 2.4.Nguyên lý hoạt động 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 tốn 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 MƠ PHỎNG DỰ ĐỐN CÁC SỰ CỐ CHÍNH CĨ THỂ XẢY RA 39 3.5.1.Ở trạng thái làm việc bình thường 39 3.5.2.Một số trường hợp cố xảy 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 CB Hình 1.2: Máy cắt khơng khí ACB MITSUBISHI AE3200 – SW Hình 1.3: Cơng tắc tơ Hình 2.1: ATS Hình 2.2: Bộ chuyển nguồn UPS Hình 2.3: Sơ đồ khối 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 áp, thiếu áp, pha, đảo pha, cân áp pha EOCR: (Electronic Over current relay ) Rơ le bảo vệ q 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 vii CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ATS 1.1.APTOMAT MCCB Ngày vấn đề sử dụng thiết bị điện gia dụng công nghiệp với tỷ lệ phủ rộng 90%, hầu hết thiết bị điện dân dụng công nghiệp phải bảo vệ thông qua thiết bị đóng cắt bảo vệ nhằm đảm bảo an tồn cho thiết bị người sử dụng Một thiết bị bảo vệ phải kể đến Aptomat, hay gọi tên khác như: Cầu dao tự động, CB, MCB (Miniature Circuit Breaker), MCCB (Molded Case Circuit Breaker),… Aptomat MCCB (Moulded Case Circuit Bkeaker hay thường gọi CB khối): Bảo vệ tải ngắn mạch Áp tô mát kiểu khối Đây dạng CB tiêu chuẩn chủ yếu dùng công nghiệp, mạch động lực Cấu tạo aptomat : Tiếp điểm Aptomat thường có tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ hồ quang -Với aptomat nhỏ khơng có tiếp điểm phụ -Tiếp điểm thường làm vật liệu dẫn điện tốt chịu nhiệt độ hồ quang sinh Khi đóng mạch tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm Tiếp điểm phụ sử dụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm Hình 1.1: Cấu tạo bên CB – Vỏ hộp – Tiêp điểm – Bộ dập hồ quang – Cơ cấu tác động khí – Móc bảo vệ Hộp dập hồ quang: Thường sử dụng thép chia hộp thành nhiều ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt Các thông số kỹ thuật bản: - Điện áp định mức : giá trị điện áp làm việc dài hạn thiết bị điện aptomat đóng ngắt - Dòng điện định mức : dòng điện làm việc lâu dài aptomat, thường dòng định mức aptomat 1,2 đến 1,5 lần dòng định mức thiết bị bảo vệ - Dòng điện tác động (Itd) : dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà tính chọn tác động khác Với động điện không đồng pha rotor lồng sóc thường Itd=1.2-1.5 It, ( với It aptomat bảo vệ thiết bị) Cách chọn Áp tô mát: Áp tô mát chọn theo điều kiện : - Uđm A ≥ UđmLD (luôn sản xuất với điện áp lớn điện áp nhà máy) - Iđm ≥ Itt (lựa chọn giống 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 nguồn) Giả sử trạm biến áp phân phối 300 kVA, điện áp 12/0,5 kV cấp điện cho xí nghiệp, xí nghiệp có cơng suất tính tốn 110 kW u cầu lựa chọn áp tơ mát tủ phân phối trạm Dòng điện tính tốn xí nghiệp: 𝑇𝑡𝑡1 = 𝑇𝑡𝑡22 = Ptt √3𝑈 đ𝑚 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 110 √3 0,380.0,85 = 196,62 A Trong phụ tải cos𝜃 = 0.85 Dòng điện định mức 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 46 ➢ Quá tải nguồn chính: Khi q tải nguồn đèn phía relay bảo vệ q dòng (EOCR) sáng chuông reo lên báo hiệu mạch bị tải, mạch ngắt ra, máy phát khởi động lên đèn phía máy phát sáng lên cấp nguồn cho tải hoạt động 47 48 49 ➢ Nguồn lưới hoạt động trở lại: Nguồn lưới hoạt động trở lại máy phát ngắt tiếp điểm M1 đóng lại, tiếp điểm thường mở phía lưới đóng lại, cấp nguồn cho tải hoạt động trở lại 50 51 52 3.5.3.Chế độ đặc biệt ➢ Nguồn lưới + cố: Khi nguồn lưới cố xảy phía lưới đóng dao đảo phía lưới, tắt CB trước sau mở dao đảo Phía máy phát, đóng dao đảo phía máy phát sau bật CB máy phát cấp nguồn cho tải 53 54 55 ➢ Nguồn dự phòng + cố: Ở chế độ phía máy phát đóng dao đảo phía máy phát, sau đóng CB phía máy phát Phía lưới đóng dao đảo nguồn có điện, báo đèn sáng, cấp nguồn cho tải hoạt động 56 57 58 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 hồn 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 không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy bảo giúp đỡ em hồn thành tốt nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày 25 tháng 04 năm 2017 Sinh viên thực Trần Minh Sang 59 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] Thạc sĩ Nguyễn Văn Khấn, Giáo trình “An tồn điện”, giảng viên trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ [3] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500 kV [4] Cơ sở khí cụ điện, Phạm Văn Chới Nguyễn Tiến Tôn, NXB khoa học kỹ thật, 1990 [5] Bảo vệ relay hệ thống điện, Trần Đình Long, Trần Đình Châu Nguyễn Hồng Thái, NXB khoa học kỹ thuật [6] Hướng dẫn sử dụng sửa chữa máy biến áp, động máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB giáo dục [7] Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học kỹ thuật, 1998 [8] Kỹ thuật vi điều khiển, Lê Văn Doanh Phạm Khắc Trương, NXB khoa học kỹ thuật, 1998 [9] Bài giảng điện tử số, Giáo sư Lương Ngọc Hải [10] 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 60 ... 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. .. 18 2. 4.Nguyên lý hoạt động 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 tốn chọn dây dẫn 23 ... 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