Hệ thống tựđộng chuyển nguồn dự phòng ATS (Automatic Transfer Supply) là hệ thống duy trì sự hoạt động của tải khi mất điện nhờ chế độ tự động chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới điện sang máy phát sau khi lưới mất điện. Tự động Khởi
SVTH: Phan Lý Tài 91
động/Dừng máy phát điện, tựđộng chuyển giữa nguồn Lưới/Máy phát (3 pha và trung tính), đảm bảo cung cấp liên tục cho phụ tải khi điện áp lưới bị mất hoặc không đảm bảo chất lượng. Khi điện áp lưới đảm bảo các giá trị định mức, tủ sẽ tựđộng đóng phụ
tải với lưới.
Hình 1Hình dạng tủ ATS
Tủ có tính năng bảo vệ quá tải cho hệ thống cũng như bảo vệ chạm đất với mục
đính an toàn cho người sử dụng. Có đèn tín hiệu chỉ thị trạng thái hoạt động.Để chế tạo tủ ATS thì có nhiều lựa chọn tùy theo yêu cầu của phụ tải, hoặc của máy phát hoặc của nhà đặt hàng. Thông thường với loại máy phát công suất dưới 100KVA thì dùng loại 2 contactors, máy phát công suất lớn đến 600KVA dùng MCCB hoặc lớn hơn nữa thì dùng đến máy cắt ACB,…
SVTH: Phan Lý Tài 92 Tại nước ta chỉ phổ biến loại chuyển đổi
giữa 2 nguồn. Nguồn dự phòng thông thường là Máy Phát Điện. Khi mất nguồn chính, ATS sẽ
khởi động và kiểm soát khởi động máy phát điện. Chuyển tải sang sử dụng nguồn điện dự phòng là máy phát điện. Đây là chức năng cơ bản của tủ
ATS. Ngoài ra, tủ chuyển đổi nguồn tự động ATS thường có chức năng bảo vệ khi điện lưới và máy phát điện bị sự cố như mất pha, mất trung tính, thấp áp. Thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh, những chức năng đặt thêm đó là chức năng tạo bộđịnh thời theo thời gian thực. Hình 2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Cách chọn tủ hợp lý 1.2.2. Cấu tạo ATS
Một thiết bị ATS tiêu chuNn bao gồm bộ đóng cắt (chuyển mạch lực), và bộ điều khiển. Ngoài ra còn có thể có các thiết bị giám sát và bảo vệ khác tùy thuộc yêu cầu riêng của phụ tải. Do có rất nhiều phương thức vận hành nên có rất nhiều loại tủ ATS, tuy nhiên để xét cấu tạo về mặt chung nhât, sau đây ta sẽ tìm hiểu phần cấu tạo của tủ ATS có chức năng tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (máy phát) khi nguồn chính (lưới)mất điện.
SVTH: Phan Lý Tài 93 Hình 3 Các phần tử bên trong một tủ ATS dùng bộđiều khiển PLC
- Bộđóng cắt.
• Là dạng đóng cắt có tiếp xúc được thiết kế bảo đảm vận hành tin cậy, linh hoạt và dễ sử dụng. Bao gồm:
• Các tiếp điểm lực (truyền tải dòng điện lực) tiếp xúc • Các cuộn hút nam châm điện và cơ cấu liên động cơ khí.
• Các mini công tắc và cơ cấu giám sát hành trình chuyển động của tiếp
điểm lực,
SVTH: Phan Lý Tài 94
• Các dây dẫn và đầu đấu nối tín hiệu. - Bộ lập trình PLC.
• PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định kì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt
động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PlC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Mitsubishi, Omron, schneider….Chúng có nhiều ưu
điểm như sau:
• Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễđọc. • Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
• Dung lượng bộ nhớ lớn. Tin cậy trong môi trường công nghiệp.
• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng.
• Giá cả phải hợp lý. Một số loại PLC của các hãng:
SVTH: Phan Lý Tài 95 .
Hình 4: Hình ảnh một số bộ PLC của các hãng khác nhau.
UPS.
Hình 5 Nguyên lý hoạt động của bộ UPS (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• UPS (Uninterruptible Power Supply) hay bộ lưu điện là thiết bị có thể
cung cấp điện năng trong một khoảng thời gian tương ứng với công suất thiết kế nhằm duy trì hoạt động của máy tính hoặc thiết bịđiện khi điện lưới gặp sự cố.
• Nguyên tắc hoạt động của UPS dựa trên việc biến đổi điện áp một chiều từắc quy sang dòng điện xoay chiều phù hợp với yêu cầu của máy tính. Ngoài chức năng chính là bộ lưu điện dự phòng thì một số UPS còn
được bổ sung những chức năng khác như tựđộng ổn áp, ổn tần, chống xung, lọc nhiễu hoặc chống sét lan truyền.
• Ngoài ra tủ ATS còn có thể có một số thiết bị khác như cầu chì, relay trung gian hay chốt liên động. Các thiết bị này có hay không còn phụ
SVTH: Phan Lý Tài 96 thuộc vào phương thức vận hành cũng nhưứng dụng của chúng trong các trường hợp khác nhau.
- Mặt ngoài.
Hình 6 Hình ảnh mặt ngoài tủ ATS
• Đèn báo lưới báo hiệu Điện Lưới nằm trong phạm vi cho phép.
• Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới đang cung cấp ra cho phụ tải.
• Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép.
• Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy đang cung cấp ra cho phụ tải.
• Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian này tuỳ chỉnh. • Công tắc chuyển chếđộ. Có 2 chếđộ là vận hành bằng tay và tựđộng. • Vôn kế - đo điện áp của ngồn chính và điện áp của máy phát.
SVTH: Phan Lý Tài 97
Chức năng.
Giám sát nguồn điện: Tự khởi động máy nổ khi mất điện lưới và tựđộng ngắt máy nổ khi có điện lưới trở lại.
Thời gian trễđóng điện máy nổ kể từ khi máy nổ bắt đầu hoạt động, hoặc thời gian đóng điện lưới từ khi có điện lưới trở lại có thể thay đổi được dễ dàng. (75- 100ms).Chống dao động điện: Khi nguồn điện không ổn định, hệ thống sẽ ngắt điện
đến tải để bảo vệ tải. Khi nguồn điện ổn định trở lại sau một khoảng thời gian nhất
định thì mới đóng điện đến tải.
Chức năng bảo vệ: Hệ thống có chức năng chống quá/thấp áp, mất pha điện lưới: Khi mạng điện lưới bị mất một trong ba pha, hoặc khi mạng điện lưới ba pha xảy ra hiện tượng tăng áp hoặc thấp áp vượt ra ngoài dải đã đặt, thì hệ thống tựđộng ngắt tải ra khỏi mạng điện lưới và khởi động máy phát điện để cấp điện cho tải. Khi mạng
điện lưới thực sựổn định trở lại sau khoảng thời gian đặt trước tuỳ ý (từ 01 đến 10 phút), thì hệ thống sẽ tựđộng tắt máy phát điện và đóng điện lưới đến tải.
Chức năng chỉ thị: Có đèn tín hiệu chỉ thị trạng thái hoạt động : điện lưới/máy phát.
Chức năng cảnh báo: Cảnh báo tại chỗ và truyền tín hiệu cảnh báo về trung tâm đối với các sự kiện (tuỳ ý đặt).
Các thông số hoạt động cho hệ thống được cài đặt dễ dàng tuỳ ý người vận hành.
1.3. Phương thức làm việc của tủ ATS trong nhà máy
1.3.1.Sơđồ mạch lực
SVTH: Phan Lý Tài 98
1.3.2.Nguyên lý hoạt động
Hình 8 Sơđồ nguyên lý làm việc của tủ ATS - Phương thức vận hành:
• Khi lưới mất điện: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- B1 : chỉ xác nhận lưới đã mất điện sau 5s đểđảm bảo sự cố là duy trì. - B2 : sau 5s, đèn báo lưới tắt, phát lệnh khởi động máy phát.
- B3 : sau một khoảng thời gian đặt trước tùy theo loại máy phát mà ngắt
điện mạch khởi động.
• Trong trường hợp máy phát không khởi động được, mạch khởi
động sẽ tự động đóng trở lại sau một khoảng thời gian đặt trước và chỉ cho phép khởi động máy phát tối đã 3 lần cho mỗi lần làm việc.
• Nếu trong 3 lần đó, máy phát khởi động thành công thì mạch khởi
động sẽ bị ngắt điện, reset cho lần làm việc sau.
• Nếu sau 3 lần khởi động mà máy phát vẫn không chạy hoặc chạy nhưng không có tín hiệu điện, mạch khởi động sẽ bị khóa. Đèn báo máy phát bị sự cố sáng, máy phát không thể khởi động thêm trừ phi được nhấn nút giải trừ. Người vận hành cần nhanh chóng kiểm tra và sửa chưa máy phát chuNn bị cho lần vận hành sau.
SVTH: Phan Lý Tài 99
• Trong trường hợp máy phát khởi động thành công, có tín hiệu điện
đi vào sensor của bộ Zen, đèn báo máy phát có điện sáng.
- B4 : cho máy phát chạy không tải trong 30s để các bộ phận của máy được bôi trơn đầy đủ.
- B5 : sau khoảng thời gian 30s, nếu không có sự cố nào xảy ra, phát lệnh cắt tải khỏi lưới đồng thời đóng tải vào máy phát.
• Khi lưới có điện trở lại:
- B1: chỉ xác nhận lưới đã có điện sau khoảng thời gian 2 phút để đảm bảo lưới đã ổn định.
- B2 : sau 2 phút, đèn báo lưới có điện sáng, cắt tải khỏi máy phát đồng thời
đóng tải vào lưới. Máy phát vẫn chạy không tải trong 5 phút để tránh bị lưu nhiệt.
- B3 : sau 5 phút, đóng mạch gửi tín hiệu dừng máy phát. Đèn báo máy phát có điện tắt.
• Khởi động máy phát ngay cả khi lưới vẫn có điện:
- B1 : chuyển khóa sang chếđộ bán tựđộng (Semi Automatic), đèn báo chế độ bán tựđộng sáng. Mạch khởi động máy phát làm việc giống nhưở bước 3 khi mất lưới ở chếđộ tựđộng.
- B2 : đèn báo máy phát có điện sáng nhưng không tựđộng chuyển tải sang máy phát nếu đèn báo lưới vẫn đang hoạt động.
- B3 : khi lưới mất điện, sau khoảng thời gian kiểm tra nhưở bước 1 trong trường hợp mất lưới ở chếđộ tựđộng, tải tựđộng chuyển từ lưới sang máy phát.
- B4 : khi lưới có điện trở lại, sau khoảng thời gian kiểm tra như ở bước 1 trong trường hợp lưới có điện trở lại ở chếđộ tựđộng, tải tựđộng chuyển từ
máy phát sang lưới. Máy phát vẫn chạy, đèn báo tín hiệu máy phát có điện vẫn sáng.
- B5 : muốn tắt máy phát phải xoay khóa về chếđộ tựđộng, đèn báo chếđộ
bán tựđộng tắt. Máy phát chạy không tải trong 5 phút rồi đóng mạch dừng máy phát. Đèn báo máy phát có điện tắt.
• Vận hành bằng tay:
- B1 : chuyển khóa điều khiển về chếđộ bằng tay (Manual), đèn báo chếđộ
vận hành bằng tay sáng.
SVTH: Phan Lý Tài 100 - B3 : muốn tắt chếđộ bằng tay, xoay khóa điều khiển về chếđộ Automatic (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hoặc Semi Automatic. Đèn báo chếđộ vận hành bằng tay tắt.
Sự cố máy phát: trong trường hợp máy phát bị sự cố trong khi làm việc. Mạch khởi
động máy phát lập tức bị khóa, đèn báo máy phát gặp sự cố sáng. Máy phát không thể
SVTH: Phan Lý Tài 101
Kết luận
Ngày nay, khi nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, Các công trình xây dựng trong công nghiệp ngày càng nhiều và yêu cầu cao về sử dụng điện năng. Thông qua tính toán thiết kế cung cấp điện trong đồ án, em đã vận dụng được nhiều kiến thức vào tính toán trong thực tế, từ việc tính toán phụ tải, chọn nguồn, chọn máy biến áp, đến các phương pháp chọn dây và chọn thiết bị trong nhà máy ..
Việc tính toán thiết kế cung cấp điện hạ áp giúp ta có cái nhìn tổng quát về sơ đồ điện lưới của nhà máy. Qua đó giúp người điều hành, quản lý phần điện có thế tổng hợp, theo dõi phụ tải, tính toán được lượng điện năng tiêu thụ, điện năng tổn thất nhằm có những biện pháp để nâng cao chất lượng điện năng.
Đối với nhà máy công nghiệp, ngoài việc thiết kế cung cấp điện đảm bảo về các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật thì người thiết kế cần chú ý đến các chỉ tiêu khách quan khách như tính thNm mỹ cho công trình, an toàn khi vận hành sử dụng và có thể mở rộng khi nhà máy ra tăng sản xuất. Vì vậy, đối với người tính toán cần có sự linh hoạt trong thiết kế và có khả năng sáng tạo để khắc phục các bất lợi có sẵn…
Qua đồ án, em cũng đã tìm hiểu rõ được quy
Thông qua đồ án, em xin cám ơn các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện đã theo dõi và có những lời góp ý, nhận xét giúp em có thể hoàn thiện bản thân hơn.
SVTH: Phan Lý Tài 102
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bài tập cung cấp điện - TS Trần Quang Khánh, Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật.
[2]. Giáo trình cung cấp điện – TS Trần Quang Khánh, Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật.
[3]. Lưới điện và hệ thống điện - Trần Bách, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội năm 2002.
[4]. Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện - PGS TS Phạm Văn Hòa, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội - 2006.
[5]. Ngắn mạch trong hệ thống điện - Lã Văn Út, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [6]. Quy định 994 ban hành về giá thiết bị điện và đường dây.
[7]. Quy phạm trang bị điện, quyển 1. [8]. Quy phạm trang bị điện, quyển 2.
[9]. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4kV đến 500kV - Ngô Hồng Quang, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - 2005.
SVTH: Phan Lý Tài 103
Lời mở đầu
Đất nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Sản lượng
điện năng sản xuất mỗi năm đều phát triển mạnh. Cụ thể, năm 2012 sản lượng điện năng cao gấp 4,3 lần so với năm 2000, tăng 12,9%/năm. Kết quả trong 9 tháng đầu năm 2013 ( đạt 92,2 tỷ kWh) tăng trên 7,8% riêng công nghiệp chiếm 4,1%... Do đó
đòi hỏi nhiều công trình cung cấp điện, đặc biệt là các công trình cung cấp điện có chất lượng cao, đảm bảo cung cấp điện liên tục, phục vụ tốt cho sự phát triển của các ngành kinh tế quốc dân.
Trong đó, lĩnh vực công nghiệp là một trong các ngành kinh tế trọng điểm của
đất nước, được Nhà Nước và Chính Phủ ưu tiên phát triển để đưa nước ta thành nhà nước công nghiệp vào năm 2020. Thiết kế cung cấp điện cho ngành này vì thế là 1 công việc khó khăn, đòi hỏi sự phát triển cao. Một phương án cung cấp điện hợp lý là một phương án đảm bảo việc kết hợp hài hòa giữa chỉ tiêu về kỹ thuật và tiết kiệm về
mặt kinh tế, đảm bảo đơn giản và an toàn trong sửa chữa và vận hành kỹ thuật điện,
đảm bảo chất lượng điện năng. Hơn nữa cần áp dụng các thiết bị cùng các thiết kế hiện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đại và có khả năng mở rộng trong tương lai.
Đồ án “Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy gạch men Vĩnh Thắng- Tỉnh Quảng Ninh” là cách để em có thể tìm hiểu về việc cung cấp điện cho một phụ tải quy mô lớn và vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em nhận được sự hướng dẫn của thầy Phạm Anh Tuân cũng như các thầy cô và các bạn trong khoa Hệ Thống Điện. Trong quá