2..3 .2 Dây quấn máy biến áp
3.2.1Bộ điều khiển PLC
3.2 Cấu tạo của tủ ATS
3.2.1Bộ điều khiển PLC
Trong ATS để điều khiển sự chuyển đổi nguồn tự động, ngƣời ta dùng bộ PLC
3.2.1.1 PLC là gì?
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình đƣợc cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình
3.2.1.2 Cấu tạo của PLC
Thơng thƣờng thì một PLC sẽ có các bộ phận chính nhƣ sau:
Hình 3.2 - Cấu tạo của PLC
RAM, ROM – là một bộ nhớ chƣơng trình bên trong, ta có thể thêm bộ nhớ bên ngồi EPROM
CPU – là bộ xử lý trung tâm có cơng giao tiếp dùng cho việc kết nối với PLC
Các module vào – ra
3.2.1.3 Ngun lí làm việc của PLC
Thơng thƣờng, bộ PLC đã đƣợc các nhà cung cấp cài đặt các chế độ làm việc mà nhà cung cấp yêu cầu. Bộ PLC lấy tín hiệu trực tiếp từ nguồn điện áp lƣới và nguồn điện áp máy phát điêzen, đồng thời lấy tín hiệu từ nguồn máy phát thơng qua BI, lấy tín hiệu từ cảm biến tốc độ, tín hiệu áp lực dầu, nhiệt độ, mức nhiên liệu của động cơ điêzen để điều khiển, bảo vệ máy phát điện và động cơ điêzen trong các trƣờng hợp làm việc khơng bình thƣờng và sự cố
Hình 3.3 - Sơ đồ tự động chuyển đổi nguồn điện dự phịng điêzen và lưới điện (ATS)
Bình thƣờng, khi có điện áp lƣới, bộ PLC ƣu tiên cài đặt đóng cơng tắc tơ M, phụ tải làm việc với điện áp lƣới. Khi mất điện áp lƣới, bộ PLC cho tín hiệu tới rơ le K, sau đó rơ le đóng tiếp điểm đƣa nguồn vào cuộn dây khởi động, động cơ khởi động kéo theo điêzen quay theo. Tốc độ quay của điêzen đạt tới giới hạn nào đó, đồng thời bộ PLC cho tín hiệu tới van V , mở van nhiên liệu vào điêzen, điêzen khởi động; sau một thời gian ngắn sẽ đạt đến định mức, điện áp máy phát đƣợc thành lập và đạt giá trị định mức. PLC cho tín hiệu đóng cơng tắc tơ G, phụ tải sử dụng nguồn điện điêzen.
Nếu điện áp điêzen không thành lập đƣợc, bộ PLC cho tín hiệu dừng điêzen Khi điện áp có lƣới điện trở lại, bộ PLC cho tín hiệu cắt cơng tắc tơ G, đóng cơng tắc tơ M, phụ tải sử dụng điện áp lƣới. PLC đƣợc cài đặt sau 3 phút mới dừng điêzen
Khi điêzen đang làm việc, máy phát điện một chiều tự động nạp điện cho ác quy. Trong q trình điêzen đang khởi động, có điện áp lƣới trở lại, PLC ƣu tiên cho tín hiệu đóng cơng tắc tơ M, phụ tải sử dụng điệ áp lƣới. Đồng thời, PLC vẫn cho tín hiệu khởi động điêzen tiếp tục, cho đến khi khởi động thành công. Nếu điện áp lƣới cịn duy trì, sau 3 phút, bộ PLC cho tín hiệu dừng điêzen
Bộ PLC khởi động điêzen 3 lần. Khởi động lần 1 không thành công, bộ PLC cho tín hiệu khởi động lần 2, nếu khơng thành công lại tiếp tục khởi động lần 3. Nếu tiếp tục khơng thành cơng, bộ PLC cho tín hiệu dừng hẳn. Khoảng cách giữa mỗi lần khởi động là 30s
Nếu mất áp lực dầu bôi trơn, nhiệt độ cao quá mức cho phép, hết nhiên liệu và những bất thƣờng khác ở máy phát điện, bộ PLC cho tín hiệu dừng điêzen
Có thể thao tác bằng tay các chế độ làm việc của máy trên bàn phím của bộ PLC Ở tủ điện 15 – bộ điều khiển là PLC của hãng schneider loại UA controller – 220/240 V – 50/60Hg, có hình dạng nhƣ ở hình 3.4
Hình 3.4 - Bộ điều khiển PLC của hãng Schneider
Quá trình chuyển nguồn tự động đƣợc thực hiện qua cài đặt với các nút chỉnh t1, t3, t4 và t5. Quá trình cài đặt nhƣ sau:
1. Khi mất điện: ATS tự động thực hiện nhƣ sau: Bật máy phát 1 làm việc
Cắt máy cắt ACB – BA3 của MBA3. Máy phát 1 làm việc sau một khoảng thời gian( khoảng 1 phút) thì đóng máy cắt của máy phát 1, cấp điện cho tải 2. Khi có điện trở lại
MF1 vẫn làm việc tiếp một thời gian nữa, để đề phòng điện lƣới chập chờn chƣa ổn định ngay. Khoảng thời gian này thƣờng là 6 phút. Sau khi lƣới điện đã ổn định, cắt máy cắt ACB – MF1, chờ 1 khoảng thời gian(khoảng 1 phút) thì đóng máy cắt ACB-BA3 của MBA3 , cấp điện cho tải. Tiếp theo là điều khiển cho MF1 làm khoảng 4 phút. Để cho mát máy thì dừng.
3.2.2 Thiết bị đóng cắt tự động - Aptomat 3.2.2.1 Khái niệm về aptomat
Aptomat là tên thƣờng gọi của thiết bị đóng cắt tự động (cầu dao tự động). Trong tiếng Anh thiết bị đóng cắt là Circuit Breaker (viết tắt là CB). Aptomat có chức năng đóng cắt và bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện. Một số dịng Aptomat có thêm chức năng bảo vệ chống dịng rị đƣợc gọi là aptomat chống rò hay aptomat chống giật.
3.2.2.2 Cấu tạo của aptomat
Tiếp điểm của Aptomat – xem hình 3.5
Hình 3.5 - Sơ đồ Aptomat dịng điện cực đại
Aptomat thƣờng đƣợc chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).
Khi đóng mạch, các tiếp điểm chính đóng trƣớc, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngƣợc lại, tiếp điểm chính mở trƣớc, sau đến
tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hộp dập hồ quang. Nhƣ vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm điểm hồ quang, do đo bảo vệ đƣợc tiếp điểm chính để dẫn điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hƣ hại tiếp điểm chính.
Hộp dập hồ quang của Aptomat
Để CB Aptomat dập đƣợc hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lƣới điện, ngƣời ta thƣờng dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở.
Kiểu nửa kín đƣợc dặt trong vỏ kín của CB và có lổ thốt khí. Kiểu này có dịng điện giới hạn cắt khơng q 50KA. Kiểu hở đƣợc dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V (cao áp).
Trong buồng dập hồ quang thông dụng, ngƣời ta dùng những tấm thép xếp thành lƣới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang.
Cơ cấu truyền động cắt Aptomat
Truyền động cắt thƣờng có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện). Xem hình 3.5
Điều kiển bằng tay đƣợc thực hiện với các CB có dịng điện định mức khơng lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) đƣợc ứng dụng ở các CB có dịng điện lớn hơn (đến 1000A).
Để tăng lực điều khiển bằng tay ngƣời ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý địn bẩy. Ngồi ra cịn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén.
Móc bảo vệ Aptomat
CB Aptomat tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ - gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện có sự cố q dịng điện (q tải hay ngắn mạch) và sụt áp, xem hình 3.5
Móc bảo vệ q dịng điện (cịn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện không bị quá tải và ngắn mạch, đƣờng thời gian - dịng điện của móc bảo vệ phải nằm dƣới đƣờng đặc tính của đối tƣợng cần bảo vệ. Ngƣời ta thƣờng dùng hệ thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB.
Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này đƣợc quấn tiết diện lớn chịu dịng tải và ít vịng. Khi dịng điện vƣợt q trị số cho phứp thì phần ứng bị hút và nóc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra. Điều
chỉnh vít để thay đơi lực kháng lị xo, ta có thể điều chỉnh đƣợc trị số dịng điện tức động. Để giữ thời gian trong boả vệ quá tỉ kiểu điện từ, ngƣời ta thêm một cơ cấu giữ thời gian.
Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tƣơng tự nhƣ rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải. Kiểu này có nhƣợc điểm là qn tính nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh đƣợc dịng điện tăng vọt khi có ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ đƣợc dịng điện q tải.
Vì vậy ngƣời ta thƣờng sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong một CB. Loại này đƣợc dung ở CB có dịng điện đính mức đến 600A.
Móc bảo vệ sụt áp (cịn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thƣờng dung kiểu điện từ. Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này đƣợc quấn ít vịng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn.
3.2.3.3 Nguyên lí làm việc của aptomat
Sơ đồ nguyên lý của Aptomat dịng điện cực đại
Hình 3.5 - Sơ đồ Aptomat dòng điện cực đại
Ở trạng thái bình thƣờng sau khi đóng điện dùng tay đóng cần đóng aptomat. Aptomat đƣợc giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Cần đóng ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút .
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 đƣợc thả tự do, lò xo 1 đƣợc thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của Aptomat đƣợc mở ra, mạch điện bị ngắt.
Hình 3.6 - Sơ đồ Aptomat điện áp thấp
Khi aptomat ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau. Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 đƣợc thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của Aptomat đƣợc mở ra, mạch điện bị ngắt.
3.2.3 Máy cắt khơng khí
3.2.3.1 Máy cắt khơng khí ACB là gì?
Máy cắt khơng khí hay còn đƣợc gọi tắt là ACB (Air Circuit Breaker). Đây là một khí cụ điện có cơng dụng dùng để đóng cắt, bảo vệ các thiết bị điện trƣớc những sự cố nhƣ: quá tải, ngắn mạch. ACB thì có cấu trúc khá phức tạp về mặt kết cấu. ACB có giá thành thấp hơn so với VCB nhƣng lại địi hỏi cơng tác bảo trì, bảo dƣỡng định kỳ, nghiêm ngặt. ACB dùng luồng khí nén để dập tắt luồng hồ quang khi đóng cắt
3.2.3.2 Cấu tạo của máy cắt khơng khí ACB
Máy cắt hoạt động theo cơ chế năng lƣợng dự trữ, nó sẽ sử dụng một lị xo đƣợc nạp trƣớc, lị xo có thể đƣợc tiến hành nạp bằng tay với sự hỗ trợ của cơ cấu nạp lò xo, hoặc nạp bằng điện với sự hỗ trợ của động cơ nạp, nếu đƣợc cung cấp. Cơ chế hoạt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
động này đƣợc sử dụng trong tất cả các máy cắt khơng khí. Cơ chế này đƣợc phát triển sử dụng, cải tiến hơn so với các thiết bị trƣớc vì nó tạo ra sự tin cậy, tuổi thọ cao hơn và chi phí bảo trì thấp hơn.
Hình 3.7 - Sơ đồ cấu tạo của máy cắt khơng khí ACB Cơ chế tiếp xúc (Contact Mechanism) của máy cắt khơng khí
Bộ phận dẫn điện của máy cắt khơng khí đƣợc thiết kế theo kiểu modul hóa. Mỗi cực gồm các tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang, các tiếp điểm này đƣợc lắp đặt cẩn thận trong các vỏ bọc modul hóa. Tiếp điểm hồ quang với tiếp điểm chính sẽ hoạt động theo cơ chế: các tiếp điểm hồ quang sẽ đóng trƣớc và đƣợc mở sau các tiếp điểm chính. Điều này giúp làm giảm bớt sự ăn mịn các tiếp điểm chính khi hoạt động bình thƣờng và ngắn mạch. Các dụng cụ đo lƣờng dòng điện đƣợc đặt bên trong mỗi bộ cực xung quanh đầu nối thấp hơn.
Bộ phận dập hồ quang (Arc Chutes) của máy cắt khơng khí
Bộ phận dập hồ quang của máy cắt khơng khí đƣợc cung cấp để dập hồ quang điện. Bộ phận này gồm các tấm kim loại mỏng đƣợc lắp song song trong những vỏ bọc cách ly. Hồ quang đƣợc phân chia đều cho những tấm kim loại này mà nó có chức năng giúp dập hồ quang nhanh hơn. Hồ quang vì thế sẽ bị hạn chế, phân chia và dập tắt hoàn toàn trong bộ phận dập hồ quang của máy cắt khơng khí. Sự cách ly hợp lý giữa các bộ phận dẫn điện giúp làm giảm bớt sự tiêu thụ năng lƣợng khi ngắn mạch, từ đó giúp cho nó có khả năng thiết lập những kết nối tải và hệ thống nguồn cấp ở cả hai mặt.
Cơ chế nhả của máy cắt khơng khí
Bộ phận này gồm có các chốt giữ từ tính mà nó liên kết với các nút ấn báo nhả. Mạch điện cung cấp một tín hiệu riêng cho bộ phần này khi xảy ra quá dòng, quá tải…và bộ phận này sẽ gây ra tác động để nhả máy cắt.
Trong trƣờng hợp bảo vệ q dịng thì dịng điện cảm ứng sẽ đƣợc gửi đến từ máy biến dòng (Current Transformer – CT) đƣợc lắp trên các đầu nối chính. Nếu trong trƣờng hợp xảy ra bất cứ lỗi nào khác nữa thì đầu ra thứ 2 của CT sẽ đƣợc tăng nên. Tín hiệu từ đầu ra thứ 2 sẽ đƣợc chuyển tới bộ vi điều khiển trong mạch điện. Bộ vi điều khiển sẽ có chức năng lập trình để tạo ra các tín hiệu xử lý ứng với mỗi trƣờng hợp cụ thể. Thời gian cắt yêu cầu và dịng điện cắt có thể đƣợc cài đặt thơng qua sự hỗ trợ của các công tắc chuyển đổi đƣợc cung cấp trên panel phía trƣớc của mạch điện phụ trợ.
3.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của máy cắt khơng khí ACB
Máy cắt khơng khí đƣợc dùng để cắt nguồn điện tổng phía hạ áp của trạm biến áp phân phối điện. Đồng thời ACB cũng có thể sử dụng làm máy cắt chủ cho đƣờng dây ra ngồi.
Vị trí lắp đặt máy cắt khơng khí ACB rất linh hoạt, có thể lắp đặt trên tƣờng, trên giá. Cùng với đó là các phƣơng thức bảo vệ và thao tác hoạt động đƣợc thực hiện cũng linh hoạt.
ACB sử dụng luồng khơng khí nén để thổi tắt hồ quang. Vì vậy, quá trình dập tắt hồ quang diễn ra nhanh chóng do khơng cần thời gian để tạo ra khí, nó hồn tồn phụ thuộc vào tốc độ cắt nhanh của máy cắt.
Hình 3.8 - Nguyên lý hoạt động của máy cắt khơng khí ACB
Ngăn dập hồ quang 6 đặt ở phần trên, cịn ngăn truyền động 1 đặt ở phần phía dƣới của máy cắt. Khí nén dùng để cắt sẽ đi qua van K2 vào ngăn dập hồ quang, và sẽ hỗ trợ đẩy píttơng truyền động 2 đi xuống phía dƣới. Lúc đó, đầu tiếp xúc động 7 sẽ rời khỏi đầu đĩnh 8 làm cho xuất hiện hồ quang. Một luồng khí mạch sẽ đƣợc phụt qua lỗ của đầu 8, lên nắp quy lát 10 và thoát ra ngoài qua lỗ 11, làm hồ quang bị tắt.
Để đóng cắt, tiến hành mở van 1 để đƣa luồng khí vào ngăn truyền động 1. Píttơng 2 sẽ đƣợc đẩy lên phía trên. Mạch điện lúc này sẽ đƣợc nối liền theo trình tự: cực 9, nắp 12, đầu tĩnh 8, đầu động 7, đầu trƣợt 5, đầu tĩnh 3 và cực bắt dây 4. Các tiếp điểm phụ 13 và 14 sẽ có chức năng báo vị trí đóng/cắt của máy cắt, đồng thời ngắt dòng cuộn cắt CC và cuộn đóng CĐ. Các nút C và Đ có tác dụng để cắt và đóng, máy cắt từ xa.
3.3 Nguyên lí làm việc của tủ ATS
Tủ ATS làm việc ở hai chế độ. Đó là chế độ bằng tay và chế độ tự động
3.3.1 Chế độ làm việc bằng tay của ATS ở tủ điện 15
Khi ta tắt hai aptomat ở trên cùng, bộ điều khiển controller sẽ bị cắt ra khỏi hệ thống tủ điện. Lúc đó, hệ thống tủ điện sẽ hoạt động nhờ vào nhân viện vận hành. Đó chính là chế độ làm việc bằng tay
3.3.2 Chế độ làm việc tự động của ATS ở tủ điện 15
Ở chế độ làm việc tự động, tủ ATS đƣợc chia làm hai phần làm việc. Một bên là lƣới điện quốc gia và một bên là nguồn điện dự phòng.