4.2.1. Phương thức vận hành.
a. Yêu cầu.
- Yêu cầu có 3 chếđộ là bằng tay, tựđộng (mất điện không báo trước) và bán tự động (mất điện có báo trước).
- Quy ước nguồn chính là nguồn lưới và nguồn dự phòng là máy phát. Giả sử phụ tải đang được cấp điện từ lưới.
- Đồng thời cắt tải vào nguồn lưới và đóng vào máy phát mà không cần thời gian trễ khi chắc chắn lưới đã mất và máy phát có điện và ngược lại.
- Khi lưới có điện trở lại thì đồng thời cắt tải khỏi máy phát và đóng tải vào lưới mà không cần thời gian trễ.
- Do không có thời gian trễ nên yêu cầu thêm có sự liên động về cơ giữa 2 công tắc tơđóng tải vào lưới và đóng tải vào máy phát.
- Ngoài ra đối với các chếđộ khác nhau có những yêu cầu riêng
+ Ở chế độ tự động thì sau một thời gian khi nguồn lưới có điện trở lại thì ngừng máy phát.
+ Ở chế độ bán tự động thì máy phát luôn luôn có điện trong tất cả các trường hợp.
+ Ở chếđộ bằng tay, sựđóng mở công tắc tơ không phụ thuộc vào tình trạng của lưới hay máy phát mà hoàn toàn phụ thuộc vào thao tác của người vận hành.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 33
Hình 4.14.Phương thức hoạt động của hệ thống tựđộng chuyển đổi nguồn dự phòng có bộđiều khiển không tạo trễ.
Ở chếđộ tựđộng.
Để khóa ở chếđộ tựđộng (Automatic) - Khi lưới có điện bình thường.
Tải đóng vào lưới, máy phát chưa được khởi động. Đèn báo lưới sáng - Khi lưới mất điện.
+ B1 : phát lệnh xác nhận lưới đã mất điện. + B2 : phát lệnh khởi động máy phát.
+ B3 : sau một khoảng thời gian đặt trước tùy theo loại máy phát mà phát lệnh ngắt điện mạch khởi động.
+ B4: trong trường hợp máy phát khởi động không thành công, cho phép khởi động máy phát tối đã 3 lần cho mỗi lần làm việc.
+ B5: sau 3 lần khởi động mà MF vẫn không chạy, phát lệnh báo MF bị sự cố. MF không thể khởi động thêm. Đem MF ra sửa và chuNn bị cho lần vận hành sau.
+ B6: trong trường hợp máy phát khởi động thành công, phát lệnh cho MF có điện.
+ B7 : phát lệnh cắt tải khỏi lưới đồng thời đóng tải vào máy phát. - Khi lưới có điện trở lại.
+ B1: sau 2s, xác nhận lưới đã hoạt động ổn định.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 34
+ B3 : cho MF chạy không tải sau 10s, phát lệnh dừng máy phát.
Sự cố máy phát: trong trường hợp máy phát bị sự cố trong khi làm việc. Phát lệnh khóa mạch khởi động máy phát, đèn báo máy phát gặp sự cố sáng. Máy phát không thể khởi động trong mọi trường hợp.
Ở chếđộ bán tựđộng – mất điện có báo trước.
- Khi lưới có điện bình thường.
+ Tải đóng vào lưới, máy phát chưa được khởi động. Đèn báo lưới sáng
+ Tuy nhiên trong chế độ bán tự động thì máy phát sẽ luôn được khởi động, luôn có điện dù có xảy ra bất kì tình trạng nào của lưới.
- Khi lưới mất điện .
+ Phát lệnh tựđộng chuyển tải từ lưới sang máy phát. - Khi lưới có điện trở lại:
+ B1 : sau khoảng 2s kiểm tra lưới có điện ổn định phát lệnh chuyển tải từ máy phát sang lưới.
+ B2 : muốn tắt máy phát phải xoay khóa về chếđộ tự động, đèn báo chế độ bán tựđộng tắt.
+ B3 : sau 10s tải chắc chắn đóng vào lưới thì phát lệnh đóng mạch dừng máy phát.
Ở chếđộ vận hành bằng tay.
- B1 : chuyển khóa điều khiển về chếđộ bằng tay (Manual).
- B2 : trực tiếp điều khiển việc đóng/cắt phụ tải ở lưới và máy phát bằng tay. - B3 : muốn tắt chế độ bằng tay, xoay khóa điều khiển về chế độ tự động hoặc
bán tựđộng.
4.2.2. Thiết kế phương án.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 35 Mach khoi dong may phát MCL MF Load Luoi Máy Phát N Main MCL Main MF Q3 Q1 Q4 Ngung may phát Q5 Q6 MF hong, can mang ra sua MF ML A AC QUI Nguon Bang tay Tu dong lien dong co
Hình 4.15.Sơđồđấu nối mạch ngoài trường hợp dùng bộđiều khiển không tạo trễ.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 36
Hình 4.16.Mạch logic trong trường hợp dùng bộđiều khiển và chuyển đổi nguồn không tạo trễ.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 37
c. Các đầu vào ra:
Hình 4.17.Các đầu vào zen trong trường hợp dùng bộđiều khiển và chuyển nguồn không tạo trễ.
Trong trường hợp này ta sử dụng 4 đầu vào từ I0 I5 với cách đấu sau: - I0,I1 : Lấy tín hiệu điện áp từ lưới
- I2, I3 : Lấy tín hiệu điện áp từ máy phát. - I4, I5 : Được lấy từ khóa chuyển các chếđộ.
Bảng 2.Các phần tử và chức năng trong trường hợp dùng bộđiều khiển và chuyển đổi nguồn không tạo trễ.
Các phần tử trong mạch logic
Khối Ký hiệu Chức năng
Input
I0 Sensor báo có điện lưới
I1 Sensor báo mất điện lưới
I2 Sensor báo có điện MF
I3 Sensor báo mất điện MF
I4 Sensor báo bật chế độ bán tự động
I5 Sensor báo bật chế độ tự động
Output
Q0 Báo lưới điện lưới sẵn sàng
SVTH: Nguyễn T.T Hường 38 Q2 Báo điện MF sẵn sàng Q3 Lệnh đóng tải vào MF Q4 Lệnh khởi động MF Q5 Lệnh ngừng MF Q6 Báo MF bị sự cố Q7 Báo chế độ bán tự động Tiếp điểm trung gian
M0 Tiếp điểm trung gian báo có lưới
M2 Tiếp điểm trung gian báo MF có điện
Couter C0 Bộ đếm số lần khởi động máy phát
Timer
T0 Thời gian xác nhận lưới làm việc ổn định
T1 Thời gian trễ đóng tải vào lưới và cắt tải khỏi máy phát sau khi
lưới có điện
T2, T3 Thời gian khởi động máy phát và tự lặp lại quá trình khởi động
trong chế độ tự động
T4 Thời gian xác nhận máy phát có điện ổn định
T5 Thời gian trễ để cắt tải khỏi lưới và đóng tải vào máy phát khi
lưới mất điện trong chế độ tự động
T6 Thời gian chạy không tải rồi ngừng máy phát sau khi tải đã
được đóng vào lưới
T8, T9 Thời gian khởi động máy phát và tự lặp lại quá trình khởi động
trong chế độ bán tự động.
d. Thuyết minh:
Ở chếđộ tựđộng.
Ở chế độ này ta chuyển khóa qua chế độ tự động, lúc này I5 mở ra nên Q7 không có điện, đèn ở chế độ bán tự đông không sáng. Tức là đang ở chế độ tự động. Các tiếp điểm thường đóng của Q7 vẫn đóng.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 39
+ Ở trạng thái bình thường I0 có điện, M0 có điện, Q0 –đèn báo lưới có điện sáng. Q1- đóng tải vào lưới có điện.
+ Các đầu ra từ Q2, Q3,Q4,Q6 chưa có điện.
+ Đầu ra Q5- ngừng máy phát có điện. Đèn Q5 sáng.
Hình 4.18.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chếđộ bình thường trong chếđộ tựđộng.
Ta thấy tải được đóng vào lưới, các mạch khởi động, đèn báo có điện áp máy phát đều chưa hoạt đông. Đèn Q0, Q1, Q5 sáng, các đèn còn lại tắt.
- Trạng thái khi có sự cố mất trên lưới- lưới mất điện
+ Khi lưới mất điện ,tiếp điểm I1 nhánh (2) sẽ mất điện làm tiếp điểm trung gian M0 mất điện.
+ Khi đó Timer T0 nhánh (4) bị reset, tiếp điểm T0 nhánh (5) mất điện làm cho Q0 mất điện- Đèn báo lưới có điện tắt.
+ Do tiếp điểm M0 báo lưới ở nhánh (9) và M2 báo máy phát có điện là thường đóng nên Timer T2 được khởi động. Timer này có chức năng là bật và tắt sau một khoảng thời gian cho trước. Ta cài đặt là sau 7s
+ Tiếp điểm T2 nhánh (10 )và M0 nhánh (9) là tiếp điểm thường đóng, nên ngay lập tức sẽ khởi động Timer T3.
+ Sau 2s T3 nhánh (13) đóng lại, đồng thời do C0 và Q2 là tiếp điểm thường đóng nên Q4 được cấp điện, tuy. Do sau 7s thì Timer T2 bị reset, nên Q4 chỉ được cấp điện trong 5s. Mạch máy phát được cấp trong 5s rồi dừng lại. Sau khi khởi động xong ta xét 2 trường hợp:
+ Nếu quá trình khởi động thành công, tức là máy phát có điện. Khi đó tiếp điểm I2 nhánh (15) có điện và I3 vẫn là thường đóng nên M2 sẽ được cấp điện liên tục.
+ Khi đó dù cho tiếp điểm T2 nhánh (10) có đóng và mở sau khoảng thời gian liên tục thì Q4- mạch khởi động máy phát cũng sẽ không thể có điện. Tức là khi máy phát có điện thì ngừng cấp điện cho mạch khởi động.
+ Tiếp điểm M2 nhánh (17) có điện nên Timer T4 được khởi động
+ Sau 3s kiểm tra điện áp máy phát ổn định T4 nhánh (18) đóng lại cấp điện cho Q2- Báo máy phát có điện. Đèn báo máy phát có điện sáng.
+ Q2 nhánh (19) cấp điện khởi động Timer T5 do tiếp điểm Q0 là thường đóng.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 40
+ Sau thời gian là 1s, tiếp điểm thường mở T5 nhánh (20) đóng vào và thực hiện lệnh set Q3 và reset Q1. Gửi tín hiệu cắt tải khỏi lưới và đồng thời đóng tải vào máy phát.
Hình 4.19.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chếđộ mất điện và khởi động máy phát thành công trong chếđộ tựđộng.
Khi lưới điện mất, sau một khoảng thời gian trễ cho việc kiểm tra việc mất lưới và khởi động máy phát, nếu chắc chắn máy phát có điện thì đồng thời thực hiện việc cắt tải khỏi lưới và đóng tải vào máy phát. Thời gian mất điện của tải là khá lâu, vì chế độ này cần thời gian để khởi động máy phát. Đèn Q2, Q3 sáng, các đèn còn lại tắt.
+ Nếu quá trình khởi động không thành công, tức là sau khi khởi động trong 5s mà máy phát không có điện, tức là M2 nhánh (15) không có điện
+ Xét nhánh (11) tiếp điểm thường đóng M2 sẽ vẫn đóng, và khi đó sau 7s, Timer T2 tự reset và lặp lại quá trình khởi động máy phát như cũ.
+ Tuy nhiên nếu khởi động máy phát quá 3 lần mà máy phát không có điện thì ta sẽ dừng khởi động máy phát theo mạch (26) .Bộ couter C0 được đặt giá trị là 4, với đầu vào là xung Q4, tức là đếm số lần khởi động máy phát. Quá 3 lần thì C0 sẽ có điện.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 41
+ Khi đó tiếp điểm thường đóng C0 nhánh (13) sẽ mở ra, ngừng cấp điện cho Q4.
+ Ta chỉ đếm số lần khởi động của máy phát Q4 khi khởi động máy phát xong mà không có điện. Nếu có điện thì I2 nhánh (27) có điện, ngay lập tức reset C0 và đếm lại từđầu.
+ Khi bộ couter có điện –Tức là đã khởi động quá 3 lần mà không có điện (theo mạch 25) thì tiếp điểm thường mở C0 nhánh (26) đóng vào cấp điện cho Q6- gửi tín hiệu đi báo máy phát bị sự cố.
+ Đồng thời khi đó tiếp điểm thường mở Q6 nhánh (24) đóng vào, cấp điện cho Q5- gửi tín hiệu ngừng máy phát.
Hình 4.20.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chếđộ mất điện và khởi động máy phát không thành công trong chếđộ tựđộng.
Khi lưới mất mà máy phát khởi động không thành công thì giữ nguyên trạng thái của tải, báo sự cố máy phát. Đèn Q1, Q5, Q6 sáng, đèn còn lại tắt.
- Khi lưới có điện trở lại
+ Khi lưới có điện trở lại thì thông qua sensor I0 nhánh (2) M0 được cấp điện liên tục.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 42
+ Sau khoảng 3s kiểm tra điện lưới chắc chắn có, thì tiếp điểm thường mở T0 nhánh (5) đóng vào, cấp điện cho Q0- gửi tín hiệu báo đèn có lưới sáng.
+ Khi đó tiếp điểm thường mở Q0 nhánh (6) đóng vào khởi động Timer T1
+ 2s sau đó tiếp điểm T1 nhánh (7) đóng vào thực hiện lệnh reset Q3 và set Q1 . Tức là đồng thời cắt tải khỏi máy phát và đóng tải vào lưới.
+ Sau khi tải đóng vào lưới thì tiếp điểm thường mở Q1 nhánh (24) sẽđóng lại cấp điện cho Timer T6.
+ Sau 10s thì tiếp điểm thường mở T6 nhánh (25) đóng lại, cấp điện cho Q5 – gửi tín hiệu ngừng máy phát. Ta cài đặt 10s là để sau khi lưới có trở lại , máy phát cần chạy không tải một khoảng thời gian trước khi ngừng, tránh việc ngừng đột ngột máy phát.
+ Khi đã ngừng máy phát, thì ngay lập tức máy phát mất điện, sensor I3 nhánh (15) mở ra, khi đó M2 mất điện, theo mạch (17), (18) ngay lập tức Q2 mất điện, tức là đèn báo máy phát có điện phải tắt.
Hình 4.21.Tín hiệu và đèn báo khi lưới có điện trở lại ở chếđộ tựđộng.
Ta thấy khi đèn báo lưới có điện trở lại, sau một khoảng thời gian đồng thời tải được cắt khỏi máy phát và đóng vào lưới, tải không bị mất điện. Sau đó máy phát
SVTH: Nguyễn T.T Hường 43
ngừng khởi động, ta quay về trạng thái ban đầu của lưới. Đèn Q0, Q1, Q5 sáng, các đèn còn lại tắt. Ta quay trở về chếđộ làm việc bình thường của lưới điện.
Ở chếđộ bán tựđộng.
Ở chế độ này ta chuyển khóa qua chế độ tự động, lúc này I4 có điện và đồng thời I5 là thường đóng nên Q7 có điện, đèn ở chếđộ bán tự đông sáng. Tức là đang ở chế độ bán tự động. Các tiếp điểm thường đóng của Q7 mở ra, các tiếp điểm thường mởđóng lại.
- Trạng thái làm việc bình thường của lưới.
+ Ở trạng thái bình thường I0 có điện, M0 có điện, Q0 –đèn báo lưới có điện sáng. Q1- đóng tải vào lưới có điện.
+ Các đầu ra từ Q2, Q3,Q4,Q6 chưa có điện.
+ Đèn Q7 sáng.
+ Do tiếp điểm Q7 nhánh (11) đã được đóng lại và M2 báo máy phát có điện là thường đóng nên Timer T8 được khởi động. Timer này có chức năng là bật và tắt sau một khoảng thời gian cho trước. Ta cài đặt là sau 7s
+ Tiếp điểm T8 nhánh (11) là tiếp điểm thường đóng, nên ngay lập tức sẽ khởi động Timer T9.
+ Sau 2s T9 nhánh (14) đóng lại điện, đồng thời do C0 và Q2 là tiếp điểm thường đóng nên Q4 được cấp điện, tuy. Do sau 7s thì Timer T2 bị reset, nên Q4 chỉ được cấp điện trong 5s. Mạch máy phát được cấp trong 5s rồi dừng lại. Sau khi khởi động xong ta xét 2 trường hợp:
+ Nếu quá trình khởi động không thành công, tức là sau khi khởi động trong 5s mà máy phát không có điện, tức là M2 nhánh (15) không có điện : ta sẽ khởi động lại máy phát 3 lần, sau 3 lần mà vẫn không thành công thì báo tín hiệu là có sự cố máy phát tương tự nhưở chếđộ tựđộng.
+ Nếu quá trình khởi động thành công, tức là máy phát có điện. Khi đó tiếp điểm I2 nhánh (15) có điện và I3 vẫn là thường đóng nên M2 sẽ được cấp điện liên tục.
SVTH: Nguyễn T.T Hường 44
Giả sử máy phát khởi động thành công ta thấy tải được đóng vào lưới, máy phát có điện-đèn Q2 sáng, nhưng tải không được chuyển sang máy phát. Q0, Q1, Q2, Q7 sáng, các đèn còn lại tắt.
- Trạng thái khi có sự cố mất trên lưới- lưới mất điện
+ Khi lưới mất điện ,tiếp điểm I1 nhánh (2) sẽ mất điện làm tiếp điểm trung gian M0 mất điện.
+ Khi đó Timer T0 nhánh (4) bị reset, tiếp điểm T0 nhánh (5) mất điện làm cho Q0 mất điện- Đèn báo lưới có điện tắt.
+ Do ta đã giả sử có điện máy phát nên tiếp điểm Q2 nhánh (21) đóng lại, đồng thời do mất lưới nên Q0 nhánh (21 )vẫn thường đóng, ngay lập tức thực hiện lệnh reset Q1 và set Q3. Tức là cắt tải ra khỏi lưới đồng thời đóng tải vào máy phát. Lúc này tiếp điểm Q0 nhánh (8) đang mở.
Hình 4.23.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chếđộ mất điện và khởi động