Thiết kế hệ thống ATS điều khiển bằng PLC – HMI OMRON | Môn Điều khiển hệ thống điện công nghiệp - Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

lOMoAR cPSD| 58702377 NGHÀNH: CÔNG NGHỆ
MÔN HỌC : ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
ĐỀ TÀI : Thiết kế hệ thống ATS điều khiển bằng PLC – HMI OMRON GVHD: Trần Quang SVTHThọ: Nhóm 2
Hồ Chí Minh ngày 27-10-2024 lOMoAR cPSD| 58702377 LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, điện năng được truyền tải từ các nhà máy phát điện đến các phụ tải
thì cần phải qua các trạm biến áp. Việc truyền tải từ lưới đến các hộ có thể xảy ra sự cố trong
đường dây cung cấp như: Mất pha do đứt dây hoặc bị ngược pha, hoặc điện áp và dòng điện khác
trị số danh định do bị quá tải hoặc ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như
hỏng đường dây cung cấp do thời tiết mưa bão, đổ cây vào đường dây hoặc cũng có thể xảy ra
sự cố ở các trạm biến áp. Nhưng hiện tượng mất điện đó không thể xảy ra đối với các phụ tải đặc
biệt, yêu cầu cấp điện liên tục như: Văn phòng chính phủ, hội trường quốc hội, đại sứ quán, bệnh
viện, ngân hàng nhà nước… Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để khi xảy ra sự cố nguồn đang
được sử dụng thì ta đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng
để thời gian mất điện của phụ tải tránh những trường hợp đáng tiếc xảy ra nguồn điện dự phòng
nhất thiết phải được đi kèm với thiết bị tự động chuyển đổi nguồn ATS (Automatic Tranfer
Switch). Với đồ án “thiết kế hệ thống ATS điều khiển bằng PLC – HMI OMRON”. Toàn bộ nội
dung báo cáo được chia làm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu bộ chuyển đổi nguồn ATS
Chương 2: Lựa chọn máy phát và thiêt bị điều khiển PLC
Chương 3: Thiết kế hệ thống ATS trên PLC-HMI LỜI CẢM ƠN
Để báo cáo đồ án môn “điều khiển hệ thống điện công nghiệp” này hoàn thành ngoài sự nỗ
lực của các thành viên trong nhóm, chúng em cũng nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy và
các bạn. Em không biết nói gì hơn, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Trường ĐH SPKT TP.HCM đã sắp xếp môn học này để chúng em có thể nâng cao và củng
cố kiến thức của mình
Khoa điện – điện tử đã tạo điều kiện tốt cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án
Thư viện trường đã cung cấp cho chúng em những tài liệu cần thiết
Đặc biệt là Thầy Trần Quang Thọ là người trực tiếp truyền đạt và chỉ bảo, thầy đã cung
cấp tài liệu và kiến thức mới, củng cố kiến thức cũ, giúp đỡ chúng em tận tình trong suốt
quá trình thực hiện đồ án. lOMoAR cPSD| 58702377
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện đồ án:
Lê Trọng Giang – 22842070
Chung Hải Dương – 22842063
Nguyễn Khoa Điềm – 22842069
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1. Đặt vấn đề khảo sát đề tài
Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng, các thiết bị điện ngày càng được sử dụng rộng rãi
trong mọi lĩnh vực cuộc sống. Khả năng tự động hoá các quá trình ngày được quan tâm đặt lên
hàng đầu. Trong một số lĩnh vực công nghiệp hay dân dụng nhu cầu cung cấp điện cần phải đảm
bảo liên tục trong suốt quá trình hoạt động của quá trình. Nó đảm bảo quá trình sản xuất là liên
tục đem lại chất lượng của sản phẩm. Đặc biệt là đem lại độ an toàn cho tính mạng con người,
an toàn của thiết bị tiêu thụ điện.
Như chúng ta đã biết, điện năng được chuyển tải từ các nhà máy phát điện đến các phụ tải
thì cần phải qua các trạm biến áp. Việc chuyển tải điện từ lưới đến các hộ dùng điện có thể xảy
ra sự cố trên đường dây cung cấp như: Mất pha do đứt dây hoặc bị ngược pha, hoặc điện áp và
dòng điện khác trị số danh định do bị quá tải hoặc bị ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào
rất nhiều yếu tố như hỏng đường dây cung cấp do thời tiết mưa bão, đổ cây vào đường dây, cũng
có thể xảy ra sự cố ở các trạm biến áp. Hiện tượng mất điện do các sự cố đó không thể xảy ra đối
với các phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 giờ như: Bệnh viện, văn phòng chính
phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khách sạn cao cấp... Do vậy, cần
phải có nguồn dự phòng để khi xảy ra sự cố nguồn đang được sử dụng thì ta đưa nguồn dự phòng
vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng để giảm thời gian mất điện của phụ tải
tránh những hâu quả đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng nhất thiết phải đi kèm với thiết bị tự
động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch).
Với đồ án “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG TỪ
NGUỒN LƯỚI QUA NGUỒN DỰ PHÒNG SỬ DỤNG PLC & HMI OMRON” có thể giải
quyết được vấn đề trên, nó là một mắt xích quan trọng trong hệ thống cung cấp điện.
2. Tính cần thiết của đề tài lOMoAR cPSD| 58702377
Các khu công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. Trong tình hình kinh
tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hạch toán kinh
doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt và chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng
góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 2 ngày trở lên thì
xí nghiệp sẽ không có lợi nhuận hoặc thua lỗ.
Chất lượng điện xấu chủ yếu là điện áp thấp làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm,
gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu xuất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với
xí nghiệp may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì thế đảm
bảo độ tin cậu cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề
án thiết kế cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp.
3. Mục tiêu chính của đề tài
- Tăng độ tin cậy cung cấp điện.
- Thiết kế hệ thống chuyển nguồn tự động ATS sử dụng PLC – HMI
Được sự giúp của ThS. Trần Quang Thọ, kết hợp với kiến thức đã học nay chúng em
xin trình bày nội dung bản đồ án gồm 3 chương như sau.
- Chương 1: Giới thiệu bộ chuyển nguồn ATS.
- Chương 2: Lựa chọn máy phát và thiết bị điều khiển PLC.
- Chương 3: Thiết kế hệ thống ATS trên PLC- HMI.
4. Phương pháp và cách tiếp cận Cách tiếp cận
Đề tài dựa vào phân tích các ưu điểm và khuyết điểm của các nghiên cứu đã được công bố
gần đây trên các tạp chí khoa học chuyên ngành có uy tín để làm cơ sở cho giải pháp đề xuất.
Giới thiệu về nguyên lí hoạt động cấu tạo, các thành phần có trong hệ thống ATS. Trình bày khái
quát về sự hình thành và phát triển của PLC, các ưu điểm của PLC so với các hệ thống điều khiển khác.
Lựa chọn phương pháp nghiên cứu
Phương pháp mô phỏng: giải pháp đề xuất đã được kiểm tra trên phần mềm lập trình PLC
- HMI và được biết thêm thông tin về máy phát điện và lựa chọn các khí cụ điện liên quan.
Trình bày về cấu hình phần cứng, ngôn ngữ lập trình của PLC.
Phương pháp thực nghiệm: Thực hiện các thí nghiệm trên hệ thống, thực tế để thu thập dữ
liệu và kiểm tra hiệu suất của hệ thống, sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu để phân tích lOMoAR cPSD| 58702377
và đánh giá hiệu suất của hệ thống, dựa trên dữ liệu thu thập được từ các thí nghiệm từ đó
giải quyết vấn đề và tìm ra các giải pháp cải thiện hiệu suất của hệ thống.
5. Nội dung báo cáo
Nội dung báo cáo gồm 3 chương:
- Chương 1: Giới thiệu bộ chuyển nguồn ATS
- Chương 2: Lựa chọn máy phát và thiết bị điều khiển PLC
- Chương 3: thiết kế hệ thống ATS dựa trên PLC-HMI
6. Kết quả dự kiến
- Giới thiệu nguyên lý hoạt động, cấu tạo các thành phần có trong hệ thống ATS
- Trình bày khái quát về sự hình thành và phát triển của PLC. Các ưu điểm của PLC so
với các hệ thống điều khiển các
- Trình bày về cấu hình phần cứng, ngôn ngữ lập trình của PLC. Giới thiệu về phần mềm
lập trình PLC-HMI và được biết thêm thông tin về máy phát điện và lựa chọn các khí cụ điện liên quan
- Thực hiện thiết kế chương trình điều khiển hệ thống ATS sử dụng PLC-HMI
7. Kế hoạch thực hiện theo tuần (có thể bị thay đổi hoặc chỉnh sửa) STT Thời gian
Nội dung thực hiện 1 04/11/2024 – 10/11/2024
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BỘ CHUYỂN NGUỒN ATS 2 11/11/2023 – 17/11/2024
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MÁY PHÁT VÀ
THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC 3 18/11/2024 – 24/11/2024
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS DỰA TRÊN PLC-HMI
(phần thiết kế ATS loại lưới - máy phát) 4 25/11/2024 – 01/12/2024
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS DỰA TRÊN PLC-HMI
(phần thiết kế ATS loại lưới – lưới) MỤC LỤ C
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU BỘ CHUYỂN NGUỒN ATS------------------------------1 lOMoAR cPSD| 58702377
1. Tổng quan hệ thống ATS---------------------------------------------------------------1
2. Nhiệm vụ chính của ATS---------------------------------------------------------------3
3. Phân loại hệ thống ATS-----------------------------------------------------------------5
4. Cấu tạo bộ ATS---------------------------------------------------------------------------9
5. Quy cách tủ ATS------------------------------------------------------------------------10
6. Lắp ráp và cài đặt-----------------------------------------------------------------------10
7. Giới thiệu tổng quan về bộ điều khiển ATS điển hình--------------------------10
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MÁY PHÁT VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC-----14
2.1. Giới thiệu máy phát--------------------------------------------------------------------14
2.1.1. Định nghĩa---------------------------------------------------------------------------14
2.1.2. Những yêu cầu khi lựa chọn máy phát----------------------------------------14
2.2. Tổng quan PLC – HMI.---------------------------------------------------------------14
2.2.1. Tổng quan về PLC.----------------------------------------------------------------14
2.2.2. Tổng quan về HMI.----------------------------------------------------------------18
2.2.3. Quy trình ứng dụng HMI--------------------------------------------------------20
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS TRÊN PLC-HMI.---------------------21
3.1. Thiết kế ATS loại lưới – máy phát.--------------------------------------------------21
3.1.1 Chương trình PLC.----------------------------------------------------------------21
3.1.2. Giao diện HMI---------------------------------------------------------------------23
3.1.3. Nguyên lý hoạt động.--------------------------------------------------------------24
3.2. Thiết kế ATS loại lưới -lưới.----------------------------------------------------------24
3.2.1. Chương trình PLC.----------------------------------------------------------------24
3.2.2. Giao diện HMI.---------------------------------------------------------------------28
3.2.3. Nguyên lý hoạt động.--------------------------------------------------------------29
KẾT LUẬN--------------------------------------------------------------------------------------30
TÀI LIỆU THAM KHẢO--------------------------------------------------------------------31
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU BỘ CHUYỂN NGUỒN ATS
1.1. Tổng quan hệ thống ATS
Cùng với quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa hiện nay, nhu cầu sử dụng điện ngày
càng lớn hơn. Muốn phát triển công nghiệp cũng cần đi kèm với chất lượng điện càng nâng cao
để phù hợp với tình hình. Tất cả được chia ra làm 3 loại phụ tải chính trong hoạt động thường ngày: lOMoAR cPSD| 58702377
- Phụ tải loại 1: Cực kì quan trọng liên quan đến quốc phòng, y tế, …
- Phụ tải loại 2: Các xí nghiệp cơ quan sản xuất, khu công nghiệp, … - Phụ
tải loại 3: Các tải còn lại.
Với phụ tải loại 1 là quan trọng nhất không được phép để mất điện vì khi mất điện sẽ
gây ra hậu quả nghiêm trọng về kinh tế, quốc phòng, …
Còn phụ tải loại 2 cũng quan trọng với quá trình hoạt động sản xuất của các cá nhân và doanh nghiệp.
Vì thể để phòng tránh sự cố mất điện từ các lí do khác nhau ta cần có bộ chuyển đổi nguồn
điện ATS, bô lưu điện UPS và 1 máy phát điện dự phòng.
UPS (Uninterruptible Power System) được hiểu như là hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay
đơn giản hơn là bộ lưu trữ điện dự phòng nhằm làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống.
UPS được nối giữa 1 pha của nguồn và mạch động lực. Ở mạch này, UPS có tác động duy trì
hoạt động của mạch điều khiển khi mà điện lưới vừa mất và máy phát chưa chạy.
ATS (Automatic Transfer Switch) là hệ thống điều khiển dùng chuyển đổi phụ tải Load, đang
được cung cấp từ lưới điện chính (Main Utility) sang nguồn dự phòng dùng máy phát điện
(Generator); khi lưới điện chính xảy ra các sự cố (mất điện, mất pha, điện áp nguồn giảm quá
thấp hay tăng quá cao,...). Khi lưới điện hoạt động ổn định bình thường trở lại: hệ thống ATS sẽ
chuyển đổi phụ tải vận hành với lưới điện chính và sau đó cắt dừng máy phát điện dự phòng. Trang 1 lOMoAR cPSD| 58702377
Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống ATS
Việc chuyển đổi phụ tải từ nguồn điện lưới chính sang nguồn máy phát dự phòng (hay ngược
lại) hoạt động theo chế độ tự động (nếu chọn trạng thái hoạt động AUTO cho hệ thống ATS) hoặc
điều khiển bằng tay (nếu hệ thống ATS vận hành ở chế độ HANDY hay MANUAL. Sơ đồ khối
của hệ thống Tủ ATS (loại có hai nguồn cung cấp vào ATS) có thể được mô tả trong (hình 1.2). Trang 2
Hình 1.2: Sơ đồ kết nối hệ thống ATS với lưới điện lOMoAR cPSD| 58702377 Trang 2
1.2. Nhiệm vụ chính của ATS:
Các nhiệm vụ của ATS được liệt kê như sau:
- Khi có sự cố xảy ra ( mất pha, thấp áp, quá áp, mất nguồn) trên nguồn điện lưới chính, ATS có nhiệm vụ :
• Ngừng cung cấp nguồn lưới chính vào phụ tải
• Khởi động động cơ cấp (máy nổ Diesel)
• Đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát phụ vào tải
- Trong quá trình máy phát đang cung cấp cho phụ tải (thay thế cho nguồn lưới chính
đang xảy ra sự cố); Nếu nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của ATS lúc đó là:
• Ngắt nguồn điện cung cấp từ máy phát ra khỏi phụ tải
• Đóng lại nguồn điện lưới vào tải
• Tạo tín hiệu dừng động cơ sơ cấp động cơ Diesel của máy phát; sau một thời
gian tổ máy phát vận hành trạng thái không tải.
Nguồn dự phòng ở đây có thể là một đường dây khác song song hoặc nguồn dự phòng là
một máy phát DIESEL. Tuỳ theo tính toán kinh tế kỹ thuật của các hộ tiêu thụ mà sử dụng nguồn
dự phòng cho hợp lý. Tương ứng với nguồn dự phòng ta có hai loại ATS. Khi nguồn dự phòng
là lưới ta có ATS lưới- lưới, nếu nguồn dự phòng là máy phát ta có ATS lưới – máy phát.
Nhìn chung hai loại ATS này cơ bản là giống nhau, tuy nhiên trong thiết kế cũng như chế
tạo, hoạt động thì ATS lưới - máy phát có phức tạp hơn do có thêm bộ phận khởi động máy
DIESEL. Mặt khác cũng có thể xảy ra sự cố với máy phát điện và các sự cố này thường xuyên
xảy ra. Do đó, yêu cầu đối với loại ATS này cao hơn. Cấu trúc khối của hai loại ATS được thể hiện ở hình (1.2).
Với nguồn dự phòng là một lưới điện khác lúc đó nguồn dự phòng có thể hoạt động lâu dài
giống như lưới chính. Còn đối với nguồn dự phòng là máy phát DIESEL việc vận hành máy phát
trong thời gian dài là không kinh tế. Do vậy, trong trường hợp lưới điện mất lâu dài chỉ cho máy
phát hoạt động trong một thời gian nhất định nào đó, khi đã giải quyết xong Trang 3 lOMoAR cPSD| 58702377
một nhiệm vụ quan trọng thì dừng máy. Khi nguồn chính có điện trở lại ổn định thì tác động trả Trang 3 lOMoAR cPSD| 58702377
tải lại cho nguồn chính. Nên khi thiết kế ATS lưới- máy phát cần phải đảm bảo thực
hiện được các yêu cầu sau:
- Khi lưới có sự cố với bất kì lý do gì phải phát lệnh khởi động máy DIESEL. Và chuyển
tải cho nguồn dự phòng khi chất lượng điện ở đầu ra của máy phát đạt yêu cầu
- Khi có điện lưới trở lại, kiểm tra mức độ ổn định của lưới và chuyển tải trở về lưới khi
nguồn đã đủ thời gian ổn định. Sau khi chuyển tải máy phát chạy không tải trong một
thời gian và tự động dừng lại khi điều kiện làm mát máy đảm bảo
- Khi mất điện lưới lâu dài xét thấy vận hành máy phát không có lợi và nhu cầu sản xuất
không cấp bách, lúc đó cho máy vận hành trong thời gian đủ giải quyết vấn đề quan
trọng thì cho máy dừng lại Trang 4 lOMoAR cPSD| 58702377
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của 2 loại hệ thống ATS lOMoAR cPSD| 58702377
Chức năng các khối:
- SS: Khối so sánh thực hiện chức năng theo dõi, giám sát các thông số của nguồn cung
cấp và so sánh các thông số đó với giá trị ngưng đặt trước và đưa ra tín hiệu cho khối điều khiển.
- K: Khối điều khiển nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ so sánh và tác động đến khối chuyển mạch
- CM: Khối chuyển mạch thực hiện việc đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồn khác
theo tác động của bộ điều khiển
- K: khối này khởi động máy DIESEL khi nhận được tín hiệu của bộ điều khiển
- CB1, CB2: hai Circuit Breaker bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch. Tóm lại:
- Hệ thống ATS hoạt động giống như một bộ đảo nguồn tự động cung cấp điện cho phụ
tải các hệ thống nguồn cung cấp cho tải tối thiểu là hai nguồn: nguồn điện lưới quốc gia
và nguồn máy phát dự phòng.
- Ngoài ra hệ thống ATS còn có chức năng bảo vệ, phát hiện các sự cố xảy ra trên lưới
điện chính để chuyển đổi nguồn điện cung cấp cho phụ tải.
1.3. Phân loại hệ thống ATS
Hệ thống ATS được phân loại thành nhiều dạng khác nhau, tùy theo tiểu chuẩn của các nhà
sản xuất. Các nhà sản xuất máy điện Diesel thường chế tạo hệ thống ATS đi kèm theo máy phát.
Tuy nhiên cũng có một số các công ty chuyên sản xuất khí cụ điện nổi tiếng trên thế giới chế tạo
hệ thống ATS dưới dạng module. Ta có thể phân loại ATS dựa theo các lOMoAR cPSD| 58702377 tiêu chuẩn sau:
- Tiêu chuẩn phân loại theo cấp dòng điện định mức qua các khí cụ động lực đóng cắt
chính lắp đặt trong hệ thống ATS
- Số lượng nguồn điện chính và dự phòng cung cấp cho phụ tải
- Tiêu chuẩn phân loại theo loại khí cụ điện động lực đóng cắt chính dùng trong tủ ATS
Khi phân loại hệ thống ATS căn cứ theo chủng loại khí cụ đóng cắt, ta có thể có các dạng sau:
- ATS dùng contactor 3 cực poles hay 4 cực. Dòng điện định mức của các contactor có thể có lên đến 1600A
- ATS dùng loại Change over switch hay Motorized CB
- ATS dùng ACB Air Circuit Breaker: Máy ngắt không khí
Trường hợp căn cứ theo số lượng nguồn điện cung cấp cho phụ tải nguồn lưới chính và
nguồn máy phát dự phòng hệ thống ATS có thể bao gồm các dạng sau:
- ATS dạng chuyển đổi hai nguồn: lưới điện chính và máy phát điện dự phòng cho phụ tải
- ATS dạng chuyển đổi ba nguồn: hai nguồn điện lưới nguồn ưu tiên 1 và nguồn ưu tiên 2 và máy phát dự phòng
Phân loại theo phạm vi hoạt động:
- ATS lưới – lưới
- ATS lưới – máy phát
Một trong những nhược diểm lớn nhất của ATS lưới - lưới là khi xảy ra sự cố của hệ thống,
sự cố trạm biến áp trung gian, hoặc mất điện áp nguồn lúc đó nguồn dự phòng cũng vô dụng. Do
vậy để bảo đảm việc chủ động cấp điện cho các phụ tải quan trọng cấp quốc gia như hội trường
quốc hội cùng ngân hàng nước, trung tâm điện toán, khu quân sự nếu mất điện có thể nguy hiểm
đến an ninh quốc gia. Ta thường xây dựng nguồn dự phòng là máy phát DIESEL. Tương ứng với
nó ta có loại ATS lưới - máy phát. Cấu trúc của loại này được biểu diễn trên Hình 1.3.b. lOMoAR cPSD| 58702377
Đối với ATS lưới - máy phát việc hoạt động phức tạp hơn loại trên. Khi nguồn chính có chất
lượng không đạt yêu cầu nghĩa là có sự cố. Sự cố ở đây bao gồm: Mất điện, mất pha, lệch pha
quá lớn, quá điện áp, thấp áp, ngược thứ tự pha. Mất lưới, mất pha, sụt áp quá 85%Uđm làm cho
máy điện không đồng bộ không khởi động được hoặc sẽ gây quá tải với các thiết bị quay kéo tải
lớn, hệ thống chiếu sáng không đủ sáng. Quá trình hoạt động được cho trên giản đồ thời gian sau: lOMoAR cPSD| 58702377
Hình 1.4: Sơ đồ thời gian của hệ thống ATS –Máy phát Giải
thích các hoạt động của sơ đồ:
- Khi lưới có sự cố lúc đó ATS tạo khoảng trễ t1 khoảng thời gian từ khi có sự cố đến khi
khởi động DIESEL, t1 thường khoảng từ 1-5 giây để đảm bảo rằng nguồn sự cố thực sự
không phải là sự cố thoáng qua.
- Khi điện áp máy phát được thành lập và tăng dần đến Uf =0.85Uđm lúc đó bộ SS2 sẽ
tính khoảng thời gian t2 (từ 1-25 giây sau đó thực hiện việc cấp tín hiệu điều khiển cho
bộ chuyển mạch chuyển tải sang nguồn dự phòng.
- Khi lưới điện phục hồi trở lại bộ định thời gian trong SS1 sẽ hoạt động tính thời gian để
đảm bảo chắc chắn rằng lưới đã hoạt động ổn định trở lại thời gian t3 vào khoảng 5-30
phút. Sau đó chuyển tải trở lại lưới.
- Sau khi chuyển tải trở lại lưới ta tính thời gian cho máy phát chạy không tải để làm mát
máy khoảng t4 trên hình vẽ t4 từ khoảng (3-10 p) tuỳ vào thời gian máy đó vận hành và
khả năng làm mát máy mà chọn t4 sau đó cho máy phát dừng lại.
khởi động máy phát DIESEL cần chú ý bộ khởi động của nó cần phải đảm bảo các đặc điểm sau:
- Bộ khởi động động cơ máy phát điện có đặc điểm như sau: nếu khởi động một lần thành
công, nó trở lại về trạng thái chờ ban đầu. Nếu khởi động lần một không lOMoAR cPSD| 58702377 thành lOMoAR cPSD| 58702377
- công thì sau thời gian khởi động khoảng từ 3 đến 4 giây máy phát được khởi động lần
hai. Nếu khởi động lần hai không thành công thì sau thời gian khởi động khoảng từ 3
đến 4 giây máy phát được khởi động lần ba. Nếu khởi động ba lần không thành công thì
sẽ có tín hiệu cảnh báo ra ngoài cho người sử dụng biết và thiết bị sẽ tự động khoá lại,
không khởi động nữa. Nếu khởi động ba lần mà lần một hoặc lần hai mà thành công thì
thiết bị sẽ tự động khoá lại, không khởi động nữa và máy phát chạy khoảng thời gian là
20 giây xem có điện lưới trở lại không rồi đóng công tắc tơ lại ngắt lưói khỏi hệ thống và máy phát hoạt động
- Trong trường hợp máy DIESEL nổ nhưng điện áp máy phát không thành lập hoặc không
đạt yêu cầu lúc đó máy phát chạy một thời gian ngắn rồi dừng lại để đảm bảo an toàn cho máy
1.4. Cấu tạo bộ ATS
Một thiết bị tự động bất kì nào thông thường cũng có cấu tạo theo cấu trúc sơ đồ khối như sau:
Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống ATS
ĐL (Cơ cấu đo lường): tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng
cần thiết cho ATS tác động
ĐK (Cơ cấu điều khiển): gồm những mạch điều khiển so sánh tín hiệu đầu vào đã
được biến đổi với tín hiệu mẫu rồi truyền nó đến cơ cấu chấp hành
CH (Cơ cấu chấp hành): Nhận tín hiệu điều khiển sẽ thực hiện công việc đóng cắt,
cắt tải đến nguồn cấp khác
Tất cả các cơ cấu đó được kết nối với nhau một cách phù hợp với nhu cầu của mạch điều
khiển. Mỗi 1 cơ cấu thực hiện một cách riêng biệt theo nguyên lý sau:
Bộ phận đo lường các cảm biến điện áp và thời gian được nối tới nguồn điện và
cung cấp các tín hiệu điều khiển cần thiết cho bộ phận điều khiển ATS
Bộ phận điều khiển có thể là các rơle điện cơ, hoặc các bảng mạch điện tử bán dẫn lOMoAR cPSD| 58702377
sẽ xử lý các tín hiệu đưa tới từ khâu đo lường tạo trễ, khuếch đại rồi đưa đến phần tử chấp hành.
Bộ phận chấp hành chuyển tải tới nguồn cấp thông qua công tắc đóng cắt các tiếp điểm
mạch lực. Bộ phận này được chế tạo trong điều kiện làm việc dài hạn, đầy tải, dung lượng cắt
lớn, tác động đóng, cắt nhanh kết hợp với buồng dập hồ quang có hiệu quả. Việc đóng cắt các
tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động bằng động cơ theo kiểu dao cách ly,
Aptomat hay đóng cắt tự động nhờ hệ thống điện từ theo kiểu contactor
Việc đóng cắt các tiếp điểm mạch lực có thể thực hiện bằng tay không hay đóng cắt bằng điện như:
- Đóng cắt bằng động cơ xoay chiều một pha điện dung, thực hiện đóng cắt hai aptomat
thuận nghịch như của hãng Westinghouse của Anh, Merlin Gerin của Pháp
- Đóng cắt bằng contactor hai ngả thuận nghịch như trong thiết bị ATS của một số hãng của Nhật và Pháp
- Đóng cắt bộ tiếp điểm “bập bênh” bằng nam châm điện như thiết bị của một số hãng
của Hàn Quốc (See Young) và Mỹ
1.5. Quy cách tủ ATS
- Phù hợp với công suất máy phát điện
- Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo
- Đảm bảo các yêu cầu về tính năng điều khiển
1.6. Lắp ráp và cài đặt
- Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, do đó có thể lắp ráp trong hoặc ngoài nước
- Theo công suất trạm biến áp cho tòa nhà
- Theo công suất máy phát điện nên chỉ ưu tiên cho các tải quan trọng cần cung cấp duy trì liên tục
- Theo vị trí lắp đặt, nơi lắp đặt (nhiệt độ cao hay gần môi trường bụi hoặc gần biển, …)
- Chất lượng tủ ATS phụ thuộc và thiết bị đóng cắt
- Thường sử dụng contactor hoặc máy cắt điện lưới MCCB phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt.
1.7. Giới thiệu tổng quan về bộ điều khiển ATS điển hình. lOMoAR cPSD| 58702377
1.7.1. Mô tả phần mặt trước: Trang 10