Bài viết khái quát vấn đề thiết kế chế tạo tủ ATS của các bạn trẻ, để đưa ra câu trả lời giải đáp thắc mắc của các bạn về độ tin cậy sản phẩm của mình được sử dụng trong thực tế.
Đôi nét về các tủ ATS hiện nay do các sư trẻ tích hợp: Hiện nay, nhu cầu sử dụng máy phát điện công suất dưới 1000kVA cho các trạm viễn thông, cho các nhà hàng-khách sạn, trụ sở công ty,… là tương đối lớn. Chính đây là điều kiện để các kỹ sư trẻ dễ dàng có thể ứng dụng công nghệ cao trong việc thiết kế-chế tạo hệ thống tự động chuyển đổi nguồn điện. Trên thực tế, người viết bài này đã tiếp xúc rất nhiều các tủ ATS với ứng dụng PLC, LÔ GÔ, … là sản phẩm của các kỹ sư trẻ ngành điện -tự động hóa. Tuy nhiên, sau một thời gian hầu hết các bạn đều thấy sản phẩm của mình bộc lộ nhiều nhược điểm mà khách hàng không thể chấp nhận được. Trong đó, chủ yếu là xảy ra hiện tượng: - Không khởi động được máy phát khi điện lưới mất; - Không TEST được quá trình khởi động máy phát để kiểm tra chất lượng dự phòng của máy phát điện khi điện lưới đang cung cấp nguồn cho tải qua tủ ATS. Muốn kiểm k iểm tra, vẫn phải cắt nguồn điện lưới; - Không khởi động được máy phát khi chất lượng điện lưới kém như mất pha chẳng hạn; - Tuổi thọ các khí cụ điện công suất rất thấp, đặc biệt thường cháy cuộ n hút khi dùng contactor, mà nguyên nhân không phải do quá áp. Vậy thì, phải chăng sản phẩm của các bạn trẻ chưa hoàn thiện? Qua khảo sát và thực tế tiếp xúc với các kỹ sư trẻ, người viết bài này thấy rằng: Căn nguyên của vấn đề là các kỹ sư trẻ ngành điện-tự động hóa chưa nghiên cứu kỹ về đối tượng điều khiển của tủ ATS, mà chỉ hiểu một cách đơn giản là: tích hợp tủ ATS sao cho đáp ứng: - Khởi động máy phát điện và cấp điện từ máy phát cho tải khi điện lưới mất; - Dừng máy phát và cấp điện từ lưới điện cho tải khi có điện lưới trở lại. Cũng cần phải nói thêm để các kỹ sư trẻ ngành điện-tự động hóa của chúng ta thấy vấn đề tích hợp ATS “Dễ” hay “Khó”. Chuyện là thế này: Sau một thời gian sử dụng máy phát điện (do Hãng Denyo - Nhật Nhật Bản chế tạo)
và tủ ATS được tích hợp trong nước, Ngân hàng Công thương Việt Nam quyết định chuyển sang dùng máy phát và tủ ATS đồng bộ do Hãng Denyo- Nhật Bản cung cấp để trang bị nguồn điện dự phòng cho cơ sở mới của đơn vị tại Khu Công nghệ cao Láng-Hòa Lạc từ cuối năm 2008. Từ khi chính thức hoạt động đến 5/2009, luôn xảy ra hiện tượng: - Không khởi động được máy phát khi điện lưới mất, mà trước đó (khoảng 10 ngày) thì khởi động được. Sau khi nạp lại ắc quy bằng bộ nạp ngoài thì khởi động được và sau 10 ngày lại xảy ra hiện tượng không khởi động được máy phát; - “Dễ” suy ra rằng: có hiện tượng ắc quy phóng điện do phải đặt máy phát điện ở chế độ “RUN” với máy phát điện dùng khóa điện kiểu cơ khí, hoặc chế độ “AUTO” với máy phát có màn hình giám sát và các phím điều khiển. Nên“đương nhiên” là thay bộ nạp ắc quy có công suất lớn hơn là “được”. Với cách đặt vấn đề này, thoạt đầu tưởng là ổn, song sau khi thay bộ nạp ắc quy có công suất lớn hơn (đã tính chọn) thì dẫn đến hiện tượng tuổi thọ ắc quy giảm rõ rệt do luôn có hiện tượng “sôi” trong ắc quy khi người vận hành đưa cần gạt (đóng-cắt nguồn ắc quy”) về vị trí OFF.
Sau kiểm tra, nghiên cứu ATS và máy phát điện tại cơ sở này, người viết bài nhận thấy cần phải bổ sung một tủ ATS (tạm gọi là tủ ATS thứ cấp) kết hợp với tủ ATS đồng bộ với máy phát đã có và đã thực hiện được việc loại bỏ các hiện tượng trên (trong một dịp khác, người viết bài này sẽ giới thiệu nguyên lý hoạt động của tủ ATS thứ cấp này). Vậy bản chất vấn đề là ở chỗ, phải tìm hiểu kỹ đối tượng điều khiển của ATS (đặc biệt là máy phát điện) để đưa ra đúng và đủ các yêu cầu kỹ thuật mà tủ ATS phải đáp ứng. Trên cơ sở các yêu cầu đó, mà tích hợp thiết bị điều khiển. Các yêu cầu kỹ thuật thiết bị điều khiển ATS chất lượng cao phải có 1. Tự động cắt mạch động lực của nguồn điện lưới và khởi động máy phát điện khi nguồn điện lưới bị lỗi (có thể là mất điện 1pha; 2 pha; 3 pha, đảo pha, lệnh pha quá cho phép); 2. Tự động đóng mạch động lực của nguồn điện máy phát cấp điện cho tải khi máy phát chạy ổn định; 3. Tự động dừng máy phát, cắt mạch động lực của nguồn điện máy phát và đóng mạch động lực của nguồn điện lưới để cấp điện cho tải khi nguồn điện lưới có trở lại và đảm bảo chất lượng; 4. Tự động dừng máy phát điện khi máy phát điện có sự cố, mà hai trường hợp tiêu biểu là áp suất dầu bôi trơn thấp hơn và nhiệt độ nước làm mát cao hơn cho phép; 5. Phải xuất được các xung điều khiển quá trình khởi động có độ rộng xung phù hợp, cách nhau một khoảng thời gian đủ để ắc quy tự phục hồi dung lượng. Thời gian khởi động không được quá dài, nếu khởi động lần thứ nhất không được thì sau một khoảng thời gian thì xuất xung khởi động tiếp theo và tối đa nên chỉ là 3 xung khởi động; 6. Đảm bảo có hai chế độ làm việc là “AUTO” và “MAN”. Có thể là công tắc xoay hoặc phím ấn để chọn chế độ làm việc; 7. TEST được quá trình khởi động máy phát điện khi điện lưới vẫn đang cung cấp điện cho tải qua tủ ATS; 8. Bộ nạp ắc quy phải đảm bảo duy trì trạng thái ắc quy đã được nạp đầy bằng tự động duy trì dòng nạp nhỏ và đáp ứng các chỉ tiêu khác cho đặc thù máy phát điện. Đây là 8 yêu cầu kỹ thuật cơ bản cần phải có. 8 yêu cầu này phải được thực hiện nhanh, tin cậy (đặc biệt cho yêu cầu 7), đặc biệt khi máy phát là nguồn điện dự phòng chất lượng cao có tải là nhiều động cơ điện đòi hỏi khi mất điện lưới thì phải cấp điện máy phát trong khoảng thời gian mà tốc độ động cơ vẫn còn đạt trên 30% tốc độ định mức. Điều này rất hữu ích cho cả hệ thống tải và máy phát.
Để giải quyết tốt 8 yêu cầu trên với tính tác động nhanh, thì không gì hơn là ứng dụng công nghệ kỹ thuật số. Ngoài ra còn cần phải có các yếu cầu về giám sát, đó là: 9. Cảnh báo áp lực dầu bôi trơn thấp hơn và nhiệt độ nước làm mát cao hơn cho phép của động cơ dẫn động máy phát điện; 10. Báo lỗi khởi động sau 3 lần khởi động không được; 11. Hiển thị bằng đèn hay số (thập phân) điện áp lưới và điện áp máy phát (có thể là 1 pha hay cả 3 pha, thường với điện máy phát là 1 pha và điện lưới là 3 pha). Về mặt định lượng, một số yêu cầu kỹ thuật chất lượng cao trên được lượng hóa như sau: Cho khí cụ điện chuyển mạch động lực: - Khoảng thời gian chuyển nguồn (từ điện lưới sang điện máy phát và ngược lại): 180ms -250ms; - Khoảng thời gian cắt mạch động lực điện lưới, kể từ thời điểm điện lưới bị lỗi: 50ms -100ms; - Khoảng thời gian cắt mạch động lực điện máy phát, kể từ thời điểm điện lưới có trở lại: 50ms 100ms; - Khoảng thời gian phục hồi điện: 60ms-110ms;
Khoảng thời gian trên phụ thuộc vào khí cụ điện chuyển mạch động lực là contactor thông thường hay bán dẫn. Với việc sử dụng chuyển mạch nguồn bán dẫn thì khoảng thời gian nói trên được rút ngắn và tủ ATS hoạt động êm ái hơn so với dùng contactor thông thường. Cho thiết bị điều khiển: - Tốc độ điều khiển: 8 bit Microcontroller; - Số lần chuyển đổi (đóng/cắt): đạt trên 10.000 lần; - Tốc độ báo lỗi: 2s-3s; - Số xung khởi động máy phát điện: 3; - Thời gian chờ giữa hai lần khởi động (nếu lần khởi động kề trước không được): 10s-13s; - Độ rộng xung khởi động: 5-8s; Như vậy: - Thời gian chạy máy phát không tải: 120s-150s; - Thời gian chuyển nguồn điện lưới: 1s-3s; - Thời gian chuyển nguồn điện máy phát (cho 1 lần khởi động được): 4-6s; Cho thiết bị nạp ắc quy: - Điện áp nạp 12VDC hay 24VDC với dòng nạp liên tục điều chỉnh được và tự động duy trì phù hợp với dung lượng cụ thể của ắc quy. Để đáp ứng điều kiện này, phải ứng dụng công nghệ điện tử-nạp chuyển mạch; - Có hai chế độ nạp tự động và cưỡng bức; - Bảo vệ quá trình khởi động; - Trang bị chấu đầu ra, với chức năng nạp bình chết; - Bảo vệ chống đảo cực; - Tự động giới hạn dòng nạp khi khởi động động cơ; - Chất lượng điện áp nạp: gợn sóng thấp; - Nạp được cân bằng và nổi; - Tự động ngắt điện khi điện áp ắc quy thấp hay không có điện áp đối ứng đủ lớn ở nguồn ra DC.
Với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể nêu trên, các bạn kỹ sư trẻ ngành điện-tự động hóa hoàn toàn có thể: - Xây dựng cấu hình, lựa chọn linh kiện,… để tự lắp một thiết bị điều khiển tủ ATS; - Úng dụng công nghệ (sử dụng LÔ GÔ, PLC,…) kỹ thuật số, lập trình, cài đặt để LÔ GÔ hay PLC xuất các tín hiệu điều khiển mình mong muốn đến các khí cụ điện lực thuộc chuyển mạch nguồn động lực và hệ thống điều khiển khởi động/dừng máy phát điện. Vài đặc điểm về hệ thống điều khiển động cơ dẫn động máy phát điện Cùng với nguồn điện lưới, hệ thống điều khiển quá trình khởi động/dừng động cơ đốt trong (thường với máy phát 3 pha là động cơ diezel) là đối tượng cần điều khiển của tủ ATS. Vì vậy, việc hiểu sâu sắc nguyên tắc điều khiển cùng sơ đồ mạch điều khiển của từng loại động cơ là điều cần thiết đối với các bạn trẻ mong muốn hoàn thiện sản phẩm tủ ATS của mình. Tựu trung, hệ thống điều khiển quá trình khởi động/dừng động cơ dẫn động máy phát có thể chia thành 2 loại ( theo loại phần tử điều khiển trên panel điều khiển máy phát) - Hệ thống điều khiển kiểu cơ khí: việc thao tác điều khiển quá trình khởi động/dừng và giám sát các thông số kỹ thuật khi động cơ hoạt động được thực hiện qua khóa điện thường có 4 vị trí (là PREHEAT; STOP; RUN; START) và các đồng hồ kim hiển thị áp lực dầu; nhiệt độ nước; dòng nạp/phóng của ắc quy,… và các đèn cảnh báo áp lực dầu; nhiệt độ nước làm mát;… Hệ thống điều khiển kiểu này có ưu điểm (rất phù hợp với điều kiện Việt Nam) là hoạt động tin cậy, bền, dễ quan sát. Nhưng có nhược điểm là kết nối với tủ ATS (chưa hoàn thiện, như đã nêu) sẽ bộc những hiện tượng đã nêu ở phần đầu bài viết này. - Hệ thống điều khiển kiểu điện tử: việc thao tác điều khiển quá trình khởi động/dừng và giám sát các thông số kỹ thuật khi động cơ hoạt động (cũng như của máy phát điện) được thao tác qua các phím ấn và màn hình giám sát. Việc lựa chọn trang hiển thị thông số kỹ thuật và chế độ điều khiển (để kết nối với tủ ATS) được thao tác qua phím ấn. Hệ thống điều khiển kiểu này có ưu điểm kết nối dễ dàng với tủ ATS và tủ ATS không cần phải có đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật như đã nêu, vì phần lớn các yêu cầu đó đã có sẵn trong hệ thống điều khiển kiểu này. Tuy nhiên, loại máy phát điện có hệ thống điều khiển kiểu này không được khách hàng Việt Nam ưa chuộng do rất hay hỏng khối điều khiển và màn hình hiển thị, vì đặc điểm môi trường Việt Nam và không gian trong máy phát điện khi chạy, cũng như điều kiện thực tế phổ biến về vị trí lắp đặt máy phát kết hợp lại. Chính vì vậy, loại máy phát điện này tuy rẻ nhưng vẫn không có thị trường và thậm chí khách hàng đã lỡ mua dùng đều có nhu cầu cải tạo lại theo kiểu cơ khí. Vì thế, đối tượng máy phát điện trong bài viết này là loại điều khiển kiểu cơ khí. - Bài kỳ sau, người viết bài này sẽ đưa ra một giải pháp kỹ thuật cụ thể giúp các kỹ sư trẻ có cái
nhìn trực quan hơn nữa về một giải pháp trong rất nhiều giải pháp kỹ thuật để làm ra một thiết bị điều khiển tủ ATS chất lượng cao.
Tng quan về tủ điện ATS - đi ngun điện t động Tủ ATS ( Automatic Transfer Switches ) là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi nguồn chính bị mất thì ATS sẽ khởi động và chuyển sang nguồn dự phòng. Có ATS chuyển đổi giữa nhiều nguồn và giữa hai nguồn.
Tại thị trường Việt Nam chỉ phổ biến loại chuyển đổi giữa hai nguồn. Nguồn dự phòng thông thường là máy phát điện. Khi mất nguồn chính điện lưới mất 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. Ngoài dùng kết nối nguồn dự phòng là máy phát điện tại nhà máy điện cũng có sử dụng tủ ATS. 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 điện máy phát bị sự cố như:mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh. Bên cạnh đó còn có những chức năng đặt thêm đó là chức năng tạo bộ định thời theo thời gian thực.
Chức năng định thời theo thời gian thực: trong thời gian đi lắp máy và bảo hành máy phát điện 2009 đến 2011 mình thấy một số người vận hành thường không sử dụng chức năng auto của Tủ ATS nguyên nhân do những đơn vị đó không hoạt động về đêm, ngày nghỉ...hoặc vào đêm tiếng ồn động cơ gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh không được phép hoạt động. Như vậy chúng ta cần một chức năng định thời nhằm đảm bảo nhu cầu sau vào các thời gian ca nghỉ, ngày nghỉ nếu mất nguồn điện chính hệ thống sẽ khởi động máy phát điện mini hoặc nhỏ nhằm đáp ứng nhu cầu chiếu sáng thông thường. Hệ thống sẽ không khởi động máy phát điện chính nhằm tiết kiệm chi phí xăng dầu. Vào những ca làm việc thì tủ ATS vẫn chuyển sang nguồn điện dự phòng nếu điện lưới mất. Còn một chức năng ít kĩ thuật thiết kế hệ thống điện đưa vào gây lãng phí tài nguyên hệ thống điện. Chức năng cách ly điện lưới khỏi tải nhưng chuyển nguồn dự phòng hoặc máy phát điện sang cấp cho hê thống cứu hỏa khi hỏa hoạn . Vì theo như tiêu chuẩn hệ thống chữa cháy(vd:BS) thì khi hệ thống có máy phát điện không cần thêm máy bơm chữa cháy Diesel nữa. Trong tiêu lệnh chữa cháy việc đầu tiên cần làm là ngắt điện ra khỏi vùng cháy. Nên khi có cháy thực sự điện sẽ bị cắt nếu điện cấp cho máy bơm chính bị cách ly cùng hệ thống điện dẫn đến bơm cứu hỏa không hoạt động. Một khả năng khác nguồn cấp cho hệ thống bơm cứu hỏa được tách biệt. Nhưng khi sảy ra cháy có thể toàn bộ khu đó bị mất điện do chập nổ điện. Máy phát điện sẽ khởi động nhưng do nhiều nguyên nhân (mua máy phát điện bổ xung không theo thiết kế ban đầu) nguồn điện từ máy phát không đủ tính cách ly với đám cháy. Xin nói thêm đây là tính
năng do kinh nghiệm đi lắp đặt máy của cá nhân tôi nhận thấy và bổ xung. Có khá nhiều đồng nghiệp cho rằng chức năng này không cần thiết. Nhưng sau thảm họa hạt nhật tại Nhật Bản một trong những hệ thống an toàn là: máy phát điện đã bị vô hiệu hóa. Tôi hi vọng tính năng này có thể giúp tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống cứu hỏa giảm bớt thiệt hại nếu có hỏa hoạn sảy ra.
Chọn tủ ATS như thế nào là hợp lý ? Tủ thường được chọn có các yếu tố chính như sau:
Phù hợp với công suất máy Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo. Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển
Thông số tùy chỉnh của ATS đặt như nào cho phù hợp với điện lưới Việt Nam ? Tủ ATS chủ yếu dùng cho hệ thống có máy phát điện. Các máy mới hiện nay chủ yếu là máy đời mới có bảng điều khiển điện tử. Nó đã bao gồm trung tâm điều khiển ATS nên mình tập trung nói đến phần cài đặt không bao gồm thiết kế. Mất điện lưới sau bao lâu thì khởi động máy phát ? Tùy vào tính quan trọng của tải, tính cấp thiết cấp điện trở lại. Nếu nhu cầu bình thường ta nên đặt khoảng 30 đến 60s sau khi mất điện tủ ATS sẽ đưa tín hiệu vào bảng điều khiển máy phát điện yêu cầu khởi động. Lưu ý quá trình từ khi máy khởi động đến lúc cấp điện mất từ từ 1s đến 60s tùy vào cài đặt nhà sản xuất máy phát điện. Ta có thể thay đổi thời gian này. Có điện lưới trở lại sau bao lâu thì dừng máy phát điện ?
khi có điện trở lại ngay lập tức hệ thống sẽ được chuyển sang nguồn điện lưới. Khoảng thời gian duy trì máy phát chạy sau khi có điện trở lại nhằm tránh tình trạng điện chập trờn. Khoảng thời gian này khoảng 1 đến 2 phút. Lưu ý bản thân máy phát điện cũng mất thêm khoảng 1 đến 2 phút mới dừng hẳn máy(chế độ giảm tốc & làm mát)
Chức năng hiển thị, chức năng trung tâm điều khiển ATS,
Bảng điều khiển máy phát điện có ATS control
Đèn báo Mains Available sáng 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. Hoãn phục hồi điện lưới trở lại (Delay On Restoration), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện lưới vào phụ tải (Delay On Transfer), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện máy vào phụ tải (Warm Up), thời gian này tuỳ chỉnh. Chạy làm mát máy ( Cool Down ), thời gian này tuỳ chỉnh. Cho phép máy cố gắng khởi động tối đa 03 lần. Sạc bình accu tự động (Automatic Battery Charger) điều tiết nguyên tắc xung.
Bộ ATS cho phép người sử dụng chọn nguồn Điện Lưới hay Điện máy cung cấp ra phụ tải khi cần thiết thông qua công tắc Manual Switch ( chế độ bằng tay)
Đấu nối cho tủ ATS
Sơ đồ đấu nối mạch lực tủ ATS-máy phát điện Việc đấu nối mạch lực rất đơn giản theo sơ đồ trên. Đấu nối ATS -máy phát điện có bảng điều khiển là bo điện tử thì có 3 hình thức kết nối phổ thông trên tất cả các dong máy phát điện, tất cả các hãng cung cấp bảng điều khiển khác nhau: 1. 2.
kết nối tủ ATS -máy phát điện qua cổng truyền thông: kết nối tín hiệu điều khiển tủ ATS -máy phát điện qua cổng điều khiển bên ngoài( remostart)
3.
kết nối trực tiếp điện lưới vào bảng điều khiển của máy phát điện.
Kiểu 1: khi dùng kiểu kết nối này bạn cần một khả năng về lập trình và chỉ nên kết nối khi nhà máy của bạn có mạng truyền thông. không có nhiều công ty dùng hình thức này Kiểu 2: tất cả các bảng điều có chức năng này không những máy phát điện mà bao gồm các loại máy như máy nén khí, máy làm lạnh nước....Nếu bạn sử dụng chức năng điều khiển từ xa cho máy phát điện thì bạn cần để lại kiểu kết nối này cho chức năng đó. Bạn tham khảo bài viết điều khiển từ xa cho máy phát điện,máy nén khí, máy làm lạnh nước. Kiểu 3: kiểu kết nối này chỉ dc hỗ trợ khi bảng diều khiển của máy phát điện có hỗ trợ chức năng ATS control. Khi kết nối tủ ATS -máy phát điện theo kiểu 3 bạn không cần bất kì bộ lập trình, nguồn nuôi, hay phần tử điều khiển nào trong tủ ATS bạn chỉ cần duy nhất hai MCCB cùng một khóa chéo về điện + cơ khí (nếu cần) 2 quận hút của MCCB sẽ được cấp nguồn nuôi từ bảng điều khiển xuống. Với những tủ ATS đặt xa máy phát điện hoặc MCCB quá lớn không nên cho dòng nuôi quận hút MCCB đi qua tiếp điểm bảng điều khiển. Cần qua một rơ le trung gian trong trường hợp này. Khi Tủ ATS sử dụng ATS dạng khối hoặc máy cắt
ATS Osung 4 cực Việc kết nối không có gì thay đổi vẫn áp dụng 3 kiểu kết nối trên. Lưu ý các ATS dạng khối vd: ATS Osung thì có sẵn trung tâm điều khiển nhưng bạn nên dùng trung tâm điều khiển của máy phát cho việc đóng cắt ATS được ăn khớp với toàn hệ thống.
Lưu ý khi đấu nối tủ ATS. Cảnh báo nguy cơ cháy ATS ! Với những đơn vị có nguồn điện dự phòng công suất nhỏ hơn công suất tiêu thụ khi sử dụng điện lưới(công suất dự phòng <100% công suất tiêu thụ) cần lưu ý. Một số kĩ thuật tu vấn bán hàng chọn ATS kèm theo máy phát điện. Dòng cắt của ATS tính theo công suất máy phát điện mà không căn cứ vào tỷ lệ điện dự phòng là bao nhiêu % cộng xem sơ đồ đấu nối ATS -máy phát điện vào hệ thống điện. Dẫn đến ATS bị hỏng tiếp điểm nhanh hơn thậm chí là cháy ATS. Nguyên nhân vì khi máy phát điện dừng ATS chịu dòng điện lớn hơn định mức cho phép dẫn đến hỏng tiếp điểm, hồ quang phóng gây cháy...
cách khắc phục 1, Khắc phục bằng cách phân tải ưu tiên và không ưu tiên. Tải ưu tiên là những tải như thang máy, chiếu sáng, cứu hỏa bắt buộc phải có điện khi bị mất điện. Tải không ưu tiên như điều hòa, ... bạn chia làm sao cho tổng công suất x hệ số khởi động tải tiêu thụ nhỏ hơn hoặc bằng công suất máy phát điện. Như vậy ta chỉ đấu nguồn điện ưu tiên qua ATS đến tải tiêu thụ. Tải không ưu tiên đấu thẳng từ tủ phân phối đến tải không qua ATS. Như vậy khi mất điện chỉ có tải ưu tiên được dùng ATS. Dòng qua ATS là dòng nằm trong dải đóng cắt cho phép. Phần tải không ưu tiên tách biệt được cấp điện trở lại khi có điện lưới. 2, Chọn ATS có dòng lớn hơn dòng định mức của máy phát bằng dong tiêu thụ của tải bình thường khi dùng điện lưới. Nhược điểm của phương án này là máy phát có thể hoạt động quá tải khi mất điện sảy ra nếu các thiết bị tiêu thụ điện không được ngắt bớt ra khỏi hệ thống điên.
Khi lắp tủ ATS cần lưu ý đến phần tử bảo vệ đầu phát điện. Do một số hãng có tích hợp MCCB bảo vệ đầu phát có nhà cung cấp lại để là options. Nếu khi lắp ATS mà không lưu ý đến việc bảo vệ ngắn mạch cho đầu phát. Khi dùng máy phát có thể làm cháy đầu phát máy phát điện.
VIETbuyer: Tổng quan về tủ điện ATS - đổi nguồn điện tự động Dien dan chuyen nganh Camera giam sat, IP camera, kiem soat vao ra, phong chay - chua chay
bộ chuyển ngun t động - ATS BỘ CHUY ỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG – ATS. 1. Khái quát. Thi ế t bị tự động chuy ển ngu ồn ATS ( Automatic Transfer Switch ) là thi ế t bị dùng để tự động chuy ển tải từ ngu ồn chính sang ngu ồn dự phòng khi ngu ồn chính bị sự c ố. Khái niệm ngu ồn bị sự c ố bao g ồm: - M ấ t ngu ồn. - M ấ t pha. - Ngược thứ tự pha. - Không đối xứng 3 pha. - Điện áp cao hoặc th ấp hơn trị s ố c ần thi ế t. Ngu ồn dự phòng có th ể là một ngu ồn lưới l ấ y từ đường dây khác hoặc là một máy phát dự phòng. Tùy theo tính toán kinh t ế , kỹ thuật của các hộ tiêu thụ mà sử dụng ngu ồn dự phòng nào cho hợp lý. Khi ngu ồn dự phòng là lưới khác ta có ATS
lưới – lưới ( ATS L – L ) n ế u ngu ồn dự phòng là máy phát điệ n (thường là máy phát diezen ) ta có ATS lưới – máy phát (ATS L – MF ) a. sơ đồ c ấ u trúc của hai loại ATS. Các loại ATS có sơ đồ c ấu trúc như hình sau:
Hình: Sơ đồ kh ối của ATS a) ATS lưới – lưới b) ATS lưới – máy phát. MBA: máy bi ế n áp ngu ồn. AP1, AP2: aptomat ngu ồn. SS1, SS2: Các bộ so sánh. ĐK: khối điều khi ển. KĐ: khối khởi động máy diezen DZ: động cơ diezen. G: máy phát điệ n. * Chức năng các khối: - SS: Kh ối so sánh th ực hiện chức năng theo dõi, giám sát các thông số của ngu ồn cung c ấ p và so sánh các thông s ố đó với giá trị ngưỡng đặt trước và đưa tín hiệu cho kh ối điều khi ển. - ĐK: Khối điều khi ển nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ so sánh và tác động đế n kh ối chuy ển mạch. - KĐ: Khối khởi động máy phát diezen, khi nh ận được tín hiệu của bộ điều khi ển. - AP1, AP2: Hai aptomat bảo vệ ngu ồn khi có sự c ố quá tải hay ng ắn mạch. - CM: Kh ối chuy ển mạch thực hiện việc đóng ngắt tải từ ngu ồn này sang ngu ồn khác theo tác động của bộ điều khi ển
b) Nguyên lý ho ạt động của ATS.
+ ATS lưới – máy phát. ATS lưới – lưới hoạt động r ất đơn giản. Khi ch ất lượng ngu ồn điện chính không đạt, lúc đó bộ so sánh c ấ p tín hiệu cho kh ối điều khi ển tác động đế n kh ối chuy ển mạch chuy ển tải từ lưới chính sang lướ i dự phòng. Khi lưới điệ n chính phục h ồi trở lại , ATS ti ế n hành ki ểm tra ch ất lượng ngu ồn chính n ếu đủ tiêu chu ẩn thì c ấ p tín hiệu chuy ển tải trở lại ngu ồn chính. Chuy ển đổi ngu ồn c ấ p của ATS L – L được thi ế t k ế theo giản đồ:
Hình: giản đồ thời gian chuy ển đổi ngu ồn của ATS L – L.
Ban đầu tải được c ấp điện b ằng ngu ồn chính thông qua máy MBA1. Khi lưới chính bị sự c ố (như mấ t ngu ồn, m ất pha,…) lúc đó khối điều khi ển của ATS nhận tín hiệu sự c ố và xử lý nó, đồng thời ATS cũng ki ểm tra ch ất lượng điện ngu ồn dự phòng. N ế u ch ất lượng điện ngu ồn dự phòng t ốt thì ATS sẽ tạo khoảng thời gian tr ễ t1, để kh ẳng định lưới chính gặp sự c ố thật sự hay không (hay chỉ là sự c ố thoáng qua). Sau đó đưa tín hiệu cho cơ cấ u ch ấp hành tác động chuy ển tải sang ngu ồn dự phòng. Khi tải đang làm việ c với ngu ồn dự phòng mà lưới điện chính phục h ồi trở lại, ATS xử lý tín hiệu này đồng thời tạo khoảng thời gian tr ễ t2 ( 5÷10 s), để đảm bảo r ằng ngu ồn chính đã ổn định có th ể đưa vào vận hành. Sau đó ATS phát tín hiệu tác động đến cơ cấ u chuy ển mạch, đưa tải trở lại lưới chính. Trong quá trình làm việc ATS thường xuyên theo dõi ho ạt động của các ngu ồn điện,
+ ATS lưới – máy phát. Một trong những nhược điểm lớn nh ấ t của ATS lưới – lưới là khi x ảy ra sự c ố của hệ th ống, như điện cho các phụ tải quan trọng c ấ p qu ốc gia (như hội trường qu ốc hội, ngân hàng nhà nướ c, trung tâm dự toán, khu quân sự,…nế u m ất điện có th ể nguy hi ểm đế n kinh t ế và anh ninh qu ốc gia) người ta thường xây dựng là ngu ồn dự phòng là gián đoạn c ấp điện của mạng điện qu ốc gia, hư hỏng trạm bi ế n áp trung gian, lúc đó nguồn dự phòng không còn tác d ụng. Do vậy, để đảm bảo việc chủ động c ấ p máy phát diezen. Tương ứng với nó có loại ATS lưới – máy phát. Đối với ATS lưới – máy phát, việc hoạt động phức tạp hơn ATS lưới – lưới, vì có thêm bộ phận khởi động động cơ diezen. Khi tín hiệu từ bộ (SS1) báo ngu ồn chính có ch ất lượng không đạt yêu c ầu, bộ điều khi ển (ĐK) sẽ truy ền tín hiệu cho bộ khởi động máy phát. Sau khi khởi động xong, điện áp máy phát đượ c thành lập. N ế u ch ất lượng điện áp máy phát đảm bảo, bộ (SS2) c ấ p tín hiệu cho bộ điều khi ển (ĐK) và chuy ển mạch (CM) tác động chuy ển tải từ lưới chính sang máy phát. Khi lướ i phục h ồi, sau một khoảng thời gian tr ễ, bộ điều khi ển sẽ tác động lên bộ chuy ển mạch, tải lại được chuy ển v ề ngu ồn chính. Từ thời điểm chuy ển tải, máy phát chạy không tải một thời gian để làm mát máy r ồi tự t ắt. Quá trình hoạt động được cho trên giản đồ sau:
Hình: Giản đồ thời gian chuy ển đổi ATS L – MF.
Giải thích giản đồ:
+ Khi lưới có sự c ố lúc đó ATS tạo tr ễ t1 (khoảng 5(s) ) khoảng thời gian từ khi có sự c ố đế n khi khởi động động cơ diezen để đảm bảo r ằng ngu ồn lưới có sự c ố thực sự hay chỉ là sự thoáng qua. + Khi điện áp máy phát đạt đến Uf=Uđm lúc đó bộ (SS2) sẽ tính khoảng thời gian t2 ( 20÷25(s) ), sau đó thực hiện việc c ấ p tín hiệu điều khi ển cho bộ chuy ển mạch chuy ển tải sang ngu ồn dự phòng. Kho ảng thời gian này c ần thi ế t cho việc s ấy máy điện và đảm bảo máy được bôi trơn. + Khi lưới điệ n phục h ồi trở lại, bộ định thời gian trong SS1 sẽ hoạt động, tính thời gian t3 ( 5(s) ) để đảm bảo ch ắc ch ắn r ằng lưới đã phục h ồi và ổn định trở lại. Sau đó chuyển tải trở lại lưới. + Sau khi chuy ển tải trở lại lưới, ATS tính thời gian t4 ( khoảng 300(s) ) cho máy phát ch ạy không tải để làm mát máy, sau thời gian t4 ATS cho lệnh máy phát dừng. Khi khởi chạy máy phát diezen, c ần chú ý bộ khởi động của nó thường có các đặc điểm sau: + N ế u khởi động một l ần không thành công nó l ại trở v ề trạng thái ban đầu, khi đó cầ n cho máy nghỉ 10÷20(s) ( cho ắc quy phục h ồi) mới có tín hiệu khởi động lại. + N ế u khởi động 3 l ần không thành công lúc đó thiế t bị sẽ tự động khóa lại không khởi động nữa. Với ATS lưới – máy phát, c ần có thêm mạch bảo vệ máy phát. Khi xảy ra sự c ố máy phát như mấ t áp lực d ầu bôi trơn, nhiệt độ nước làm mát quá trị s ố cho phép, lồng t ốc, hỏng kích từ,…thì phát lệnh dừng máy chờ kh ắc phục sự c ố.
