BTL_TỰ ĐỘNG HOÁ TOÀ NHÀ: Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà . ĐHCNHN

Hệ thống máy phát dự phịng trong tịa nhà

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN : CĐ TỰ ĐỘNG HĨA TRONG TỊA NHÀ

Khoa : Điện
Lớp : ĐH Điện 2
Khóa : 8
NỘI DUNG
Đề tài: Tìm hiểu vè hệ thống máy phát dự phịng trong tòa nhà, sơ đồ kết nối và phương
thức kết nối với hệ thống điện trong tòa nhà.
Sinh viên thực hiện :
1. Lị Văn Thương
2. Vũ Phương Thúy
3. Thiều Quang Tồn
4. Đỗ Đức Toản

MỤC LỤC
Trang 1


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
Trang
Đề tài............................................................................................................................. 1
Mục lục.......................................................................................................................... 2

Lời mở đầu..................................................................................................................... 3
Phần thuyết minh
1. Tổng quan về hệ thống ATS.......................................................................................4
2. Sơ đồ hệ thống
2.1 Sơ đồ mạch lực..............................................................................................5
2.2 Sơ đồ nguyên lý............................................................................................6
3. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................7
4. Các thiết bi và cơ cấu sử dụng trong hệ thống
4.1 Tủ ATS..........................................................................................................8
4.2 Máy phát điện.............................................................................................13
5. Thông số kĩ thuật ,các chế độ làm việc
5.1 Yêu cầu kĩ thuật..........................................................................................19
5.2 Phân tầng kĩ thuật........................................................................................19
5.3 Thông số kĩ thuật.........................................................................................21
6. Các tham số cài đặt
6.1 Ý nghĩa các thiết bị điều chỉnh thông số.....................................................21
6.2 Các tham số cài đặt.....................................................................................22
6.3 Một số điều cần lưu ý.................................................................................23
7. Phương thức kết nối................................................................................................23
Kết luận....................................................................................................................... 25

LỜI MỞ ĐẦU

Trang 2


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
Ngày nay, các cơng trình kiến trúc được xây dựng phải đạt được các tiêu chí quan
trọng như hiệu quả kinh tế cao hơn, thân thiện với môi trường và phù hợp với sự phát
triển của xã hội. Hiệu suất của công trình phụ thuộc hồn tồn vào việc tăng cường khai

thác hệ thống thông tin cho nền công nghệ, giải pháp xây dựng Hệ thống Quản lý Tòa nhà
trở thành một yếu tố vô cùng quan trọng.
Với mỗi loại nhà cao tầng có mục đích sử dụng khác nhau chúng ta có hệ thống BMS
tương ứng phù hợp với mục đích sử dụng khác nhau.
Ngoài những hệ thống kỹ thuật tối thiểu như hệ thống điện và chiếu sáng, hệ thống cấp
nước, hệ thống thơng gió và tùy vào mục đích sử dụng của các tịa nhà mà có thêm các hệ
thống như:
•
•
•
•
•
•
•
•

Hệ thống điều khiển thơng gió và điều hịa khơng khí
Hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng
Hệ thống điều khiển đỗ ơtơ
Hệ thống điều khiển vào ra tịa nhà
Hệ thống báo động xâm nhập
Hệ thống báo cháy, báo khói
Hệ thống thông tin nội bộ
Hệ thống giám sát và tự động hóa tồn bộ tịa nhà.

Bên cạnh việc cải thiện cho hệ thống thơng tin liên lạc, tịa nhà với những cơng nghệ
thơng minh cịn cho phép việc giám sát và điều khiển toàn bộ các hệ thống bên trong tòa
nhà như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống an ninh, an toàn và những hệ thống khác từ xa…
Ngoài ra, hệ thống, giải pháp quản lý tòa nhà khi được chạy trên nền tảng hạ tầng mạng
viễn thông, mạng CNTT tích hợp sẽ giúp gia tăng hiệu suất khai thác tòa nhà một cách

hiệu quả.
Một trong những mảng quan trọng trong hệ thống điện là hệ thống máy phát dự phịng.
Để có thể hiểu rõ về mục này, với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Sơn Tùng nhóm em đã
nhận được đề tài :”Tìm hiểu về hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà, sơ đồ kết nối
và phương thức kết nối với hệ thống điện trong tòa nhà.”
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Sơn Tùng đã tận tình hướng dẫn chúng em
trong quá trình tìm hiểu và làm bài!
PHẦN THUYẾT MINH
1.Tổng quan về hệ thống ATS

Trang 3


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
1.1 Khái niệm
ATS (Automatic Transfer Switches) là hệ thống điều khiển dùng để chuyển tải
nguồn tự động từ lưới điện chính sang nguồn điện dự phòng dùng máy phát điện khi lưới
điện chính xảy ra sự cố. Khi lưới điện hoạt động bình thường trở lại, hệ thống ATS sẽ
chuyển đổi phụ tải vận hành vào lưới điện chính và sau đó dừng máy phát điện dự phòng.
1.2 Vai trò
ATS được sử dụng để chuyển đổi nguồn tự động giữa điện lưới (nối với mạng điện)
và cung cấp điện dự phòng (máy phát điện hoặc các nguồn cấp điện khác), với hoạt động
đáng tin cậy, sử dụng đơn giản, cấu trúc nhỏ gọn, hiệu suất cao và chi phí phù hợp. Hệ
thống điều khiển ATS theo dõi tình trạng hoạt động của nguồn điện chính và cung cấp
điện dự phịng. Khi nguồn điện chính bị lỗi (ví dụ: phiếu pha, thấp áp hoặc mất điện hoàn
toàn), hệ thống điều khiển sẽ đưa ra lệnh hoạt động tự động, sau đó bắt đầu cung cấp điện
và chuyển từ chế độ chờ sang chế độ chờ điện cung cấp. Khi nguồn điện chính được phục
hồi, hệ thống điều khiển sẽ tự động chuyển tải sang hệ thống cung cấp điện chính. Cả ATS
và máy phát điện đều là hệ thống cung cấp điện khẩn cấp tự động, có thể chuyển tải trong
giai đoạn đầu tiên.

 Được sử dụng cho các loại hộ loại I và loại II, những nơi cần cung cấp điện liên tục
như: bệnh viện, quân đội, cơ quan nhà nước, các khu công nghiệp;
 Khi áp dụng phải xem xét đến chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật;
 Để đáp ứng nhu cầu kỹ thuật ngày càng cao thì ATS là không thể thiếu. Nhằm nâng
cao chất lượng điện năng;
 Đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục, với thời gian chuyển mạch là bé nhất có
thể;
 Giảm tổn thất kinh tế, khi giảm thời gian ngưng điện trong ngành công nghiệp sản
xuất liên tục;
 Sơ đồ kết nối, lắp đặt đơn giản, Làm việc chắc chắn, độ tin cậy làm việc cao;
 Tuy nhiên trong một số phụ tải đặt biệt (thơng tin liên lạc, viễn thơng) thì cần dùng
các loại nguồn khác như UPS.

2. Sơ đồ hệ thống
2.1 Sơ đồ mạch lực

Trang 4


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà

2.2 Sơ đồ nguyên lý

Trang 5


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà

Trang 6

Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
3. Nguyên lý hoạt động
Bộ ATS được chia ra làm 3 quá trình làm việc như sau.
+ Giai đoạn 1: Khởi động và kiểm tra các thơng số phía nguồn điện chính.
+ Giai đoạn 2: Qúa trình tự động đề máy phát điện sẵn sàng cấp nguồn cho tải từ lưới điện
nguồn dự phịng.
+ Giai đoạn 3: Kiểm tra các thơng số u cầu phía nguồn điện dự phịng từ máy phát.
 Giai đoạn 1: Ta cấp nguồn cho bộ ATS lấy từ nguồn điện chính, khởi đơng bộ ATS
vào làm việc. Lúc này ATS sẽ tự động kiểm tra các thông số của lưới điện chính như
dịng điện, điện áp hay tần số. Các giá trị này được so với các giá trị định mức tương ứng
nuế đạt bằng giá trị định mức thì đạt u cầu và có thể sẵn sàng đóng nguồn điện chính
vào cho tải. Trước khi đóng máy cắt phía nguồn điện chính thì bộ thời gian đếm với
khoảng thời gian t1 nhằm mục đích là các giá trị đó được ổn định hay chưa. Ngồi ra, khi
đóng máy cắt A phía nguồn điện chính cũng cần phải thoả mãn là máy cắt phía nguồn
điện dự phịng phải được mở ra an toàn nhăm để tránh hiện tượng trong cùng 1 thời gian
tải được cấp nguồn đồng thời từ hai lưới điện.
 Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn cấp tín hiệu đề máy phát điện. Trong quá trình làm
việc của tải được cung cấp điện từ nguồn điện chính mà có xảy ra 1 sự cố nào đó như mất
pha, q áp, q dịng vv thì bộ chuyển nguồn ATS sẽ tự đơng phát ra tín hiệu đề máy
phát điện để sẵn sàng đưa lưói điện dự phong vào làm việc. Bộ khởi động máy phát có
đặc điểm sau: Nếu khởi đọng 1 lần mà thành cơng, nó sẽ trở về trạng thái chờ ban đầu.
Nếu khởi động 1 lần mà khơng thành cơng thì bộ đếm thời gian sẽ đếm trong 1 khoảng
thời gian 3 đến 4 giây rồi mới tiếp tục khởi động lần 2, nếu khởi đông lần 2 không được
rồi sẽ đến lần 3. Sau khi khởi động máy phát 3 lần mà khồg thành cơng thì bộ ATS sẽ tự
động phát tín hiệu cảnh báo ra bên ngồi cho người vận hành biết để khắc phục sự cố.
Và lúc này bộ ATS sẽ tự động khoá lại.
 Giai đoạn 3: Kiểm tra các thơng số của lưới điện dự phịng để sẵn sàng cấp điện từ
nguồn dự phòng cho tải. Sau khi máy phát được đề nổ thành công và chạy trong 1 khoảng
thời gian cho tới khi điện áp ổn định với mức điện áp khoảng 0.8 Uđm thì bộ ATS sẽ bắt

đầu kiểm tra các thông số của lưới điện từ máy phát. Nếu các thông số kiểm tra đã đạt thì
bộ thời gian bắt đầu đếm trong khoảng thời gian rồi mới phát tín hiệu đóng máy cắt B vào
làm việc. Việc làm này nhằm đảm bảo lưới điện dự phòng đã chạy ổn định. Đồng thời
cũng cần thoả mãn răng máy cắt phía nguồn điện chính đã đựơc mở ra an tồn. Trong q
trình làm việc của tải lấy nguồn từ phía máy phát thì bộ ATS vẫn trong trạng thái sẵn
sàng kiểm tra lưới điện chính nếu có điện trở lại thì phải đóng nguồn điện trở lại từ nguồn
điện chính. Nguồn dự phịng ở đây chỉ làm việc trong khoảng thời gian mà lưới điện
chính được khắc phục sự cố cho phép.

Trang 7


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
4. Các thiết bị và cơ cấu sử dụng trong hệ thống
4.1 Tủ ATS
 Chức năng chính của Tủ điện ATS (Automatic Transfer Switches) là chuyển tải
sang sử dụng nguồn điện dự phịng như máy phát điện khi mất nguồn chính điện lưới.
Ngồi ra, tủ ATS thường có chức năng bảo vệ khi điện lưới và điện máy phát bị sự cố
như: mất pha, mất trung tính, quá áp, sụt áp,… Tủ ATS sẽ tự động chuyển sang nguồn dự
phòng và khi nguồn chính phục hồi bộ ATS sẽ tự động chuyển nguồn trở lại. Thời gian
chuyển nguồn dự phịng có thể đặt được trong khoảng 5 ÷ 10s, khi điện lưới phục hồi, tủ
ATS chờ một khoảng thời gian 10 ÷ 30s để xác định sự ổn định của nguồn lưới. Tủ ATS
có 2 chế độ vận hành: tự động hoặc bằng tay. Trước mặt tủ có các nút ấn, màn hình LCD
và có hệ thống đèn chỉ thị để người vận hành điều chỉnh được thời gian chuyển mạch, chế
độ hoạt động.

Ảnh minh họa: Tủ ATS
Tủ ATS có cổng truyền thông để dễ dàng kết nối tại chỗ với Máy tính để hiệu chỉnh thơng
số, nó có sẵn mơ đun truyền thông MODBUS. Tủ ATS được thiết kế để đảm bảo các thiết

Trang 8


Hệ thống máy phát dự phịng trong tịa nhà
bị đóng cắt như ACB/MCCB có sự ràng buộc với nhau đảm bảo vận hành an tồn. Có khả
năng tích hợp với hệ thống tủ phân phối tổng MSB và tủ bù cơng suất để nâng cao tính
linh hoạt trong hệ thống có nhiều nguồn, nhiều máy phát, để cung cấp điện liên tục cho
các phụ tải quan trọng.
Tủ ATS có thể tích hợp thêm chức năng giám sát và điều khiển từ xa thông qua việc sử
dụng bộ điều khiển PLC của các hãng như: Siemens, Mitsubishi…


Thông số kỹ thuật

Thông số
Điện áp định mức đầu vào
Điện áp định mức đầu ra
Dòng định mức
Dòng cắt
Tần số
Thời gian chuyển mạch
Mật độ dòng điện
Cấp bảo vệ

Giá trị
380/400 VAC, 3 pha
1 pha 220VAC, 3 pha 380VAC
25 ÷ 6300A (Theo nhu cầu thực tế thiết bị)
25 ÷ 100kA
50/60Hz

5 ÷ 10s
1.5A ÷ 3A/mm2
IP54 (tủ điện ngoài trời ) / IP42 (tủ điện
trong nhà)
IEC 60439-1
Khơng
Có

Tiêu chuẩn lắp ráp
Bù góc phi
Giám sát trạng thái từ xa qua
Cài đặt nhiệt độ và hiển thị nhiệt độ làm việc
Không
bên trong tủ điện
Tự động điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong tủ
Khơng
điện
Tự động tắt mở đèn khi đóng và mở cửa tủ
Có
điện
Bộ cắt lọc sét
Có
Bảo vệ mất pha
Có
Đồng hồ Volt
Có
Đồng hồ Ampe
Có
Kích thước tủ (H x W x D)
Theo thiết kế

Số lớp cánh
2
Bề mặt
Sơn tĩnh điện
Thép cán nguội, thép cán nóng, tráng kẽm,
Vật liệu
Inox, dầy 1.2-2mm
Lắp đặt
Đặt sàn/treo tường
 Phân loại
Trang 9


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
- Khi phân loại hệ thống ATS căn cứ theo loại khí cụ điện động lực đóng cắt, ta có 3 loại
chính:
ATS dùng contactor 3 cực hay 4 cực
ATS dùng loại Change over switch hay Motorized CB
ATS dùng ACB (máy cắt không khí)
Ưu điểm và nhược điểm
ATS dùng contactor:
Ưu điểm: giá thấp, kết cấu gọn nhẹ, dễ dàng điều khiển.
Nhược điểm: tổn hao cơng suất và phải cấp điện để duy trì lực đóng tiếp điểm.
ATS dùng CB
Ưu điểm: khơng cần nguồn duy trì trạng thái đóng tiếp điểm, động cơ chấp hành
tiêu thụ cơng suất nhỏ khả năng đóng cắt tốt.
Nhược điểm: có bộ chuyển động cơ khí phức tạp, thời gian tác động lâu hơn khi
dùng contactor.
- Theo nguồn chính và nguồn dự phòng:
ATS chuyển đổi hai nguồn: một nguồn chính và một nguồn dự phịng;

ATS chuyển đổi ba nguồn: hai nguồn chính và một nguồn dự phịng.
 Mơ hình hoạt động:
- TSE, TSN: Transfer Switch Emergency (Normal) hai công tắc chuyển mạch cơ khí của
nguồn cung cấp bình thường và nguồn dự phịng;
- Khi xảy ra sự cố thì khoảng thời gian chuyển mạch giữu TSE, TSN là phải bé nhất có
thể, để đảm bảo cung cấp điện liên tục;
- Khi sự cố được khắc phục thì ATS có nhiệm vụ ngắt tải khỏi nguồn dự phịng, đóng tải
vào nguồn chính.

Trang 10


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà

Trang 11


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà

 Nguyên tắc hoạt động cơ bản của tủ ATS:
Tủ ATS là một thiết bị khớp nối với một máy phát điện và hệ thống điện của tịa nhà. Nó
theo dõi các nguồn điện và chuyển tín hiệu khởi động đến máy phát điện nếu nguồn điện
xảy ra sự cố (mất pha, mất trung tính, thấp áp, quá áp,...) vượt quá khả năng đáp ứng
của thiết bị điện hoặc khi sự cố mất điện xảy ra. Điện dự phòng ngay lập tức được cấp vào
tủ điện đa dụng chính hoặc một tủ điện khẩn cấp thông qua tủ ATS.
Thông thường, tủ ATS có hai đầu vào và một đầu ra. Đầu vào là một máy phát điện dự
phòng và nguồn điện. Tủ ATS sẽ tự động bật máy phát điện trong trường hợp mất điện
hoặc nó có thể được được bật bằng tay khi một cơn bão đang đến gần hoặc để bảo trì cung
cấp điện liên tục (UPS). Máy phát điện được xem là một nguồn điện dự phòng đáng tin
cậy và ổn định hơn các nguồn dự phịng khác.

Q trình chuyển mạch của tủ ATS khá giống với các thiết bị chuyển mạch khác. Các q
trình chuyển mạch này có thể làm hỏng các thiết bị cuối. Sự bảo vệ tăng áp ln ln
được khuyến khích sử dụng cho các thiết bị cuối của ATS.
 Lựa chọn Tủ ATS: Theo tư vấn từ các hảng sản xuất ATS (ATS Mitsubish
hoặc Scheneider.v.v.).
- Theo Cơng suất Trạm biến áp cho tịa nhà;
- Theo Công suất Máy phát điện nếu chỉ ưu tiên các tải quan trọng cần cung cấp duy trì
liên tục;
Trang 12


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
- Theo Vị trí lắp đặt, nơi lắp đặt (nhiệt độ cao hay gần môi trường bụi hoặc gần biển.v.v.);
- Theo hệ thống điều khiển tự động tiếp nhận thơng tin đóng cắt điện, mạch điện từ thông
thường, mạch điện tử hay các hệ thống điều khiển khác (chẳng hạn như PLC).
4.2 Máy phát điện
- Sử dụng nguồn nguyên liệu Xăng - Dầu tạo ra điện;
- Nguồn điện cung cấp thay cho trạm biến áp, 3 pha - 380 V - 50 Hz;
- Là một nguồn dự phòng cần thiết cho một số nhu cầu sau:

Loại phụ tải

Công cộng

Giao thông

Tải

Thiết bị cần dự phòng

Hội họp, Cao ốc, nhà
hàng, khách sạn, ngân
hàng, Cty bảo hiểm

Chiếu sáng an tồn.

Bệnh viện

Phịng mổ, thiết bị y tế, hệ thống an
toàn, giám sát và cung cấp, bảo quản.

Kho lạnh

Buồng lạnh, các thiết bị chiếu sáng, hệ
thống an tồn.

Trung tâm tính tốn

Thiết bị trung tâm, điều hồ nhiệt độ.

Sân bay

Hệ thống điều khiển trung tâm, chiếu
sáng đường băng, tháp an tồn, rada, hệ
thống quan sát, máy tính.

Ga đường sắt

Hệ thống điều khiển trung tâm, chiếu
sáng an toàn, hệ thống theo dõi, báo tín

hiệu.

Hầm đường bộ, các nút
giao thơng

Thơng gió, theo dõi, chiếu sáng giao
thơng.

Các tram tiếp sóng, trung Thiết bị và hệ thống điều khiển xa, hệ
Viễn thông, hệ thống
tâm điều độ, nhà máy
thống điều
tải điện
điện, hệ thống truyền tải khiển, liên lạc, máy tính quản lý dữ liệu.

Trang 13


Hệ thống máy phát dự phịng trong tịa nhà

Cơng nghiệp

Dây chuyền sản xuất

An toàn, hệ thống theo dõi, điều khiển tự
động, máy tính quản lý dữ liệu.

4.2.1 Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động:

 Động cơ: Tạo ra moment quay

- Là dạng động cơ dầu Diesel hoặc động cơ xăng - 4 thì. Chuyển hóa nguồn ngun liệu
Xăng - Dầu thành moment quay máy phát đồng bộ. Biến đổi chuyển động quay cơ năng
thành điện năng - Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ;
- Máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu đầu vào khác nhau như: Diesel, Xăng,
Propan (ở dạng lỏng hoặc khí) và khí thiên nhiên;
- Động cơ nhỏ thường hoạt động bằng xăng, trong khi động cơ lớn hơn chạy dầu diezen,
propan lỏng, khí propane, hoặc khí tự nhiên.
 Máy phát đồng bộ: Sử dụng moment quay phát ra điện
Trang 14


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
Gồm 2 phần chính:
- Rơto phần quay: Ln là phần cảm (tạo ra từ trường): là một nam châm điện nhờ nguồn
1 chiều DC chỉnh lưu và cấp từ bên ngoài (ắc quy hoặc chỉnh lưu từ chính nguồn máy
phát.v.v.);
- Stato phần đứng yên: luôn là phần ứng: Là 3 cuộn dây riêng rẽ, hoàn toàn giống nhau,
quấn trên ba lõi sắt đặt lệch nhau 120 độ
- Phần quay có từ trường, từ trường này quay (quay theo phần quay rotor) và cắt các cuộn
dây phần ứng, sinh ra dòng điện.
 Hệ thống nhiên liệu:
Bình nhiên liệu thường dự trử để máy phát điện hoạt động từ 6 đến 8 giờ.
Đối với các máy phát điện nhỏ, bồn chứa nhiên liệu là một phần đế trượt của máy phát
điện hoặc được lắp trên khung máy phát điện. Đối với các máy phát điện thương mại, có
thể cần xây dựng và cài đặt thêm một bình chứa nhiên liệu bên ngồi.
Các tính năng thông thường của hệ thống nhiên liệu bao gồm những điều sau đây:
- Ống nối từ bồn chứa nhiên liệu đến động cơ: Dòng cung cấp hướng dẫn nhiên liệu vào
và ra động cơ;
- Ống thơng gió bình nhiên liệu: Các bồn chứa nhiên liệu có một đường ống thơng gió, để
ngăn chặn sự gia tăng áp lực, hoặc chân khơng trong q trình bơm và hệ thống thốt

nước của bể chứa. Khi bạn nạp đầy bình nhiên liệu, đảm bảo sự tiếp xúc khơ giữa vịi
phun phụ, và bể nhiên liệu để ngăn ngừa tia lửa có thể gây hỏa hoạn;
- Kết nối tràn từ bồn chứa nhiên liệu đến các đường ống cống: Đây là yêu cầu để khi bị
tràn trong q trình bơm, nhiên liệu khơng làm đổ chất lỏng lên máy phát điện;
- Bơm nhiên liệu: Nhiên liệu chuyển từ bể chứa chính (lưu trữ nhiên liệu, đặc biệt quan
trọng đối với các tổ chức thương mại) vào bể chứa trong ngày. Các máy bơm nhiên liệu
thơng thường hoạt động bằng điện;
- Bình lọc nhiên liệu, tách nước và vật lạ trong nhiên liệu lỏng, để bảo vệ các thành phần
khác của máy phát điện khỏi sự ăn mòn và chất bẩn gây tắc nghẽn;
- Kim phun: Phun chất lỏng nhiên liệu dưới dạng phun sương vào buồng đốt động cơ.
 Ổn áp:
- Ổn áp: Chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành dòng điện 1 chiều DC. Điều chỉnh một
Trang 15


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
phần nhỏ điện áp đầu ra để chuyển đổi nó thành dịng điện một chiều. Dòng điện 1 chiều
này tập hợp trong cuộn dây thứ cấp của stato, được gọi là cuộn dây kích thích;
- Cuộn dây kích thích: Chuyển đổi dịng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC.
Các cuộn dây kích thích có chức năng tương tự như các cuộn dây stato chính và tạo ra
dịng điện xoay chiều nhỏ. Các cuộn dây kích thích được kết nối với các đơn vị được gọi
là chỉnh lưu quay;
- Bộ chỉnh lưu quay: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều. Chỉnh
lưu các dòng xoay chiều phát sinh bởi các cuộn dây kích thích, và chuyển đổi nó thành
dịng điện một chiều. Dịng điện 1 chiều này cung cấp cho Roto/phần ứng tạo ra một
trường điện từ, ngoài từ trường quay của roto;
- Roto / Phần ứng: Chuyển đổi dòng điện 1 chiều thành dòng xoay chiều. Roto sinh ra
dòng điện xoay chiều lớn hơn xung quanh cuộn dây stato, các máy phát điện hiện nay sản
xuất một điện thế xoay chiều AC lớn hơn ở đầu ra;
Chu kỳ này tiếp tục cho đến khi máy phát điện bắt đầu sản xuất điện áp đầu ra tương

đương với khả năng điều hành đầy đủ của nó. Đầu ra của máy phát điện tăng, nó điều
chỉnh điện áp sản xuất ra ít dịng điện 1 chiều hơn. Một khi máy phát điện đạt công suất
hoạt động đầy đủ, điều chỉnh điện áp đạt đến một trạng thái thăng bằng, và tạo ra dịng 1
chiều đủ để duy trì sản lượng của máy phát điện ở mức độ hoạt động đầy đủ.
Khi bạn thêm một tải, sản lượng điện áp sẽ bị thấp xuống một chút. Điều này nhắc nhở
việc điều chỉnh điện áp và bắt đầu lại chu kỳ trên. Chu kỳ tiếp tục cho đến khi máy phát
điện dốc đầu ra, để điều hành công suất đầy đủ của nó.
 Hệ thống làm mát:
Liên tục sử dụng hệ thống làm lạnh có thể làm nóng các thành phần khác nhau của máy
phát điện. Máy phát điện cần thiết có một hệ thống làm mát, và thơng gió thu hồi nhiệt
sinh ra trong quá trình.
Nước chưa xử lý / nước sạch đôi khi được sử dụng như một chất làm mát cho máy phát
điện. Hydrogen đôi khi được sử dụng như một chất làm mát, cho các cuộn dây stato máy
phát điện lớn, vì nó rất hiệu quả trong hấp thụ nhiệt. Hydrogen loại bỏ nhiệt từ máy phát
điện, và chuyển qua một bộ trao đổi nhiệt, vào một mạch làm mát thứ cấp, có chứa nước
khống như một chất làm mát. Đây là lý do tại sao máy phát điện có kích thước rất lớn.
Đối với tất cả các ứng dụng phổ biến khác, dân cư và công nghiệp, một tiêu chuẩn tản
nhiệt và quạt được gắn trên các máy phát điện và các cơng trình như hệ thống làm mát
chính.
Trang 16


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
Cần thiết để kiểm tra mức nước làm mát của máy phát điện trên cơ sở hàng ngày. Hệ
thống làm mát và bơm nước thô cần được rửa sạch sau mỗi 600 giờ, và bộ trao đổi nhiệt
nên được làm sạch sau mỗi 2.400 giờ máy phát điện hoạt động. Máy phát điện nên được
đặt trong một khu vực mở, thơng thống được cung cấp đủ khơng khí trong lành. Mỗi bên
máy phát điện nên có một khơng gian tối thiểu là 3 feet để đảm bảo sự lưu thơng khơng
khí làm mát máy.
 Hệ thống bôi trơn:

Máy phát điện bao gồm bộ phận chuyển động bên trong động cơ của nó, nó cần được bơi
trơn để đảm bảo hoạt động bền, và êm suốt một thời gian dài.
Động cơ của máy phát điện được bôi trơn bằng dầu được lưu trữ trong một máy bơm. Bạn
nên kiểm tra mức dầu bôi trơn mỗi 8 giờ máy phát hoạt động.
Bạn cũng nên kiểm tra ngăn ngừa rị rỉ chất bơi trơn, và cần thay đổi dầu bôi trơn mỗi 500
giờ máy phát điện hoạt động.
4.2.2 Lựa chọn Máy phát điện:
- Thường chọn bằng cơng suất Trạm biến áp chính;
- Một số chọn theo công suất các phụ tải ưu tiên;
- Lưu ý độ ồn và diện tích lắp đặt xa các văn phòng cần sự yên tĩnh;
- Những thương hiệu máy phát nổi tiếng như: Cusmmins, Denyo, Huyndai,
Mitsubishi.v.v. và một số tương đối giá phải chăng hơn như: Hữu Toàn, Doosan, Weichai,
Shineray, Ivecoaifo.v.v.
5. Thông số kĩ thuật, các chế độ làm việc
5.1 Các yêu cầu kỹ thuật thiết bị điều khiển ATS
 Tự động cắt mạch động lực của nguồn điện lưới và khởi đông máy phát điện khi
nguồn điện lưới bị lỗi ( có thể là mất điện 1pha, 2pha, 3pha, đảo pha, lẹch pha quá cho
phép);
 Tự động đóng mạch động lực của nguồn điện máy phát cấp điện cho tải khi máy phát
chạy ổn định;
 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;

Trang 17


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
 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;

 Phải xuất được các xung điều khiển q 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 sau một khoảng
thời gian thì xuất xung khởi động tiếp theovaf tối đa nên chỉ là ba xung khởi động.
 Đảm bảo có hai chế độ làm việc là “AUTO” và “MAN”. Có thể là cơng tắc xoay hoặc
phím ấn để chọn chế độ làm việc;


TEST được quá trình khởi động máy phát điện khi điện lưới vẫn đang cung cấp điện
cho tải qua tủ ATS;

 Bộ nạp ắc quy phải đảm bảo duy trì trạng thái ắc quy đã được nạp đầy bằng tự động
duy trì dịng 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 địi 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 khơng gì hơn là ứng dụng
cơng nghệ kỹ thuật số.
Ngồi ra cịn cần phải có các yếu cầu về giám sát, đó là:
 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;
 Báo lỗi khởi động sau 3 lần khởi động không được;


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).

5.2 Phân tầng kĩ thuật

Cho khí cụ điện chuyển mạch động lực:
- Khoảng thời gian chuyển nguồn (từ điện lưới sang điện máy phát và ngược lại): 180ms250ms;
- Khoảng thời gian cắt mạch động lực điện lưới, kể từ thời điểm điện lưới bị lỗi: 50ms100ms;
- 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
Trang 18


Hệ thống máy phát dự phịng trong tịa nhà
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
cơng 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 nguồn điện khi điện áp ắc quy thấp hay khơng có điện áp đối ứng đủ lớn ở
nguồn DC.
Với các yêu cầu kỹ thuật cụ thể nêu trên, các bạn kỹ sư trẻ ngành điện-tự động hóa hồn
tồn có thể:
Trang 19


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
- 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 LƠ GƠ
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.
5.3 Thông số kĩ thuật
• Điện áp cung cấp : 240 VAC ±10%, 12VDC
Tần số : 50/60 Hz
• Tiêu thụ : 3 VA max
• Input: 12ữ24VDC
ã Mng li : 3 phase 4 dõy, 220/380VAC40%
ã Relay điều khiển : Tiếp điểm NO, 10A/240V
• Chế độ hoạt động : Tự động
• Kích thước : 144 x 144 mm
• Độ sâu : 74 mm
• Nhiệt độ : -10oC đến +55oC. Độ ẩm : 10% đến 85% RH
6. Các tham số cài đặt

6.1

Ý nghĩa các thiết bị điều chỉnh thông số như sau

- Ổn định quá /thấp điện lưới trong trường hợp quá thấp áp hay m ất pha, hệ thống sẽ tự
ngắt điện lưới để bảo vệ các thiết bị. Khi điện lưới ổn định trở lại sau khoảng thời gian
này thì bộ phận điều khiển của ATS mới hoạt động trở lại. Thời gian cho phép đặt từ 0
(khơng trễ) đến 30 phút. Bình thường nên đặt từ 30 giây đến 3 phút.
- Ổn định điện lưới: khoảng thời gian này cộng với khoảng thời gian ổn
định q/thấp áp ở trên chính là thời gian đóng điện đến tải kể từ khi
có điện lưới trở lại. Thời gian có thể đặt tuỳ ý, nên đặt từ 30 giây đến 3
phút.
- Ổn định điện máy nổ, ổn định máy nổ: Khi mất điện lưới thìhệ thống tự động nổ máy
phát và sau khoảng thời gian lớn nhất được đặt ở một trong 2 khối này thì hệ thống mới
cấp điện cho mạng tải. Thời gian đặt tuỳ ý, nên đặt từ 3 phút đến 5 phút

Trang 20


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
- Thời gian đề máy nổ: Nên đặt ngắn hơn về mùa hè và dài hơn về mùa đông. Tuyệt đối
không đặt thời gian đề máy quá lâu, có thể gây cháy bộ đề. Thời gian nên đặt khoảng 3
giây về mùa hè, khoảng 4 giây về mùa đông.
Thời gian sấy máy nổ: Thời gian sấy trước khi khởi động máy nổ. Đặt tuỳ ý, tối đa đến
30 phút.
6.2 Các tham số cài đặt
ST
T

Tham số

1

Điện áp vào/ra

2

Dịng tối đa
Cơng xuất máy phát điện tối
đa
Thời gian trễ khởi động máy
nổ
Thời gian ổn định điện máy
phát để cấp cho mạng tải
Thời gian ổn định điện lưới
để cấp cho mạng tải
Cảnh báo tại chỗ
Cảnh báo về trung tâm
Chống quá áp
Chống thấp áp
Chống mất pha
Chống giao động điện
Thời gian để máy nổ

3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
13

Giá trị

Ghi chú

Điện áp 1 pha hoặc 3 pha
Tùy chọn
Tùy chọn
Từ 0 đến 30 phút

Đặt theo ý muốn

Từ 0 đến 30 phút

Đặt theo ý muốn

Từ 0 đến 30 phút

Đặt theo ý muốn

Có
Có
Có
Có

Có
Có
Có thể điều chỉnh phù hợp
theo mùa

Tùy đặt

6.3 Một số điều cần lưu ý
 Trong điều kiện bình thường, các aptomat ln đặt ở vị trí đóng (ON).
 Thời gian trễ c ấp điện lưới cho mạng tải sau khi có điện lưới trở lại bằng tổng
thời gian của hai khối ổn định quá/thấp áp điện lưới và khối ổn định điện lưới.
 Thời gian trễ c ấp điện máy phát cho mạng tải sau khi máy nổ chạy bằng thời gian

lớn nhất được đặt trong hai khối ổn định điện máy nổ và ổn định

máy nổ.

 Thời gian đề được đặt phải phù hợp theo từng mùa. Cần phải đặc biệt lưu ý khi
đặt thời gian ở khối này.
Trang 21


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
 Hệ thống có kèm theo hộp cầu giao đảo pha để d ự phịng. Cầu giao đảo pha có
tác dụng đấu tắt điện lưới hoặc máy nổ đến tải khi hệ thống ATS gặp sự c ố. Chỉ
được sử d ụng cầu giao này khi hệ thống ATS có sự c ố và phải làm theo các
hướng dẫn dưới đây:
- Ngắt hết các attomat trong hệ thống ATS. Sau đó:
+ Đóng cầu giao về vị trí điện lưới nếu muốn sử dụng điện lưới để cấp cho tải.
+ Đóng cầu giao về vị trí máy nổ nếu muốn sử dụng máy phát để cấp cho mạng tải

sau khi máy nổ đã khởi động và hoạt động ổn định.
7. Phương thức kết nối máy phát dự phòng với hệ thống điện tòa nhà
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:
- kết nối tủ ATS-máy phát điện qua cổng truyền thông:
- kết nối tín hiệu
ngồi( remostart)

điều khiển tủ ATS-máy phát điện qua cổng điều khiển bên

- 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 điều khiển nội bộ. khơng có nhiều cơng ty dùng hình thức
này
Kiểu 2 : tất cả các bảng điều có chức năng này khơng 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 được 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 khơng 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 q lớn khơng nên cho dịng ni 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 phần động lực là ATS nguyên khối hoặc máy cắt
Trang 22

Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
Việc kết nối khơng 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 tồn hệ thống.
Khi lắp tủ ATS cần lưu ý đến phần tử bảo vệ đầu phát điện
Một số hãng máy phát điện 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.

.

KẾT LUẬN
Trên đây là toàn bộ nội dung giới thiệu và tìm hiểu sơ bộ cũng như phương pháp
để có thể vận hành và kết nối hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà. Kết quả sơ bộ
này có thể làm cơ sở tính tốn thiết kế chi tiết việc cấp điện dự phòng cho phụ tải khi có
Trang 23


Hệ thống máy phát dự phòng trong tòa nhà
sự cố từ lưới điện chính .Đề tài này đã thực sự giúp em hiểu biết rõ ràng hơn về những gì
em đã được học trong suốt thời gian qua.
Do trình độ kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, cộng với việc thiếu
thốn trong thu thập tài liệu tham khảo và thời gian nghiên cứu, tìm hiểu đề tài còn hạn chế
nên dù đã cố rát cố gắng nhưng chắc rằng nếu đem kết quả này so với hệ thống máy phát
dự phòng hiện nay còn nhiều sai sót. Để đề tài này được đầy đủ , hồn thiện và chính xác
hơn khi áp dụng vào trong thực thế chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy
cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Sơn Tùng đã trực tiếp
hướng dẫn và giúp đỡ tận tình chúng em hồn thành đề tài này. Đó chính là những kiến
thức cơ bản giúp chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao và đề tài này là nền tảng

cho công việc sau này của em.
Em xin chân thành cảm ơn !

Trang 24