tìm hiểu bộ chuyển nguồn ATS, đi sâu vào điều khiển quá trình chuyển nguồn bằng PLC

MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG
Số bảng
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.12
Bảng 3.13

Tên bảng
Tín hiệu đầu vào
Tín hiệu đầu ra
Tín hiệu đầu vào
Tín hiệu đầu ra

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang
28
28
36
37


Số hình
Hình 1.1
Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5

Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 3.1
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22

Tên hình
Sơ đồ khối cấu trúc của bộ ATS
Sơ đồ khối của ATS
Sơ đồ thời gian hoạt động

Sơ đồ cấu trúc của ATS
Sơ đồ thời gian hoạt động của ATS lưới – máy phát
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS
Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR - PD
Sơ đồ mạch điều khiển
Bộ ATS – V2.1.3
Sơ đồ nguyên lý hệ thống ATS của công ty Hà Nội
Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển
logic khả trình PLC
Vòng quét chương trình
Lưu đồ thuật toán
Sơ đồ mạch động lực ATS lưới - lưới
Sơ đồ mạch điều khiển
Cấu hình trạm PLC
Biến đầu vào đầu ra trong chương trình
Khởi động hệ thống
Khi lưới 1 mất
Khi lưới 1 có điện trở lại
Dừng hệ thống
Lưu đồ thuật toán điều khiển Lưới – Máy phát
Sơ đồ mạch động lực hệ thống lưới – máy phát
Sơ đồ mạch điều khiển
Cấu hình trạm PLC
Biến đầu vào ra của PLC
Khởi động quá trình
Khi lưới mất
Khi có điện trở lại
Dừng quá trình

Trang

7
8
9
10
11
14
16
17
19
20
22
26
28
30
30
31
32
35
34
34
34
37
40
40
41
42
46
46
46
47

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là phần nghiên cứu và thể hiện đồ án tốt nghiệp của
riêng tôi, các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực.

Hải phòng, ngày

tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện


Nguyễn Quang Thắng

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo Trần Sinh Biên đã
hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình, giúp em có cơ hội được tiếp xúc với các thiết bị
thực tế và hoàn thành đồ án này.
Em cũng xin cảm ơn tất cả các thầy cô trong bộ môn Điện tự động công
nghiệp Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã truyền đạt kiến thức trong suốt
thời gian em học trong trường để em ứng dụng vào đồ án này.



LỜI MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài
Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ta trong giai đoạn hiện

nay đang diễn ra rất mạnh mẽ và nhanh chóng. Để thực hiện điều đó cần mở
rộng và phát triển các nhà máy điện, xí nghiệp. Điều này đặt ra những nhiệm vụ
quan trọng đối với các kỹ sư ngành điện. Một trong những nhiệm vụ đó là cung
cấp thường xuyên, ổn định và liên tục cho các nhà máy, xí nghiệp.
2.

Mục đích của đề tài
Mục đích của đề tài là đi tìm hiểu bộ chuyển nguồn ATS, đi sâu vào điều

khiển quá trình chuyển nguồn bằng PLC.
3.
-

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là bộ chuyển nguồn tự động ATS
Phạm vi nghiên cứu là thiết kế chương trình điều khiển bằng PLC cho bộ

4.

chuyển nguồn ATS
Phương pháp nghiên cứu khoa học
Để hoàn thành được đề tài yêu cầu người làm việc phải có một lộ trình

làm việc thống nhất, có phương pháp nghiên cứu rõ ràng, xác định lắm bắt được
phương hướng tổng thể của cả mô hình. Sau đó bắt tay vào thực hiện từng phần,
mỗi phần cần có sự nghiên cứu tìm hiểu kỹ kết hợp các phần mềm. Sau đó tổng
hợp từng phần thành mô hình. Để làm được điều đó em đã thu thập thông tin, tài
liệu tham khảo để nghiên cứu làm đề tài. Trên cơ sở đó có những vấn đề khúc
mắc khó giải quyết em tham khảo hỏi ý kiến thầy cô và các bạn để hoàn thành

đề tài đồ án được giao.
5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Kết quả nghiên cứu nâng cao tính tự động hoá trong việc điều khiển quá

trình chuyển nguồn sang nguồn dự phòng khi gặp sự cố không mong muốn.

7


Thiết bị tự động đem lại những hiệu quả như : Tăng độ tin cậy cung cấp
điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm được các máy biến áp hoặc đường dây
phải làm việc song song.

8


CHƯƠNG1 :KHÁI QUÁT VỀ BỘ CHUYỂN NGUỒN
TỰ ĐỘNG ATS
1.1.Khái quát chung
ATS là thiết bị tự động chuyển đổi nguồn dùng để chuyển nguồn chính xác
nguồn dự phòng khi nguồn chính xảy ra trạng thái lỗi. Nguồn chính xảy ra lỗi
như mất pha, mất nguồn, ngược thứ tự pha, điện áp cao hoặc thấp hơn giá trị cho
phép…vv. Nếu nguồn dự phòng lấy từ máy phát thì ta có loại ATS lưới – máy
phát, nếu nguồn dự phòng lấy từ lưới thi ta có loại ATS lưới - lưới.
1.1.1.Đặc điểm chung
+ Được sử dụng trong mạng 3 pha 4 dây hoặc mạng một pha.
+ Cho phép nguồn ưu tiên trong hệ thống mạng điện có nhiều nguồn.
+ Tuỳ chọn chế độ điều khiển là xung hay dạng mức.

+ Giám sát thấp áp hoặc quá áp của nguồn điện chính hay nguồn điện dự
phòng.
+ Giám sát tần số của nguồn điện lưới chính và nguồn điện dự phòng.
+ Lập trình các timer trì hoãn khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát.
+ Lập trình các hoạt động theo thời gian ngày hay đêm ngày nghỉ,tuần tháng
năm.
+ Hiển thị các thông số( tần số, điện áp ) cảu nguồn chính và nguồn dự phòng
dùng LCD.
+ Hiển thị các trạng thái nguồn điện, chỉ báo sự cố trạng thái test.
+ Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC với tần số 50Hz.
+ Tích hợp đồng bộ thời gian thực, thời gian hoạt động 2 tháng nếu mất toàn
bộ nguồn chính và nguồn dự phòng.
9


1.1.2. Chức năng của bộ ATS
+ Tự động chuyển nguồn khi mất điện.
+ Tự động khởi động máy phát khi mất lưới.
+ Quá trình khởi động máy phát nếu có sự cố về lưới thì dừng việc khởi động
và đưa tín hiệu ra cảnh báo.
+ Thực hiện quá trình kiểm tra điện áp nếu đạt yêu cầu thì được thực hiện
đóng tải
+ Bảo vệ mất pha, quá áp, quá tải.
1.1.3. Yêu cầu sử dụng và phân loại
a. Yêu cầu sử dụng
Trong quá trình vận hành và sử dụng lưới điện không thể tránh khỏi các sự
cố mức độ thiệt hại do sự cố gây ra có thể là rất lớn, thậm chí còn gây nguy
hiểm đến tính mạng của con người. Do vây cần phải hạn chế mức thấp nhất thiệt
hại của sự cố gây ra. Khái niệm sự cố ở đây có thể được hiểu bao gồm : mất
điện, mất pha, lệch pha, cao áp, thấp áp quá trị số cho phép.

Ngày nay trong công nghiệp,sinh hoạt hàng ngày các loại phụ tải ( hộ tiêu thụ
) không được phép mất điện hay có sự cố dù chỉ trong một thời gian ngắn, vì
điều đó có thể gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của cho chúng ta. Ví dụ
nguồn điện cấp cho các thiêt bị cấp cứu trong các bệnh viện nếu mất điện trong
khoảng thời gian rất ngắn cũng có thể lấy đi mạng sống của rất nhiều bệnh nhân.
Hay nguồn điện cấp cho các trung tâm điện toán, hoặc một hệ thống SCADA –
hệ thống kiểm tra điều khiển và thu thập dữ liệu khi mất điện thì toàn bô số liệu
theo dõi và quá trình điều khiển đều không hoạt động được, các công trình quan
trọng cấp quốc gia như hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, ngân hang
nhà nước, Đại sứ quán các nước, khu quân sự, sân bay, hải cảng… Một số công

10


trình trong lĩnh vực thương mại dịch vụ du lịch như các khách sạn cao cấp,khu
trung tâm thương mại, các siêu thị hang hoá…
Đối với tất cả các hộ tiêu thụ đặc biệt này cần phải được cấp điện một cách
lien tục để tránh gây ra các thiệt hại.Lúc đó ngoài nguồn chính là lưới điện ra
các âhộ tiêu thụ loại này cần xây dựng một nguồn điện dự phòng để đề phòng
khi có sự cố với nguồn điện chính.Tương ứng với nó cần phải có một thiết bị
thực hiện việc cấp nguồn lien tục cho phụ tải đặc biệt này. Hiện nay có 2 loại
thiết bị đảm bảo được yêu cầu đó là:
+ Thiết bị cấp nguồn lien tục UPS ( Uninterrupting Power Supply)
+ Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS(Automatic Transfes Switch)
Hai thiết bị này có thể đảm bảo việc cấp nguồn một cách liên tục cho các hộ
tiêu thụ đặc biệt đã nêu trên. Mỗi loại có một ưu nhược điểm riêng tuỳ vào từng
trường hợp cụ thể mà ta có thể sử dụng thiết bị chuyển nguồn tự đông ATS hay
thiết bị cấp nguồn liên tục UPS. Đối với thiết bị tự động chuyển nguồn ATS thì
khi lưới điện chính bị sự cố thì thiết bị này sẽ chuyển sang dùng lưới điện dự
phòng.

*) Ưu điểm của loại này là :
- Lắp đặt đơn giản.
- Giá thành thấp hoạt động tin cậy.
*) Nhược điểm là :
- Cần phải có thiết bị điện dự phòng như máy phát hoặc nguồn điện dự
phòng.
- Chất lượng điện áp phụ thuộc vào nguồn điện dự phòng.

11


Đối với thiết bị cấp nguồn liên tục UPS thiết bị này như một acquy cỡ lớn,
thiết bị lấy điện từ nguồn điện chính để nạp cho UPS và cấp điện ngược lại khi
mất điện.
*) Ưu điểm của loại này:
- Lắp đặt đơn giản.
- Không cần nguồn điện dự phòng.
*) Nhược điểm của loại này :
- Nguồn điện không cấp được trong thời gian dài.
- Giá thành cao.
b. Phân loại
Hiện nay có hai thiết bị đảm bảo được yêu cầu này đó là:
+ Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS.
+ Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS.
1.1.4. Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS
Là thiết bị dùng để tự động chuyển tải sang nguồn dự phòng khi nguồn
chính bị sự cố.
Nguồn dự phòng có thể là một đường dây khác song song hoặc một máy
phát DIEZEL. Tuỳ theo nhu cầu của các hộ tiêu thụ mà sử dụng nguồn dự
phòng cho hợp lý.

Trong thiết kế cũng như chế tạo, hoạt động của ATS lưới – máy phát phức
tạp hơn do có thêm bộ phận khởi động máy DIEZEL.Mặt khác cũng có thể xảy
ra sự cố máy phát điện và sự cố này thường xuyên xảy ra. Do đó yêu cầu đối với
loại ATS này cao hơn.

12


Với nguồn dự phòng là một lưới điện khác lúc đó nguồn điện dự phòng có
thể hoạt động lâu dài giống như lưới chính. Với nguồn dự phòng là máy phát
DIEZEL 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 thời
gian nhất định nào đó, khi đã giải quyết xong một nhiệm vụ quan trọng thì dừng
máy. Khi nguồn chính có điện trở lại ổn định thì tác động trở lại cho nguồn
chính.
*)Yêu cầu trong thiết kế ATS lưới – máy phát :
+ Khi lưới có sự cố lập tức lệnh khởi động máy DIEZEL. Đến khi điện áp
đầu ra của máy phát đạt yêu cầu thì chuyển tải cho máy phát.
+ Khi có điện luới trở lại, kiểm tra mức độ ổn định của lưới và chuyển tải trở
về lưới. Sau khi chuyển tải máy phát chay không tải trong một thời gian để làm
mát máysau đó tự động dừng lại khi điều kiện làm mát đảm bảo
+ Khi mất điện lưới lâu dài xét thấy vận hành máy 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.
1.2. Cấu trúc của bộ ATS
Hiện nay có hai loại chuyển nguồn tự động ATS đó là :
ATS lưới – lưới
ATS lưới – máy phát

Hình 1.1. Sơ đồ khối cấu trúc của bộ ATS

13


Khối tạo điện áp mẫu : đầu vào là tín hiệu điện áp ba pha xoay chiều đầu
ra là tín hiệu điện áp mẫu một chiều. Có chức năng lấy tín hiệu điện áp ba pha
chỉnh lưu đưa vào mạch so sánh.
Khối nguồn điều khiển : Đầu vào là điện áp của một pha bất kì đầu ra là
điện áp một chiều cung cấp nguồn một chiều cho mạch điều khiển, đồng thời tạo
điện áp chuẩn để so sánh.
Khối bảo vệ thấp áp, mất pha, cao áp đầu vào là hai tín hiệu điện áp chuẩn
và mẫu để so sánh và đưa ra tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành.
Khối chấp hành đầu vào là nguồn nuôi và hai tín hiệu điều khiển được
đưa tới hai khối bảo vệ áp và khối thời gian, đầu ra là tín hiệu điều khiển động
cơ đề, động cơ gạt le…
Khối thời gian đầu vào là nguồn nuôi còn đầu ra là tín hiệu điều khiển đến
khối chấp hành.
1.2.1. ATS lưới – lưới [ 2 ]
a. Sơ đồ cấu trúc :

Hình 1.2. Sơ đồ khối của ATS
Trong đó :
MBA : Máy biến áp nguồn.
14


SS1, SS2 : Là khối so sánh giám sát, theo dõi từ đó so sánh giá trị nguồn cung
cấpvới giá trị ngưỡng đặt trước từ đó đưa ra tín hiệu đến khối điều khiển.
ĐK : Là khối điều khiển nhận tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tác động đến đầu
vào của khối chuyển mạch.
CM : Là khối chuyển mạch có nhiệm vụ đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồn

khác theo tác động của bộ điều khiển.
AP1, AP2 : Là hai áp to mát bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.
b.

Nguyên lý hoạt đông.

Khi chất lượng nguồn lưới 1 không ổn địnhlập tức bộ so sánh thu tín hiệu sự cố
so sánh các thông số đó với các giá trị ngưỡng đặt trước nếu vượt quá giá trị đặt,
sẽcấp tín hiệu đến khối ĐKrồi tiếp đó đến khối CM chuyển tải sang nguồn còn
lại. Khi luới điện 1có trở lại ATS tiến hành kiểm tra chất lượng nguồn lưới1 nếu
ổn định thì cấp tín hiệu chuyển tải trở lại nguồn lưới 1.
c.

Sơ đồ thời gian hoạt động.

-

Hình 1.3. Sơ đồ thời gian hoạt động
+ Nguyên lý :
Ban đầu tải được cấp bằng nguồn lưới 1 thông qua MBA1. Khi lưới 1 bị
sự cố. Khối ĐK nhận tín hiệu sự cố và xử lý, đồng thời ATS cũng kiểm
tra chất lượng của nguồn lưới 2. Nếu chất lượng nguồn lưới 2 tốt thì ATS

15


sẽ tạo khoảng thời gian trễ ( 0 – 5s). Sau đó tạo tín hiệu cho khối CM tác
-

động chuyển tải sang lưới 2.

Khi lưới 1phục hồi trở lại ATS xử lý tín hiệu này đồng thời tạo khoảng thời
gian trễ ( 3 – 30phút ) để đảm bảo rằng nguồn lưới 1 đã ổn định. Sau đó ATS
tác động đến khối CM đưa tải trở về lưới 1.
1.2.2. ATS lưới – máy phát [ 2 ]

a. Sơ đồ cấu trúc :

Hình 1.4. Sơ đồ cấu trúc của ATS
Trong đó :
MBA : Máy biến áp nguồn.
KĐ : Là khối khởi động máy DIEZEL khi nhận được tín hiệu của bộ điều
khiển.
DZ : Máy DIEZEL
G : Máy phát điên
b. Nguyên lý hoạt động
Khi nguồncó sự cố, sự cố ở đây có thể là mất pha, lệch pha quá lớn, quá
điện áp, thấp áp, ngược thứ tự pha.
Nếu mất lưới pha quá 85% Udm 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. Lúc này ATS phải phát tín hiệu khởi động máy DIEZEl
16


sau 5s(để tránh dao động của lưới ). Khi điện áp bapha mất đối xứng quá mức
cho phép, quá điện áp,không đúng thứ tự pha ATS cũng phát tín hiệu kởi động
máy, trong trường hợp này lưới vẫn còn nhưng chất lượng điện không tốt ảnh
hưởng đến quá trình làm việc. Khi quá điện áp sẽ gây nguy hiểm hư hỏng cách
điện của các thiết bị dùng điện trong mạng. Khi ngược thứ tự pha tạo từ trường
nghịch làm các động cơ ba pha quay ngược gây thiệt hại.
Khi đó khối SS1 sẽ thu tín hiệu sự cố so sánh với ngưỡng và cấp tín hiệu

cho khối ĐK. BộĐK sẽ tác động tới khối KĐ để khởi động máy DIEZEL. Khi
chất lượng điện áp ra của máy phát đảm bảo và đạt đến khoảng 0.8Udm bộ thời
gian trong khối ĐK sẽ tính thời gian khoảng 1-25s rồi cấp tín hiệu cho khối CM
để chuyển tải.
Khi điện lưới có điện trở lại để bộ thời gian trong SS1sẽ tính khoảng thời
gian 5-30s để chắc chắn là nguồn lưới ổn định. Sau đó cấp tín hiệu cho khối ĐK
tác động trở lại lưới .
Sau khi chuyển tải cho lưới máy phát không được dừng lại ngay mà vẫn tiếp tục
chạy một khoảng thời đủ để làm mát động cơ tuỳ theo công suất và thời gian
làm việc, rồi sau đó mới dừng lại.
Sơ đồ thời gian hoạt động

Hình 1.5. Sơ đồ thời gian hoạt động của ATS lưới – máy phát

17


Khi lưới có sự cố lúc đó ATS tạo thời gian trễ T1 ( 1 – 5s)rồi khởi động
diezel.
Khi điện áp máy phát dần ổn định. Khối SS2 sẽ xử lý và tạo trễ một khoảng
thời gian T2 ( 1 – 25s ).sau đó cấp tín hiệu đến bộ CM chuyền tải sang nguồn
máy phát
Khi lưới điện phục hồi trở lại khối SS1 sẽ xử lý và tạo khoảng thời gian trễ
T3 ( 1 – 30phuts ) sau đó tác động đến khối CM chuyển tải trở lại lưới.
Sau khi chuyển tải trở lại lưới máy phát vẫn tiếp tục chạy không tải một
khoảng thời gian T4 để làm mát động cơ tuỳ vào thời gian đó vận hành và khả
năng làm mát máy mà chọn từ T4 sau đó cho máy phát dừng lại.
Khi khởi động máy phát DIEZEL cần chú ý bộ khởi động của nó cần phải
đảm bảo các đặc điểm sau đây.
Nếu khởi động lần một thành công nó lại trở về trạng thái ban đầu. Nếu khởi

động không thành công sau 3-4s cần cho máy nghỉ khoảng 10 -20s và khởi động
lần tiếp theo. Nếu khởi động ba lần không thành công lúc đó thiết bị sẽ tự đông
khoá lại không khởi động nữa.
Trong trường hợp máy DIEZEL nổ nhưng điện áp máy phát không thành lập
hoặc không đạt yêu cầu lúc đó máy phat chạy một thời gian ngắn rồi dừng lại để
đảm bảo an toàn cho máy.

18


CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG BỘ CHUYỂN NGUỒN
TỰ ĐỘNG ATS
2.1. Các phương án xây dựng bộ chuyển nguồn ATS
2.1.1. Phương án dùng các linh kiện đóng ngắt thông thường [ 1 ]
a. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS được trình bày ở hình 2.1
b. Nguyên lý hoạt động
Khi lưới điện hoạt động bình thường thì tiếp điểm thường đóng của role
điện áp cực tiểu RU< mở ra nên ( 1 – 3 ) hở do đó R1 không có điện ngắt ( 1 – 7
) và tiếp điểm nối ( 1 – 29 ) đúng, tiếp điểm ( 1 – 17 ) mở RL vẫn được đóng nên
lưới cấp nguồn cho phụ tải.
Khi xảy ra các sự cố ( quá áp, thấp áp, mất pha, lệch pha, ngược pha ) thì (
1 – 3 ) nối lạ cấp điện cho role trung gian R1. Khi R1 có điện thì ( 1 – 7 ) nối
cấp điện cho T1 tạo khoảng trễ ( 0 – 5s ) và đóng tiếp điểm ( 7 – 9 ) cấp tín hiệu
cho role nhiên liệu và khởi động máy. Đồng thời T2 có điện tính khoảng thời
gian đóng tiếp điểm khoảng 5s sau đó mở tiếp điểm trong vòng 20s ( role thời
gian T2 là loại role thời gian số đóng mở theo chu kì tạo xung khởi động đóng
5s mở 20s ) và T3 có tín hiệu tính tổng thời gian khởi động 3 lần khoảng 60s sau
đó mở tiếp điểm ( 11 – 13 ) không khởi động nữa mặc dù tiếp điểm T2 vẫn
đóng.

Nếu máy phát khởi đông thành công và điện áp ra thành lập đủ tiêu chuẩn
thì tiếp điểm role điện áp cực tiểu phía nguồn máy phát đóng lại nối ( 1 – 19 )
nếu nguồn điện này không gặp sự cố thì R2 được cấp điện đóng tiếp điểm ( 1 –
27 ) cấp nguồn cho role thời gian T4. Sau 30s nối ( 27 – 29 ) cấp điện cho RF
( 35 – 37 ) ngắt nguồn vào cuộn dây RL.

19


20


Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS
Khi máy phát đang hoạt động cấp nguồn cho phụ tải mà lưới chính phục
hồi trở lại thì các rơ le theo dõi lưới không tác động nên ( 1 – 3 ) mở ngắt điện
vào rơ le R1 do vậy ( 1 – 7 ) mở ra ngắt nguồn khởi động máy và tiếp điểm
thường đóng của R1 đóng lại nối ( 1 – 33 ) cấp nguồn cho rơ le thời gian T5 sau
khoảng thời gian 20s đủ để lưới ổn định đóng tiếp điểm ( 33 – 35 ) đưa điện vào
cuộn dây rơ le RL cấp tín hiệu chuyển phụ tải vào lưới chính. Khi RL có điện
mở tiếp điểm ngắt ( 29 – 31 ) ngắt điện vào RF và đóng nguồn cho T6 tính
khoảng thời gian trễ 5s sau đó ngắt nhiên liệu và dừng máy.
Nếu gặp sựu cố máy phát mạch bảo vệ trong máy DIEZEL tác động đóng
( 1 – 41 ) đưa tín hiệu rơ le trung gian FSC mở tiếp điểm ( 2 - 4 ) và ( 3 – 5 )
dừng hoạt động máy phat và lưu trữ sự cố cho đến khi có tín hiệu giải trừ KS khi
đã khôi phục được sự cố.
c. Nhận xét
Khi dùng các linh kiện đóng ngắt thông thường để xây dựng mạch điều
khiển hoạt động thì cơ cấu đo lường theo dõi lưới điện và máy phát dự phòng
bao gồm các mạch bảo vệ theo các sơ đồ nguyên lý đó nếu ở phía trên làm cho
mạch điện v ô cùng phức tạp và khi tiến hành lắp đặt khó tránh khỏi nhầm lẫn

làm mạch hoạt động với độ tin cậy không cao. Ngoài ra chi phí dầu tư khá lớn
cả về tiền bạc lẫn thời gian tủ điều khiển. Mặt khác các thiết bị cơ khí mắc với
nhau không thể đẩm bảo hoạt động tốt tuyệt đối mà thường xuyên xảy ra hỏng
hóc do kẹt mắc các cơ cấu chuyển động cơ khí. Hiện nay kỹ thuật số phát triển
mạnh rơ le số ra đời thay thế các khí cụ đóng ngắt thông thường làm giảm nhẹ
bớt mức độ phức tạp cho mạch điện. Trong trường hợp này ta dùng rơ le điện áp
số EVR_PD để thực hiện bảo vệ lưới điện và máy phát thay thế cho mạch đo
lường phía trên.

21


2.1.2. Trường hợp dùng rơ le điện áp số [ 1 ]
a. Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR_PD

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR - PD
b. Sơ đồ mạch điều khiển
Sơ đồ mạch điều khiển được thể hiện bên hình 2.3
c. Nguyên lý hoạt động
Khi hoạt động bình thường tiếp điểm thường đóng của rơ le số mở nên R1
không có điện. Nếu có sự cố lưới xảy ra role điện áp số tác động đóng tiếp điểm
thường đóng nối ( 1 – 3 ) đưa điện vào cuộn dây rơ le trung gian R1 đóng ( 1 – 7
) cấp điện cho T1 tạo khoảng trễ 5s sau đó nối ( 7 – 9 ) cấp nguồn mở nhiên liệu
khởi động máy DIEZEL đồng thời cấp điện cho T2, T3. Rơ le thời gian T2 là
loại rơ le số hoạt động đóng ngắt theo chu kì đóng tiếp điểm trong vòng 5s và
mở trong vòng 20s sau đó lại đóng lại tạo thành xung khởi động máy. Rơ le T3
tính tổng thời gian 3 lần khởi động máy vào khoảng 60s thì cho dừng khởi động
máy.

22

Hình 2.3. Sơ đồ mạch điều khiển

23


Nếu khởi động thành công điện áp ra máy phát được thành lập và đủ tiêu
chuẩn thì tiếp điểm rơ le điện áp số phía máy phát đóng lại nối ( 1 – 19 ) cấp
điện vào cuộn dây R2.
R2 tác động nối ( 1 – 21 ) cấp nguồn cho T4 tạo khoảng thời gian trễ 30s
sau đó đóng ( 21 – 23 ) đưa điện vào cuộn dây RF chuyển tải sang máy phát
đồng thời ngắt RL bằng cách mở ( 29 – 31 ).
Khi lưới điện trở lại lúc đó ( 1 – 3 ) hở R1 mất điện nên tiếp điểm thường
đóng nối ( 1 – 27 ) đưa điện vào cuộn dây T5 tạo khoảng thời gian trễ 30s sau đó
đóng ( 27 – 29 ) đưa điện vào cuộn dây rơ le RL chuyển tải chở lại lưới đồng
thời đóng ( 29 – 31 ) đưa nguồn vào T6 tính thời gian cho máy chạy không tải
trong khoảng 5 phút phát lệnh ngăt nhiên liệu và dừng máy.
Nếu máy phát gặp sự cố mạch bảo vệ máy phát làm việc nối ( 1 – 35 ) cấp
điện cho cuộn dây FSC thông báo sự cố và cho dừng máy đồng thời lưu trữ sự
cố thông qua tiếp điểm giữ FSC ( 1 – 35 ). Sau khi sửa chưa xong sự cố nhấn KS
giải trừ sự cố.
Như vậy khi thay thế role điện áp kỹ thuật số làm cho mạch theo dõi tình
trạng làm việc của nguồn trở nên đơn giản hơn khá nhiều nhưng mạch làm việc
với độ tin cậy chưa cao do vẫn còn sử dụng các khí cụ điện đóng ngắt có phần
chuyển động cơ khí. Việc lắp ráp mạch vẫn còn gặp nhiều khó khăn do cần dùng
nhiều đầu dây và các nut đấu dây khá lớn đẽ gây ra hiện tượng thao tác nhầm.
Với sự ra đời của công nghệ điện tử số đã làm thay đổi mạnh mẽ các mạch điều
khiển hoạt động tự động làm cho chúng trở lên đơn giản hơn rất nhiều. các khí
cụ đóng ngắt thông thường đang dần được thay thế bằng các rơ le số có khả

năng lập trình được.

24


2.1.3. Hệ thống tự động chuyển nguồn ATS của công ty Hà Nội [ 5 ]

Hình 2.4 Bộ ATS – V2.1.3
“Thông số kỹ thuât:
+ Số pha

: 3 pha

+ Dòng tải định mức

: 400 A.

+ Điện áp làm việc

: 220/380 V.

+ Tần số

: 50 Hz.

Một số ưu điểm:
+ Tự động truyền tín hiệu khởi động máy phát và tự chuyển nguồn khi
mất điện lưới.
+ Các tính năng hiển thị và điều chỉnh được tập chung dễ dàng sử dụng.
+ Có kiểm tra thấp áp, mất pha.

+ Chỉnh được thời gian chờ điện lưới ổn định trở lại.
25