Lời nói đầu Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế nước nhà, nhu cầu sử dụng lượng ngày cao đặc biệt lượng điện Trách nhiệm đặt ngành điện không đáp ứng đủ nhu cầu mà cịn phải đảm bảo chất lượng hệ thống cung cấp điện ngày cải thiện Mặt khác trình truyền tải điện từ nhà máy đến hộ tiêu thụ xuất nhiều rủi ro khiến cho nguồn cung cấp bị gián đoạn đứt dây mưa bão, đổ,… Hiện tượng điện cố xảy phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 như: bệnh viện, văn phịng phủ, hội trường quốc hội,…sẽ gây hậu nghiêm trọng Chính vậy, u cầu thiết kế hệ thống dự phịng vận hành tối ưu hệ thống đề tài quan tâm từ lâu Nhờ tiến khoa học – kỹ thuật, ngày hệ thống dự phịng vận hành hoàn toàn tự động nhờ hệ thống tự động chuyển đổi nguồn (ATS) Được định hướng thầy giáo ThS Phạm Anh Tuân nỗ lực thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng (ATS) lập trình điều khiển phần mềm ZEN" Kết cấu đồ án gồm bốn chương: Chương 1: Tổng quan cung cấp điện cho phụ tải Chương 2: Tổng quan hệ thống ATS Chương 3: Thiết kế hệ thống ATS dùng contactor kết hợp với hệ thống rơ le Chương 4: Thiết kế hệ thống ATS dùng điều khiển lập trình Do thời gian có hạn, kiến thức cịn hạn chế nên đề tài em không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý bổ sung thầy, cô giáo bạn để đồ án em ngày hoàn thiện Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn tồn thể thầy, giáo mơn lời cảm ơn chân thành nhất! Sinh viên thực Lời cảm ơn Trong suốt q trình học tập hồn thành đồ án này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, thầy cô khoa Hệ Thống Điện trường Đại Học Điện Lực tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em q trình học tập hồn thành đồ án Thầy giáo – Thạc sĩ Phạm Anh Tuân hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng chấm đồ án cho em đóng góp quý báu để hoàn thiện hiểu biết thân Xin chân thành cảm ơn bạn nhóm làm đồ án đặc biệt bạn Nguyễn Thị Tuyết Hường, người em nghiên cứu hoàn thành đề tài giao Xin chân thành cảm ơn anh chị khóa trước nhiệt tình bảo cho em trình tìm hiểu đồ án Một lần em xin chân thành cảm ơn bày tỏ lòng biết ơn thầy tận tình giảng dạy giúp đỡ em năm học vừa qua NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Mục lục CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI 1.1 Những khái niệm sản xuất phân phối điện 1.2 Đặc điểm phụ tải 1.2.1 Phụ tải loại 1.2.2 Phụ tải loại 1.2.3 Phụ tải loại 1.3 Các tiêu chí đánh giá hệ thống cung cấp điện 1.3.1 Độ tin cậy cấp điện hệ thống 1.3.2 Chất lượng điện 1.3.3 An toàn cấp điện 1.3.4 Tính kinh tế CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS 2.1 Những khái niệm 2.1.1 Hệ thống ATS gì? 2.1.2 Cấu tạo 2.1.3 Chức 13 2.2 Phân loại hệ thống ATS 13 2.2.1 Thiết bị 14 2.2.2 Đặc tính làm việc 14 2.2.3 Đặc điểm nguồn dự phòng 15 2.3 Các phương án thiết kế 15 CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS DÙNG CONTACTOR VÀ RƠ LE 16 3.1 Dùng contactor 16 3.1.1 Phương thức vận hành 16 3.1.2 Thiết kế phương án 17 3.1.3 Nhận xét phương án 17 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp 3.2 Dùng hai contactor 18 3.2.1 Phương thức vận hành 18 3.2.2 Thiết kế phương án 19 3.2.3 Nhận xét phương án 22 CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN 23 4.1 Bộ điều khiển lập trình zen ormon 23 4.1.1 Tổng quan Zen 23 4.1.2 Đặc tính kỹ thuật 25 4.1.3 Các vùng nhớ 27 4.2 Mạch dùng công tắc tơ chuyển đổi nguồn không tạo trễ 32 4.2.1 Phương thức vận hành 32 4.2.2 Thiết kế phương án 34 4.2.3 Nhận xét phương án 46 4.3 Mạch dùng cơng tắc tơ chuyển đổi nguồn có tạo trễ 46 4.3.1 Phương thức vận hành 46 4.3.2 Thiết kế phương án 49 4.3.3 Nhận xét phương án 59 4.4 Mạch chuyển đổi nguồn trường hợp dự phịng nóng 60 4.4.1 Phương thức vận hành 60 4.4.2 Thiết kế phương án 61 4.4.3 Nhận xét phương án 66 4.5 Tự động chuyển đổi nguồn với trường hợp nguồn dự phòng kép 66 4.5.1 Phương thức vận hành 66 4.5.2 Thiết kế phương án 68 4.5.3 Nhận xét phương án 77 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Danh mục bảng hình vẽ Bảng 1.Tổng hợp đầu vào/ra bit làm việc có lưu Zen 27 Bảng 2.Các phần tử chức trường hợp dùng điều khiển 37 Bảng 3.Các phần tử chức trường hợp dùng điều khiển 51 Bảng 4.Các phần tử chức trường hợp dự phịng nóng 63 Bảng 5.Các phần tử chức trường hợp dự phòng kép 70 Hình 1.1 Quá trìnhsản xuất, phân phối tiêu thụ điện Hình 1.2.Các tiêu chí đánh giá hệ thống cung cấp điện Hình 1.3.Nguồn dự phịng máy phát cấp điện cho phụ tải Hình 2.1.Nguyên lý hoạt động hệ hống ATS Hình 2.2.Các phần tử bên tủ ATS dùng điều khiển PLC Hình 2.3.Hình ảnh contactor Hình 2.4.Hình ảnh số PLC hãng khác 10 Hình 2.5.Nguyên lý làm việc UPS 10 Hình 2.6.Hình ảnh cầu chì hạ 11 Hình 2.7.Hình ảnh mặt ngồi tủ ATS 12 Hình 2.8.Phân loại tủ ATS 14 Hình 2.9.Các phương án thiết kế 15 Hình 3.1.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi 16 Hình 3.2.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng contactor 17 Hình 3.3.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi 18 Hình 3.4.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng hai contactor 20 Hình 4.1.Hình ảnh zen thực tế 23 Hình 4.2.Kích thước zen với đầu tương ứng 24 Hình 4.3.Sơ đồ đầu vào Zen với nguồn nuôi AC 25 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Hình 4.4.Sơ đồ đầu vào Zen với nguồn nuôi DC 26 Hình 4.5.Sơ đồ chung đầu Zen 26 Hình 4.6.Giản đồ thời gian hoạt động On delay timer 29 Hình 4.7.Giản đồ thời gian hoạt động OFF delay timer 29 Hình 4.8.Giản đồ thời gian hoạt động One-shot pulse timer 30 Hình 4.9.Giản đồ thời gian hoạt động Flashing pulse timer 30 Hình 4.10.Giản đồ thời gian hoạt động Holding timer 30 Hình 4.11.Giản đồ thời gian hoạt động Weekly timer 31 Hình 4.12.Giản đồ thời gian hoạt động Calendar timer 31 Hình 4.13.Giản đồ nguyên tắc hoạt động counter Zen 32 Hình 4.14.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng 33 Hình 4.15.Sơ đồ đấu nối mạch ngồi trường hợp dùng điều khiển khơng tạo trễ 35 Hình 4.16.Mạch logic trường hợp dùng điều khiển 36 Hình 4.17.Các đầu vào zen trường hợp dùng điều khiển 37 Hình 4.18.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường chế độ tự động 39 Hình 4.19.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động 40 Hình 4.20.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động máy phát 41 Hình 4.21.Tín hiệu đèn báo lưới có điện trở lại chế độ tự động 42 Hình 4.22.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường chế độ bán tự động 43 Hình 4.23.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động 44 Hình 4.24.Tín hiệu đèn báo lưới có điện trở lại chế độ bán tự động 45 Hình 4.25.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi 47 Hình 4.26.Sơ đồ đấu nối mạch trường hợp dùng điều khiển tạo trễ 49 Hình 4.27.Mạch logic trường hợp dùng điều khiển chuyển đổi nguồn tạo trễ 50 Hình 4.28.Các đầu vào zen trường hợp dùng điều khiển chuyển nguồn tạo trễ 51 Hình 4.29.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường chế độ tự động 53 Hình 4.30.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động 54 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Hình 4.31.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động máy phát 55 Hình 4.32.Tín hiệu đèn báo lưới có điện trở lại chế độ tự động 56 Hình 4.33.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường chế độ bán tự động 57 Hình 4.34.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ điện khởi động 58 Hình 4.35.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng 60 Hình 4.36.Nguyên lý hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng 61 Hình 4.37.Mạch logic hệ thống tự động chuyển đổi 62 Hình 4.38.Các đầu vào zen mạch tự động chuyển đổi nguồn 62 Hình 4.39.Tín hiệu đèn báo máy biến áp hoạt động bình thường 64 Hình 4.40.Tín hiệu đèn báo máy biến áp bị cố 65 Hình 4.41.Tín hiệu đèn báo máy biến áp có điện trở lại 66 Hình 4.42.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng 67 Hình 4.43.Sơ đồ đấu nối mạch ngồi trường hợp dự phịng kép 68 Hình 4.44.Mạch logic hệ thống tự động chuyển đổi nguồn tự động 69 Hình 4.45.Các đầu vào zen trường hợp dự phòng kép 70 Hình 4.46.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường 71 Hình 4.47.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện 72 Hình 4.48.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện máy phát khởi động thành công 74 Hình 4.49.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện 75 Hình 4.50.Tín hiệu đèn báo tải đóng vào máy phát lưới có điện trở lại 76 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (ATS) điều khiển lập trình phần mềm ZEN SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Do máy biến áp làm việc bình thường nên tiếp điểm I0 I2 có điện làm tiếp điểm trung gian M1 M2 cấp điện liên tục Tức K1,K2,K3,K4 đóng, K5 mở Hình 4.39.Tín hiệu đèn báo máy biến áp hoạt động bình thường Ta thấy trạng thái góp cấp điện từ máy biến áp riêng biệt, trường hợp tất phụ tải góp cấp điện đầy đủ Các đèn Q1, Q2, Q3, Q4 sáng, đèn Q5 tắt - Khi máy biến áp bị cố: Do máy biến áp nên ta giả sử máy biến áp hỏng, máy biến áp làm việc bình thường + Máy biến áp bị cố tiếp điểm I1 nhánh (0) báo điện máy biến áp làm việc bình thường, Tiếp điểm trung gian M1 nhánh (0) điện M2 có điện bình thường + Tiếp điểm thường mở M1 nhánh (4) mở làm Timer T1 nhánh (4) điện, qua theo nhánh (6) Timer T3 Q1 điện, K1 mở + Do M1 điện nên Q3 nhánh (8), Q4 nhánh (11) điện K3 K4 mở + Đồng thời M1 khơng có điện nên tiếp điểm thường đóng nhánh (12) có điện, Timer T5 cấp điện + Sau khoảng 3s kiểm tra chắn điện, Q5 nhánh (14) cấp điện Gửi tín hiệu đóng K5 SVTH: Nguyễn T.T Hường 64 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Hình 4.40.Tín hiệu đèn báo máy biến áp bị cố Ta thấy trạng thái K1,K3,K4 mở ra, K2 K5 đóng Lúc góp cấp điện từ máy biến áp Ngoài việc cấp điện đủ cho phụ tải góp khơng thể, nên trước cấp điện cho góp ta cần cắt bớt phụ tải không quan trọng góp K3, K4 đóng K5 Đèn Q2, Q5 sáng, đèn Q1, Q3, Q4 tắt - Khi máy biến áp có điện trở lại , ta trở trạn thái máy biến áp làm việc bình thường, nguồn cấp cho góp riêng biệt + Tiếp điểm I0) có điện làm tiếp điểm trung gian M1 nhánh (0) có điện M2 có điện bình thường + Tiếp điểm thường mở M1 nhánh (4)) đóng lại cấp điện cho Timer T1 nhánh (4) xác nhận khơng cịn cố máy biến áp + Sau thời gian đặt trước 3s tiếp điểm thường mở T1 nhánh (4) cấp điện liên tục cho Q1 nhánh (6) Đồng thời với trình cấp điện cho Q1 Timer T3 nhánh cấp điện Tức gửi tín hiệu đóng K1 Các góp cấp nguồn từ nguồn từ máy biến áp + Sau 1s kiểm tra chắn K1 K2 đóng vào góp có điện Tiếp điểm T3 nhánh (8) T4 nhánh (11) có điện Do trường hợp máy biến áp có điện nên tiếp điểm trung gian M1 M2 có điện.Khi Q3 Q4 cấp điện Gửi tín hiệu đóng K3 K4 SVTH: Nguyễn T.T Hường 65 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp + Do M1 M2 có điện nên tiếp điểm thường đóng mở , theo nhánh (12),(13) Timer T5 khơng có điện, Q5 nhánh (14) khơng có điện, K5 mở Hình 4.41.Tín hiệu đèn báo máy biến áp có điện trở lại Ta thấy trạng thái ta quay chế độ làm việc bình thường mạng điên K1,K2,K3,K4 đóng, K5 mở, góp cấp điện từ máy biến áp riêng biệt, trường hợp tất phụ tải góp cấp điện đầy đủ Đèn Q1, Q2, Q3, Q4 sáng, đèn Q5 tắt 4.4.3 Nhận xét phương án a Ưu điểm: - Phương thức vận hành đơn giản, tin cậy - Linh hoạt việc thay đổi nguồn dự phòng - Hạn chế thời gian điện phụ tải quan trọng b Nhược điểm: - Tốn nhiều contactor - Không cấp điện cho tồn phụ tải - Khơng chủ động việc sử dụng nguồn dự phòng 4.5 Tự động chuyển đổi nguồn với trường hợp nguồn dự phòng kép 4.5.1 Phương thức vận hành a Yêu cầu SVTH: Nguyễn T.T Hường 66 Đại Học Điện Lực - Đồ án tốt nghiệp Ở chế độ làm việc bình thường, tải đóng vào lưới máy phát ắc-quy trạng thái bình thường - Khi cố lưới tải cắt khỏi lưới chuyển sang ắc-quy Đồng thời khởi động máy phát - Sau máy phát khởi động thành cơng cắt tải từ ắc-quy chuyển sang - máy phát Trong trường hợp có điện lưới trở lại tải phải chuyển lưới b Phương thức Quy ước nguồn nguồn lưới nguồn dự phòng máy phát ắc-quy Giả sử phụ tải cấp điện từ lưới Hình 4.42.Phương thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng trường hợp dự phòng kép - Khi lưới điện: + B1 :sau khoảng thời phát lệnh xác nhận lưới điện phát lệnh cắt tải khỏi lưới SVTH: Nguyễn T.T Hường 67 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp + B2 : phát lệnh đóng tải vào ắc-quy đồng thời khởi động máy phát + B3 : Quy trình khởi động máy phát: + B4: trường hợp máy phát khởi động thành công, phát lệnh cho MF chạy không tải + B5 : phát lệnh cắt tải khỏi ắc-quy + B6 : sau khoảng thời phát lệnh đóng tải vào máy phát - Khi lưới có điện trở lại: + + + + B1: sau thời gian xác nhận lưới hoạt động ổn định B2 : phát lệnh cắt tải khỏi máy phát Cho MF chạy khơng tải 10s B3 : sau phát lệnh đóng tải vào lưới B4 : sau 10s phát lệnh dừng máy phát Nếu sau lần khởi động mà MF không chạy, phát lệnh báo MF bị cố 4.5.2 Thiết kế phương án a Mạch Main AQ AC QUI Load DC AC Main MF Main MCL Luoi KL May Phat KA KF KF2 KL2 KL1 KA2 KA1 KF1 A B Q7 Q1 Q3 C N Q5 Q4 Ngung may phát MF hong, can mang sua Mach khoi dong máy phát Nguon AC QUI Hình 4.43.Sơ đồ đấu nối mạch ngồi trường hợp dự phịng kép b Mạch điều khiển SVTH: Nguyễn T.T Hường 68 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Hình 4.44.Mạch logic hệ thống tự động chuyển đổinguồn tự động trường hợp dự phòng kép SVTH: Nguyễn T.T Hường 69 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp c Các đầu vào ra: Hình 4.45.Các đầu vào zen trường hợp dự phòng kép Trong trường hợp ta sử dụng đầu vào từ I0 - I3 với cách đấu sau: I0,I1 : Lấy tín hiệu điện áp từ lưới I2, I3 : Lấy tín hiệu điện áp từ máy phát Trong trường hợp ta coi nguồn acqui ln có điện, khơng cần lấy tín hiệu acqui Bảng 5.Các phần tử chức trường hợp dự phòng kép Các phần tử mạch logic Khối Sensor báo có điện lưới I1 Sensor báo điện lưới I2 Sensor báo có điện MF I3 Sensor báo điện MF Q0 Báo lưới điện lưới sẵn sàng Q1 Lệnh đóng tải vào lưới Q2 Báo điện MF sẵn sàng Q3 Lệnh đóng tải vào MF Q4 Lệnh khởi động MF Q5 Lệnh ngừng MF Q6 Báo MF bị cố Q7 Output Chức I0 Input Ký hiệu Lệnh đóng tải vào Ắc-quy SVTH: Nguyễn T.T Hường 70 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp M1 Tiếp điểm trung gian khởi động MF Tiếp điểm trung gian MF có điện C0 Bộ đếm số lần khởi động máy phát không thành công Thời gian xác nhận lưới làm việc ổn định T1 Thời gian xác trễ sau lưới có đóng tải vào lưới T2 Thời gian tự khởi động lại máy phát T3 Thời gian trễ khởi động máy phát T4 Thời gian xác nhận máy phát có điện ổn định T5 Thời gian sau trễ sau máy phát có điện đóng tải vào máy phát T6 Thời gian chạy không tải trước ngừng máy phát T7 Thời gian trễ sau lưới tải cắt khỏi máy phát trước đóng vào lưới Ta Thời gian trễ Tb Thời gian trễ Tc Timer Tiếp điểm trung gian báo có lưới T0 Counter M0 M2 Tiếp điểm trung gian Thời gian trễ d Thuyết minh: - Trạng thái làm việc bình thường lưới + Ở trạng thái bình thường I0 có điện, M0 có điện, Q0 –đèn báo lưới có điện sáng Q1- đóng tải vào lưới có điện Hình 4.46.Tín hiệu đèn báo lưới chế độ bình thường SVTH: Nguyễn T.T Hường 71 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Ta thấy tải đóng vào lưới, mạch khởi động, máy phát trạng thái ngừng hoạt động Đèn Q0, Q1, Q5 sáng, đèn cịn lại tắt - Trạng thái có cố lưới- lưới điện + Khi lưới điện ,tiếp điểm I1 nhánh (0) điện làm tiếp điểm trung gian M0 điện + Khi Timer T0 nhánh (2) bị reset, tiếp điểm T0 nhánh (3) điện làm cho Q0 điện- Đèn báo lưới có điện tắt + Đồng thời Timer T1 nhánh (4) bị reset, tiếp điểm T1 nhánh (5) điện, ngừng cấp điện cho Q1- Tải cắt khỏi lưới + Tiếp điểm thường đóng M0 nhánh (6) có điện, cấp điện cho Timer Tb + Sau 1s Tb nhánh (7) cấp điện cho Timer Ta + Do tiếp điểm Ta nhánh (8) tiếp điểm thưởng mở, đóng nhanh mở chậm tiếp điểm Tc tiếp điểm thường đóng (theo mạch (16) Q2 chưa có điện nên Timer Tc chưa có điện) nên Q7 cấp điện Gửi tín hiệu đóng tải vào acqui Hình 4.47.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện SVTH: Nguyễn T.T Hường 72 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Vậy sau lưới điện, ta cắt tải khỏi lưới, đồng thời sau 1s acqui đóng vào tải Mạch khởi động máy phát cấp điện Đèn Q4 Q7 sáng, đèn cịn lại chưa có điện + Do tiếp điểm M0 báo lưới nhánh (9) M2 báo máy phát có điện thường đóng nên Timer T2 khởi động Timer có chức bật tắt sau khoảng thời gian cho trước Ta cài đặt sau 7s + Tiếp điểm T2 M0 nhánh (10) tiếp điểm thường đóng, nên khởi động Timer T3 + Sau 2s T3 nhánh (11) có điện, đồng thời C0 M2 tiếp điểm thường đóng nên Q4 cấp điện, Do sau 7s Timer T2 bị reset, nên Q4 cấp điện 5s + Mạch khởi động máy phát cấp 5s dừng lại Sau khởi động xong ta xét trường hợp: + Nếu trình khởi động thành cơng, tức máy phát có điện Khi tiếp điểm I2 nhánh (12) có điện I3 thường đóng nên M2 cấp điện liên tục + Khi tiếp điểm T2 nhánh (10) có bật tắt sau khoảng thời gian liên tục Q4- mạch khởi động máy phát khơng thể có điện Tức máy phát có điện ngừng cấp điện cho mạch khởi động + Tiếp điểm M2 nhánh (14) có điện nên Timer T4 khởi động + Sau 3s kiểm tra điện áp máy phát ổn định T4 nhánh (15) đóng lại cấp điện cho Q2- Báo máy phát có điện Đèn báo máy phát có điện sáng + Tiếp điểm Q2 nhánh (16) cấp điện khởi động Timer T5 Timer Tc + Sau thời gian 4s, tiếp điểm thường đóng Tc nhánh (8) mở ra, ngừng cấp điện cho Q7- Tải cắt khỏi acqui + Ta xét nhánh (18) Do lưới nên tiếp điểm Q0 thường đóng cấp điện cho Timer T7 khởi động + T7 tiếp điểm thường mở, đóng nhanh mở chậm Khi Timer T7 có điện tiếp điểm T7 nhánh (19) đóng vào Và sau 1s Q2 có điện tiếp điểm T5 đóng lại theo cấp điện cho Q3 Khi tải đóng vào máy phát SVTH: Nguyễn T.T Hường 73 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Hình 4.48.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện máy phát khởi động thành công Ta thấy sau có tín hiệu tới Q2- máy phát có điện, 4s sau tải cắt khỏi acqui, 1s sau tải cắt khỏi acqui đóng tải vào máy phát, loại trừ khả tải đồng thời đóng vào acqui máy phát + Nếu trình khởi động khơng thành cơng, tức sau khởi động 5s mà máy phát khơng có điện, tức M2 nhánh (12) khơng có điện + Xét nhánh (11) tiếp điểm thường đóng M2 đóng, sau 7s, Timer T2 tự reset lặp lại trình khởi động máy phát cũ + Tuy nhiên khởi động máy phát lần mà máy phát khơng có điện ta dừng khởi động máy phát theo mạch (23) Bộ couter C0 đặt giá trị 4, với đầu vào xung Q4, tức đếm số lần khởi động máy phát Q lần C0 có điện + Khi tiếp điểm thường đóng C0 nhánh (11) mở ra, ngừng cấp điện cho Q4 + Ta đếm số lần khởi động máy phát Q4 khởi động máy phát xong mà khơng có điện Nếu có điện I2 nhánh (25) có điện, reset C0 đếm lại từ đầu SVTH: Nguyễn T.T Hường 74 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp + Khi couter có điện theo mach (24) tiếp điểm thường mở C0 đóng vào cấp điện cho Q6- gửi tín hiệu báo máy phát bị cố + Đồng thời tiếp điểm thường mở Q6 nhánh (22) đóng vào, cấp điện cho Q5- gửi tín hiệu ngừng máy phát Hình 4.49.Tín hiệu đèn báo sau lưới điện máy phát khởi động không thành công Ta thấy máy phát khơng có điện, tải đóng vào acqui Đèn Q5, Q6, Q7 sáng, đèn lại tắt - Khi lưới có điện trở lại + Khi lưới có điện trở lại thơng qua sensor I0 nhánh (0) M0 cấp điện liên tục + Ngay sau Timer T0 (2) khởi động + Sau khoảng 3s kiểm tra điện lưới chắn có, tiếp điểm thường mở T0 nhánh (3) đóng vào, cấp điện cho Q0- gửi tín hiệu báo đèn có lưới sáng + Khi tiếp điểm thường đóng Q0 nhánh (18) mở , Timer T7 bị reset + Tiếp điểm T7 nhánh (19) tiếp điểm thường mở,đóng nhanh mở chậm đồng thời Q0 điện T7 đóng, nên Q0 điện phải 1s SVTH: Nguyễn T.T Hường 75 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp sau tiếp điểm mở Trong lúc tiếp điểm T5 đóng Nên 1s sau Q0 có điện Q3 bị điện, tức sau 1s đèn báo lưới sáng tải cắt khỏi máy phát + Đồng thời đèn báo có lưới sáng, Q0 nhánh (4) đóng vào cấp điện cho Timer T1 + Sau khoảng 2s tiếp điểm thường mở T1 nhánh (5) đóng vào, cấp điện cho Q1- gửi tín hiệu đóng tải vào lưới + Sau tải đóng vào lưới tiếp điểm thường mở Q1 nhánh (20) đóng lại cấp điện cho Timer T6 + Sau 10s tiếp điểm thường mở T6 nhánh (21) đóng lại, cấp điện cho Q5 – gửi tín hiệu ngừng máy phát Ta cài đặt 10s để sau lưới có trở lại , máy phát cần chạy khơng tải khoảng thời gian trước ngừng, tránh việc ngừng đột ngột máy phát + Khi ngừng máy phát, máy phát điện, sensor I3 nhánh (12) mở ra, M2 điện, theo mạch (14), (15) Q2 điện, tức đèn báo máy phát có điện phải tắt Hình 4.50.Tín hiệu đèn báo tải đóng vào máy phát lưới có điện trở lại SVTH: Nguyễn T.T Hường 76 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Ta thấy đèn báo lưới có điện trở lại, 1s sau tải cắt khỏi máy phát 2s sau tải đóng vào lưới, tránh việc tải đồng thời đóng vào lưới máy phát, đồng thời hạn chế tối đa thời gian điện tải (1s) Đèn Q0, Q1 sáng, đèn lại tắt 4.5.3 Nhận xét phương án a Ưu điểm: - Phụ tải cấp điện liên tục - Độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo nhờ có nguồn dự phịng - An tồn cho thiết bị có thời gian trễ đóng cắt contactor b Nhược điểm: - Thiết kế vận hành phức tạp - Chi phí thiết kế cao phải trang bị thêm hệ thống ắc-quy SVTH: Nguyễn T.T Hường 77 Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Kết luận Một tiêu quan trọng điện độ tin cậy cung cấp điện, ngày nhu cầu xã hội đời sống người ngày tăng cao, nên tính liên tục cung cấp điện ngày trở nên quan trọng Hệ thống tự động chuyển đổi nguồn- ATS ngày phát triển với phương thức nhằm đáp ứng nhu cầu Hệ thống ATS bao gồm nhiều phương thức nguyên tắc hoạt động khác phụ thuộc vào nhiều đặc điểm : Tính đơn giản tới phức tạp thiết bị, đặc điểm nguồn dự phòng, lập trình, yêu cầu phụ tải điện, hay phương thức vận hành khác lưới điện Trong phạm vi đề tài em nêu, phân tích, xây dựng thiết kế phương thức phổ biến như: hệ thống ATS dùng contactor, hệ thống ATS dùng contactor kết hợp với rơ le kiểm tra điện áp, hệ thống ATS cho nguồn chuyển đồi không trễ trễ kết hợp với điều khiển lập trình Zen, hệ thống ATS trường hợp nguồn dự phòng nóng, dự phịng kép Đồng thời em ưu, nhược điểm phương thức Qua đó, ứng với điều kiện cụ thể ta chọn phương thức hoạt động khác đảm bảo phù hợp chất lượng điện loại, nhóm phụ tải phù hợp với điều kiện sở vật chất môi trường riêng biệt Ngồi có phụ tải với u cầu khác, em hồn tồn thiết kế phương thức khác tương tự đề phù hợp với yêu cầu Trên kiến thức mà em tích lũy sau trình nghiên cứu đề tài Dù cố gắng cịn thiếu kinh nghiệm thực tế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy để hoàn thiện thêm vốn kiến thức Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Nguyễn T.T Hường 78 ... thức hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng 60 Hình 4.36.Nguyên lý hoạt động hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phịng 61 Hình 4.37.Mạch logic hệ thống tự động chuyển đổi 62... lại 76 SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Đề tài: Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (ATS) điều khiển lập trình phần mềm ZEN SVTH: Nguyễn T.T Hường Đại Học... điểm thường đóng – thường mở hình vẽ Hình 3.2.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng contactor b Thuyết minh: - Trong phương án thiết kế ta chọn nguồn nguồn nguồn nguồn dự phịng Nguồn lưới , nguồn