Đồ Án nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới- Máy phát

nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới- Máy phát(76 trang)

MỤC LỤC

Chương I. Nguyên lý của bộ A.T.S và các phương án
I. Đặt vấn đề
II. Nguyên lý làm việc của A.T.S
III. Các khái niệm về bộ chuyển nguồn tự động A.T.S
và các phương án đóng cắt mạch lực
Chương II. Nguồn máy phát điện diesel dự phòng
I. Máy phát diesel
II. Những yêu cầu khi thực hiện tự động hoá nguồn máy
phát diesel
Chương III. Tính toán chọn mạch điều khiển, tín hiệu bảo vệ
I. Khái quát về khối mạch điều khiển A.T.S
II. Các phương án chọn và tính toán chọn linh kiện cho
từng khối
III. Các bộ tạo thời gian
IV. Mạch điện xử lý tín hiệu và các phương án lựa chọn
Chương V. Tính toán chọn mạch động lực
I. Đại cương về mạch động lực
II. Các phương án chọn mạch động lực









TÀI LIỆU THAM KHẢO

Cơ sở khí cụ điện, Phạm Văn Chới và Nguyễn Tiến Tôn, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1990.
110 sơ đồ thực hàn khuếch đại thuật toán, Lê Văn Doanh và Võ Thạch Sơn dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1994.
Phần tử tự động, Nguyễn Tiến Tôn, Xưởng in tại chức Bách Khoa.
Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa máy biến áp, động cơ máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, 1994.
Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998.
Bài giảng điện tử số của G.S Lương Ngọc Hải.
Tra cứu vi mạch số CMOS-Hi, NXB Khoa học và kỹ thuật.
Kỹ thuật vi điều khiển, Lê Văn Doanh và Phạm Khắc Trương, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998.
Tự động hoá với Simatic S7-200, Phạm Xuân Minh, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1997.
Catalog A.T.S của các hãng: Westinghouse(Anh), See Young(HQ), Kubota(JAPAN), Merlin Gerin(France).
Bảo vệ rơ le trong hệ thống điện, Trần Đình Long, Trần Đình Châu và Nguyễn Hồng Thái, NXB Khoa học và kỹ thuật.
Sách tra cứu transistor và diode bán dẫn, K.M. Jreva, sách dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1972.

LỜI MỞ ĐẦU​
Như chúng ta đã biết, điện năng được chuyển tải từ các nhà máy phát điện đến các phụ tải thì cần phải qua các trạm biến áp. Việc chuyển tải điện từ lưới đến các hộ dùng điện có thể xảy ra sự cố trên đường dây cung cấp như: Mất pha do đứt dây hoặc bị ngược pha, hoặc điện áp và dòng điện khác trị số danh định do bị quá tải hoác bị ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như hỏng đường dây cung cấp do thời tiết mưa bão, đổ cây vào đường dây, cũng có thể xảy ra sự cố ở các trạm biến áp. Hiện tượng mất điện do các sự cố đó không thể xảy ra đối với các phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 giờ như: Bệnh viện, văn phòng chính phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khách sạn cao cấp . Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để khi xảy ra sự cố nguồn đang được sử dụng thì ta đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng để giảm thời gian mất điện của phụ tải tránh những hậu quả đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng nhất thiết phải đi kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch). Với đồ án tốt nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới- Máy phát.
Toàn bộ phần thuyết minh của bản thiế kế này được chia làm 4 chương:
Chương I : Nguyên lý làm việc của A.T.S và các phương án
Chương II: Nguồn máy phát dự phòng diezen
Chương III: Thiết kế mạch điều khiển và bảo vệ
Chương IV: Tính toán mạch động lực

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo P.G.S T.S Phạm Văn Chới đă nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.

Sinh viên
Nguyễn Đình Hùng






PHẦN MỘT: ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng.
Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt và chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1-2 ngày xí nghiệp sẽ có thể không có lãi, nếu mất lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu (Chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp.
Thương mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày càng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và đã thực sự trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực. Các khách sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng, kèm với các thiết bị nội thất ngày càng cao cấp, sang trọng. Mức sống tăng nhanh khách trong nước đến khách sạn tăng theo. Đặc biệt với chính sách mở cửa các khách sạn ngày càng thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch, công tác tại Việt nam. Khu vực khách hàng này không thể để mất điện.
Tóm lại mức điện dảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải. Đối với những công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội trường Quốc hội, Nhà khách chính phủ, Ngân hàng Nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp . phải đảm bảo được cấp điện ở mức độ cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không được để mất điện. Những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt thêm máy phát dự phòng, khi mất điện lưới sẽ dùng máy điện cấp điện cho những phụ tải quan trọng như lò, phân xưởng sản xuất chính, .
Một trong các biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là đặt các phân tử dự trữ trong hệ thống điện. Để đưa các phân tử dự trữ vào làm việc nhanh chóng và an toàn người ta thường sử dụng các thiết bị tự động đóng dự trữ, hay còn gọi là bộ đổi nguồn tự động (ATS: Automatic transfer switch). Bộ đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng khi xảy ra sự mất điện. Bộ đổi nguồn tự động được nối giữa 2 nguồn mạch lưới chính và mạch điện dự phòng. Khi xảy ra mất điện nguồn lưới chính, khác chuyển đổi sẽ chuyển phụ tải từ nguồn dự phòng hay là nguồn thứ hai. Chuyển đổi là tự động nếu khoá kiểu tự động hoặc phải thao tác bằng tay nếu khoá là kiểu bằng tay hoặc kiểu không tự động. Tải có thể được chuyển về nguồn cấp chính 1 cách tự động hoặc bằng tay khi điện áp lưới chính được phục hồi.
Thiết bị tự động đóng dự trữ đem lại những hiệu quả sau: 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. Và cũng nhờ việc giảm các phần tử làm việc song song nên hạn chế được dòng điện ngắn mạch, làm cho mạch rơ le bảo vệ đỡ phức tạp và giảm bớt số nhân viên phải trực nhật, vận hành ở các trạm.



















PHẦN HAI: THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG ĐỔI​ NGUỒN A.T.S​ CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN​ I NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S
Thiết bị tự động chuyển nguồn, còn gọi là A.T.S(Automatic Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính có sự cố.
Khái niệm nguồn bị sự cố bao gồm: Mất nguồn, mất pha,ngược thứ tự pha, điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết.
Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng người ta phân A.T.S ra làm 3 loại sau:
-A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – 1 nguồn Acquy(nguyên lý bộ U.P.S).
-A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – một nguồn lưới dự phòng.
- A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính - 1 nguồn là máy phát dự phòng.
Và đối với loại nguồn cấp khác nhau thì A.T.S lại có từng chế độ vận hành khác nhau.
1.Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply)
Nguyên lý cơ bản của nguồn U.P.S là một thiết bị có nguồn đầu vào nối với lưới điện, đầu ra nối với các thiết bị, bên trong U.P.S có một bộ Accquy khô. Khi mất điện bất thường U.P.S lấy điện từ Accquy cung cấp cho thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên được cung cấp một cách liên tục.
Về tính năng và công dụng, hiên nay các nhà kỹ thuật phân chia U.P.S thành hai loại:
+ Standby U.P.S
+ Online U.P.S
Standby U.P.S: là nguồn làm việc ở chế độ chờ, có nghĩa là: Khi có điên áp lưới cung cấp cho tải thì U.P.S làm nhiện vụ tích trữ năng lượng. Khi mất điện lưới thì năng lượng tích luỹ trước đó được thông qua mạch chuyển cung cấp cho tải.
Online U.P.S: là nguồn làm việc thường xuyên, nghĩa điên áp của lưới được đưa qua một bộ xử lý trung gian rồi mới được đưa ra tải. Trong trường hợp bước xử lý trung gian này luôn hoạt động để cung cấp năng lượng cho tải.
Đối với nguồn Online U.P.S thì tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao, chất lương điên áp ra ổn định. Đối với nguồn Standby U.P.S thì độ chuyển mạch chậm ảnh hưởng đến điện áp ra.

Có thể biểu diễn một sơ đồ cấu trúc một U.P.S như sau:

- Chức năng của các khối:
.Biến áp vào: Hạ áp từ điện áp lưới 220v xuống điện áp 24 – 48v dùng để nạp cho ắc quy. Cách ly giaa hệ thống lưới và chống ngắn mạch nguồn.
.Chỉnh lưu: Tạo điện áp một chiều dùng cho việc nạp ắc quy và đưa tới bộ nghịch lưu.
.Lọc chỉnh lưu: San phẳng điện áp ra từ bộ chỉnh lưu để đưa đến bộ nghịch lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp ra ở đầu ra nghịch lưu.
.Nghịch lưu: Biến áp điện áp một chiều lấy từ đầu ra của nghịch lưu thành điện áp xoay chiều tần số f =50hz cấp cho tải.
.Biến áp ra: Tăng điện áp từ 24- 48v lên 220v phù hợp theo yêu cầu của tải.
.Mạch nạp ắc quy: Dùng để điều khiển việc nạp ắc quy. Khi có điện ắc quy là nơi tích trữ năng lượng. Khi đó dưới sự điều khiển của mạch điều khiển nạp thì ắc quy được nạp. Khi điện áp trên ắc quy tăng đến một mức nào đó thì mạch điều khiển sẽ cắt việc nạp ắc quy.
.Accquy: là nơi tích trữ năng lượng khi có điẹn áp nguồn 220v và là nơi cung cấp năng lượng cho các phụ tải khi lưới điện bị mất. Thời gian duy trì điện của U.P.S phụ thuộc rất nhiều vào dung lượng của ắc quy.
.Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở của các thyristor trong mạch chỉnh lưu sao cho điện áp ra sau chỉn lưu ổn định theo yêu cầu.
.Điều khiển nghịch lưu: Điều khiển thời gian dẫn của các van hợp lý sao cho điện áp cung cấp cho tải là không đổi hoặc thay đổi rất nhỏ. Mạch điều khiển này đóng vai trò quan trọng như một bộ ổn áp hoạt động song song với bộ nghịch lưu.
.Nguồn: Dùng để cung cấp các mức điện áp khác nhau cho hai bộ điều khiển chỉnh lưu và nghịch lưu.

2. A.T.S lưới-lưới.
Sơ đồ cấu trúc của A.T.S lưới – lưới