Cách thức hoạt động của thiết bị chuyển mạch tự động (ATS) trong mạng điện

Trong một bài báo mô tả công việc thiết bị đóng cửa tự động, các trường hợp gián đoạn cung cấp điện do nhiều lý do và phương pháp khôi phục thông qua truyền tải điện tự động trong trường hợp nguyên nhân của các tình huống khẩn cấp đã biến mất và ngừng hoạt động được xem xét.

Một con chim bay giữa các sợi dây của đường dây điện trên cao có thể tạo ra đoản mạch qua đôi cánh của nó. Điều này sẽ làm cho điện áp bị loại bỏ khỏi đường dây trên không bằng cách ngắt công tắc bảo vệ công tắc nguồn của trạm biến áp.

Sau vài giây, các thiết bị đóng lại tự động sẽ khôi phục nguồn điện cho người tiêu dùng và bảo vệ lúc này sẽ không tắt được nữa, vì con chim bị dòng điện đánh sẽ có thời gian rơi xuống đất.

Tuy nhiên, nếu một cái cây gần đó do gió bão đổ vào đường dây điện trên cao, làm gãy giá đỡ, thì sẽ xảy ra hiện tượng đoản mạch dài, dây sẽ bị đứt, điều này sẽ loại trừ khả năng tự động phục hồi nhanh chóng nguồn điện cho các vật thể được kết nối.

Tất cả người dùng của đường dây này sẽ không thể nhận điện cho đến khi hoàn thành công việc sửa chữa, có thể mất vài ngày...

Hãy tưởng tượng rằng thiệt hại như vậy xảy ra trên một đường dây cung cấp điện cho một thành phố trong khu vực với các cơ sở sản xuất lớn, chẳng hạn như việc sử dụng lò điện tự động để nấu chảy thủy tinh.

Trong trường hợp mất điện, bể nóng chảy sẽ ngừng hoạt động và tất cả thủy tinh lỏng sẽ đông đặc lại. Do đó, doanh nghiệp sẽ bị thiệt hại lớn về vật chất, sẽ phải đối mặt với việc phải ngừng sản xuất, tiến hành sửa chữa tốn kém...

Để tránh những tình huống như vậy trong tất cả các cơ sở sản xuất lớn, một nguồn điện dự phòng được cung cấp, bao gồm một đường dây điện dự phòng từ một trạm biến áp khác hoặc tổ máy phát điện mạnh mẽ của chính nó.

Bạn sẽ cần chuyển sang nguồn điện từ nó một cách nhanh chóng và đáng tin cậy. Công tắc chuyển tự động, viết tắt là ATS, được sử dụng cho mục đích này.

Do đó, tự động hóa được xem xét được thiết kế để liên tục cung cấp điện cho người tiêu dùng có trách nhiệm trong trường hợp đường dây điện chính gặp sự cố nghiêm trọng do kích hoạt nhanh nguồn dự phòng.

yêu cầu ATS

Phải kích hoạt các thiết bị tự động cấp nguồn dự phòng:

• càng sớm càng tốt sau khi mất điện trên đường dây chính;

• trong trường hợp mất điện áp trên các xe buýt của chính người dùng mà không phân tích nguyên nhân của sự cố, nếu việc chặn khởi động bằng một loại bảo vệ nhất định không được cung cấp. Ví dụ, bộ phận bảo vệ hồ quang của lốp xe phải chặn khởi động công tắc chuyển số tự động để ngăn ngừa sự phát triển của tai nạn;

• với độ trễ cần thiết khi thực hiện các chu trình công nghệ nhất định. Ví dụ, khi bật dưới tải của động cơ điện mạnh, có thể xảy ra hiện tượng "sụt áp", kết thúc nhanh chóng;

• luôn luôn chỉ một lần, vì nếu không, có thể bật nhiều lần cho một mạch ngắn không thể khắc phục được, có thể phá hủy hoàn toàn hệ thống điện cân bằng.

Yêu cầu tự nhiên đối với hoạt động đáng tin cậy của mạch là bảo trì liên tục trong tình trạng tốt và kiểm soát tự động các thông số kỹ thuật.

Ưu điểm của ATS so với cung cấp song song từ hai nguồn

Thoạt nhìn, để cung cấp năng lượng cho những người tiêu dùng có trách nhiệm, bạn hoàn toàn có thể đối phó với việc kết nối đồng thời chúng với hai đường dây khác nhau lấy năng lượng từ các máy phát điện khác nhau. Sau đó, trong trường hợp xảy ra sự cố trên một trong các đường dây trên không, mạch này sẽ bị đứt và mạch kia sẽ vẫn hoạt động và cung cấp điện liên tục.

Các kế hoạch như vậy đã được tạo ra, nhưng chưa nhận được ứng dụng thực tế hàng loạt do những nhược điểm sau:

• trong trường hợp ngắn mạch trên một trong hai đường dây, dòng điện tăng lên đáng kể do nguồn cung cấp năng lượng từ cả hai máy phát;

• tổn thất điện năng tại các trạm biến áp điện ngày càng tăng;

• sơ đồ quản lý năng lượng trở nên phức tạp hơn nhiều do sử dụng các thuật toán đồng thời tính đến trạng thái của người dùng và hai máy phát, sự xuất hiện của các dòng năng lượng;

• sự phức tạp của việc thực hiện các biện pháp bảo vệ được kết nối với nhau bằng các thuật toán ở ba đầu từ xa.

Do đó, cấp nguồn cho người dùng từ một nguồn chính và tự động chuyển sang máy phát dự phòng trong trường hợp mất điện được coi là hứa hẹn nhất. Thời gian mất điện với phương pháp này có thể dưới 1 giây.

Các tính năng tạo sơ đồ ATS

Một trong các thuật toán sau có thể được sử dụng để điều khiển tự động hóa:

• nguồn điện một chiều từ nơi làm việc có thêm chế độ chờ nóng, chỉ được đưa vào vận hành khi mất điện áp từ nguồn chính;

• khả năng sử dụng song phương từng nguồn như một máy trạm;

• khả năng của mạch ATS tự động trở lại cấp nguồn từ nguồn chính sau khi điện áp được khôi phục cho các thanh công tắc đầu vào. Trong trường hợp này, một chuỗi hoạt động của các thiết bị chuyển mạch nguồn được tạo ra, loại trừ khả năng kết nối người dùng với chế độ cấp nguồn song song từ hai nguồn;

• một sơ đồ ATS đơn giản loại trừ việc chuyển đổi sang chế độ phục hồi năng lượng từ nguồn chính ở chế độ tự động;

• nguồn điện dự phòng chỉ nên được đưa vào nếu đã sắp xếp để cung cấp điện áp cho phần tử nguồn điện chính bị hỏng bằng cách tắt công tắc liên quan.

Khác với tự động đóng lại, tự động đóng lại, thiết bị ATS cho hiệu suất cao nhất khi có sự cố mất điện, tính ở mức 90 ÷ 95%. Do đó, chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cung cấp điện của các doanh nghiệp công nghiệp.

Tự động bật dự trữ được sử dụng để cấp nguồn cho đường dây điện, máy biến áp (cung cấp điện và nhu cầu phụ trợ), công tắc cắt.

Các nguyên tắc làm cơ sở cho công việc của OVD

Để phân tích điện áp của đường dây điện chính, một thiết bị đo được sử dụng, bao gồm rơle điều khiển điện áp RKN kết hợp với máy biến áp đo và các mạch của nó. Điện áp cao của mạng sơ cấp, được chuyển đổi tỷ lệ thành giá trị thứ cấp 0 ÷ 100 vôn, được đưa đến cuộn dây của rơle điều khiển, hoạt động như một bộ kích hoạt.

Cài đặt cài đặt rơle RKN có một điểm đặc biệt: cần tính đến mức tác động yêu cầu thấp của phần tử truyền động, đảm bảo điện áp giảm xuống 20 ÷ 25% giá trị danh định.

Điều này là do thực tế là trong trường hợp đóng ngắn mạch, xảy ra hiện tượng "sụt áp" ngắn hạn, điều này được loại bỏ bằng hoạt động của các biện pháp bảo vệ quá dòng. Và các mục khởi động ILV phải được khôi phục bởi các quy trình này. Tuy nhiên, không thể sử dụng các loại rơ le thông thường do hoạt động không ổn định ở giới hạn thang đo ban đầu.

Đối với hoạt động trong các phần tử khởi động của ATS, các thiết kế rơle đặc biệt được sử dụng, giúp loại bỏ rung và độ nảy của các tiếp điểm khi được kích hoạt ở các giới hạn thấp hơn.

Khi thiết bị được cấp nguồn bình thường theo mạch chính, rơle giám sát điện áp chỉ quan sát chế độ này. Ngay khi điện áp biến mất, RKN sẽ chuyển đổi các tiếp điểm của nó và do đó báo hiệu cho nam châm điện bật nam châm điện của công tắc dự phòng để kích hoạt nó.

Đồng thời, một trình tự kích hoạt nhất định của các phần tử công suất của vòng đầu tiên được quan sát, được đưa vào logic điều khiển của hệ thống ATS trong quá trình tạo và cấu hình.

Ngoài việc mất điện áp trên đường dây nguồn chính, để phần tử khởi động của ATS hoạt động hoàn toàn, thông thường cần kiểm tra thêm một số điều kiện, ví dụ:

• không có ngắn mạch trái phép trong khu vực được bảo vệ;

• bật công tắc đầu vào;

• sự hiện diện của điện áp trên đường dây điện dự phòng và một số khác.

Tất cả các yếu tố ban đầu được nhập cho hoạt động của ATS đều được kiểm tra trong thuật toán logic và nếu các điều kiện cần thiết được đáp ứng, một lệnh sẽ được đưa ra cho cơ quan điều hành, có tính đến cài đặt thời gian đã đặt.

Ví dụ về ứng dụng của một số sơ đồ ATS

Tùy thuộc vào độ lớn của điện áp hoạt động của hệ thống và độ phức tạp của cấu hình mạng, mạch ATS có thể có cấu trúc khác, chạy bằng dòng điện một chiều hoặc xoay chiều hoặc hoàn toàn không sử dụng nó, sử dụng điện áp mạng chính ở mức 0,4 kV Chu trình.

ATS trên đường dây điện áp cao với dòng điện hoạt động không đổi

Chúng ta hãy xem sơ qua logic hoạt động của mạch rơ le nguồn dự phòng với nguồn điện chính #1.

Nếu xảy ra đoản mạch trong phần L-1, thì bộ phận bảo vệ sẽ tắt công tắc V-1 và điện áp trên các thanh kết nối sẽ biến mất. Rơle thấp áp «H <» sẽ cảm nhận điều này thông qua VT đo và hoạt động bằng cách cung cấp + dòng điện hoạt động thông qua tiếp điểm RV, đã hoạt động với thời gian trễ, tới cuộn RP.

Các tiếp điểm của nó sẽ kích hoạt các lệnh để kích hoạt một số rơle thực hiện các chức năng giám sát khác nhau và cung cấp tín hiệu điều khiển cho cuộn điện từ đóng công tắc nguồn V-2.

Sơ đồ cung cấp hành động đơn lẻ và giải phóng thông tin truyền động từ rơle tín hiệu.

ATS của một công tắc cắt ở dòng điện hoạt động không đổi

Các máy biến áp đang vận hành T1 và T2 cung cấp điện cho phần thanh cái của chúng bị ngắt kết nối với công tắc phần V-5.

Khi một trong những máy biến áp này bị ngắt hoặc ngắt, nguồn điện sẽ được cấp cho phần bị ngắt bằng cách bật công tắc V-5. Rơle RPV cung cấp khả năng đóng tự động một lần.

Hoạt động của mạch dựa trên sự tương tác của các tiếp điểm phụ của công tắc với việc cung cấp + dòng điện hoạt động cho các cuộn dây của rơle RPV và đèn báo rẽ. Nó cũng cung cấp khả năng tăng tốc hoạt động của hệ điều hành, được đưa vào hoạt động trong quá trình chuyển đổi bởi nhân viên trực.

Nguyên tắc hình thành logic hoạt động của ATS có thể được thay đổi. Ví dụ: khi vận hành một mạch có bao gồm một công tắc phần bổ sung, như trong ảnh bên dưới, các bộ khởi động và phần tử logic bổ sung sẽ được yêu cầu.

Công tắc cắt ATS trong hoạt động dòng điện xoay chiều

Các tính năng của hoạt động tự động hóa các nguồn sử dụng năng lượng từ các nguồn đặt trong trạm biến áp đo VT, có thể ước lượng theo sơ đồ sau.

Ở đây, việc điều khiển điện áp của từng phần được thực hiện bởi rơle 1PH và 2PH. Các tiếp điểm của chúng kích hoạt các thân đồng bộ hóa 1PB hoặc 2PB, hoạt động thông qua các tiếp điểm khối và cuộn dây nhấp nháy của các solenoid công tắc nguồn.

Nguyên tắc thực hiện ATS của người dùng mạng 0,4 kV

Khi tạo nguồn điện dự phòng cho mạng ba pha, các bộ khởi động từ KM1, KM2 và rơle điện áp tối thiểu kV được sử dụng để điều khiển các tham số của đường dây chính L1.

Các cuộn dây khởi động được kết nối từ cùng pha của đường dây của chúng thông qua các tiếp điểm chuyển mạch logic với trung tính nối đất và các tiếp điểm nguồn chạm vào thanh cái cung cấp của người tiêu dùng ở cả hai bên.

Hệ thống tiếp điểm của rơle điện áp ở mỗi vị trí chỉ kết nối một bộ khởi động với nguồn điện. Khi có điện áp trên đường dây L1, kV sẽ hoạt động và với tiếp điểm đóng của nó sẽ bật cuộn dây của bộ khởi động KM1, cuộn dây này sẽ cung cấp cho người dùng mạch cung cấp và kết nối đèn tín hiệu của nó, đồng thời tắt cuộn dây KM2.

Trong trường hợp mất điện áp trên L1, rơle kV ngắt mạch cung cấp của cuộn dây khởi động KM1 và khởi động KM2, thực hiện các chức năng tương tự cho dòng L2 như KM1 cho mạch của nó trong trường hợp trước.

Công tắc nguồn QF1 và QF2 được sử dụng để ngắt hoàn toàn mạch điện.

Thuật toán tương tự có thể được lấy làm cơ sở để tạo nguồn điện cho người dùng có trách nhiệm trong mạng điện một pha.Bạn chỉ cần tắt các phần tử không cần thiết trong đó và sử dụng bộ khởi động một pha.

Đặc điểm của bộ ATS hiện đại

Để giải thích các nguyên tắc của thuật toán tự động hóa tòa nhà, cơ sở chuyển tiếp cũ đã được sử dụng một cách có chủ ý, điều này giúp dễ hiểu hơn về các thuật toán trong công việc.

Các thiết bị tĩnh và bộ vi xử lý hiện đại hoạt động trên cùng một mạch, nhưng có hình thức được cải thiện, kích thước nhỏ hơn và có các cài đặt và khả năng thuận tiện hơn.

Chúng được tạo thành các khối riêng biệt hoặc toàn bộ được lắp ráp trong các mô-đun đặc biệt.

Để sử dụng trong công nghiệp, bộ dụng cụ ATS được sản xuất dưới dạng bộ dụng cụ hoàn toàn sẵn sàng sử dụng được đặt trong vỏ bảo vệ đặc biệt.