Một giải pháp kỹ thuật nâng cao độ tin cậy trong hệ thống nguồn điện dự phòng máy phát điện DCA-500kVA và ATS đồng bộ có xuất xứ Nhật Bản
 |
Máy phát điện DCA-500/600SP… cùng tủ ATS đồng bộ được một số Công ty của Việt Nam nhập về và cung cấp cho khách hàng là những đơn vị đòi hỏi hệ thống cung cấp nguồn điện dự phòng phải đáp ứng nhiều chỉ tiêu kỹ thuật cao, đặc biệt trong đó là độ tin cậy của trạng thái sẵn sàng cung cấp điện trong thời gian ngắn nhất khi điện lưới bị lỗi nhằm duy trì hệ thống máy tính hoạt động liên tục. Hệ thống nguồn điện dự phòng này hiện đang được một số Ngân hàng nước ta sử dụng, tuy nhiên lại không đảm bảo độ tin cậy sẵn sàng cung cấp điện khi điện lưới bị lỗi chỉ sau một khoảng thời gian ngắn sau nghiệm thu kỹ thuật mà lỗi không phải do kỹ thuật viên có trách nhiệm quản lý và vận hành.
Để giải quyết vấn đề trên, cần phải tìm hiểu kỹ những đặc điểm kỹ thuật cơ bản của hệ thống máy phát điện DCA-500/600SP… cùng tủ ATS đồng bộ. Qua tìm hiểu cấu tạo và kiểm định các thông số kỹ thuật thì thấy như sau:
- Vài đặc điểm cơ bản của máy phát điện Denyo DCA-500SP…
* Hệ thống điều khiển hoạt động của động cơ đốt trong (diesel) là loại cơ-điện tử với các phần tử phục vụ cho vận hành hoàn toàn là dạng chìa khóa công tắc kiểu cơ khí có 3 vị trí ( STOP/RUN/START). Các cặp tiếp điểm của chìa khóa công tắc này và sự đóng/cắt của chúng được thể hiện trên hình 1.
Trong đó:
+ Ở vị trí “STOP” của “STARTER SW.” thì đầu cực “B” bị hở (không cấp điện VDC) với các đầu cực “Br; R1; R2; ACC; C”. Nhưng nếu như “BATTERY SWITCH” ở vị trí “ON” thì ắc quy máy phát luôn phải cấp điện (ắc quy phóng điện với dòng phóng nhỏ) theo thời gian do phải cấp điện cho “Emergency Relay; Other Relay; Control Box”;
+ Ở vị trí “RUN” của “Starter Sw.” thì dầu cực “B” được đóng với các đầu cực “Br; ACC”. Vị trí này sẽ làm cho ắc quy phải phóng điện nhiều hơn so với vị trí “STOP” bởi phải cấp nguồn cho các máy đo nhiệt độ dầu; nhiệt độ nước; Áp lực dầu bôi trơn; Mức nhiên liệu.
Để máy phát điện luôn ở trạng thái sẵn sàng chạy do tủ ATS xuất tín hiệu điều khiển để khởi động động cơ dẫn động máy phát thì “STRATER SW.” luôn phải ở vị trí “RUN” và “BATTERY SWITCH” phải ở vị trí “ON”. Như vậy, với hai nguyên nhân trên luôn xảy ra tình trạng ắc quy phải phóng điện với hai giá trị dòng phóng khác nhau tương ứng với các vị trí khác nhau của “STARTER SW.” và “BATTERY SWITCH”.
Để giải quyết tình trạng này, nhà chế tạo tủ ATS đã lắp bộ nạp ắc quy có 2 mức điện áp nạp: nạp dòng nhỏ (gọi là nạp chậm) và nạp dòng lớn (gọi là nạp nhanh) và tương ứng với hai chế độ nạp đều có chiết áp để điều chỉnh dòng nạp, nhằm cung cấp điện cho cả ắc quy (nạp dòng nhỏ) và các phần tử trong hệ thống điện của động cơ dẫn động máy phát như đã nêu. Tuy nhiên, thực tế thấy rằng: việc sử dụng tủ ATS có hai chế độ nạp này tương ứng với các trạng thái (vị trí khóa điện và vị trí cần gạt ắc quy) của máy phát là không thuận tiện cho người vận hành, không đảm bảo tính dự phòng cao (sẵn sàng) nguồn điện máy phát, nói cánh khác là độ tin cậy của nguồn điện máy phát sẵn sàng cấp điện khi nguồn điện lưới bị lỗi là thấp.
 |
* Việc dừng động cơ dẫn động máy phát điện theo nguyên tắc cắt cấp điện VDC với việc “Battery Sw” ở vị trí “STOP” cho “Control Box” để dừng động cơ.
* Tủ ATS đồng bộ với máy phát điện nhập khẩu này chỉ xuất hai tín hiệu đến máy phát điện là:
+ Tín hiệu khởi động (tối đa 3 lần) với thời gian cho mỗi lần khởi động và giãn cách thời gian giữa hai lần khởi động là phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật như đã nêu bài kỳ trước (tháng 11/2009);
+ Tín hiệu dừng động cơ, thực chất là cắt cấp nguồn “Control Box”.
- Một giải pháp nâng cao độ tin cậy hệ thống ATS này
Giải pháp kỹ thuật này được thực hiện trên nguyên tắc sau:
- Khóa điện “STARTER SWITCH” kiểu cơ khí của máy phát điện luôn ở vị trí “STOP”;
- Công tắc “BATTERY SWITCH” luôn ở vị trí “ON”;
- Chuyển việc cấp nguồn từ đầu cực “B”cho một số phần tử sang hình thức cấp nguồn qua các cặp tiếp điểm thường hở của rơle;
- Tích hợp mạch điện có chức năng thay thế hoàn toàn khóa điện và hoạt động tự động với kích hoạt là tín hiệu khởi động được xuất từ tủ ATS đồng bộ với máy phát. Tạm gọi là tủ ATS thứ cấp.
Mạch điện của tủ ATS được thiết kế theo nguyên tắc trên phải đảm bảo nhận và xuất các tín hiệu từ tủ ATS sơ cấp đến máy phát điện như thể hiện trên hình 2.
Hình 2 mô tả có 3 tín hiệu vào (tương ứng cho 3 lần đề tối đa) ở dạng xung, các tín hiệu ra thể hiện việc cấp điện cho các đầu cực nối dây của khóa điện máy phát.
 |
Hình 3 mô tả các khối chức năng thực hiện việc nhận và xuất các tín hiệu cần thiết của tủ ATS thứ cấp.
Để thiết kế và chế tạo một tủ ATS thứ cấp đáp ứng được các chức năng trên, có nhiều phương án. Một trong những phương án đơn giản nhất nhưng đảm bảo độ tin cậy trong hoạt động, dễ kiểm tra và sửa chữa, đặc biệt thích hợp với điều kiện về mọi mặt tại Việt Nam là sử dụng các rơle điện từ để tích hợp. Một sơ đồ nguyên lý (hình 4) đã được người viết bài này hướng dẫn cho một số bạn trẻ là kỹ sư ngành tự động hóa thiết kế và chế tạo thành công, hoạt động rất tin cậy và giành được thiện cảm đặc biệt đối với cơ sở sử dụng (đặc biệt là số cán bộ kỹ thuật có trách nhiệm quản lý và vận hành hệ thống cung cấp điện cho tòa nhà ngân hàng công thương Việt Nam tại khu công nghệ cao Láng – Hòa Lạc).
 |
Trong sơ đồ nguyên lý ở hình 4, cần chú ý:
- Tín hiệu dừng động cơ khi điện lưới có trở lại được lấy từ tủ ATS sơ cấp, nhưng phải lấy ở đầu ra của khối đo-kiểm chất lượng nguồn điện lưới. Tín hiệu này ở dạng điện áp 220VAC và chỉ có khi chất lượng nguồn điện lưới đảm bảo (không bị lỗi);
- Tín hiệu khởi động động cơ dẫn động từ tủ ATS sơ cấp chỉ xuất hiện lần thứ hai hoặc ba khi không “đề” được động cơ dẫn động máy phát điện ở lần xuất hiện kề trước;
- Điều chỉnh độ trễ và khoảng thời gian tồn tại xuất hiện tín hiệu khởi động động cơ dẫn động máy phát điện từ tủ ATS thứ cấp được thực hiện bởi các rơle thời gian.
Đến đây, có thể các bạn kỹ sư trẻ đã thấy rằng: ATS- Dễ hay Khó. Quá “Dễ” phải không? nếu coi đối tượng điều khiển của các bạn (nguồn điện lưới, hệ thống điều khiển động cơ dẫn động máy phát, máy phát điện) là cần phải nghiên cứu kỹ trước khi có suy nghĩ tích hợp ATS và ngược lại là quá “Khó” phải không?
Hy vọng rằng, qua loạt bài này giúp các bạn kỹ sư trẻ hình thành phương pháp làm việc trong công việc của mình liên quan đến khai thác, hoặc thiết kế các hệ thống điều khiển tự động với các đối tượng điều khiển khác nhau. Các đối tượng điều khiển sẽ là rất đa dạng: có thể là tổ hợp hệ truyền động thuần cơ khí, cơ-thủy lực, cơ-khí nén, là quá trình nhiệt, là quá trình hóa,…
Chúc các bạn kỹ sư trẻ ngành tự động hóa giỏi về điều khiển, thạo về đối tượng điều khiển.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét