อุปกรณ์สลับการถ่ายโอนอัตโนมัติ (ATS) ทำงานอย่างไรในเครือข่ายไฟฟ้า

ในบทความอธิบายการทำงาน อุปกรณ์ปิดอัตโนมัติ, กรณีของการหยุดชะงักของแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากสาเหตุต่าง ๆ และวิธีการในการฟื้นฟูผ่านสายส่งไฟฟ้าอัตโนมัติในกรณีที่สาเหตุของสถานการณ์ฉุกเฉินหายไปและหยุดทำงาน

นกที่บินระหว่างสายไฟเหนือศีรษะสามารถสร้างไฟฟ้าลัดวงจรทางปีกของมันได้ สิ่งนี้จะทำให้แรงดันไฟฟ้าถูกลบออกจากสายเหนือศีรษะโดยการสะดุดการป้องกันสวิตช์ไฟของสถานีไฟฟ้าย่อย

หลังจากนั้นไม่กี่วินาที อุปกรณ์ปิดอัตโนมัติจะคืนค่าไฟฟ้าให้กับผู้บริโภค และการป้องกันในเวลานี้จะไม่ปิดอีกต่อไป เนื่องจากนกที่ถูกกระแสน้ำจะมีเวลาตกลงไปที่พื้น

อย่างไรก็ตาม หากต้นไม้ในบริเวณใกล้เคียงล้มลงบนสายไฟเหนือศีรษะจากลมพายุเฮอริเคน ทำให้สิ่งค้ำยันหัก จากนั้นจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรเป็นเวลานาน สายไฟจะหัก ซึ่งจะไม่รวมการคืนพลังงานอัตโนมัติอย่างรวดเร็วไปยังวัตถุที่เชื่อมต่อ

ผู้ใช้สายนี้ทั้งหมดจะไม่สามารถรับกระแสไฟได้จนกว่างานซ่อมจะเสร็จสิ้น ซึ่งอาจกินเวลาหลายวัน...

ลองนึกภาพว่าความเสียหายดังกล่าวเกิดขึ้นกับสายไฟที่จ่ายไฟฟ้าให้กับเมืองในภูมิภาคที่มีโรงงานผลิตขนาดใหญ่ เช่น การใช้เตาไฟฟ้าอัตโนมัติในการหลอมแก้ว

ในกรณีที่ไฟฟ้าดับ อ่างหลอมเหลวจะหยุดทำงานและแก้วเหลวทั้งหมดจะแข็งตัว ผลที่ตามมาคือองค์กรจะประสบกับการสูญเสียวัสดุจำนวนมาก จะต้องเผชิญกับความจำเป็นในการหยุดการผลิต ดำเนินการซ่อมแซมที่มีราคาแพง...

เพื่อหลีกเลี่ยงสถานการณ์ดังกล่าวในโรงงานผลิตขนาดใหญ่ทั้งหมด จึงมีการจัดหาแหล่งพลังงานสำรอง ซึ่งประกอบด้วยสายไฟสำรองจากสถานีไฟฟ้าย่อยอื่นหรือชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังของมันเอง

คุณจะต้องเปลี่ยนไปใช้พลังงานจากมันอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ สวิตช์ถ่ายโอนอัตโนมัติซึ่งเรียกโดยย่อว่า ATS ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้

ดังนั้นระบบอัตโนมัติที่ได้รับการพิจารณาจึงได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดหาไฟฟ้าให้กับผู้บริโภคที่รับผิดชอบอย่างต่อเนื่องในกรณีที่สายไฟหลักล้มเหลวอย่างรุนแรงเนื่องจากการเปิดใช้งานแหล่งสำรองอย่างรวดเร็ว

ข้อกำหนด ATS

ต้องเปิดใช้งานอุปกรณ์สำหรับการป้อนพลังงานสำรองโดยอัตโนมัติ:

• โดยเร็วที่สุดหลังจากเกิดไฟฟ้าดับในสายหลัก

• ในกรณีที่เกิดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าบนรถโดยสารของผู้ใช้เอง โดยไม่ต้องวิเคราะห์สาเหตุของการทำงานผิดพลาด หากไม่มีการปิดกั้นการเริ่มต้นโดยการป้องกันบางประเภท ตัวอย่างเช่น การป้องกันส่วนโค้งของยางจะต้องปิดกั้นการเริ่มต้นของสวิตช์เปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติ เพื่อป้องกันการพัฒนาของอุบัติเหตุที่ตามมา

• ด้วยความล่าช้าที่จำเป็นเมื่อดำเนินการรอบเทคโนโลยีบางอย่าง ตัวอย่างเช่น เมื่อเปิดสวิตช์ภายใต้ภาระของมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทรงพลัง อาจเกิด "แรงดันตก" ซึ่งจะสิ้นสุดลงอย่างรวดเร็ว

• เพียงครั้งเดียวเสมอเพราะมิฉะนั้นคุณสามารถเปิดได้หลายครั้งสำหรับการลัดวงจรที่แก้ไขไม่ได้ซึ่งสามารถทำลายระบบไฟฟ้าที่สมดุลได้อย่างสมบูรณ์

ข้อกำหนดตามธรรมชาติสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของวงจรคือการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องในสภาพที่ดีและการควบคุมพารามิเตอร์ทางเทคนิคโดยอัตโนมัติ

ข้อดีของ ATS เหนือการจ่ายแบบขนานจากสองแหล่ง

เมื่อมองแวบแรก เพื่อจ่ายไฟให้กับผู้บริโภคที่มีความรับผิดชอบ คุณสามารถรับมือได้อย่างสมบูรณ์โดยเชื่อมต่อพวกเขาเข้ากับสายไฟฟ้าสองสายที่ต่างกันซึ่งใช้พลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปพร้อม ๆ กัน จากนั้นในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุบนสายไฟเหนือศีรษะเส้นใดเส้นหนึ่ง วงจรนี้จะขาด และอีกเส้นหนึ่งจะยังคงทำงานและให้พลังงานอย่างต่อเนื่อง

โครงร่างดังกล่าวได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว แต่ยังไม่ได้รับการใช้งานจริงจำนวนมากเนื่องจากข้อเสียดังต่อไปนี้:

• ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในบรรทัดใดบรรทัดหนึ่ง กระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการจ่ายพลังงานจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งสองเครื่อง

• การสูญเสียพลังงานในสถานีไฟฟ้าย่อยของหม้อแปลงกำลังเพิ่มขึ้น

• แผนการจัดการพลังงานมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากการใช้อัลกอริธึมที่คำนึงถึงสถานะของผู้ใช้และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องพร้อมกันการเกิดขึ้นของการไหลของพลังงาน

• ความซับซ้อนของการใช้การป้องกันที่เชื่อมต่อกันด้วยอัลกอริทึมที่ปลายระยะไกลทั้งสาม

ดังนั้นการจ่ายไฟให้กับผู้ใช้จากแหล่งหลักแหล่งเดียวและโอนไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองโดยอัตโนมัติในกรณีที่ไฟฟ้าดับจึงถือว่ามีแนวโน้มดีที่สุด เวลาไฟฟ้าดับด้วยวิธีนี้อาจน้อยกว่า 1 วินาที

คุณสมบัติของการสร้างโครงร่าง ATS

สามารถใช้อัลกอริทึมอย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้เพื่อควบคุมการทำงานอัตโนมัติ:

• แหล่งจ่ายไฟทิศทางเดียวจากที่ทำงานพร้อมโหมดสแตนด์บายเพิ่มเติมซึ่งใช้งานเฉพาะเมื่อสูญเสียแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งหลักเท่านั้น

• ความเป็นไปได้ในการใช้ทวิภาคีของแต่ละแหล่งที่มาเป็นเวิร์กสเตชัน

• ความสามารถของวงจร ATS ในการกลับสู่พลังงานโดยอัตโนมัติจากแหล่งจ่ายหลักหลังจากคืนแรงดันไฟฟ้าไปยังบัสสวิตช์อินพุต ในกรณีนี้จะมีการสร้างลำดับการสั่งงานของอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงาน โดยไม่รวมความเป็นไปได้ในการเชื่อมต่อผู้ใช้กับโหมดพลังงานแบบขนานจากสองแหล่ง

• รูปแบบ ATS อย่างง่ายที่ไม่รวมการเปลี่ยนไปใช้โหมดการกู้คืนพลังงานจากแหล่งหลักในโหมดอัตโนมัติ

• ควรใช้แหล่งจ่ายไฟสำรองก็ต่อเมื่อมีการเตรียมการเพื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับส่วนประกอบแหล่งจ่ายไฟหลักที่ล้มเหลวโดยการปิดสวิตช์ที่เกี่ยวข้อง

อุปกรณ์ ATS แสดงประสิทธิภาพสูงสุดในกรณีที่ไฟดับ ซึ่งแตกต่างจากการปิดอัตโนมัติ การปิดอัตโนมัติ โดยคำนวณที่ 90 ÷ 95% ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบจ่ายไฟของผู้ประกอบการอุตสาหกรรม

การเปิดสวิตช์สำรองอัตโนมัติจะใช้กับสายไฟ หม้อแปลงไฟฟ้า (แหล่งจ่ายไฟและความต้องการเสริม) สวิตช์ส่วน

หลักการที่เป็นพื้นฐานของงานของ OVD

ในการวิเคราะห์แรงดันไฟฟ้าของสายไฟหลักจะใช้อุปกรณ์วัดซึ่งประกอบด้วยรีเลย์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า RKN ร่วมกับหม้อแปลงวัดและวงจร แรงดันไฟฟ้าแรงสูงของเครือข่ายหลักซึ่งแปลงตามสัดส่วนเป็นค่าทุติยภูมิที่ 0 ÷ 100 โวลต์จะถูกป้อนเข้ากับขดลวดของรีเลย์ควบคุมซึ่งทำหน้าที่เป็นทริกเกอร์

การตั้งค่ารีเลย์ RKN มีลักษณะเฉพาะ: จำเป็นต้องคำนึงถึงระดับการกระตุ้นที่จำเป็นต่ำขององค์ประกอบการกระตุ้นซึ่งรับประกันแรงดันไฟฟ้าตกถึง 20 ÷ 25% ของค่าเล็กน้อย

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในกรณีของการลัดวงจรแบบปิดจะเกิด "แรงดันตก" ในระยะสั้นซึ่งจะถูกกำจัดโดยการทำงานของการป้องกันกระแสเกิน และรายการเริ่มต้น ILV จะต้องถูกกู้คืนโดยกระบวนการเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถใช้รีเลย์ประเภททั่วไปได้ เนื่องจากการทำงานไม่เสถียรที่ขีดจำกัดสเกลเริ่มต้น

สำหรับการทำงานในองค์ประกอบเริ่มต้นของ ATS จะใช้การออกแบบรีเลย์แบบพิเศษ ซึ่งไม่รวมการสั่นสะเทือนและการกระดอนของหน้าสัมผัสเมื่อสั่งงานที่ขีดจำกัดล่าง

เมื่ออุปกรณ์ได้รับพลังงานตามปกติจากวงจรหลัก รีเลย์ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าจะสังเกตโหมดนี้ ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าหายไป RKN จะเปลี่ยนหน้าสัมผัสและส่งสัญญาณให้โซลินอยด์เปิดสวิตช์โซลินอยด์สำรองเพื่อสั่งงาน

ในเวลาเดียวกันมีการสังเกตลำดับการเปิดใช้งานองค์ประกอบพลังงานของลูปแรกซึ่งรวมอยู่ในตรรกะการควบคุมของระบบ ATS ระหว่างการสร้างและกำหนดค่า

นอกเหนือจากการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าบนสายไฟหลักแล้ว สำหรับการทำงานเต็มรูปแบบขององค์ประกอบเริ่มต้นของ ATS จำเป็นต้องตรวจสอบเงื่อนไขเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น:

• ไม่มีการลัดวงจรโดยไม่ได้รับอนุญาตในพื้นที่คุ้มครอง

• เปิดสวิตช์อินพุต

• การมีแรงดันไฟฟ้าบนสายไฟสำรองและอื่น ๆ

ปัจจัยเริ่มต้นทั้งหมดที่ป้อนสำหรับการทำงานของ ATS จะถูกตรวจสอบในอัลกอริทึมลอจิกและหากตรงตามเงื่อนไขที่จำเป็น คำสั่งจะถูกส่งไปยังฝ่ายบริหารโดยคำนึงถึงการตั้งค่าเวลาที่ตั้งไว้

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้แผน ATS บางส่วน

ขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของระบบและความซับซ้อนของการกำหนดค่าเครือข่าย วงจร ATS สามารถมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ทำงานบนกระแสตรงหรือกระแสสลับ หรือไม่มีเลย โดยใช้แรงดันไฟฟ้าหลักในเครือข่ายเป็น 0.4 kV วงจร

ATS บนสายไฟฟ้าแรงสูงที่กระแสไฟคงที่

มาดูตรรกะการทำงานของวงจรรีเลย์กำลังสำรองกับแหล่งจ่ายไฟหลัก #1 โดยสังเขป

หากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรในส่วน L-1 การป้องกันจะปิดสวิตช์ V-1 และแรงดันไฟฟ้าบนบัสที่เชื่อมต่อจะหายไป รีเลย์แรงดันต่ำ «H <» จะรับรู้ค่านี้ผ่านการวัด VT และทำงานโดยการจ่าย + กระแสไฟฟ้าผ่านหน้าสัมผัส RV ซึ่งทำงานด้วยการหน่วงเวลาไปยังขดลวด RP

หน้าสัมผัสจะเรียกคำสั่งให้สั่งงานรีเลย์จำนวนหนึ่งที่ทำหน้าที่ตรวจสอบต่างๆ และให้สัญญาณควบคุมไปยังโซลินอยด์ปิดสวิตช์ไฟ V-2

โครงร่างให้การดำเนินการเดียวและปล่อยข้อมูลการดำเนินการจากรีเลย์สัญญาณ

ATS ของสวิตช์ตัดขวางที่กระแสไฟคงที่

หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังทำงาน T1 และ T2 จ่ายส่วนบัสบาร์ที่ตัดการเชื่อมต่อจากสวิตช์ส่วน V-5

เมื่อหม้อแปลงตัวใดตัวหนึ่งเกิดการสะดุดหรือขาดตอน จะมีการจ่ายไฟไปยังส่วนตัดการทำงานโดยการสลับสวิตช์ V-5 รีเลย์ RPV ให้การปิดอัตโนมัติเพียงครั้งเดียว

การทำงานของวงจรขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของหน้าสัมผัสเสริมของสวิตช์กับการจ่ายกระแสไฟ + การทำงานไปยังขดลวดของรีเลย์ RPV และสัญญาณไฟเลี้ยว นอกจากนี้ยังให้การเร่งการทำงานของระบบปฏิบัติการซึ่งนำไปใช้งานระหว่างสวิตช์โดยบุคลากรที่ปฏิบัติหน้าที่

หลักการของการก่อตัวของตรรกะของการทำงานของ ATS สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้งานวงจรที่มีสวิตช์ส่วนเพิ่มเติมรวมอยู่ด้วย ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง จะต้องใช้สตาร์ทเตอร์และองค์ประกอบลอจิกเพิ่มเติม

สวิตช์ส่วน ATS ในการทำงานของกระแสสลับ

คุณสมบัติการทำงานของระบบอัตโนมัติของแหล่งที่ใช้พลังงานจากแหล่งที่อยู่ในสถานีย่อย การวัดค่า VTสามารถประมาณได้ตามโครงร่างต่อไปนี้

ที่นี่การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของแต่ละส่วนทำได้โดยรีเลย์ 1PH และ 2PH หน้าสัมผัสของพวกมันกระตุ้นตัวซิงโครไนซ์ 1PB หรือ 2PB ซึ่งทำหน้าที่ผ่านหน้าสัมผัสบล็อกและขดลวดกะพริบของโซลินอยด์สวิตช์ไฟ

หลักการของการใช้งาน ATS ของผู้ใช้เครือข่าย 0.4 kV

เมื่อสร้างแหล่งจ่ายไฟสำรองสำหรับเครือข่ายสามเฟสจะใช้แม่เหล็กสตาร์ทเตอร์ KM1, KM2 และรีเลย์แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ kV ซึ่งควบคุมพารามิเตอร์ของสายหลัก L1

ขดลวดสตาร์ทเตอร์เชื่อมต่อจากเฟสเดียวกันของเส้นผ่านหน้าสัมผัสสวิตช์ลอจิกไปยังหน้าสัมผัสกลางที่มีสายดิน และหน้าสัมผัสไฟฟ้าแตะเข้ากับบัสบาร์จ่ายไฟของผู้บริโภคทั้งสองด้าน

ระบบหน้าสัมผัสของรีเลย์แรงดันไฟฟ้าในแต่ละตำแหน่งจะเชื่อมต่อสตาร์ทเตอร์เข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักเพียงตัวเดียว เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าบนสาย L1 kV จะทำงานและเมื่อปิดหน้าสัมผัสจะเปิดขดลวดของสตาร์ทเตอร์ KM1 ซึ่งจะจ่ายวงจรจ่ายให้กับผู้ใช้และเชื่อมต่อไฟสัญญาณในขณะที่ปิดใช้งานขดลวด KM2

ในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าขัดข้องที่ L1 รีเลย์ kV จะขัดจังหวะวงจรจ่ายไฟของขดลวดสตาร์ท KM1 และสตาร์ท KM2 ซึ่งทำหน้าที่เดียวกันกับสาย L2 เช่นเดียวกับ KM1 สำหรับวงจรในกรณีก่อนหน้า

สวิตช์เปิด/ปิด QF1 และ QF2 ใช้เพื่อตัดกระแสไฟออกจากวงจรโดยสมบูรณ์

สามารถใช้อัลกอริทึมเดียวกันเป็นพื้นฐานในการสร้างแหล่งจ่ายไฟสำหรับผู้ใช้ที่รับผิดชอบในเครือข่ายพลังงานเฟสเดียวคุณเพียงแค่ต้องปิดองค์ประกอบที่ไม่จำเป็นในนั้นและใช้สตาร์ทเตอร์แบบเฟสเดียว

คุณสมบัติของชุด ATS ที่ทันสมัย

เพื่ออธิบายหลักการของการสร้างอัลกอริทึมการทำงานอัตโนมัติ ฐานรีเลย์แบบเก่าได้ถูกนำมาใช้อย่างจงใจ ซึ่งทำให้ง่ายต่อการเข้าใจอัลกอริทึมในที่ทำงาน

อุปกรณ์สแตติกและไมโครโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ทำงานบนวงจรเดียวกัน แต่ปรับปรุงรูปลักษณ์ มีขนาดเล็กลง และมีการตั้งค่าและความสามารถที่สะดวกยิ่งขึ้น

พวกเขาถูกสร้างขึ้นในบล็อกแยกต่างหากหรือทั้งชุดประกอบในโมดูลพิเศษ

สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรม ชุดอุปกรณ์ ATS ได้รับการผลิตให้เป็นชุดอุปกรณ์พร้อมใช้อย่างสมบูรณ์ซึ่งอยู่ในกล่องป้องกันแบบพิเศษ