Tủ ATS máy phát điện là gì? Nguyên lý hoạt động và chức năng

Chu Văn An

Tủ ATS của máy phát điện được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điện dự phòng, khẩn cấp nhằm duy trì hoạt động của các máy móc, thiết bị quan trọng. Vậy tủ ATS máy phát điện là gì? Loại tủ này khác với tủ ATS thông thường như thế nào? Hãy tìm hiểu trong bài viết tiếp theo của chúng tôi.

Tủ ATS máy phát điện là gì?

Tủ ATS của máy phát điện là hệ thống truyền tải điện năng tự động, có khả năng xác định các sự cố trên nguồn điện chính (chủ yếu là lưới điện) và tự động kích hoạt máy phát điện để cung cấp cho phụ tải. Khi lưới điện phục hồi, tủ ATS sẽ tự động cấp điện trở lại và ngắt kết nối với máy phát điện. Công suất máy phát điện phù hợp đấu nối với loại tủ ATS này dao động từ 8 – 20kW.

Hầu hết các tủ ATS của máy phát điện đều hỗ trợ hai cơ chế vận hành: tự động và thủ công. Ngoài ra, tủ điện này còn được tích hợp module giao tiếp MODBUS để kết nối tại chỗ với máy tính, cho phép khả năng điều chỉnh các thông số, kèm theo chức năng giám sát và điều khiển từ xa thông qua bộ điều khiển PLC.

Trên thực tế, tủ ATS máy phát điện không có nhiều khác biệt so với tủ ATS thông thường, ngoại trừ nguồn điện phụ quy định ở đây chính là nguồn máy phát điện. Các loại tủ ATS khác có thể chuyển đổi giữa nguồn điện chính và nguồn điện tái tạo hoặc ắc quy lưu trữ UPS, BESS.

Chức năng tủ ATS máy phát điện

Chức năng chính của tủ ATS máy phát điện là chuyển tải để sử dụng nguồn máy phát điện trong trường hợp có sự cố lưới điện hoặc mất điện, đảm bảo nguồn điện cấp cho phụ tải luôn ổn định, liên tục.

Ngoài ra, loại tủ điện này còn đảm nhận một số chức năng khác như:

• Bảo vệ lưới điện và máy phát điện khỏi các sự cố: quá áp, sụt áp, mất pha, mất trung tính…
• Bảo vệ máy phát điện: Thời gian chuyển đổi giữa nguồn điện lưới và máy phát điện được tủ ATS tự động thực hiện theo độ trễ nhất định (>5s), đảm bảo máy phát điện có thời gian khởi động hoặc tắt máy an toàn, tránh bị điện giật.
• Bảo vệ phụ tải: Tủ ATS có khả năng kiểm tra các sự cố trên nguồn điện lưới, hạn chế việc chuyển đổi nguồn điện không cần thiết sang nguồn máy phát và đảm bảo chỉ khi nguồn điện lưới ổn định thì nguồn điện máy phát mới được cắt.

Cấu tạo tủ ATS máy phát điện

Tủ ATS máy phát điện có cấu tạo giống tủ ATS thông thường với các bộ phận chính sau:

Vỏ tủ

Vỏ tủ máy phát điện ATS được làm từ thép tấm dày 2-3mm, bên ngoài được sơn tĩnh điện giúp tăng độ bền và cách điện. Kích thước tủ khá đa dạng, tùy chỉnh theo công suất và nhu cầu sử dụng.

Cấu trúc chuyển đổi

Đây là bộ phận thực hiện việc chuyển đổi giữa nguồn điện lưới và nguồn điện máy phát điện, có thể là contactor có cơ cấu khóa liên động điện hoặc rơle điện tử. Các bộ phận chính của kết cấu này bao gồm contactor, MCCB và ACB.

Bộ điều khiển ATS

Bộ điều khiển trung tâm tủ ATS máy phát điện, cung cấp tính năng tự động chuyển mạch 2 nguồn điện và quản lý hoạt động của hệ thống ATS. Bộ điều khiển ATS sử dụng rơle logic hoặc PLC mini, cung cấp khả năng lập trình tùy biến, đảm bảo tự động hóa và phản hồi chính xác.

Các thành phần khác

Hệ thống đèn báo:

• MAIN: Cho biết có nguồn điện lưới.
• GEN: Cho biết công suất máy phát điện.
• TẢI CHÍNH: Nguồn điện lưới đang cung cấp cho tải.
• GEN ON LOAD: Nguồn điện máy phát đang cung cấp cho tải.
• TỐT: Điện lưới đạt tiêu chuẩn.
• LỖI: Nguồn điện bị lỗi.

Công tắc điều khiển:

Main – Auto – Gen: Chuyển đổi các chế độ hoạt động của tủ ATS

• Chính: Cấp điện lưới cho phụ tải.
• Gen: Cung cấp điện năng từ máy phát tới phụ tải.
• Auto: Tự động chuyển nguồn.

Auto – Off – Test: Chế độ điều khiển máy phát điện

• Tự động: Chế độ tự động
• Tắt: Không chọn chế độ, máy phát ở trạng thái tắt.
• Kiểm tra: Kiểm tra, bảo dưỡng máy phát điện ngay cả khi đang cấp điện cho phụ tải.

Ngoài ra, bên trong tủ máy phát điện ATS còn có đèn báo pha, công tắc chuyển mạch, rơle bảo vệ điện áp. Đặc biệt, một số dòng tủ hiện đại sẽ được tích hợp chức năng điều khiển từ xa.

Nguyên lý hoạt động tủ ATS máy phát điện

Nguyên lý hoạt động của tủ ATS máy phát điện xoay quanh việc chuyển mạch linh hoạt, tự động giữa 2 nguồn điện chính và máy phát điện khi nguồn điện chính gặp sự cố hoặc bị mất.

• Khi mất nguồn điện lưới: Tủ ATS sẽ đánh giá sự cố trên lưới. Nếu sự cố là có thật, bộ điều khiển ATS sẽ gửi tín hiệu tự động truyền tải điện từ lưới về máy phát điện cung cấp cho phụ tải, đảm bảo các thiết bị, hệ thống quan trọng hoạt động bình thường. Thời gian chuyển đổi từ 5-30s.
• Khi có điện lưới trở lại: Tủ ATS sẽ nhanh chóng tắt nguồn máy phát điện và khôi phục nguồn điện lưới cho phụ tải. Sau đó, máy phát điện sẽ tiếp tục chạy ở chế độ làm mát khoảng 180 giây trước khi dừng hẳn.

Trong quá trình này, tủ ATS và máy phát điện sẽ phối hợp với nhau để đảm bảo sự ổn định của nguồn điện, đồng thời bảo vệ các bộ phận quan trọng trong hệ thống khỏi bị điện giật hoặc các sự cố về điện trên lưới điện.

Cách phân loại tủ ATS máy phát điện

Tủ ATS của máy phát điện được phân loại theo các tiêu chí chung như: số lượng nguồn điện, thiết bị chuyển mạch, bộ điều khiển và số cực.

Theo số nguồn điện

• Tủ ATS 1 nguồn điện chính – 1 nguồn máy phát điện: Loại tủ này phổ biến ở các chung cư, chung cư cao tầng, văn phòng có quy mô nhỏ.
• Tủ ATS 2 nguồn điện chính – 1 nguồn máy phát điện: Phổ biến ở các khu công nghiệp, nhà máy có quy mô lớn. Máy phát điện chỉ khởi động khi cả hai nguồn điện chính đều có vấn đề.
• Tủ ATS 1 nguồn điện lưới – 2 nguồn máy phát điện: Thích hợp cho các hệ thống có yêu cầu dự phòng cao như bệnh viện, trung tâm dữ liệu. Thông thường một máy phát điện sẽ cố định, máy còn lại di động và có thể di chuyển linh hoạt đến khu vực cần nguồn điện.

Theo thiết bị chuyển mạch

• Tủ ATS sử dụng contactor, phù hợp với công suất vừa và nhỏ.
• Tủ ATS sử dụng MCCB, phù hợp với các tủ có công suất vừa và lớn.
• Tủ ATS sử dụng ACB, phù hợp với tủ có dung tích lớn.

Theo bộ điều khiển

• Tủ ATS sử dụng bộ điều khiển ATS của các thương hiệu như BTB Electric, Socomec, Mikro, Osemco, Osung…
• Tủ ATS sử dụng rơle thời gian và rơle trung gian.
• Tủ ATS sử dụng PLC nhỏ.

Theo số cực

• Tủ ATS 2 cực, thường dùng cho hệ thống điện 1 pha.
• Tủ ATS 3 cực, dùng cho tải 3 pha với yêu cầu không cắt dây trung tính.
• Tủ ATS 4 cực dùng cho tải 3 pha có thể truyền tải đồng thời cả dây pha và dây trung tính.

Lưu ý khi vận hành tủ ATS máy phát điện

Trong hệ thống điện dự phòng sử dụng tủ ATS, việc chuyển đổi nguồn điện phải được thực hiện an toàn, nhanh chóng để đảm bảo nguồn điện cho các thiết bị, máy móc quan trọng luôn ổn định.

Trong quá trình vận hành tủ ATS máy phát điện cần lưu ý một số vấn đề quan trọng như sau:

• Tủ ATS thường bao gồm 2 công tắc cơ, có nhiệm vụ điều khiển kết nối giữa 2 nguồn điện bao gồm nguồn điện lưới và nguồn máy phát điện.
• Khi lưới điện gặp sự cố, tủ ATS phải đảm bảo thời gian chuyển mạch ngắn nhất để tránh tình trạng mất điện đột ngột ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh nhưng cũng phải duy trì độ trễ phù hợp để hạn chế việc chuyển mạch không cần thiết.
• Khi nguồn điện chính được khôi phục, tủ ATS phải có khả năng đánh giá sự cố và độ ổn định của lưới trước khi chuyển trở lại nguồn chính và ngắt tải khỏi máy phát.

Các câu hỏi thường gặp về tủ ATS máy phát điện

Câu hỏi 1: Tủ ATS máy phát điện có phù hợp với hộ gia đình không?

Hồi đáp: Các hộ gia đình không có yêu cầu quá khắt khe về vấn đề cấp điện liên tục nên thông thường, máy phát điện dự phòng có thể vận hành thủ công mà không cần thông qua tủ ATS.

Câu 2: Tủ ATS của máy phát điện có khả năng bảo vệ máy phát điện không?

Hồi đáp: Có. Tủ ATS có khả năng bảo vệ máy phát điện khỏi bị điện giật, chạy không tải quá lâu hoặc cấp điện cho phụ tải khi máy phát hoạt động không ổn định, giúp kéo dài tuổi thọ của máy phát điện.

Như vậy, chúng tôi vừa giới thiệu đến các bạn những thông tin quan trọng về máy phát điện ATS. Về bản chất, loại tủ này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống như tủ ATS thông thường, chỉ khác là nguồn dự phòng được chỉ định là máy phát điện. Vì vậy, nếu đã nắm vững các kiến ​​thức về tủ ATS, bạn hoàn toàn có thể vận hành tủ ATS máy phát điện một cách bình thường.

Các kiến ​​thức khác liên quan đến tủ ATS, bạn có thể tìm hiểu thêm tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-tu-dien/