Hướng Dẫn Chi Tiết Lựa Chọn ATS Trong Hệ Thống Điện

ATS (Automatic Transfer Switch) là thiết bị then chốt đảm bảo chuyển mạch tự động giữa nguồn chính và nguồn dự phòng, giảm thiểu thời gian gián đoạn cung cấp điện. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách chọn ATS một cách chi tiết, dựa trên các thông số kỹ thuật được quan tâm nhất, giúp kỹ sư tối ưu hóa thiết kế hệ thống điện.

ATS Là Gì? Vai Trò Trong Hệ Thống Điện

ATS (Automatic Transfer Switch) là thiết bị chuyển nguồn tự động, tự động ngắt nguồn chính khi mất điện và chuyển sang nguồn dự phòng (máy phát diesel, lưới phụ, bess) và ngược lại khi điện lưới phục hồi, ATS sẽ tự động chuyển tải trở lại nguồn lưới và dừng máy phát.

Vai trò chính:

Dự phòng liên tục: Đảm bảo uptime 99.99% cho các tải quan trọng như bệnh viện, trung tâm dữ liệu (cần kết hợp thêm các thiết bị như giám sát cách ly, UPS để bảo đảm không có gián đoạn).
Tích hợp báo cháy và điều khiển máy phát: Đảm bảo vận hành liền lạc, tự động, tiết kiệm chi phí nhân công.

Lựa chọn sai ATS có thể dẫn đến các sự cố như quá tải, lỗi chuyển nguồn hay sự cố điện. Do đó, tùy vào đặc tính của hệ thống điện, kỹ sư nên cân nhắc lựa chọn ATS đúng và phù hợp theo các tiêu chí sau:

Công suất
Điện áp và số pha
Loại chuyển mạch, tốc độ chuyển mạch, thời gian chuyển mạch
Tính năng bảo vệ của ATS, Khả năng chịu ngắn mạch
Các chức năng giám sát điện áp, tần số

Các Loại ATS Phổ Biến Và Ứng Dụng

Loại ATS	Đặc Điểm Chính	Ứng Dụng Phù Hợp
ATS Chuyển Nguồn Mở (Open Transition - Break-Before-Make)	Ngắt nguồn chính trước khi đóng nguồn dự phòng, gián đoạn 2 lần. Đây là loại ATS phổ biến được sử dụng rộng rãi với chi phí rẻ.	Phù hợp với hệ thống điện chấp nhận được gián đoạn.
ATS Chuyển Nguồn Đóng (Closed Transition - Make-Before-Break)	Đóng nguồn dự phòng trước khi ngắt nguồn chính, chuyển mạch gián đoạn 1 lần.	Tải nhạy cảm như trung tâm dữ liệu, nhà máy sản xuất liên tục, hệ thống UPS.

Trước khi đi sâu vào lựa chọn ATS, hãy phân loại theo cấu trúc và ứng dụng: Dựa trên ứng dụng cụ thể, kỹ sư điện nên ưu tiên loại phù hợp với mức tải (kVA) và thời gian downtime (gián đoạn) cho phép.

Các Thông Số Kỹ Thuật Chính Khi Lựa Chọn ATS

Lựa chọn ATS đòi hỏi đánh giá toàn diện các thông số theo tiêu chuẩn IEC 60947-6-1. Dưới đây là các yếu tố then chốt:

1. Công Suất Định Mức

Công suất ATS phải ≥ 125% tải dự kiến (I load max × 1.25).

2. Điện Áp Và Số Pha

Điện áp: 220V/400V cho hạ thế, lên đến 15kV cho trung thế.
Số cực: 2P hoặc 3P (ba pha) cho tải cân bằng, 4P (có trung tính) cho tải không cân bằng.

3. Thời Gian Chuyển Mạch

Thời gian chuyển: <50ms cho tải quan trọng, <200ms cho tải thông thường.
Tùy vào mức độ quan trọng của tải mà kỹ sư nên chọn loại ATS phù hợp: ATS thường hay ATS CTS và kết hợp thêm UPS hoặc giám sát cách ly (bệnh viện) để không gián đoạn khi chuyển mạch.

4. Đồ bền và tính an toàn

Loại chuyển mạch: bằng động cơ (motor) hay bằng cuộn hút (coil).

Loại chuyển mạch	Tốc độ chuyển	Cách hoạt động	Nhược điểm	Ưu điểm
Động cơ (motor drive)	< 1s	Động cơ điều khiển một cơ cấu cơ khí phức tạp để đóng hoặc ngắt các tiếp điểm của ATS.	Giá thành cao, thời gian chuyển mạch chậm hơn cuộn hút.	Khả năng kiểm soát tốc độ và độ chính xác khi chuyển mạch. Phù hợp với mọi hệ thống điện.
Cuộn hút (solenoid)	Khoảng 8ms	Cuộn dây solenoid tạo ra từ trường cực mạnh để đóng hoặc ngắt các tiếp điểm chuyển mạch một cách tức thì khi có dòng điện chạy qua.	Chỉ phù hợp với các dòng công suất thấp, cơ chế hoạt động cơ học đóng ngắt nhanh có thể gây mòn tiếp điểm sau nhiều lần chuyển mạch.	Thời gian chuyển nhanh, giá thành rẻ

Cấp bảo vệ theo IEC 60947-6-1: CC, PC (thông dụng ở Việt Nam), CB.
Khả năng chịu ngắn mạch: cấp PC (có thể >100kA), kỹ sư nên tính toán lựa chọn dựa trên tình trạng thực tế của hệ thống.
Hạng mục sử dụng theo đề xuất của IEC 60947-6-1: Từ AC-31A đến AC-33B. Trong đó:
- AC - Dòng điện xoay chiều
- Số: 31 - 33: khả năng chịu tải - chỉ số càng cao thì khả năng chịu tải càng lớn (dòng từ 3x có khả năng chịu tải động cơ)
- A/B: khả năng chịu ngắn mạch (loại A không có khả năng chịu ngắn mạch, loại B có khả năng chịu ngắn mạch trong thời gian ngắn)
Nhiệt độ hoạt động lý tưởng: -20°C đến +60°C

5. Các chức năng giám sát điện áp, tần số

Giao tiếp phổ biến: RS485
Tích hợp báo cháy và điều khiển máy phát: Giúp cơ chế chuyển mạch liền lạc, giảm thời gian và chi phí nhân công.

Các Lỗi Thường Gặp Khi Lựa Chọn ATS Và Cách Khắc Phục

Công Suất Không Đủ
Sai ứng dụng
Sai số cực
Không Tích Hợp Giám Sát
Môi trường hoạt động không phù hợp

Kết luận

Kỹ sư cần cân nhắc, tính toán lựa chọn loại ATS phù hợp với hệ thống điện để tránh các lỗi thường gặp mà Mun Hean vừa kể trên. Liên hệ Mun Hean Việt Nam ngay để được hướng dẫn lựa chọn ATS phù hợp.

Tham khảo các dòng ATS Mun Hean: