SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp

Đại học quốc gia Tp.HCM

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

4.1 Máy biến dòng điện

Company LOGOGV : ĐẶNG TUẤN KHANH

BV rơ le và tự động hóa

1

BV rơ le và tự động hóa

2

Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp 4.1: Máy biến dòng điện

4.2 Máy biến điện áp

BV rơ le và tự động hóa

3

BV rơ le và tự động hóa

4

4.1.1 Định nghĩa 4.1.2 Đánh dấu cực tính 4.1.3 Điều kiện làm việc của biến dòng điện 4.1.4 Cấp chính xác của biến dòng điện 4.1.5 Công suất của biến dòng 4.1.6 Sơ đồ đấu dây biến dòng

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

1

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.1.1. Định nghĩa

4.1.2. Đánh dấu cực tính

o Đánh dấu 2 mối dây sơ cấp I và II o Đánh dấu 2 mối dây thứ cấp 1 và 2 o Nếu đấu nối I ≡ 1 và II ≡ 2 thì dòng điện qua tải là không đổi o Thực hành: Nối mạch điện như hình vẽ và để ý cực tính của bình điện và điện kế G. Khi nhấn nút công tắc điện kế G chỉ theo chiều thuận thì đánh dấu như hình vẽ.

Dòng điện I2 thường là 1A, 5A Biến dòng điện có thông số định mức: Uđm , Iđm , Zđm Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ

o Máy biến dòng điện là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp I1 trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp I2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nBI o o o tải thứ cấp

o

Ký hiệu: BI, CT, TI

BV rơ le và tự động hóa

5

BV rơ le và tự động hóa

6

4.1.3. Điều kiện làm việc 4.1.3. Điều kiện làm việc

e

 

 d dt

BV rơ le và tự động hóa

7

BV rơ le và tự động hóa

8

 Biến dòng điện bảo vệ làm việc cũng nặng nề hơn biến dòng điện đo lường, nghĩa là khi quá tải biến dòng điện vẫn hiển thị đúng trị số.  Chọn biến dòng điện căn cứ vào dòng điện sơ cấp cực đại và dòng NM  Tổng trở phụ tải thứ cấp phải Zpt ≤ Zđm tổng trở cho cho phép  Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp  Không được để cho thứ cấp biến dòng điện hở mạch vì khi đó ta có I0 = I1 rất lớn làm từ thông bị bảo hòa bằng đầu gay sức điện động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện.  Cuộn thứ cấp phải nối đất. (lý do an toàn)  Lưu ý: Khi có tải làm việc, biến dòng không được hở mạch thứ cấp, nếu cần tháo gở thì phải nối tắt 2 mối thứ cấp. Nếu Zpt tăng cao thì cũng làm cho điện áp thứ cấp tăng Zpt .

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

2

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.1.3. Điều kiện làm việc

4.1.4. Cấp chính xác

 Không được để cho thứ cấp biến dòng điện hở mạch vì khi đó ta có I0 = I1 rất lớn làm từ thông bị bảo hòa bằng đầu gay sức điện động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện.

o Định nghĩa: Cấp chính xác của biến dòng điện được gọi theo sai số lớn nhất về trị số ΔI%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau:

'

jX

jX

1R

1

' 2

2R

e

 

 d dt

'R

  1I 1I

'  2I

 Tần số định mức f = 50Hz  Dòng điện sơ cấp I1 = (1 đến 1.2) I1đm  Phụ tải thứ cấp Zpt = (0.25 đến 1 ) Z2đm

'

'

jX

2U

 1U

0R

0

2E

'

jX

BV rơ le và tự động hóa

9

BV rơ le và tự động hóa

10

0; I

4.1.4. Cấp chính xác 4.1.4. Cấp chính xác

) sẽ nhỏ dẫn đến sai

'

0; I

), dòng điện sơ cấp I1 B

C

) làm cho I1 ≠ I2

A

 

1I

0I

'

2I

I

o Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( o Sai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ tính các thành phần sai số:

I

I 1

' 2

0

  I

sin(

 

)

OA OC BC OA

 OA

 I 1

I I 1

'

jX

jX

) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( số nhỏ o Khi I1 có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng. o Phụ tải có tính chất trở thì (  o Tuy nhiên, đối với biến dòng điện có cấu tạo đã cho thì ( ) và(I1 ) 0; I mà thôi.

O

1R

1

' 2

2R

0

'R

  1I 1I

'  2I

sin(

)

sin(

 

)

 I

 I

'

'

AB OA

I I

1

jX

2U

 1U

0R

0

2E

'

jX

11

BV rơ le và tự động hóa

BV rơ le và tự động hóa

12

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

3

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.1.4. Cấp chính xác

4.1.5. Công suất máy biến dòng

o Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2, 0.5, 1, 3, 10.

o Công suất thứ cấp định mức của biến dòng S2 đm là công suất max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới hạn cho phép. o Công suất thứ cấp định mức: (vì Z2 rất bé so với Zpt )

S

)

2

dm

I U 2

2

I E ( 2

2

I Z 2

dm

I E 2

2

hay

 Cấp chính xác 0.2 dùng các dụng cụ đo lường mẫu  Cấp chính xác 0.5 dùng công tơ điện  Cấp chính xác 1 dùng đo lường các dụng cụ lắp bảng  Cấp chính xác 3, 10 dùng các bộ truyền động cho CB  Đối với hệ thống bảo vệ rơle thì tùy độ chính xác mà chọn.

(

)

S 2

dm

I U I 2 2

2

I Z 2

dm

2 I Z 2

dm

5P20

BV rơ le và tự động hóa

13

BV rơ le và tự động hóa

14

4.1.5. Công suất máy biến dòng 4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng

Bảng đường cong từ hoá

R

o Dòng qua rơle IR và dòng trên dây pha Ip có thể bằng nhau và có thể khác nhau phụ thuộc vào sơ đồ nối dây. o hệ số sơ đồ:

K

sd

I I

p

BV rơ le và tự động hóa

15

BV rơ le và tự động hóa

16

a. Sơ đồ sao đủ b. Sơ đồ sao thiếu c. Sơ đồ biến dòng nối tam giác nhưng rơle đấu sao d. Sơ đồ rơle nối vào hiệu số dòng điện trên 2 pha e. Sơ đồ bộ lọc dòng thứ tự không

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

4

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng

4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng

o Khi bình thường hay N(3) thì

I B

I A

I I

   I b

I a

K I

K I

o Khi bình thường hay N(3) thì I

I

I C

A

B

;

;

I

;

I

I

I

0

I a

I b

c

n

    I b

a

c

I C

I B

K I

K I

K I

I II

   I c

I b

K I

K I

I A

I C

I III

   I a

I c

K I

K I

3

3

Vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha lần và lệch góc 30 độ. o

Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM. Nếu là N thì

o khi N(2) thì dòng NM chỉ chạy qua 2 rơle của 2 pha bị sự cố. o Khi N(1) , chỉ có 1 rơle của pha sự cố có dòng NM đi qua. o Sơ đồ sao đủ bảo vệ mọi dạng NM o Hệ số sơ đồ Ksd = 1 o Lưu ý: chọn 3 biến dòng điện giống nhau để tránh tình trạng mất cân bằng. thực tế luôn tồn tại dòng không cân bằng khoảng 0.01 đến 0.02 A

sdK 

BV rơ le và tự động hóa

17

BV rơ le và tự động hóa

18

4.1.6. Bộ lọc dòng thứ tự không 4.2. Máy biến điện áp

0

I R

    I b

I a

I c

o Khi bình thường hay N(3) thì

I R

      I c

I ( a

I a

I b

I b

I K )/ c I

I 3. 0

4.2 Máy biến điện áp 4.2.1 Định nghĩa 4.2.2 Điều kiện làm việc của biến điện áp 4.2.3 Cấp chính xác của biến điện áp 4.2.4 Sơ đồ đấu dây biến điện áp vào Rơle Tuy nhiên thực tế tồn tại dòng không cân bằng nên sẽ khác 0 o Khi bất đối xứng:

BV rơ le và tự động hóa

19

BV rơ le và tự động hóa

20

Dòng qua rơle la IR = 3I0 . o Vậy chỉ bảo vệ NM một pha chậm đất và hai pha chạm đất.

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

5

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.21. Định nghĩa

4.2.2. Điều kiện làm việc

Điện áp U thường là 100V (máy biến điện áp 3 pha), V

100

3

Biến điện áp có thông số định mức: Uđm , Iđm , Sđm Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ

o Máy biến điện áp là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi điện áp sơ cấp U1 về điện áp thứ cấp U2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nU o (đối với máy biến điện áp 1 pha) o o tải thứ cấp.

Ký hiệu: BU, VT, TU, PT

 Có thể dùng mỗi một biến áp đo lường cho từng bảo vệ. Tuy nhiên, do kinh tế nên thường dùng một biến áp đo lường cho nhiều bảo vệ.  Chọn biến điện áp theo dụng cụ điện có yêu cầu cấp chính xác cao nhất  Tổng phụ tải thứ cấp VA Spt ≤ Sđm tương ứng với cấp chính xác  Không được để cho thứ cấp biến điện áp bị ngắn mạch.  Phụ tải của biến điện áp chỉ được mắc song song  Cuộn thứ cấp phải nối đất. (lý do an toàn)

BV rơ le và tự động hóa

21

BV rơ le và tự động hóa

22

'

4.2.3. Cấp chính xác 4.2.3. Cấp chính xác

C

B

1

2

'   I Z ( 2

 Z

)

'

jX

jX

1R

1

' 2

2R

X

)

' 2

1

F

)

'R

 1I

' j I X ( 2 '  I R ( 2 1

' R 2

'  2I

'

'

jX

2U

 1U

0R

0

2E

'

jX

1

o Định nghĩa: Cấp chính xác của biến điện áp được gọi theo sai số lớn nhất về trị số ΔU%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau:

E

1

 Tần số định mức f = 50Hz  Điện áp sơ cấp U1 = (0.9 đến 1.1) Uđm  Phụ tải thứ cấp Spt = (0.25 đến 1 )S2đm  Hệ số sông suất phụ tải cosφ = 0.8

'  A 2U 2U

Ta thấy 2 tam giác gay sai số biến

  I Z 0  j I X 0  I R 0 1

điện áp:

'  2I

ΔAEF: do dòng từ hóa I0 gay ra ΔBCF: do dòng tải I’

 0I

2 gay ra 2 =0 thì vẫn có sai số

 

Lúc không tải I’ do I0 gay ra.

BV rơ le và tự động hóa

23

O BV rơ le và tự động hóa

24

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

6

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.2.3. Cấp chính xác

4.2.3. Cấp chính xác

'

), dòng điện tải (

2I

) sẽ nhỏ dẫn đến sai số

0I

0I

'

) làm cho U1 ≠ U2

' = U2.KU

;Z Z 1

' 2

2I

o Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ) nghĩa là phụ thuộc vào công suất và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp, cấu tạo biến điện áp ( o Sai số gồm: trị số ΔU và góc pha δU o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức

tính các thành phần sai số:

;Z Z 1

' 2

)

X

)

(

1

 I R I X 0

1

0

a

r

1

' I X ( 2 r

1

' 2

a

  U

U U OA OC 

 

 OC

AB OC

'  2 U

' ' I R R 1 2 2 U

1

1

X

)

(

)

o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( nhỏ o Phụ tải ( ) của biến điện áp không được vượt quá giá trị cho phép, ngoài tra còn phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải thứ cấp o Phụ thuộc vào cấu tạo của biến điện áp ( ) nên để giảm sai số người ta chọn mật độ dòng điện trong các cuộn dây và từ cảm trong mạch có giá trị nhỏ hơn so với MBA lực nhằm giảm điện trở các cuộn dây và điện áp ngắn mạch của biến điện áp, thường thì điện áp ngắn mạch biến điện áp khoảng 0.4 đến 1 %.

 I R I X 0

a

0

1

r

1

' 2

' ' I R R 2 1 2

a

sin(

)

 U

 U

BC OC

' I X ( 1 2 r U

1

BV rơ le và tự động hóa

25

BV rơ le và tự động hóa

26

4.2.3. Cấp chính xác 4.2.4. Sơ đồ nối dây

o Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2, 0.5, 1, 3, 10. a. Sơ đồ nối sao b. Sơ đồ nối tam giác thiếu c. Sơ đồ bộ lọc áp thứ tự không

BV rơ le và tự động hóa

27

BV rơ le và tự động hóa

28

 Cấp chính xác 0.2 dùng các dụng cụ đo lường mẫu  Cấp chính xác 0.5 dùng công tơ điện  Cấp chính xác 1dùng đo lường các dụng cụ lắp bảng  Cấp chính xác 3, 10 dùng các bộ truyền động cho CB  Đối với hệ thống bảo vệ rơle thì tùy độ chính xác mà chọn.

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

7

SINH VIÊN:............................................

3/14/2014

4.2.4. Sơ đồ nối dây

4.2.4. Sơ đồ nối dây

o Sơ cấp nối sao có trung tính nối đất, thứ cấp nối tam giác hở và rơle nối vào 2 mối dây hở này (để lấy áp thứ tự không).

A

U U U U a c

    b

R

  U U U ( B C K U

) 3. U 0  K U

o Khi vận hành bình thường hay ngắn mạch nhiều pha thì UR = 0. Tuy nhiện thực tế thì tồn tại dòng không cân bằng. o Khi có ngắn mạch chạm đất thì UR ≠ 0. o Ta có thể dùng đấu sao sao tam giác hở để có thể lấy được điện áp tùy thích: pha hay dây

o Trong sơ đồ nối sao để có điện áp pha so với đất ta phải nối trung tính xuống đất. Thứ cấp nối sao phải có dây N. Nếu dây trung tính bị đứt thì sẽ không có điện áp pha so với đất, mà chỉ có điện áp pha so với điểm trung tính của hệ thống. o Với sơ đồ này ta có thể lấy áp pha hay áp dây tùy ý. o Có thể dùng 3 máy biến điện áp đo lường rời hay dùng máy biến điện áp 3 pha 5 trụ (Vì nếu dùng máy biến điện áp 3 trụ thì không có đường đi cho từ thông thứ tự không, làm cho dòng từ hóa lớn khi chạm đất sẽ gay phát nóng.

BV rơ le và tự động hóa

29

BV rơ le và tự động hóa

30

4.2.4. Sơ đồ nối dây Kết thúc chương 04

o Có thể dùng máy biến áp đo lường 2 cuộn thứ cấp, đấu sao sao tam giác hở, như thế ta có cả điện áp: pha, dây và thứ tự không. o Đối với MBA hay MF ta có thể láy điện áp thứ tự không từ trung tính nhờ biến điện áp đo lường

Cám ơn các bạn đã lắng nghe

BV rơ le và tự động hóa

31

32

BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

8