Nguyên lý và cấu tạo máy biến dòng điện (TI)

Chia sẻ: Dinh Van Dai Dai | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

1.877
lượt xem 145
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy biến dòng điện là thiết bị điện dùng để biến đổi dòng điện có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5A hoặc 1A, điện áp an toàn để cung cấp cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ. Nhằm giúp các bạn nắm bắt được chức năng, nguyên lý, hoạt động, cấu tạo máy biến áp dòng điện, mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu "Nguyên lý và cấu tạo máy biến dòng điện". Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nguyên lý và cấu tạo máy biến dòng điện (TI)

2.5.MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆNTI a.Chức năng Máy biến dòng điện(TI) là thiết bị điện dùng để biến đổi dòng điện có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5A hoặc 1A, điện áp an toàn để cung cấp cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ. b.Nguyên lý hoạt động Ở mạch điện xoay chiều, nguyên lý làm việc của biến dòng tương tự như máy biến áp( máy biến dòng là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi trị số dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số). Với TI cao thế khi ta cho dòng điện I1 đi qua cuộn dây sơ cấp thì phía thứ cấp cho ra dòng điện I2 khác với phía sơ cấp nhưng vẫn giữ nguyên tần số. Với TI hạ thế khi ta cho dòng điện I1 xuyên qua lõi thép có quấn cuộn dây thứ cấp thì phía thứ cấp cho ra dòng điện I2 khác với phía sơ cấp nhưng vẫn giữ nguyên tần số. Các chế độ làm việc của TI: Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, mạch thứ cấp có phụ tải Z2: Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng I1 của máy biến dòng: n= I 1đm Khi n lớn, sai số TI tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp I2 hoặc tải Z2. Thường với mạch bảo vệ, bội số dòng điện của TI phải đạt giá trị sao cho sai số của nó dưới 10%. Chế độ hở mạch thứ cấp của TI: Khi thứ cấp hở mạch, phía thứ cấp sẽ có điện áp cảm ứng với biên độ rất cao gây nguy hiểm cho người và các thiết bị thứ cấp(lõi thép bị bão hào). Để chống hiện tượng bão hòa trong mạch từ, người ta còn chế tạo máy biến dòng có khe hở không khí, còn gị là biến dòng tuyến tính. c.Cấu tạo 1.TI hạ thế 1
Hình dạng: có các hình dáng khác nhau nhưng phổ biến là loại hình xuyến. Máy biến dòng hình xuyến có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính là lõi thép và dây quấn. Trong phạm vi bài này ta chỉ xét đến máy biến dòng hạ áp hình xuyến, có nghĩa là phía sơ cấp có dòng điện phụ tải chạy trong cáp xuyên qua máy biến dòng; phía thứ cấp có dây quấn nhiều vòng, dòng điện I2 được qui chuẩn là 5A hoặc 1A. Lõi thép máy biến dòng hình xuyến Lõi thép máy biến dòng dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt là thép kỹ thuật điện. Lõi thép được chế tạo thành hình tròn là nơi để đặt dây quấn thứ cấp. Dây quấn của Máy biến dòng Dây sơ cấp thường là cáp hạ thế phù hợp với dòng điện phụ tải và có số vòng W1 nhỏ hơn nhiều lần số vòng phía thứ cấp W2. Thông thường cuộn sơ cấp là cáp hạ thế W1 có số vòng n = 1; n = 2; n = 3; n = 4. Dây thứ cấp có tiết diện nhỏ hơn rất nhiều so với dây sơ cấp nhưng có số vòng W2 lớn hơn nhiều lần số vòng W1 phía sơ cấp. Các cuộn này có điện trở rất bé, vì vậy trong trạng thái bình thường phía thứ cấp của Máy biến dòng hầu như bị ngắn mạch. Để đảm bảo an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp của máy biến dòng phải được nối đất. Dây dẫn được quấn quanh lõi thép và cách điện với lõi thép. Giữa các vòng dây và giữa các lớp dây được cách điện với nhau. Lõi thép và đầu cực () được tiếp đất. Một số bộ phận khác của Máy biến dòng Ngoài cuộn dây và lõi thép ra, Máy biến dòng còn có các bộ phận khác như: Vỏ ngoài được chế tạo bằng nhựa cách điện để bảo vệ dây quấn thứ cấp và đảm bảo an toàn cho người vận hành. Các đầu cực để đấu dây dẫn ra ngoài: có cực (+) và cực () để đấu với cuộn dòng của công tơ; cuộn dây của Rơle; cuộn dây của Ampemet đo gián tiếp. Máy biến dòng hạ thế được chế tạo theo dòng phía sơ cấp như sau: 2
50/5A; 75/5; 100/5; 150/5; 200/5; 250/5; 300/5; 400/5; 500/5; 600/5; 700/5; 750/5; 800/5; 850/5; 900/5; 950/5 ; 1000/5; 1500/5,.. . Cáp hạ thế Lõi thép có quấn dây thứ cấp I1 + + A Hình 1 Sơ đồ cấu tạo Máy biến dòng hạ thế hình xuyến 2.TI cao thế Hình dạng: có các hình dáng và kích thước khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu và mục đích sử dụng. Kết cấu: gồm có mạch từ, khung, cuộn dây thứ cấp, cuộn dây sơ cấp, cách điện. I1 3
I2 ZT 1 * W1 W2 r2 x2 ZT 2 Hình 1: Sơ đầu đấu dây của TI cao thế Tải của biến dòng được đấu vào cuộn thứ cấp W2 và một đầu được đấu đất. Thứ tự “đầu” và “cuối” của các cuộn dây máy biến dòng thường được phân biệt, đầu cuộn dây được đánh dấu * . Vì một số thiết bị đo lường, bảo vệ làm việc theo góc pha của dòng, nên yêu cầu phải đấu đúng cực tính. Biến dòng có cuộn dây sơ cấp W1 đấu nối tiếp với tải Z 1 nên tải ở mạch thứ cấp Z2 không ảnh hưởng đến dòng tải sơ cấp I1. Các thông số cơ bản của biến dòng gồm: Điện áp định mức: là trị số điện áp dây của lưới điện mà biến dòng làm việc. Điện áp này quyết định cách điện giữa phía sơ cấp và thứ cấp của biến dòng. Dòng điện định mức phía sơ cấp và thứ cấp là dòng điện làm việc dài hạn theo phát nóng, có dự trữ. Hệ số biến đổi là tỷ số giữa sơ cấp và thứ cấp định mức: Kđm = I1đm/I2đm Hệ số biến đổi thường được chế tạo như sau: 10/5; 15/5; 20/5; 25/5; 50/5A; 75/5; 100/5; 150/5; 200/5; 250/5; 300/5; 400/5; 500/5; 600/5; 700/5; 750/5; 800/5; 850/5; 900/5; 950/5 ; 1.000/5; 1.500/5,.. . Sai số của máy biến dòng gồm sai số dòng điện, sai số góc và sai số toàn phần. +Sai số dòng điện được tính theo biểu thức: 4
K đm I 2 I1 I% = .100 I1 +Sai số góc là góc lệch giữa véctơ dòng điện I1 và I2. Trong trường hợp lý tưởng góc giữa I1 và I2 là 1800, nghĩa là sai số góc =0. Trong thực tế, vì dòng điện I1 có thành phần dòng từ hóa I0 nên gây nên sai số này, sai số góc thường tính bằng phút. +Sai số toàn phần được tính bằng công thức sau: T 2 100 1 %= ( K đm i2 i1 ) dt I1 T 0 trong đó: i1, i2 là trị số tức thời của dòng điện sơ cấp và thứ cấp I1 là trị hiệu dụng của dòng sơ cấp Kđm là hệ số biến đổi định mức T là chu kỳ của dòng điện(T=0,02 s) với tần số 50Hz +Phụ thuộc vào sai số, biến dòng điện có những cấp chính xác sau: cuộn đo lường: 0,2; 0,5; 1 cuộn bảo vệ: 5P10, 5P20, 10P10,… (5P20: nếu dòng điện qua TI tăng lên gấp 20 lần dòng điện định mức của nó thì sai số chỉ là 5%). +Tải định mức của biến dòng tổng trở tính bằng , với cos =0,8 mà biến dòng làm việc với cấp chính xác tương ứng. Công suất định mức của TI: P2đm=I22đm.Z2đm +Bội số dòng định mức giới hạn là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng sơ cấp định mức mà sai số dòng điện đến 10%. Phân loại: Tùy thuộc vào môi trường cách điện của biến dòng, ta có biến dòng dâu(cách điện bằng dầu biến áp) và biến dòng khô(cách điện bằng nhựa epôxy). Nếu số vòng dây sơ cấp là W1=1, ta có biến dòng loại một vòng dây, với W1 lớn ta có biến dòng nhiều vòng dây. Máy biến dòng loại một vòng có ưu điểm là kết cấu đơn giản, kích thước tương đối nhỏ so với loại nhiều vòng, tính ổn định khá cao khi có dòng ngắn 5
mạch chạy qua; khuyết điểm chủ yếu của nó là khi dòng điện phía sơ cấp nhỏ thì sai số của Máy biến dòng khá lớn. Ưu khuyết điểm của Máy biến dòng nhiều vòng ngược lại với Máy biến dòng loại một vòng, có nghĩa là Máy biến dòng loại nhiều vòng có kết cấu phức tạp, kích thước tương đối lớn so với loại một vòng, tính ổn định thấp khi có dòng ngắn mạch chạy qua; khi dòng điện phía sơ cấp nhỏ thì sai số của Máy biến dòng không lớn. Khi chọn Máy biến dòng, ta phải chú ý tới phụ tải phía thứ cấp của máy để đảm bảo cho máy có thể làm việc với cấp chính xác đã định mức. Với điện áp siêu cao áp, người ta dùng kết cấu nối tầng, mỗi tầng chịu một trị số điện áp. Ngoài loại biến dòng kinh điển làm việc theo nguyên lý điện từ người ta còn chế tạo còn chế tạo biến dòng kiểu mới dùng cho lưới điện siêu cao áp nhằm giảm chi phí cho cách điện của các biến dòng kinh điển. Cho đến nay các biến dòng kiểu mới thường được chế tạo theo 2 nguyên lý: nguyên lý chuyển đổi điện quang và nguyên lý từ quang Fraday. d.Quản lý vận hành và phạm vi sử dụng *Quy định về an toàn và phạm vi áp dụng Đơn vị quản lý trực tiếp và nhân viên vận hành phải nắm được các thông số chính của thiết bị (các thông số ghi trên nhãn mác gắn tại thiết bị), lắp ráp và đấu nối thiết bị đúng với nội dung Tài liệu kỹ thuật của thiết bị. Khi làm việc với TI, nhân viên vận hành phải tuân thủ các biện pháp an toàn khi làm việc với thiết bị điện cao áp. Ngay cả khi đã cắt điện phía cao áp, mạch nhị thứ của thiết bị vẫn có thể có điện. Chỉ những nhân viên đã được đào tạo đạt về quy trình an toàn và được huấn luyện về quy trình của thiết bị mới được phép thực hiện công việc. Không được động tay vào các cuộn dây và các đầu nối khi mà nguồn cung cấp chưa được tách ra hoặc chưa được tiếp đất đúng quy trình an toàn. Không va chạm hay làm hư hại đến vỏ cách điện của thiết bị. 6
Việc không tuân thủ các quy định về an toàn và những hướng dẫn nêu trong tài liệu kỹ thuật của thiết bị có thể dẫn tới chết người hoặc hư hỏng thiết bị. Quy định về nối đất an toàn: Đế và thân của máy biến dòng, một trong 2 đầu dây nhị thứ của từng cuộn nhị thứ biến dòng phải được nối trực tiếp với tiếp đất thuộc hệ thống tiếp địa của Trạm. Quy định về lắp đặt máy biến dòng điện: +Máy biến dòng phải lắp đặt trên bệ hoặc trên giá đỡ bằng phẳng, đặt máy biến dòng theo chiều thẳng đứng. + Bệ/giá đỡ máy biến dòng phải chịu được tải trọng của máy biến dòng và tải trọng thi công. +Mạch sơ cấp của máy biến dòng phải được đấu nối đúng theo Tài liệu kỹ thuật của máy biến dòng, bao gồm: +Đấu nối đúng tổ hợp đấu dây (phía sơ cấp và phía thứ cấp) cho phù hợp với tỷ số biến dòng cần có, đấu nối đúng cực tính theo sơ đồ mạch điện. +Sử dụng đúng loại đầu cốt để đấu nối các đầu nối phía sơ cấp của máy biến dòng, sử dụng miếng lưỡng kim để đấu nối giữa các đầu cốt làm từ các chất liệu khác nhau, tiếp xúc đấu nối phải đủ chặt chẽ. +Tất cả các cuộn dây phía thứ cấp đều phải được hoạt động ở chế độ ngắn mạch. Đối với các cuộn dây thứ cấp chưa được sử dụng, phải đấu tắt giữa hai đầu dây lại bằng dây đấu có đủ tiết diện. Không cho phép vận hành máy biến dòng: +Không vận hành máy biến dòng trong điều kiện hở mạch thứ cấp. +Không cho phép đặt cầu chảy, áp tô mát, hoặc sử dụng dây có tiếp diện nhỏ trong mạch nối tiếp với cuộn thứ cấp của máy biến dòng. 7
+Không vận hành khi hết dầu cách điện. +Không vận hành khi sứ cách điện của vỏ máy biến dòng bị hỏng. +Không vận hành khi các đầu nối dây ở mạch sơ cấp bị phát nóng, dễ dẫn đến hỏng các gioăng hoặc cháy nổ ngay tại đầu cốt. Tuân thủ quy định về môi trường làm việc của TI theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Nội dung kiểm tra máy biến dòng khi vận hành hàng ngày: +Kiểm tra sứ cách điện cầu dao (không bị nứtk mẻ quá quy định, không có vết đánh lửa, phát hiện bám bụi bẩn trên sứ). +Kiểm tra các ốc vít, các tiếp xúc ở mạch dẫn dòng điện của cầu dao chắc chắn, không bị han rỉ, không bị biến màu, không bị phát nhiệt. +Không có dấu hiệu rỉ dầu ở các điểm có gioăng, ở vỏ sứ. +Các dây tiếp đất không bị đứt sợi, đấu nối đúng quy định. +Mức dầu ở livô báo mức dầu cho thấy thiết bị có đủ dầu ở bên trong. Nội dung bảo dưỡng thường xuyên: +Cắt điện để lau chùi sứ cách điện, kiểm tra tiếp xúc tại đầu cốt, kiểm tra nức dầu và bổ xung dầu nếu cần thiết. Lưu ý phải thực hiện đúng Quy trình kỹ thuật điện. +Bôi mỡ các tiếp xúc ở mạch dẫn dòng điện. Chu kỳ bảo dưỡng thường xuyên +Thực hiện bảo dưỡng thiết bị mỗi khi thiết bị được cắt điện nếu như kết quả quan sát bên ngoài cho thấy cần phải tiến hành công tác bảo dưỡng (kết hợp cắt điện để bảo dưỡng). Thực hiện thí nghiệm và kiểm tra định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất hoặc theo các quy định hiện hành. Nội dung đại tu máy biến dòng: 8
Khi kết quả kiểm tra cho thấy thiết bị đã bị hư hỏng ở các khu vực sau: 1) mạch dẫn dòng cao thế; 2) hư hỏng sứ cách điện cao thế; 3) hỏng gioăng, rỉ dầu thì nên đại tu TI. Một số nội dụng có thể thực hiện: +Rút ruột máy biến dòng, thay thế các đầu nối, thay thế gioăng, bổ sung dầu. +Vệ sinh sạch bề mặt tiếp xúc, sạch sứ, tra mỡ tiếp xúc khi kết thúc đại tu. +Tuyệt đối không làm thay đổi lõi thép và cuộn dây (không dỡ lõi thép, cuộn dây ra) vì sẽ làm thay đổi sai số thiết bị. +Nếu chất lượng thiết bị bị xuống cấp đồng bộ và kinh phí sửa chữa lớn, thì thực hiện thay thế thiết bị bằng một thiết bị tương đương (lưu ý kiểm tra giá đỡ và các mạch điện để đảm bảo tính tương thích 100%). +Thí nghiệm kiểm tra lại tổng thể sau đại tu để làm căn cứ quyết định đưa thiết bị vào vận hành. e.Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục Sứ cách điện bị phóng điện mạnh: Trực trạm thực hiện kiểm tra xác minh ngay nguyên nhân gây phóng điện (điểm phóng điện, điều kiện thời tiết, tình trạng bụi bám, có hay không có điểm nứt vỡ sứ...). Đề nghị lãnh đạo cho cắt điện 2 phía của thiết bị và làm biện pháp an toàn để xử lý (lau bụi, tách thiết bị khỏi vận hành... tuỳ theo mức độ hư hỏng). Tiếp xúc điện của thiết bị bị đổi màu, có dấu hiệu phát nhiệt: Trực trạm sử dụng thiết bị kiểm tra nhiệt từ xa để đo nhiệt độ hoặc sử dụng nến gắn ở đầu sào cách điện 110kV để kiểm tra điểm phát nhiệt. Nếu mức độ phát nhiệt là có thì phải có kế hoạch xử lý, nếu phát nhiệt nóng đỏ thì phải thực hiện giảm tải ngay hoặc cắt điện để xử lý tiếp xúc. Một số vòng dây thứ cấp bị cháy chập với nhau. 9
Chủ yếu là do Máy biến dòng bị quá tải; cách điện bị già cỗi. Có thể kiểm tra bằng cách đo điện trở một chiều. Đứt mạch cuộn dây thứ cấp: +Do vận chuyển rung xóc gây đứt các đầu ra. +Do vặn xiết khi lắp đặt hoặc sửa chữa gây ra. Tiến hành sửa chữa hoặc thay thế. Do sử dụng lâu năm cách điện già cỗi gây nên sự mất chính xác: Đo điện trở cách điện, tỷ số biến, đặc tính từ hóa Đấu sai cực tính của Máy biến dòng trong hệ thống 3 pha dẫn đến làm sai lệch phép đo(thực hiện kiểm tra lại cực tính và đấu nối lại) Quá tải lớn trong thời gian dài làm lão hoá hoặc cháy cuộn dây phía thư cấp(thay thế bằng biến dòng mới). Rỉ dầu do các gioăng bị lão hóa. 10