Transcript CHƯƠNG 4: CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ĐO LƯỜNG

CHƯƠNG 4:
4.1 Máy biến dòng điện
4.1.1 Đánh dấu cực tính
4.1.2 Điều kiện làm việc của biến dòng điện
4.1.3 Cấp chính xác của biến dòng điện
4.1.4 Công suất của biến dòng
4.1.5 Sơ đồ đấu dây biến dòng vào Rơle
4.2 Máy biến điện áp
4.2.1 Đánh dấu cực tính
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
1
4.1
4.1 Máy biến dòng điện
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 vào Rơle
2
4.1.1
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
Dòng điện I2 thường là 1A, 5A, đôi khi lên đến 10A.
o
Biến dòng điện có thông số định mức: Uđm , Iđm , Zđm
o
Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ
tải thứ cấp
o
o
Ký hiệu: BI, CT
3
4.1.2
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.
o
4
4.1.3
Biến dòng điện bảo đảm 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
 Tổng trở phụ tải thứ cấp phải Zpt ≤ Zcp tổng trở cho cho phép
 Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp

5
4.1.3
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 .

d
e
dt
6
4.1.4
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:
o



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
7
4.1.4
Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ; I 0 ), dòng điện sơ cấp I1
dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I1 ≠ I2'
o
Sai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI
o
Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức
tính các thành phần sai số:
C
B
o
I1  I 2' OA  OC BC I 0
I 


 sin(   )
I1
OA
OA I1
 
AB I 0
 I  sin( I ) 
 sin(   )
OA I1
R1
jX 1
I 2'
R2'


U1

R0
jX 0 E2'
I 0 I1
I
jX 2'
'
I1
A
I2

U 2'
R'
O
8
jX
'
4.1.4
Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ; I 0 ) sẽ nhỏ dẫn đến sai
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 (  ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ
o
Tuy nhiên, đối với biến dòng điện có cấu tạo đã cho thì
( ; I 0 ) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào 
( ) và(I1
) mà thôi.
o
9
4.1.4
Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2,
0.5, 1, 3, 10.

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.
o
10
4.1.5
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 )
o
S2dm  I 2U 2  I 2 ( E2  I 2 Z dm )  I 2 E2
hay
S2 dm  I 2U 2  I 2 ( I 2 Z dm )  I 22 Z dm
11
4.1.6
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:
o
IR
K sd 
Ip
a.
b.
c.
d.
e.
Sơ đồ sao đủ
Sơ đồ sao thiếu
Sơ đồ biến dòng nối tam giác nhưng rơle đấu sao
Sơ đồ rơle nối vào hiệu số dòng điện trên 2 pha
Sơ đồ bộ lọc dòng thứ tự không
12
4.1.5.a
o
Khi bình thường hay N(3) thì
Ia 
IA
KI
; Ib 
IB
KI
; Ic 
IC
KI
; I n  I a  Ib  Ic  0
khi N(2) thì In =0, vì tổng dòng NM 2 pha = 0. 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 dao 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
13
0.02 A
o
4.1.5.b
o
Khi bình thường hay N(3) thì
Ia 
IA
KI
; Ic 
IC
KI
; I n  I a  Ic   Ib
khi N(2) thì In =0, nếu 2 pha có biến dòng thì có dòng NM qua 2
rơle còn dòng In =0; nếu 2 pha trong đó chỉ có 1 pha có biến dòng thì
dòng NM đó qua 1 rơle dây pha sự cố và dây chung
o
Khi N(1) , nếu tại pha không có biến dòng thì không bảo vệ được
o
Sơ đồ dao thiếu bảo vệ NM nhiều pha, không bảo vệ ngắn mạch
1 pha
o
Hệ số sơ đồ Ksd = 1
o
14
4.1.5.c
o
Khi bình thường hay N(3) thì
I I  I a  Ib 
IA
I II  Ib  I c 
IB
KI
KI

IB

IC
KI
KI
I I  Ic  Ia 
IC
KI

IA
KI
vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha
lần và lệch
3
góc 30 độ.
o
Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM. Nếu là N thìKsd  3
15
4.1.5.d
o
Khi bình thường hay N(3) thì
I R  Ia  Ic 
o
o
o
o
IA
KI

IC
KI
Khi N(2) nếu 2 pha có biến dòng thì IA = - IC, IR = 2Ia
Khi N(1) , nếu tại pha không có biến dòng thì không bảo vệ được
Chỉ bảo vệ ngắn mạch nhiều pha, không bảo vệ ngắn mạch 1 pha
Hệ số sơ đồ Ksd  3
16
4.1.5.e
o
Khi bình thường hay N(3) thì
I R  I a  Ib  Ic  0
o
tuy nhiện thực tế tồn tại dòng không cân bằng nên sẽ khác 0
Khi bất đối xứng:
I R  I a  Ib  Ic  (I a  Ib  Ic ) / K I  3.I 0
o
Dòng qua rơle la IR = 3I0 .
Vậy chỉ bảo vệ NM một pha chậm đất và 2 pha chạm đất.
17
4.2
4.2 Máy biến điện áp
4.2.1 Định nghĩa
4.2.2 Đánh dấu cực tính (như phần biến dòng)
4.2.3 Điều kiện làm việc của biến điện áp
4.2.4 Cấp chính xác của biến điện áp
4.2.5 Sơ đồ đấu dây biến điện áp vào Rơle
18
4.2.1
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
Điện áp U thường là 100V (máy biến điện áp 3 pha), 100 3 V
(đối với máy biến điện áp 1 pha)
o
Biến điện áp có thông số định mức: Uđm , Iđm , Sđm
o
Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ
tải thứ cấp.
o
o
Ký hiệu: BU, VT
19
4.2.2
o
Tương như máy biến dòng điện
20
4.2.3
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 dòng điện ngắn mạch.
 Phụ tải của biến điện áp chỉ được mắc song song
 Cuộn thứ cấp phải nối đất. (lý do an toàn)

21
4.1.4
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:
o




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
22
4.1.4
C
R1
jX 1
R2'


U1
I1

R0
jX 0 E2'
B
'
I 2 (Z 1  Z 2 )
jX 2'
'
I2
'

'
j I 2 ( X 1  X 2' )

U 2'
I 2 ( R1  R2' )
F
R'
jX '
 '
U2
Ta thấy 2 tam giác gay sai số
biến điện áp:
ΔAEF: do dòng từ hóa I0 gay ra
ΔBCF: do dòng tải I’2 gay ra
Lúc không tải I’2 =0 thì vẫn có sai
số do I0 gay ra.
'
U
A

E
I 0 Z1

j I 0 X1
2

I 0 R1
'
I2

I0
O

23



4.1.4
o
'
I
Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( I 0 ), dòng điện tải ( 2 ) nghĩa
là phụ thuộc vào công suât và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp,
cấu tạo biến điện áp ( Z1 ; Z 2' ) làm cho U1 ≠ U2' = U2.KU
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:
U 2'  U1
I 
U1
I 0 a R1  I 0 r X 1  I 2' a ( R1  R2' )  I 2' r ( X 1  X 2' )
OA  OC AB



OC
OC
U1
BC
OC
I 0 r R1  I 0 a X 1  I 2' r ( X 1  X 2' )  I 2' a ( R1  R2' )

U1
U  sin(U ) 
24
4.1.4
Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( I 0 ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số
nhỏ
o
Phụ tải ( I 2' ) 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 ( Z1 ; Z 2' ) 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 %.
o
25
4.1.4
Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2,
0.5, 1, 3, 10.

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.
o
26
4.2.4
a.
b.
c.
Sơ đồ nối sao
Sơ đồ nối tam giác thiếu
Sơ đồ bộ lọc áp thứ tự không
27
4.2.4.a
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.
o
28
4.2.4.b
Trong sơ đồ nối tam giác thiếu có thể lấy áp dây và áp pha so với
trung điểm của áp áp dây, dùng nhiều trong mạng trung thế.
o
29
4.2.4.c
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).
o
(U A  U B  U C ) 3.U 0
U R  U a  Ub  Uc 

KU
KU
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
30
4.2.4.c
Có thể dùng máy biến áp đo lường 2 cuộn thứ cấp đấu sao sao
tam giác hở, như thế này 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
o
31