Bài giảng Bảo vệ Rơle và tự động hóa - Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp

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

3/14/2014

Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp

Đại học quốc gia Tp.HCM

Trường Đại học Bá ch Khoa Tp.HCM

4.1 Máy biến dòng điện

Company

LOGO

GV : 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

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 rơ le và tự động hóa

3

BV rơ le và tự động hóa

4

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

Máy biến dòng điện là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng

o

Đánh dấu 2 mối dây sơ cấp I và II

điện sơ cấp I₁trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp

I₂tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số n_BI

Đánh dấu 2 mối dây thứ cấp 1 và 2

Nếu đấu nối I ≡ 1 và II ≡ 2 thì dòng điện qua tải là không đổi

o

Dòng điện I₂thường là 1A, 5A

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.

Biến dòng điện có thông số định mức: U_đm, I_đm, Z_đm

Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ

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

 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.

 Không được để cho thứ cấp biến dòng điện hở mạch vì khi đó

ta có I₀= I₁rất lớn làm từ thông bị bảo hòa bằng đầu gay sức điện

động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện.

 Chọn biến dòng điện căn cứ vào dòng điện sơ cấp cực đại và

dòng NM

 Cuộn thứ cấp phải nối đất. (lý do an toàn)

 Tổng trở phụ tải thứ cấp phải Z_pt≤ Z_đmtổng trở cho cho phép

 Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp

 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 Z_pttăng cao

thì cũng làm cho điện áp thứ cấp tăng Z_{pt .}

d

dt

e  

BV rơ le và tự động hóa

7

BV rơ le và tự động hóa

8

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= I₁rất 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:



Tần số định mức f = 50Hz

R₁

jX₁

R₂^'jX₂^'

d

dt

e  

Dòng điện sơ cấp I₁= (1 đến 1.2) I_1đm

Phụ tải thứ cấp Z_pt= (0.25 đến 1 ) Z_2đm

'



R^'

I₁I₁



I ₂



E₂^'



U₂^'

R₀jX ₀

U₁

jX ^'

BV rơ le và tự động hóa

9

BV rơ le và tự động hóa

10

4.1.4. Cấp chính xác

; I₀

), dòng điện sơ cấp I₁

o

Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép (

o

Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì (

) sẽ nhỏ dẫn đến sai

; I₀

'



dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I₁≠ I₂

C

B

số nhỏ

o

Sai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI

Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức

tính các thành phần sai số:

A

  

o

Khi I₁có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng.

I₁

I₀



Phụ tải có tính chất trở thì ( ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ

I^'

²_I

Tuy nhiên, đối với biến dò ng điện có cấu tạo đã cho thì

) cố định, sai số biến dò ng điện phụ thuộc vào (

I₁ I₂^'OAOC BC

(



) và(I₁)

; I₀

I

I 







⁰sin(  )

mà thô i.

I₁

OA

OA I₁

R₂^'jX ₂^'

R

jX₁

O

1

'



^I



R^'

jX ^'

AB

I

_I sin(_I) 



⁰sin(  )

OA I₁

I_{1 1}



I ₂



E₂^'



U₂^'

R₀jX ₀

U₁

BV rơ le và tự động hóa

11

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

Công suất thứ cấp định mức của biến dòng S_{2 đm}là công suất

o

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

max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới hạn cho phép.

o

Công suất thứ cấp định mức: (vì Z₂rất bé so với Z_pt)

 Cấp chính xác 0.5 dùng công tơ điện

S_2dm I₂U₂ I₂(E₂ I₂Z_dm)  I₂E₂

 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.

hay

S_2dm I₂U₂ I₂(I₂Z_dm)  I₂²Z_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

o

Dòng qua rơle I_Rvà dòng trên dây pha I_pcó thể bằng nhau và có

thể khác nhau phụ thuộc vào sơ đồ nối dây.

o

hệ số sơ đồ:

I_R

I_p

K_sd

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 rơ le và tự động hóa

15

BV rơ le và tự động hóa

16

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

Khi bình thường hay N⁽³⁾thì

o

I_A

I_B

I_II_aI_b



K

I

o

Khi bình thường hay N⁽³⁾thì

I_AI_BI_C

I_a

;I_b

;I_c

K_I

; I_nI_aI_bI_c0

I_B

I_C

K_I

I_III_bI_c



K

I

o

khi N⁽²⁾thì dòng NM chỉ chạy qua 2 rơle của 2 pha bị sự cố.

Khi N⁽¹⁾, chỉ có 1 rơle của pha sự cố có dòng NM đi qua.

Sơ đồ sao đủ bảo vệ mọi dạng NM

I_C

I_A

I_IIII_cI_a



K

I

Hệ số sơ đồ K_sd= 1

3

Vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha

lần và lệch góc 30 độ.

Lưu ý: chọn 3 biến dòng điện giống nhau để tránh tình trạng mất cân

K

 3

o

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

bằng. thực tế luôn tồn tại dòng không cân bằng khoảng 0.01 đến 0.02 A

sd

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

4.2 Máy biến điện áp

4.2.1 Định nghĩa

o

Khi bình thường hay N⁽³⁾thì

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

I_RI_aI_bI_c0

Tuy nhiên thực tế tồn tại dòng không cân bằng nên sẽ khác 0

Khi bất đối xứng:

o

I_RI_aI_bI_c(I_aI_bI_c)/K 3.I₀

I

Dòng qua rơle la I_R= 3I₀.

Vậy chỉ bảo vệ NM một pha chậm đất và hai pha chạm đất.

BV rơ le và tự động hóa

19

BV rơ le và tự động hóa

20

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

o

Máy biến điện áp là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi điện áp sơ

 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.

cấp U₁về điện áp thứ cấp U₂tương ứng với thiết bị đo lường thông

qua tỷ số n_U

o

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

V

3

100

 Chọn biến điện áp theo dụng cụ điện có yêu cầu cấp chính xác

cao nhất

(đối với máy biến điện áp 1 pha)

o

Biến điện áp có thông số định mức: U_đm, I_đm, S_đm

 Tổng phụ tải thứ cấp VA S_pt≤ S_đmtương ứng với cấp chính

xác

o

Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ

tải thứ cấp.

Ký hiệu: BU, VT, TU, PT

 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

'

C

B



I ₂(Z₁ Z ₂)

R₂^'jX₂^'

'



R₁

jX₁

j I ₂(X  X ^')

1

2

o

Định nghĩa: Cấp chính xác của biến điện áp được gọi theo sai số

'



I₁

'

I ₂(R  R^')

R^'

jX ^'



F



lớn nhất về trị số ΔU%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau:

1

2



E₂^'



I ₂

U₂^'

R₀jX ₀

U₁



Tần số định mức f = 50Hz

Điện áp sơ cấp U₁= (0.9 đến 1.1) U_đm

Phụ tải thứ cấp S_pt= (0.25 đến 1 )S_2đm

Hệ số sông suất phụ tải cosφ = 0.8



'



E

I₀Z₁

A

U ₂



j I ₀X₁

_U

₂



Ta thấy 2 tam giác gay sai số biến

điện áp:

I ₀R₁

'



I ₂

ΔAEF: do dòng từ hóa I₀gay ra

ΔBCF: do dòng tải I^’₂gay ra



Lúc không tải I^’₂=0 thì vẫn có sai số

I₀







do I₀gay ra.

O

BV rơ le và tự động hóa

23

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

I^'

Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ), dòng điện tải ( ₂) nghĩa

I₀

o

nhỏ

Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì (

) sẽ nhỏ dẫn đến sai số

I₀

là phụ thuộc vào công suất và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp,

'

cấu tạo biến điện áp (

) làm cho U₁≠ U₂= U₂.K_U

Z₁;Z₂

'

o

Phụ tải ( ) của biến điện áp không được vượt quá giá trị cho

I₂

o

Sai số gồm: trị số ΔU và góc pha δU

Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức

tính các thành phần sai số:

phép, ngoài tra còn phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải thứ

cấp

Z₁;Z₂^'

) nên để

o

Phụ thuộc vào cấu tạo của biến điện á p (

giảm sai số người ta chọn mật độ dò ng điện trong cá c cuộn

dâ y và từ cảm trong mạch có giá trị nhỏ hơn so với MBA lực

nhằm giảm điện trở cá c cuộn dâ y và điện á p ngắn mạch của

biến điện á p, thường thì điện á p ngắn mạch biến điện á p

khoảng 0.4 đến 1 %.

U₂^'U OAOC AB

¹

 

I_0aR  I_0rX₁ I₂^'_a(R  R₂^')  I₂^'_r(X₁ X₂^')

1

U 



U₁

OC

U₁

I_0rR₁ I_0aX₁ I₂^'_r(X₁ X₂^')  I₂^'_a(R  R₂^')

BC

1

_U sin(_U) 



OC

U₁

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

a. Sơ đồ nối sao

o

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

b. Sơ đồ nối tam giác thiếu

c. Sơ đồ bộ lọc áp thứ tự không

 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 rơ le và tự động hóa

27

BV rơ le và tự động hóa

28

BV rơle và tự động hóa

GV: ĐẶNG TUẤN KHANH

7

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

3/14/2014

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

o

Trong sơ đồ nối sao để có điện áp pha so với

nối vào 2 mối dây hở này (để lấy áp thứ tự không).

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.

(U_AU_BU ) 3.U

C

0

U U U U 



R

a

b

c

K

U

o

Khi vận hành bình thường hay ngắn mạch nhiều pha thì U_R= 0. Tuy

nhiện thực tế thì tồn tại dòng không cân bằng.

o

Với sơ đồ này ta có thể lấy áp pha hay áp dây

o

Khi có ngắn mạch chạm đất thì U_R≠ 0.

tùy ý.

Ta có thể dùng đấu sao sao tam giác hở để có thể lấy được điện áp tùy

o

Có thể dùng 3 máy biến điện áp đo lường rời

thích: pha hay dây

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.

Đối với MBA hay MF ta có thể láy điện áp thứ tự không từ trung

tính nhờ biến điện áp đo lường

o

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

Bài giảng Bảo vệ Rơle và tự động hóa - Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp - Đặng Tuấn Khanh