Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp - Phạm Thị Minh Thái

BẢO VỆ RƠLE  VÀ TỰ ĐỘNG HÓA 
 GV : ĐẶNG TUẤN KHANH 
Đại học quốc gia Tp.HCM 
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM 
1 
BV rơ le và tự động hóa 
4.1 Máy biến dòng điện 
4.2 Máy biến điện áp 
Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp 
2 
BV rơ le và tự động hóa 
	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 
4.1: Máy biến dòng điện 
3 
BV rơ le và tự động hóa 
 Máy biến dòng điện là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp I 1 trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp I 2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số n BI 
 Dòng điện I 2 thường là 1A, 5A , đôi khi lên đến 10A. 
 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 
 Ký hiệu: BI, CT, TI 
4.1.1. Định nghĩa 
4 
BV rơ le và tự động hóa 
Đánh dấu 2 mối dây sơ cấp I và II 
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 
	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. 
4.1.2. Đánh dấu cực tính 
5 
BV rơ le và tự động hóa 
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 Z pt ≤ Z đm tổng trở cho cho phép 
Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp 
4.1.3. Điều kiện làm việc 
6 
BV rơ le và tự động hóa 
Không được để cho thứ cấp biến dòng điện hở mạch vì khi đó ta có I 0 = I 1 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 Z pt tăng cao thì cũng làm cho điện áp thứ cấp tăng Z pt . 
4.1.3. Điều kiện làm việc 
7 
BV rơ le và tự động hóa 
Định nghĩa: Cấp chính xác của biến dòng điện được gọi theo sai số lớn nhất về trị số Δ I%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau: 
Tần số định mức f = 50Hz 
Dòng điện sơ cấp I 1 = (1 đến 1.2) I 1đm 
Phụ tải thứ cấp Z pt = (0.25 đến 1 ) Z 2đm 
4.1.4. Cấp chính xác 
8 
BV rơ le và tự động hóa 
Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ), dòng điện sơ cấp I 1 dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I 1 ≠ I 2 ' 
Sai số gồm: trị số Δ I và góc pha δ I 
Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức 
tính các thành phần sai số: 
A 
B 
C 
O 
4.1.4. Cấp chính xác 
9 
BV rơ le và tự động hóa 
Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số nhỏ 
Khi I 1 có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng. 
Phụ tải có tính chất trở thì ( ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ 
Tuy nhiên, đối với biến dòng điện có cấu tạo đã cho thì ( ) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( ) và(I 1 ) mà thôi. 
4.1.4. Cấp chính xác 
10 
BV rơ le và tự động hóa 
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. 
4.1.4. Cấp chính xác 
11 
BV rơ le và tự động hóa 
Công suất thứ cấp định mức của biến dòng S 2 đm là công suất max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới hạn cho phép. 
Công suất thứ cấp định mức: ( vì Z 2 rất bé so với Z pt ) 
hay 
4.1.5. Công suất máy biến dòng 
12 
BV rơ le và tự động hóa 
Dòng qua rơle I R và dòng trên dây pha I p có thể bằng nhau và có thể khác nhau phụ thuộc vào sơ đồ nối dây. 
hệ số sơ đồ: 
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 
4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng 
13 
BV rơ le và tự động hóa 
Khi bình thường hay N (3 ) thì 
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 
Hệ số sơ đồ K sd = 1 
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 
4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng 
14 
BV rơ le và tự động hóa 
Khi bình thường hay N (3) thì 
Vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha lần và lệch góc 30 độ. 
 Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM. Nếu là N thì 
4.1.6. Sơ đồ nối dây máy biến dòng 
15 
BV rơ le và tự động hóa 
Khi bình thường hay N (3) thì 
Tuy nhiên thực tế tồn tại dòng không cân bằng nên sẽ khác 0 
Khi bất đối xứng: 
Dòng qua rơle la I R = 3I 0 . 
Vậy chỉ bảo vệ NM một pha chậm đất và hai pha chạm đất . 
4.1.6. Bộ lọc dòng thứ tự không 
16 
BV rơ le và tự động hóa 
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 
4.2. Máy biến điện áp 
17 
BV rơ le và tự động hóa 
 Máy biến điện áp là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi điện áp sơ cấp U 1 về điện áp thứ cấp U 2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số n U 
 Điện áp U thường là 100V (máy biến điện áp 3 pha), V (đối với máy biến điện áp 1 pha) 
 Biến điện áp có thông số định mức: U đm , I đm , S đm 
 Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ tải thứ cấp. 
	Ký hiệu: BU, VT, TU, PT 
4.21. Định nghĩa 
18 
BV rơ le và tự động hóa 
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 S pt ≤ S đm 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) 
4.2.2. Điều kiện làm việc 
19 
BV rơ le và tự động hóa 
Định nghĩa: Cấp chính xác của biến điện áp được gọi theo sai số lớn nhất về trị số Δ U%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau: 
Tần số định mức f = 50Hz 
Điện áp sơ cấp U 1 = (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 cos φ = 0.8 
4.2.3. Cấp chính xác 
20 
BV rơ le và tự động hóa 
 Ta thấy 2 tam giác gay sai số biến điện áp: 
 Δ AEF: do dòng từ hóa I 0 gay ra 
 Δ BCF: do dòng tải I ’ 2 gay ra 
Lúc không tải I ’ 2 =0 thì vẫn có sai số do I 0 gay ra. 	 
A 
B 
C 
E 
F 
4.2.3. Cấp chính xác 
21 
BV rơ le và tự động hóa 
Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ), dòng điện tải ( ) nghĩa là phụ thuộc vào công suất và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp, cấu tạo biến điện áp ( ) làm cho U 1 ≠ U 2 ' = U 2 .K U 
Sai số gồm: trị số Δ U và góc pha δ U 
Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức 
tính các thành phần sai số: 
4.2.3. Cấp chính xác 
22 
BV rơ le và tự động hóa 
Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số nhỏ 
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 
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 %. 
4.2.3. Cấp chính xác 
23 
BV rơ le và tự động hóa 
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. 
4.2.3. Cấp chính xác 
24 
BV rơ le và tự động hóa 
Sơ đồ nối sao 
Sơ đồ nối tam giác thiếu 
Sơ đồ bộ lọc áp thứ tự không 
4.2.4. Sơ đồ nối dây 
25 
BV rơ le và tự động hóa 
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. 
Với sơ đồ này ta có thể lấy áp pha hay áp dây tùy ý. 
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. 
4.2.4. Sơ đồ nối dây 
26 
BV rơ le và tự động hóa 
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). 
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. 
Khi có ngắn mạch chạm đất thì U R ≠ 0. 
Ta có thể dùng đấu sao sao tam giác hở để có thể lấy được điện áp tùy thích: pha hay dây 
4.2.4. Sơ đồ nối dây 
27 
BV rơ le và tự động hóa 
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 
4.2.4. Sơ đồ nối dây 
28 
BV rơ le và tự động hóa 
Kết thúc chương 04 
29 
Cám ơn các bạn 
đã lắng nghe