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

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

1. 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 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
2. 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 I1 trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp o Đánh dấu 2 mối dây thứ cấp 1 và 2 I2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nBI o Nếu đấu nối I ≡ 1 và II ≡ 2 thì dòng điện qua tải là không đổi o Dòng điện I2 thường là 1A, 5A o Thực hành: Nối mạch điện như hình vẽ và để ý cực tính của bình điện o Biến dòng điện có thông số định mức: Uđm , Iđm , Zđm và điện kế G. Khi nhấn nút công tắc điện kế G chỉ theo chiều thuận thì o Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ đánh dấu như hình vẽ. 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  Biến dòng điện bảo vệ làm việc cũng nặng nề hơn biến dòng điện  Không được để cho thứ cấp biến dòng điện hở mạch vì khi đó đo lường, nghĩa là khi quá tải biến dòng điện vẫn hiển thị đúng trị số. ta có I0 = I1 rất lớn làm từ thông bị bảo hòa bằng đầu gay sức điện  Chọn biến dòng điện căn cứ vào dòng điện sơ cấp cực đại và động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện. dòng NM  Cuộn thứ cấp phải nối đất. (lý do an toàn)  Tổng trở phụ tải thứ cấp phải Zpt ≤ Zđm tổng trở cho cho phép  Lưu ý: Khi có tải làm việc, biến dòng không được hở mạch thứ  Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp 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 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
3. 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 o Định nghĩa: Cấp chính xác của biến dòng điện được gọi theo sai động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện. số lớn nhất về trị số ΔI%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau: R jX ' jX '  Tần số định mức f = 50Hz 1 1 R2 2 d e  Dòng điện sơ cấp I1 = (1 đến 1.2) I1đm ' ' dt R  I1I1 I 2 Phụ tải thứ cấp Zpt = (0.25 đến 1 ) Z2đm ' ' U 1 R0 jX 0 E U 2 2 jX ' BV rơ le và tự động hóa 9 BV rơ le và tự động hóa 10 4.1.4. Cấp chính xác 4.1.4. Cấp chính xác o Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( ; I 0 ), dòng điện sơ cấp I1 o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ; I ) sẽ nhỏ dẫn đến sai dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I ≠ I ' C B 0 1 2 số nhỏ o Sai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI  A I o Khi I có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng. o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức I0 1 1 o Phụ tải có tính chất trở thì ( ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ tính các thành phần sai số: ' I 2 o Tuy nhiên, đối với biến dòng điện có cấu tạo đã cho thì  I ' ( ; I ) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( ) và(I ) II1 2 OA OC BC I0 0 1 I sin(  ) mà thôi. I1 OA OA I 1 ' ' R1 jX1 R2 jX 2 O ' AB I ' 0 I 1I 1 R II sin(  ) sin(  ) I 2 OA I ' ' 1 U 1 R0 jX 0 E U 2 2 jX ' 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
4. 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, o Công suất thứ cấp định mức của biến dòng S2 đm là công suất 0.5, 1, 3, 10. max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới hạn cho phép.  Cấp chính xác 0.2 dùng các dụng cụ đo lường mẫu o Công suất thứ cấp định mức: (vì Z2 rất bé so với Zpt )  Cấp chính xác 0.5 dùng công tơ điện  Cấp chính xác 1 dùng đo lường các dụng cụ lắp bảng SIUIEIZIE2dm 2 2 2() 2 2 dm 2 2  Cấp chính xác 3, 10 dùng các bộ truyền động cho CB hay  Đối với hệ thống bảo vệ rơle thì tùy độ chính xác mà chọn. 2 SIUIIZIZ2dm 2 2 2() 2 dm 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 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: IR Ksd I p 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
5. 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 IIAB IIII a b KKII o Khi bình thường hay N(3) thì II I IIIIIII AB; ; C ; 0 aKKK b c n a b c IB IC III IIIII b c KKII 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. IC IA IIIIII c a o Sơ đồ sao đủ bảo vệ mọi dạng NM KKII o Hệ số sơ đồ Ksd = 1 o Lưu ý: chọn 3 biến dòng điện giống nhau để tránh tình trạng mất cân Vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha 3 lần và lệch góc 30 độ. bằng. thực tế luôn tồn tại dòng không cân bằng khoảng 0.01 đến 0.02 A o Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM. Nếu là N thì K sd 3 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 IIIIR a b c 0 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: IIIIIIIKIR a b c ( a b c )/ I 3. 0 Dòng qua rơle la IR = 3I0 . o 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
6. 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 cấp U1 về điện áp thứ cấp U2 tương ứng với thiết bị đo lường thông nhiên, do kinh tế nên thường dùng một biến áp đo lường cho nhiều qua tỷ số nU bảo vệ. o Điện áp U thường là 100V (máy biến điện áp 3 pha), 100 3 V (đối với máy biến điện áp 1 pha)  Chọn biến điện áp theo dụng cụ điện có yêu cầu cấp chính xác cao nhất 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  Tổng phụ tải thứ cấp VA Spt ≤ Sđm tương ứng với cấp chính tải thứ cấp. xác  Không được để cho thứ cấp biến điện áp bị ngắn mạch. Ký hiệu: BU, VT, TU, PT  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 '' IZZ2() 1 2 ' ' R jX R jX ' 1 1 2 2 ' j I2 () X1 X 2 ' o Định nghĩa: Cấp chính xác của biến điện áp được gọi theo sai số ' ' ' R F IRR2 () lớn nhất về trị số ΔU%max khi nó làm việc trong các điều kiện sau: I1 1 2 ' I 2 ' U 1 R0 jX 0 E U 2  Tần số định mức f = 50Hz 2 jX '  Điện áp sơ cấp U = (0.9 đến 1.1) U 1 đm ' A E IZ0 1  Phụ tải thứ cấp Spt = (0.25 đến 1 )S2đm U 2 0  j I X1 Hệ số sông suất phụ tải cosφ = 0.8 U Ta thấy 2 tam giác gay sai số biến 2 ' IR0 điện áp: 1 I 2 ΔAEF: do dòng từ hóa I0 gay ra ’ ΔBCF: do dòng tải I 2 gay ra Lúc không tải I’ =0 thì vẫn có sai số I 0 2  BV rơ le và tự động hóa 23 do I0 gay ra. BV rơ le và tự động hóaO  24 BV rơle và tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 6
7. SINH VIÊN: 3/14/2014 4.2.3. Cấp chính xác 4.2.3. Cấp chính xác ' o Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép ( I ), dòng điện tải ( I2 ) nghĩa 0 o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( I0 ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số là phụ thuộc vào công suất và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp, nhỏ ' ' cấu tạo biến điện áp ( ZZ1; 2 ) làm cho U1 ≠ U2 = U2.KU ' o Phụ tải ( I 2 ) của biến điện áp không được vượt quá giá trị cho o Sai số gồm: trị số ΔU và góc pha δU phép, ngoài tra còn phụ thuộc vào hệ số công suất của phụ tải thứ o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức cấp ' tính các thành phần sai số: o Phụ thuộc vào cấu tạo của biến điện áp ( ZZ1; 2 ) nên để giảm sai số người ta chọn mật độ dòng điện trong các cuộn UU' OA OC AB IRIXIRRIXX ''''()() dây và từ cảm trong mạch có giá trị nhỏ hơn so với MBA lực U 2 1 0a 1 0 r 1 2 a 1 2 2 r 1 2 U1 OC OC U 1 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 '''' BC IRIXIXXIRR0r 1 0 a 1 2 r()() 1 2 2 a 1 2 khoảng 0.4 đến 1 %. UU sin(  ) 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 o Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2, a. Sơ đồ nối sao 0.5, 1, 3, 10. b. Sơ đồ nối tam giác thiếu  Cấp chính xác 0.2 dùng các dụng cụ đo lường mẫu 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
8. 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 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 (UUUUABC ) 3. 0 sao phải có dây N. Nếu dây trung tính bị đứt thì UUUUR a b c sẽ không có điện áp pha so với đất, mà chỉ có KKUU điện áp pha so với điểm trung tính của hệ thống. 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 Với sơ đồ này ta có thể lấy áp pha hay áp dây tùy ý. o Khi có ngắn mạch chạm đất thì UR ≠ 0. o Có thể dùng 3 máy biến điện áp đo lường rời o Ta có thể dùng đấu sao sao tam giác hở để có thể lấy được điện áp tùy hay dùng máy biến điện áp 3 pha 5 trụ (Vì nếu thích: pha hay dây 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