Luận văn Nghiên cứu, hoàn thiện và làm chủ quy trình kiểm tra cuộn dây thứ cấp pdf

Luận văn
Nghiên cứu, hoàn thiện
và làm chủ quy trình
kiểm tra cuộn dây thứ
cấp
1. Mục đích:
Nghiên cứu các giải pháp nhằm hoàn thiện quy trình kiểm tra cuộn dây thứ
cấp của máy biến dòng điện trung thế, đánh giá về cách điện, cực tính , sai số và
kích thước chuẩn để đảm bảo chất lượng sản phẩm
2. Phạm vi ứng dụng:
Áp dụng cho việc kiểm tra cuộn dây của máy biến dòng điện trung thế.
3. Tài liệu tham khảo:
- Biến dòng mẫu CT-12 No 63120 (Nhật)
- Biến dòng mẫu ITRN No 968203 (Đức)
- Cầu đo AZT No 235 và 123456 (Nga)
- Tiêu chuẩn: QCVN 18:2007/BKHCN, IEC 61082, IEC 60044-1
- Hướng dãn đo kiểm trên máy đo
- Bản vẽ thiết kế sản phẩm.
- Hướng dẫn sấy cuộn dây bằng lò sấy chân không.
- Tiêu chuẩn QCVN 18:2007/BKHCN, IEC 61082, IEC 60044-1
- Sổ tay chất lượng sản phẩm
4. Các tiêu chuẩn về máy biến dòng.
Hiện nay trên thế giới có nhiều bộ tiêu chuẩn về thiết bị điện nói chung và
máy biến dòng nói riêng. Trong đó có thể kể đến bộ tiêu chuẩn của các tổ chức có
uy tín tên thế giới như IEEE (Institute ofElectrical and Electronics Engineers), IEC
(International Electrotechnical Commission), ANSI (American National Standards
Institute), Ở nước ta cũng có quy định về trang bị điện, thiết bị điện nói chung,
còn đối với máy biến dòng chúng ta có tiêu chuẩn TCVN 7691-1:2007 được viết
theo nội dung của tiêu chuẩn IEC60044-1:2003.
Đây là một bộ tiêu chuẩn áp dụng cho các máy biến dòng chế tạo mới được
sử dụng cùng với các thiết bị đo điện và thiết bị bảo vệ bằng điện có tần số nằm

trong dải 15Hz đến 100Hz.
Trong bộ tiêu chuẩn này nêu đầy đủ các quy định về máy biến dòng, từ định
nghĩa, các điều kiện vận hành, các thông số kỹ thuật, yêu cầu về thiết kế cũng như
các hạng mục thử nghiệm và các yêu cầu bổ sung đối với các loại biến dòng khác
nhau.
Sai số tỷ số là sai số của máy biến dòng gây ra trong phép đo dòng điện và
do tỷ số biến dòng thực tế khác với tỷ số biến dòng danh định. Sai số tỷ số, tính
bằng phần trăm, được xác định theo công thức:
Sai số tỷ số % =
2 1
1
( ) 100
n
K I I
I
− ×
Trong đó:
• K
n
- tỷ số biến dòng danh định,
• I
1
- dòng điện sơ cấp thực tế,
• I
2
- dòng điện thứ cấp thực tế khi có dòng điện sơ cấp I
1
chạy qua
trong điều kiện đo.
Sai số góc pha là độ lệch về góc pha giữa vectơ dòng điện sơ cấp và vectơ

dòng điện thứ cấp, chiều của vectơ được chọn sao cho góc lệch bằng 0 đối với
máy biến dòng lý tưởng. Góc lệch pha được coi là dương nếu vec tơ dòng thứ cấp
vượt trước vec tơ dòng sơ cấp. Góc lệch pha thường được biểu thị bằng phút hoặc
centiradian. (Định nghĩa này chỉ đúng với dòng điện hình sin)
Sai số hỗn hợp là giá trị hiệu dụng của độ lệch giữa giá trị tức thời của
dòng điện sơ cấp và giá trị tức thời của dòng điện thứ cấp nhân với tỷ số biến đổi
danh định, ứng với dấu cộng của dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp tương ứng
với quy ước về ghi nhãn đầu nối. Sai số hỗn hợp thường được biểu thị bằng phần
trăm giá trị hiệu dụng của dòng điện sơ cấp theo công thức:
2
2 1
0
1
100 1
( )
T
c n
K i i dt
I T
ε
= −
∫
Trong đó:
• K
n
- tỷ số biến đổi danh định,
• I
1
- giá trị hiệu dụng của dòng điện sơ cấp,
• i

1
- giá trị tức thời của dòng điện sơ cấp,
• i
2
- giá trị tức thời của dòng điện thứ cấp,
• T - thời gian của một chu kỳ.
4.1. Yêu cầu cấp chính xác đối với máy biến dòng đo lường
- Ấn định cấp chính xác đối với máy biến dòng đo lường
Đối với máy biến dòng đo lường, cấp chính xác được ấn định bởi sai số dòng điện
lớn nhất cho phép tính bằng phần trăm tại giá trị dòng điện danh định đã quy định
đối với cấp chính xác tương ứng.
- Cấp chính xác tiêu chuẩn
Cấp chính xác tiêu chuẩn đối với máy biến dòng đo lường là:
0,1 0,2 0,5 1 3 5
- Giới hạn sai số dòng điện và độ lệch pha đối với máy biến dòng đo lường
Đối với cấp chính xác 0,1 - 0,2 - 0,5 và 1, sai số dòng điện và độ lệch pha ở tần số
danh định không được vượt quá giá trị cho trong bảng dưới đây khi tải thứ cấp
nằm trong phạm vi 25% đến 100% tải danh định.
Cấp
chính
xác
± phần trăm sai số dòng
điện (tỷ số) ứng với
phần trăm dòng điện
danh định cho dưới đây
± độ lệch pha ứng với phần trăm dòng điện danh
định cho dưới đây
Phút Centi radian
5 20 100 120 5 20 100 120 5 20 100 120
0,1

0,2
0,5
1
0,4
0,75
1,5
3,0
0,2
0,35
0,75
1,5
0,1
0,2
0,5
1,0
0,1
0,2
0,5
1,0
15
30
90
180
8
15
45
90
5
10
30

60
5
10
30
60
0,45
0,9
2,7
5,4
0,24
0,45
1,35
2,7
0,15
0,3
0,9
1,8
0,15
0,3
0,9
1,8
Bảng 4.Error! No text of specified style in document 1 Bảng giới hạn sai số và
độ lệch pha cho máy biến dòng đo lường
Đối với cấp chính xác 0,2S và 0,5S, sai số dòng điện và độ lệch pha ở tần số
danh định không được vượt quá giá trị cho trong bảng dưới đây khi tải thứ cấp
nằm trong phạm vi 25% đến 100% tải danh định
Cấp
chín
h
± phần trăm sai số dòng

điện (tỷ số) ứng với phần
trăm dòng điện danh định
± độ lệch pha ứng với phần trăm dòng điện danh
định cho dưới đây
Phút Centi radian
1 5 20
10
0
12
0
1 5 20
10
0
12
0
1 5 20
10
0
120
0,2S
0,5S
0,75
1,5
0,3
5
0,7
5
0,2
0,5

0,2
0,5
0,2
0,5
30
90
15
45
10
30
10
30
10
30
0,
9
2,
7
0,4
5
1,3
5
0,3
0,9
0,3
0,9
0,3
0,9
Bảng4. Error! No text of specified style in document 2 Bảng giới hạn sai số và
độ lệch pha cho máy biến dòng đo lường

Tải thứ cấp dùng cho mục đích thử nghiệm cần có hệ số công suất 0,8; đối
với tải nhỏ hơn 5VA thì hệ số công suất là 1,0. Trong mọi trường hợp, tải thử
nghiệm không được nhỏ hơn 1VA.
4.2. Yêu cầu cấp chính xác đối với máy biến dòng bảo vệ
- Hệ số giới hạn độ chính xác tiêu chuẩn
Hệ số giới hạn độ chính xác tiêu chuẩn là:
5 - 10 - 15 - 20 - 30
- Cấp chính xác đối với máy biến dòng bảo vệ
- Cấp chính xác thiết kế
Đối với máy biến dòng bảo vệ, cấp chính xác được thiết kế thông qua phần trăm
sai số hỗn hợp lớn nhất tại giới hạn dòng sơ cấp có độ chính xác danh định đã đề
ra đối với cấp chính xác có liên quan.
* Cấp chính xác tiêu chuẩn
Cấp chính xác tiêu chuẩn của máy biến dòng bảo vệ là 5P và 10P
* Giới hạn sai số đối với máy biến dòng bảo vệ
Ở tần số danh định với tải danh định nối vào mạch, sai số dòng điện, độ lệch pha
và sai số hỗn hợp không được vượt quá các giá trị cho trong bảng dưới đây:
Cấp
chính
Sai số dòng điện (tỷ

số) ở dòng sơ cấp
Độ lệch pha ở dòng
điện sơ cấp danh định
Sai số hỗn hợp ở dòng
điện giới hạn cấp
Phút
Centi
radian
5P

10P
± 1
± 3
± 60
± 60
± 1,8
± 1,8
5
10
Bảng4.Error! No text of specified style in document 3 Bảng giới hạn sai số cho
máy biến dòng bảo vệ
Tải thứ cấp dùng cho mục đích thử nghiệm cần có hệ số công suất 0,8 hoặc 1,0.
4.3. Các yêu cầu về vận hành của máy biến dòng trong hệ thống
điện
Máy biến dòng trong hệ thống điện thường được lắp đặt trên cột điện, tại
các trạm hoặc trong tủ điện. Máy được đấu nối trực tiếp với điện áp trung thế, cao
thế qua các đầu nối sơ cấp (đối với các máy biến dòng lắp đặt trong tủ điện hạ thế,
thông thường dây cáp từ nguồn đưa vào được lồng xuyên qua cửa sổ máy biến
dòng chính là dây sơ cấp), dòng điện có điện áp cao, trị số lớn phía sơ cấp sẽ được
chuyển thành dòng tiêu chuẩn để cấp điện cho các mạch đo lường và bảo vệ nối
với các đầu ra thứ cấp. Vì vậy, các hiện tượng trên đường dây (quá điện áp, quá
dòng điện, sóng hài, ) sẽ ảnh hưởng trực tiếp lên máy biến dòng gây tác động
không mong muốn lên các thiết bị nối phía sau máy biến dòng. Do đó, yêu cầu đối
với máy biến dòng khi vận hành trong hệ thống điện là đảm bảo an toàn (không
cháy, nổ) và đạt độ chính xác cần thiết của tín hiệu đầu ra thứ cấp, tránh gây sai số
khi đo lường (đối với công tơ đo điện) hoặc tác động nhầm (đối với rơle bảo vệ).
Trong các yêu cầu trên thì yêu cầu đạt độ chính xác cần thiết khi vận hành
là yêu cầu quan trọng nhất.
4.4. Các yêu cầu về độ chính xác của máy biến dòng dùng cho mục
đích bảo vệ trong hệ thống điện

Các thiết bị bảo vệ phải làm việc trong điều kiện sự cố với dòng điện sơ cấp
vượt quá nhiều lần so với dòng điện danh định, tuy vậy vẫn phải đảm bảo độ chính
xác cần thiết. Trị số dòng điện sơ cấp ở đó CT còn đảm bảo được độ chính xác yêu
cầu được gọi là dòng điện giới hạn theo độ chính xác. Tỷ số dòng điện giới hạn
theo độ chính xác. Tỷ số dòng điện giới hạn theo độ chính xác và dòng điện danh
định gọi là hệ số giới hạn theo độ chính xác.
Với các máy biến dòng dùng cho thiết bị bảo vệ có cấp chính xác 5P và
10P, sai số cho phép về trị số (%) góc pha (phút) và sai số phức hợp
c
ε
cho trong
bảng 2.3. Tương ứng với điều kiện phụ tải thứ cấp CT bằng 100% phụ tải danh
định, hệ số giới hạn tiêu chuẩn theo độ chính xác bằng 5, 10, 15, 20 và 30.
Để kiểm tra máy biến dòng khi sai số về dòng điện và góc pha đã được xác định,
phụ tải CT phải có cosφ = 0,8 (cảm kháng). Khi phụ tải bé hơn 5VA có thể cho
phép cosφ = 1. Khi hệ số giới hạn theo độ chính xác càng lớn, công suất đầu ra
của CT càng cao. Chẳng hạn phụ tải ở chế độ danh định là 10VA, với hệ số giới
hạn theo độ chính xác bằng 30, ở chế độ ngắn mạch công suất đầu ra phía thứ cấp
của CT có thể đạt đến 9000VA.
Thông số của CT dùng cho đo lường thường được ký hiệu theo phụ tải danh
định và cấp chính xác, chẳng hạn 15VA, cấp chính xác 0,5; còn CT dùng cho bảo
vệ được ký hiệu theo phụ tải danh định, cấp chính xác và hệ số giới hạn theo độ
chính xác, chẳng hạn 30VA, cấp chính xác 5P10. Trên hình 4.2.4 minh họa bằng
đồ thị cách ký hiệu CT dùng cho bảo vệ theo cấp chính xác.
I
1
*
= I /
1
I

1dd
5 10 15 20
5
10
15
20
10P15
5P20
F =10%
i
F =5%
i
I
2
*
= I /
2
I
2dd
Hình 4.4 Minh họa bằng đồ thị ký hiệu của CT dùng cho bảo vệ
Đối với bảo vệ chống chạm đất và nhiều loại bảo vệ khác, người ta quan
tâm đến sức điện động E
2
trong cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng trong quan
hệ với dòng điện từ hóa I
2
và điểm gập (Knee-point) trên đường cong từ hóa (hình
4.2.5). Điểm gập (E
2G
, I

2G
) là điểm đặc trưng trên đường cong từ hóa, tại đó nếu
muốn tăng sức từ động của máy biến dòng thứ cấp lên 10% thì phải tăng dòng
điện từ hóa lên 50%.
0,1E
2G
0,5I
0G
E
2G
E
2
0
I
0G
I
0
G
Hình4.Error! No text of specified style in document 5 Xác định điểm gập G trên
đường cong từ hóa của máy biến dòng
4.5. Các quan hệ sai số của máy biến dòng
Đồ thị vecto của biến dòng cho ở hình 4.4.5. Dòng điện I
2
trùng pha với sức từ
động I
2
w
2
, còn dòng điện I
1

và sức từ động I
1
w
1
trùng pha nhau. Điện áp U
2
trên tải
do tải R
2
, X
2
tạo nên. Sức từ động E
2
gồm sụt áp trên tải U
2
và sụt áp trong cuộn
dây thứ cấp với điện trở r
2
và x
2
. Từ thông Φ
0
sinh ra E
2
, vuông góc 90
0
với E
2
. Sức
từ động I

0
w
1
(sức từ động từ hóa) sinh ra từ thôngΦ
0
.
Hình 4.4-6 Đồ thị vecto của máy biến dòng
Theo định luật bảo toàn dòng điện, ta có:
I
0
w
1
= I
1
w
1
+ I
2
w
2
Trong trường hợp lý tưởng, dòng từ hóa bằng 0, nên:
I
1
w
1
= - I
2
w
2
hoặc theo môđun:

I
0
/I
2
= w
2
/w
1
Với dòng điện định mức, ta có:
1dm 2dm
2
dm
2dm 1 1dm
I w
w
K
I w w
= = =
Với I
0
w
1
≠ 0, sai số của biến dòng sẽ là:
1 1 2 2
1 1
I w I w
I% .100%
I w
−
∆ =

Nếu góc
δ
giữa vecto I1 và I2 bé, có thể coi hiệu số (I
1
w
1
- I
2
w
2
) là hình chiếu của
vecto I
0
w
1
trên trục hoành (đoạn thẳng AC). Sai số dòng điện càng lớn khi đoạn
thẳng AC lớn.
Sai số dòng điện của máy biến dòng có thể viết dưới dạng:
0 1
1 1
I w
I% .sin( ).100%
I w
α ψ
∆ = − +
(aa)
Sai số góc của máy biến dòng (vì
δ
bé) sẽ là:
0 1

1 1
I w
BC
sin .cos( ).100%
OC I w
δ δ α ψ
≈ = = +
; rad
Vì góc
δ
rất bé, nên sai số
δ

thường tính bằng phút:
0 1 0 1
1 1 1 1
I w I w
360.60
. .cos( ) 3440. .cos( )
2 I w I w
δ α ψ α ψ
π
= + = +
; (bb)
trong đó: α là góc lệch pha giữa E2 và I2;
ψ
là góc tổn hao trong lõi thép.
Từ các công thức (aa) và (bb) ta nhận thấy rằng, nếu dòng từ hóa càng bé thì sai số
trị số dòng và sai số góc giảm. Mặt khác, nếu E
2

giảm (bằng cách tăng dòng điện
I
2
, hoặc giảm tổng trở Z
2
của máy biến dòng), thì Φ giảm, dẫn đến giảm sai số của
máy biến dòng. Vì vậy trạng thái làm việc của máy biến dòng là trạng thái ngắn
mạch (Z
2
tải rất bé). Trong máy biến dòng, nếu mạch từ bị bão hòa (do dòng điện
I
1
quá lớn) làm dòng từ hóa tăng nên sai số cũng tăng. Vì vậy từ cảm ở máy biến
dòng thường lấy thấp. Trên hình 4.4.7 cho quan hệ giữa từ thẩm, sai số dòng và
dòng điện sơ cấp, còn trên hình 4.4.8 cho bù sai số bằng cách thay đổi số vòng dây
thứ cấp.
Hình 4.Error! No text of specified style in document 7 Quan hệ giữa từ thẩm,
sai số và dòng sơ cấp
Hình 4.Error! No text of specified style in document 8 Đồ thị vecto của máy
biến dòng
Ở hình 4.4.8, hai đường gấp khúc 3 là đường giới hạn vùng sai số của biến dòng
cấp chính xác 1, còn đường 1 là sai số khi chưa hiệu chỉnh, đường 2 là sai số sau
khi hiệu chỉnh w
2
< w
2đm
(giảm số vòng dây thứ cấp).
Sai số của biến dòng còn phụ thuộc vào các thông số kết cấu của mạch từ. Nếu
tăng chiều dài của mạch từ, từ trở của nó sẽ tăng nên phải tăng dòng từ hóa, dẫn
đến tăng sai số. Nếu tăng tiết diện của mạch từ, từ trở của nó sẽ giảm và giảm sai

số. Vì vậy mạch từ của máy biến dòng thường có tiết diện lớn nhưng chiều dài
trung bình lại nhỏ.
4.6. Các chế độ làm việc của máy biến dòng
- Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, mạch thứ cấp có phụ tải Z
2
Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng của máy
biến dòng:
1
1dm
I
n
I
=
Khi n lớn, sai số máy biến dòng tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp
I
2
hoặc tải Z
2.
Thông thường cho mạch bảo vệ, bội số dòng điện của máy biến dòng
phải đạt giá trị sao cho sai số của nó đạt dưới 10% và được ký hiệu là n
10
.
Hình 4.Error! No text of specified style in document 8 Quan hệ giữa n10 và tải
thứ cấp
Nếu dòng điện thứ cấp giảm (Z
2
tăng) thì bội số dòng điện giảm.
- Chế độ hở mạch thứ cấp của máy biến dòng
Ở chế độ làm việc định mức của máy biến dòng (mạch thứ cấp có tải Z
2

), dòng
điện từ hóa rất bé, dưới 1% dòng định mức I
1
, biên độ từ cảm trong lõi thép thấp,
dòng điện I
2
làm nhiệm vụ khử từ, cân bằng với dòng tải I
1
. Nếu hở mạch thứ cấp
(I
2
= 0), vai trò khử từ của nó không còn, nên toàn bộ sức từ động I
1
w
1
làm nhiệm
vụ từ hóa lõi thép, làm lõi thép bão hòa lớn, dạng sóng của từ cảm B(w
2
) có dạng
xung vuông, có giá trị lớn vì cuộn dây thứ cấp w
2
có số vòng lớn, nên nó sẽ cảm
ứng ra điện áp U
2
có biên độ rất cao, đến hàng chục kV, nguy hiểm cho các thiết bị
thứ cấp và người vận hành ở phía thứ cấp. Trên hình 4.4.9 cho quan hệ giữa từ
cảm B và sức điện động e
2
theo thời gian t của trường hợp này. Vì vậy, máy biến
dòng không bao giờ được để hở mạch phía thứ cấp, do đó cũng không cần cầu chì

bảo vệ phía thứ cấp.
Hình4. Error! No text of specified style in document 9 Quan hệ giữa từ cảm và
sức điện động
Để chống hiện tượng bão hòa trong mạch từ, người ta còn chế tạo máy biến
dòng có khe hở không khí, còn gọi là máy biến dòng tuyến tính. Ưu điểm của loại
máy biến dòng này là giảm hằng số thời gian điện từ, nhanh chóng giảm từ thông
dư trong mạch từ sau khi xảy ra sự cố.
Máy biến dòng với mạch từ có khe hở không khí mạch từ làm giảm điện
cảm của mạch từ hóa do đó làm giảm giảm được tiết diện lõi thép mạch từ so với
các biến dòng có mạch từ kín.
Hiện nay người ta chế tạo loại biến dòng có khe hở bé (thường có 2 khe hở
nhỏ với tổng chiều rộng của khe khoảng 0,12mm) và loại có khe hở lớn (nhiều khe
hở với tổng chiều rộng khoảng 7,5-10mm). Máy biến dòng có khe hở để giảm từ
thông dư Φ
r
trong mạch từ của biến dòng sau khi dòng điện sự cố đã bị cắt. Trong
máy biến dòng thông thường với mạch từ khép kín, sau khi cắt dòng điện sơ cấp,
từ thông dư có thể tồn tại rất lâu tùy theo dấu của từ thông khi đóng lại dòng điện
sơ cấp mà mạch từ có thể bão hòa hay không. Trong trường hợp từ thông ở nửa
chu kỳ đầu sau khi đóng lại, dòng điện cùng dấu với từ thông dư thì mạch từ của
biến dòng có thể bị bão hòa ngay lập tức.
Máy biến dòng với khe hở có hể giảm hệ số từ dư K
r
xuống còn khoảng 0,1
(thay vì 0,8 đối với biến dòng thông thường) và hằng số thời gian của biến dòng
xuống còn 0,1-1s. Như vậy kích thước của máy biến dòng sẽ giảm rất đáng kể.
Để cải thiện hơn đặc tính làm việc của máy biến dòng trong quá trình quá
độ, người ta còn chế tạo loại máy biến dòng với mạch từ có khe hở lớn. Máy biến
dòng có khe hở lớn còn được gọi là máy biến dòng tuyến tính.
Loại máy biến dòng tuyến tính có tiết diện lõi thép bé hơn nhiều so với loại thông

thường. Từ thông dư trong lõi thép biến dòng tuyến tính giảm xuống gần giá trị 0
và hằng số thời gian bé hơn 60 ms. Nhược điểm chính của loại biến dòng này là
truyền thành phần một chiều trong dòng điện sự cố không chính xác và thành phần
một chiều có thể duy trì trong dòng điện thứ cấp sau khi đã cắt mạch thứ cấp.
Các máy biến dòng có khe hở nên dùng cho các sơ đồ bảo vệ các thành
phần trong hệ thống điện có công suất lớn, vì nếu dùng biến dòng thông thường
khả năng mạch bão hòa sẽ rất cao làm cho các bảo vệ tác động có thời gian tác
động nhầm.
Máy biến dòng tuyến tính thường được sử dụng cho bảo vệ so lệch các phần tử có
công suất lớn và cho một số sơ đồ bảo vệ so lệch thanh góp.
Các máy biến dòng đôi khi còn phân loại theo khả năng đáp ứng đối với quá
trình quá độ (Transient Performance). Theo khả năng này máy biến dòng được
chia ra các loại:
TPX - bao gồm các loại biến dòng thông thường có mạch từ kín được thiết kế tăng
cường hệ số quá độ.
TPY - bao gồm các loại biến dòng có khe hở không khí bé.
TPZ - bao gồm các loại biến dòng có khe hở không khí lớn hay còn gọi là biến
dòng tuyến tính.
Thông số và đặc tính
Loại biến dòng
TPX TPY TPZ
Sai số về biên độ f
i
1%±
1%±
1%±
Sai số về góc pha
i
θ
60'

±
60'
±
180' 6s
±
Hệ số từ dư K
r
0,8
≈
0,1
≈
0≈
Hằng số thời gian T Vài giây
0,1 1s
÷
60 6s
±
Chuyển đổi thành phần
một chiều
Chính xác
Tương đối
chính xác
Kém
Bảng4. Error! No text of specified style in document 10 Thông số và đặc tính
của các loại máy biến dòng kiểu TPX, TPY, TPZ
* Kết luận trung gian
Qua việc phân tích các quan hệ sai số, các chế độ làm việc và các yêu cầu độ chính
xác của máy biến dòng dùng cho mục đích bảo vệ rơle ở trên, ta thấy sai số của
máy biến dòng (bao gồm sai số trị số dòng điện và sai số góc pha) được tính theo
các công thức sau:

Sai số trị số dòng điện:
0 1
1 1
I w
I% .sin( ).100%
I w
α ψ
∆ = − +
Sai số góc (vì
δ
bé):
0 1
1 1
I w
sin .cos( ).100%
I w
δ δ α ψ
≈ = +
; rad
Trong đó:
• I
1
là dòng điện sơ cấp.
• w
1
là số vòng dây sơ cấp.
• I
0
là dòng điện từ hóa.
•

α
là góc lệch giữa sức điện động thứ cấp (gồm sụt áp trên tải và
sụt áp trên cuộn thứ cấp của máy biến dòng) E
2
và dòng thứ cấp I
2
.
•
Ψ

là góc tổn hao trong lõi từ.
4.6. Nguyªn nh©n g©y ra sai sè víi m¸y biÕn dßng trung thÕ.
* Khi thö sai sè:
- NÕu sai sè lín th× ph¶i xem quÊn bíc 1 vµ bíc 2 ®óng b¶n vÏ cha, kiÓm tra
chñng lo¹i TI
- Góc lớn phải xem hiện tợng chập vòng hoặc chập lõi tôn
- Chất lợng lõi tôn ảnh hởng rất lớn đến chất lợng, sai số biến dòng. Nếu có
sai số lớn cần kiểm tra lại quy trình ủ tôn.
- Nếu sai số nhỏ thì xem tiếp xúc K L và k l, các đầu hàn, kẹp tốt cha,
taro lại các đầu thứ cấp.
- Phải kiểm soát chặt chẽ khi đo bán thành phẩm mới đổ bớc 1 vì khi máy đã
hoàn chỉnh rất khó sửa chữa.
* Nguyên nhân gây ra sai số trị số và sai số góc của ca cun dõy th cp mỏy
biến dòng, cách khắc phục và hiệu chỉnh:
- Nếu sai số trị số lớn có thể do quấn sai số vòng dây sơ cấp hoặc thứ cấp hoặc
nhầm chủng loại biến dòng. Dựa vào sai số đo đợc ta sẽ chỉnh lại số vòng dây hoặc
xác định lại củng loại của biến dòng.
- Nếu sai số nhỏ có thể do tiếp xúc các đầu cực K, L, k, l , các đầu kẹp, đầu
hàn cha tốt. Phải ta rô lại các lỗ ren và dùng giấy ráp đánh sạch các mặt tiếp xúc bị
epoxy và các chất bẩn dính vào. Sai số cũng có thể do tiết diện lõi tôn thiếu phải

quấn bổ xung cho đủ tiết diện theo thiét kế.
- Nếu sai số góc lớn có thể do hiện tợng chập vòng dây, chập lõi tôn. Phải quấn
lại dây, làm vệ sinh sạch sẽ lõi tôn, nếu không đạt phải hủy bỏ lõi tôn.
* Theo tính toán máy biến dòng trung thế lõi tôn cuộn bảo vệ lớn hơn lõi tôn
cuộn đo lờng.
- Theo tiêu chuẩn của máy biến dòng bảo vệ:
Chỉ số 5P là cấp chính xác của máy biến dòng bảo vệ sai số cho phép 1%,
chỉ số sau đó (5, 10, 20) là chỉ số quá dòng khi xảy ra sự cố: I
n
= 5, 10, 20 lần I
đm

(Với dòng 5A, cấp 5P20 thì I
n
= 5.20 =100A). Khi dòng điện tăng đến trị số quá
dòng cho phép thì mạch từ của cuộn bảo vệ cha đợc bão hòa để cấp tín hiệu dòng
về phần tử chấp hành (rơle dòng) tác động bảo vệ cho thiết bị điện, hệ thống điện.
Ta phải đảm bảo tiết diện dây quấn và mạch từ để máy biến dòng làm việc tin cậy.
Do đó tiết diện của mạch từ cuộn bảo vệ phải lớn để đảm bảo đờng đặc tính từ hóa
ở điểm gấp nhiều lần I
đm
của máy biến dòng.
- Cuộn đo lờng cấp 0,5 theo chủng loại biến dòng 5A hoặc 1A chỉ số quá
dòng chỉ là (1,2 1,5)I
đm
. Do đó lõi từ có tiết diện vừa đủ để đạt cấp chính xác,
không đợc lớn quá để khi có sự cố thì phải bão hòa nhanh để không làm hỏng thiết
bÞ l¾p ë m¹ch nhÞ thø.
5. Phân tích hệ thống đo kiểm máy biến dòng điện trung thế.
5.1. Đo điện trở một chiều các cuộn dây thứ ở tất cả các tỷ số biến

(gọi tắt là đo điện trở một chiều )
5.1.1. Mục đích :
Kiểm tra tình trạng các mối nối trong cuộn dây máy biến dòng .
5.1.2. Phương pháp đo : tương tự như khi tiến hành đo điện trở một chiều máy
biến áp . Cần lưu ý đo theo trình tự như nhau đối với các máy biến dòng cùng kiểu
để dễ so sánh .Không đặt vấn đề tính sai số điện trở một chiều ở cùng một tỷ số
biến của các máy biến dòng cùng loại . Song trong thực tế nếu cùng dụng cụ đo và
phương pháp đo thì các điện trở này thường sai khác nhau không quá 10% .
Trị số điện trở một chiều của các đầu dây của cùng một cuộn thứ cấp : cuộn nào
có tỷ số biến lớn hơn sẽ có điện trở một chiều lớn hơn .
Với cùng một tỷ số biến của cùng một máy biến dòng , cuộn dùng cho bảo vệ có
diện trở một chiều lớn hơn cuộn dùng cho đo lường .
5.2 . Kiểm tra cực tính
5.2 1. Mục đích :
Kiểm tra việc đấu đúng các đầu dây theo thiết kế để phục vụ việc bảo vệ và đo
lường .
3.3.2. Phương pháp :
Dựa vào mầu gen quy định để đấu nối kiểm tra từng cặp đầu dây của tất cả các
cuộn dây thứ cấp ở tất cả các tỷ số biến .
5.3. Kiểm tra tỷ số biến ở tất cả các tỷ số biến .
5.3.1. Mục đích :
Kiểm tra việc đấu đúng các đầu ra và cực tính của từng phần cuộn dây , tỷ số của
vòng dây của cuộn dây thứ cấp. Đo điện trở một chiều ở tất cả các đầu ra cuộn thứ
cấp và kiểm tra cực tính không phát hiện được việc một phần cuộn thứ cấp bị đấu
ngược cực tính .
5.3.2. Phương pháp :
Nguyên tắc chung là tạo trong cuộn nhất thứ một dòng điện , đo và so sánh dòng
điện trong cuộn nhất thứ và cuộn nhị thứ để xác định tỷ số biến ở cấp đó .
a/ Phương pháp so sánh :
Hình 5.3.1 . Sơ đồ đo tỷ số biến của biến dòng điện bằng

phương pháp so sánh
Trong đó :
TTm - biến dòng mẫu có tỷ số biến Km đã biết
TTt - biến dòng cần thử có tỷ số biến Kt chưa biết
Am , At - Ampe mét
Khi tạo trong mạch một dòng điện I , qua ămpe mét Am có dòng I
Am
I = Km * I
Am

Tỷ số biến của biến dòng TTt được xác định theo công thức :
Kt = Km
trong đó I
At
là dòng điện đo được bằng ampe mét At
Phương pháp này :
+Chỉ xác định được tỷ số biến dòng và sai số theo mô dun , không xác định
được sai số góc của biến dòng cần thử .
I
Am
I
At

Am
At
TTm
TTt
Tạo dòng
điều chỉnh
vô cấp

+Thường gặp sai số lớn do sai số của phép đo bao gồm cả sai số của máy
biến dòng mẫu và hai đồng hồ đo .
+Thường chỉ dùng để kiểm tra sơ bộ tỷ số biến dòng , không dùng trong thí
nghiệm trước lắp đặt hoặc kiểm tra phục vụ sự cố , kiểm tra đặc biệt nhất là khi
có tranh chấp về sản lượng điện tiêu thụ hoặc nghi ngờ bảo vệ tác động sai .
b/ Sử dụng thiết bị hợp bộ
Hiện nay có những hợp bộ xác định tỷ số biến , trong đó có xác định sai số góc và
sai số môđun . Hợp bộ có thể cân bằng tự động hoặc cân bằng bằng tay .
5.3.3. Các lưu ý :
Với các máy biến dòng có hai hoặc hơn hai tỷ số cuộn dây thứ được quấn
trên các lõi thép khác nhau , khi đo tỷ số biến của cuộn nhất thứ với một cuộn nhị
thứ thì các cuộn nhị thứ còn lại phải được đấu tắt chắc chắn bằng dây đồng mềm
có tiết diện không dưới 2,5 mm
2
.
Dây dùng để đấu trong mạch dòng phải là dây đồng mềm có tiết diện không
dưới 2,5 mm
2
.
Đối với các cuộn dây nhị thứ có nhiều tỷ số biến được đấu theo kiểu tự ngẫu
, khi đo tỷ số biến ở một cấp nào đó thì các đầu dây còn lại của cuộn đó không
được đấu tắt với nhau .
Hình 5.3.2 . Sơ đồ dấu đúng biến dòng một cuộn nhị thứ
hai cấp tỷ số biến
L1 L2
I1 I2 I3
Am pe mét
L1 L2
I1 I2 I3
Am pe mét

Hình 5.3.3 . Sơ đồ dấu sai biến dòng một cuộn nhị thứ
hai cấp tỷ số biến
Hình 5.3.4 . Sơ đồ đấu sai biến dòng hai cuộn nhị thứ
hai cấp tỷ số biến , chỉ dùng một cuộn I11-I12
L1
I11 I12 I13
Am pe mét
L2
I21 I22 I23
L1
I11 I12 I13
Am pe mét
L2
I21 I22 I23
L1
I11 I12 I13
Am pe mét
L2
I21 I22 I23
Hình 5.3.5 . Sơ đồ dấu đúng biến dòng hai cuộn thứ cấp hai cấp tỷ số biến ,
chỉ dùng một cuộn I11-I12
Trong vận hành : Đối với các cuộn dây thứ cấp có nhiều tỷ số biến được
đấu theo kiểu tự ngẫu thì các đầu dây còn lại ( không dùng đến ) của cuộn đó
không được đấu tắt với nhau . Các cuộn dây thứ cấp còn lại được quấn trên các lõi
thép khác nhau ( không dùng đến ) phải được đấu tắt chắc chắn bằng dây đồng
mềm có tiết diện không dưới 2,5 mm
2
.
5.4. Đo đặc tuyến từ hóa ( còn gọi là đặc tuyến Vôn - Ămpe ) của cuộn dây nhị
thứ ở các tỷ số biến

5.4. 1 . Mục đích : Kiểm tra chất lượng lõi thép và cuộn dây của biến dòng
5.4.2 . Phương pháp :

Hình 5.4.1 . Sơ đồ lấy đặc tuyến V-A của máy biến dòng
AB
V
220VAC
I11
I12
I13
I21
I22
I23
A
Đưa điện áp xoay chiều một pha hình sin vào các đầu dây của cuộn dây thứ
cấp ở một cấp tỷ số biến nào đó . Nâng điện áp từ từ theo chiều tăng dần đều , đọc
trị số điện áp ở các dòng điện tương ứng .
Dòng điện tối đa được chọn là dòng bão hòa . Thông thường chọn dòng bão
hòa là khi chỉ với sự tăng điện áp không đáng kể dòng điện đã tăng rất nhiều .
Người ta cũng chỉ tiến hành đo với dòng điện bằng hai lần dòng điện định mức
của cuộn dây thứ cấp đó , bất kể đã đến điểm bão hòa hay chưa . Điện áp giới hạn
đưa vào cuộn dây thứ cấp máy biến dòng không quá 1800V hiệu dụng . Thường
chia dòng điện từ không đến điểm bão hòa làm 6-8 điểm và đo điện áp tương ứng
tại các dòng điện đó . Khi thí nghiệm đưa vào vận hành phải tiến hành đo đặc
tuyến V-A cho tất cả các cuộn dây thứ cấp ở tất cả các tỷ số biến . Trong vận
hành chỉ phải đo đặc tuyến V-A cho cấp tỷ số biến đang sử dụng . Sau khi đo được
đặc tuyến V-A , so sánh nó với đặc tuyến mẫu của biến dòng điện ở cấp tỷ số biến
tương ứng , hoặc so sánh với đặc tuyến tương đương của biến dòng điện cùng kiểu
, với đặc tuyến của bản thân nó ở lần thí nghiệm trước . Sai lệch của đặc tuyến đo
được với các đặc tuyến này không được quá ± 10% . Nếu dặc tuyến V-A đo được

nằm dưới hoặc trên các đặc tuyến dùng để so sánh quá mức cho phép , phải đặt
vấn để có thể có lỗi trong lõi thép hoặc các vòng dây thứ cấp.
đặc tuyến mẫu
đặc tuyến đo được 1
đặc tuyến đo được 2
V
A
Um
U1
U2
I
Hình 5.4.2. Thí dụ về đặc tuyến V-A
Ở hình 5.4.2 . thể hiện đặc tuyến V-A của hai biến dòng cùng loại ở cùng một cấp
tỷ số . Ứng với cùng một dòng điện I , biến dòng 1 có điện áp của cuộn nhị thứ là
U1 , biến dòng 2 có điện áp của cuộn nhị thứ là U2 >Um>U1 .
Nếu :
> 0,1 hoặc > 0,1 hoặc >0,1
thì phải đặt vấn đề xem xét lại chất lượng các biến dòng .
Khi lấy đặc tuyến V- A chỉ được phép thay đổi điện áp theo một chiều , nếu
đã lỡ quá vị trí đã định trước thì phải quay trở lại trị số không và làm lại từ đầu .
Việc tăng , giảm điện áp không theo một chiều nhất định trong quá trình lấy
đặc tuyến sẽ làm sai lệch các trị số cần đo do từ trễ của lõi thép .
Um- U1
Um
U2 -Um
Um
U2-U1
U1
V
A

1
2
3
4
Hình 5.4.3 Thí dụ minh họa về việc thay đổi chiều tăng giảm điện áp khi lấy đặc
tuyến V -A .
Đặc tuyến V- A phụ thuộc vào chất lượng cuộn dây , chất lượng lõi thép , dạng
sóng điện áp đưa vào cuộn dây . Sơ đồ hình 5.4.3 cho dạng sóng điện áp vào bị
méo , độ méo điện áp càng lớn nếu máy biến áp điều chỉnh càng mang tải lớn . Sơ
đồ hình 5.4.4 cho dạng điện áp tốt hơn song chỉ dùng được cho các máy biến
dòng có đặc tuyến V-A thấp và việc chọn được điện trở công suất R1 và R2 phù
hợp với giải đo là rất khó khăn
Hình5.4.4 . Sơ đồ lấy đặc tuyến V-A nhờ điện trở hạn chế
6.1. Kiến nghị:
- Việc nghiên cứu hoàn thiện và làm chủ quy trình kiểm tra cuộn dây thứ cấp của
máy biến dòng điện điện trung thế cần áp dụng trên hệ thống dây truyền mới để đảm
bảo về mặt sản xuất với số lượng lớn và đảm bảo về mặt kỹ thuật.
- Việc làm chủ quy trình kiểm tra cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng điện
trung thế phải luôn cập nhật thay đổi theo quy trình công nghệ chế tạo cuộn dây thứ
cấp máy biến dòng điện trung thế.
V1
AB
220VAC
I11
I12
I13
I21
I22
I23
R2

A
R1