các khí cụ điện đo lường

4.1 Máy biến dịng điện
4.1.1 Đánh dấu cực tính
4.1.2 Điều kiện làm việc của biến dịng điện
4.1.3 Cấp chính xác của biến dịng điện
4.1.4 Cơng suất của biến dịng
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 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 dịng điện
4.1.4 Cấp chính xác của biến dịng điện
4.1.5 Cơng suất của biến dòng
4.1.6 Sơ đồ đấu dây biến dòng vào Rơle

2


o

Máy biến dịng điện là khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp I1 trong mạch điện có điện áp cao về
dịng điện thứ cấp I2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nBI

o
o
o
o

Dịng điện I2 thường là 1A, 5A, đơi khi lên đến 10A.
Biến dịng điện có thơng số định mức: Uđm , Iđm , Zđm
Ngồi ra cịn có thơng số khác như sai số, cấp chính xác, phụ tải thứ cấp

Ký hiệu: BI, CT

3


oĐánh dấu 2 mối dây sơ cấp I và II
oĐánh dấu 2 mối dây thứ cấp 1 và 2
oNếu đấu nối I≡ 1 và II≡ 2 thì dịng 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.

4


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


Khơng được để cho thứ cấp biến dịng điện hở mạch vì khi đó ta có I0 = I1 rất lớn làm từ thơng bị bảo hịa
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 dịng khơng 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 .

dΦ
e=−
dt

6


oĐịnh nghĩa: Cấp chính xác của biến dịng 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
Dòng điện sơ cấp I1 = (1 đến 1.2) I1đm
Phụ

tải thứ cấp Zpt = (0.25 đến 1 ) Z2đm

7

oCấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép (
≠ I2

'

Ψ; I 0

), dòng điện sơ cấp I1 dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I1

α

oSai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI
oDựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức
tính các thành phần sai số:

C

I1 − I 2' OA − OC BC I 0
∆I =
=
≈
= sin(α + Ψ )
I1
OA
OA I1

α +Ψ A

AB I 0

δ I ≈ sin(δ I ) =
= sin(α + Ψ )
OA I1
R1

jX 1

I 2'
R2'

•

U1

I1

R0

•

jX 0 E2'

I 0 I1

δI

jX 2'
•'

•

B

I2

•

U 2'

R'
jX

O
'

8


oĐể giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số nhỏ
Ψ; I 0
oKhi I1 có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng.
oPhụ tải có tính chất trở thì ( ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ
oTuy nhiên, đối với biến dịng điện có cấu tạo đã cho thì (
) cố định, sai số biến dịng điện phụ thuộc vào
( ) và(I1 ) mà thôi.

Ψ; I 0

α
α

9


oCăn 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 cơng 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.

10


oCơng suất thứ cấp định mức của biến dịng S2 đm là cơng suất max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới
hạn cho phép.

oCông suất thứ cấp định mức: (vì Z2 rất bé so với Zpt )

hay

S 2 dm = I 2U 2 = I 2 ( E2 − I 2 Z dm ) = I 2 E2

S2 dm = I 2U 2 = I 2 ( I 2 Z dm ) = I 22 Z dm

11


oDòng 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.
ohệ số sơ đồ:

I
K =
I

a.Sơ đồ sao đủ
R
sd
b.Sơ đồ sao thiếu
c.Sơ đồ biến dòng nối tam giác nhưng rơlep đấu sao
d.Sơ đồ rơle nối vào hiệu số dòng điện trên 2 pha
e.Sơ đồ bộ lọc dịng thứ tự khơng

12


oKhi bình thường hay N(3) thì

IA

IB

IC

I a = okhi N(2);thìI bIn==0, vì tổng;dịng
I c =NM 2 pha =;0. DịngI n NM
= Ichỉa chạy
+ I bqua+ 2Irơle
=của0 2 pha bị sự cố.
c

K (1)
KI
KI
I
oKhi N

, chỉ có 1 rơle của pha sự cố có dịng NM đi qua.

oSơ đồ dao đủ bảo vệ mọi dạng NM
oHệ số sơ đồ Ksd = 1
oLưu ý: chọn 3 biến dòng điện giống nhau để tránh tình trạng mất cân bằng. thực tế ln tồn tại dịng khơng
cân bằng khoảng 0.01 đến 0.02 A

13


oKhi bình thường hay N(3) thì

IA

IC

I a thì= In =0, nếu; I2cpha= có biến dịng
; thìIcón dịng
= I aNM+ qua
I c =2 rơle
− Icòn
b dòng In =0; nếu 2 pha trong đó chỉ
K
K

có 1 pha có biến dịng thì dịng
I NM đó qua 1 rơle
I dây pha sự cố và dây chung
okhi N

(2)

oKhi N(1) , nếu tại pha khơng có biến dịng thì khơng bảo vệ được
oSơ đồ dao thiếu bảo vệ NM nhiều pha, không bảo vệ ngắn mạch 1 pha
oHệ số sơ đồ Ksd = 1

14


oKhi bình thường hay N(3) thì

I I = I a − Ib =

IA

I II = I b − I c =

IB

KI

−

IB

−

IC

KI
I I = Ic − Ia =

K I le sẽ lớnKhơnI dịng pha
vì vậy ta có dịng vào rơ
o

IC

K
lần và lệch góc 30 độ. I

−

IA

KI

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

3

K sd = 3
15

oKhi bình thường hay N(3) thì

I R = I a − (2)
Ic =
oKhi N

IA

K

−

IC

K

nếu 2 pha có
I biến dịng Ithì IA = - IC, IR = 2Ia

oKhi N(1) , nếu tại pha khơng có biến dịng thì khơng bảo vệ được
oChỉ bảo vệ ngắn mạch nhiều pha, không bảo vệ ngắn mạch 1 pha
oHệ số sơ đồ

K sd = 3

16


oKhi bình thường hay N(3) thì

I R = I a + Ib + Ic = 0

tuy nhiện thực tế tồn tại dịng khơng cân bằng nên sẽ khác 0

oKhi bất đối xứng:

I = I + I + I = ( I + I + I ) / K = 3.I 0

Dòng qua rơle la IR = 3I0 .

R chỉ abảo vệ bNM mộtc pha chậm
a đấtbvà 2 pha
c chạm Iđất.
oVậy

17


4.2 Máy biến điện áp
4.2.1 Định nghĩa
4.2.2 Đánh dấu cực tính (như phần biến dịng)
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


o

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
o
o
o

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 thơng số định mức: Uđm , Iđm , Sđm
Ngồi ra cịn có thơng số khác như sai số, cấp chính xác, phụ tải thứ cấp.

Ký hiệu: BU, VT

100

3

19


oTương như máy biến dòng điện

20


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
Khơng 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


oĐịnh 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:

Tần

số định mức f = 50Hz
Điện áp sơ cấp U1 = (0.9 đến 1.1) Uđm
Phụ
Hệ

tải thứ cấp Spt = (0.25 đến 1 )S2đm

số sông suất phụ tải cosφ = 0.8

22


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'

jX '
U2

δU

A

•

•

j I 0 X1

ϕ2

•

I 0 R1

I2
•

I0
O

•

I 0 Z1

E

•'

ΔBCF: do dịng tải I’2 gay ra
Lúc khơng tải I’2 =0 thì vẫn có sai

I 2 ( R1 + R2' )

F

R'

• '

Ta thấy 2 tam giác gay sai số
biến điện áp:
ΔAEF: do dịng từ hóa I0 gay ra

•'

23
•

Φ

Ψ


oCấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép (

' và số lượng
) nghĩa là phụ thuộc vào công suât
I
I0 '
2
) làm cho U1 ≠ U2 = U2.KU

), dòng điện tải (

dụng cụ đo mắc vào thứ cấp, cấu tạo biến điện áp (

oSai số gồm: trị số ΔU và góc pha δU '
Z1định
; Z 2biểu thức
oDựa vào đồ thị vectơ có thể xác
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

δU ≈ sin(δU ) =

24


oĐể giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số nhỏ
I0
oPhụ tải ( ) của biến điện áp không được vượt quá giá trị cho phép, ngồi tra cịn phụ thuộc vào hệ số công
suất của phụ tải thứ cấp
'
oPhụ thuộc vào Icấu
2 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 %.

Z1 ; Z 2'

25