Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp này được biên soạn theo
chương trình chi tiết chuyên ngành Vận hành nhà máy nhiệt điện, dùng cho hệ
cao đẳng nghề . Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục
đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên và tài liệu học tập cho học sinh, sinh viên.
Giáo trình trình bày những vấn đề cốt lõi nhất của môn Phần điện nhà máy điện và
trạm biến áp. Các bài học được trình bày ngắn gọn, dễ hiểu. Các kiến thức trong giáo
trình được tham khảo từ rất nhiều nguồn khác nhau.
Chúng tơi đã biên soạn cuốn giáo trình Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp

gồm 7 chương với những nội dung cơ bản như sau:
Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp.
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường.
Chương 3: Sơ đồ nối điện chính và tự dùng của nhà máy điện và trạm biến áp
Chương 4: Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp
Chương 5: Thiết bị phân phối điện
Chương 6: Thao tác vận hành thiết bị trạm và Thao tác án động và xả án động các
thiết bị chính
Chương 7: Các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố các thiết bị phân phối
Do chun mơn và thời gian có hạn nên khơng tránh khởi những thiếu sót,
vậyrất mong nhận được những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để
cuốn sách có chất lượng cao hơn.
Bà Rịa – Vũng Tàu tháng 03 năm 2022
Tham gia biên soạn
1. Nguyễn Lê Cương
2. Lê Thị Thu Hường
3. Nguyễn Xuân Thịnh


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1........................................................................................................ 10
KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ........................... 10
1.1. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN............................................................................... 11
1.2. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP ................................................................................ 12

CHƯƠNG 2.......................................................................................................... 9
MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG...................... 9
2.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC................................................................ 10
2.2. PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC ...................................................................... 13
2.3. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) ............................................................................................ 15

2.4. MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI) ..................................................................................... 19

CHƯƠNG 3........................................................................................................ 23
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ
TRẠM BIẾN ÁP ............................................................................................... 23
3.1. CÁC SƠ ĐỒ THANH GÓP CƠ BẢN .......................................................................... 24
3.2. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ........................................ 31
3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CỦA TRẠM BIẾN ÁP GIẢM ÁP ..................................... 36
3.4. SƠ ĐỒ ĐIỆN TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP .................... 37

CHƯƠNG 4........................................................................................................ 44
MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP ........ 44
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG, CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH THỨ CẤP VÀ KÝ HIỆU .. 45
4.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN ............................................. 46
4.3. TÍN HIỆU ....................................................................................................................... 47
4.4. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU CỦA MÁY CẮT ............................................ 48
4.5. KIỂM TRA CÁCH ĐIỆN ............................................................................................. 50

THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN ........................................................................ 54
5.1. KHÁI NIỆM CHUNG ..................................................................................................... 55
5.2 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI TRONG NHÀ ........................................................................... 58
5.3 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI NGOÀI TRỜI ............................................................................ 60
5.4 MỘT SỐ CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI .................................................... 61
5.4.1 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI NGOÀI TRỜI .......................................... 61
5.4.2 CẤU TRÚC CỦA THIẾT BỊ PHÂN PHỐI TRONG NHÀ .......................................... 63

CHƯƠNG 6........................................................................................................ 66
THAO TÁC VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRẠM VÀ THAO TÁC ÁN ĐỘNG
VÀ XẢ ÁN ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ CHÍNH ................................................. 66
6.1 THAO TÁC VẬN HÀNH THIẾT BỊ TRẠM .......................................... 67

6.2 THAO TÁC ÁN ĐỘNG VÀ XẢ ÁN ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ CHÍNH . 70
CHƯƠNG 7........................................................................................................ 76
CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH XỬ LÝ SỰ CỐ CÁC THIẾT BỊ
PHÂN PHỐI ...................................................................................................... 76
7.1 SỰ CỐ MÁY BIẾN ÁP, CÁCH XỬ LÝ ................................................... 77
7.2 SỰ CỐ CÁC MÁY CẮT, CÁCH XỬ LÝ ................................................. 83
7.3 SỰ CỐ DAO CÁCH LY (DCL), CÁCH XỬ LÝ ..................................... 86
7.4 XỬ LÝ SỰ CỐ CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ......................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 89


CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC:
PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.

Tên môn học: PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Mã môn học: ELET52137
2.
Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành, thí
nghiệm, thảo luận, bài tập: 29 giờ; Kiểm tra 2 giờ)
Số tín chỉ: 02
3.

Vị trí, tính chất của mơn học:

-

Vị trí: Môn học phần điện nhà máy điện và trạm biến áp là môn học chuyên

môn nghề trong danh mục các môn học/mô đun đào tạo bắt buộc của nghề vận hành
nhà máy nhiệt điện.
Tính chất: Mơn học này trang bị những kiến thức về phần điện của nhà máy
nhiệt điện và trạm biến áp.
4.

Mục tiêu môn học:

Về kiến thức:
-

Đọc được sơ đồ nối điện chính của các nhà máy điện;
Trình bày được kết cấu của các thiết bị phân phối trong nhà máy điện;

Giải thích được tính năng, tác dụng của mạch thứ cấp; nguồn thao tác của nhà
máy điện;
Trình bày được những khái niệm cơ bản nhất về hệ thống điện quốc gia, nhà
máy điện và trạm biến áp;
Trình bày được các yêu cầu, quy định và quy trình thao tác và vận hành thiết bị
trạm điện;
Trình bày được các sự cố thường gặp và cách xử lý sự cố thiết bị trạm điện.
Về kỹ năng:
-

Tính chọn được các phần tử trong sơ đồ nối điện của nhà máy điện.

Phát hiện được những hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường của thiết
bị và hệ thống điện nhà máy điện, đưa ra được các biện pháp xử lý sự cố.
Viết được phiếu thao tác thiết bị, nhớ và áp dụng được quy trình thao tác.
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

Ngăn nắp, thận trọng, tỉ mỷ, chính xác trong cơng việc.
Rèn luyện được tính kiên trì, tự lập, tự chủ, phát huy tính sáng tạo trong công
việc.
5.

Nội dung môn học:


5.1

TT

Chương trình khung

Mã MH/MĐ

I
1
2
3

COMP64002
COMP62004
COMP62008

4

COMP64010

5

6

COMP63006
FORL66001

7

SAEN52001
II
II.1

8
9
10
11
12

ELET5201
ELEO53012
PETR612002
ELEI53115
ELET52116
II.2

13

ELEO52056

14

ELET52137

15

ELEO54031

16

ELEO54059

17

ELET5316

18

ELEO53140

19

AUTM64116

Tên mơn học, mơ
đun

Các mơn học chung/
đại cương
Giáo dục chính trị
Pháp luật
Giáo dục thể chất

Giáo dục quốc phịng
và An ninh
Tin học
Tiếng Anh
An tồn vệ sinh lao
động
Các mơn học, mơ
đun chun mơn
ngành, nghề
Mơn học, mơ đun cơ
sở
An tồn điện
Điện kỹ thuật cơ bản
Nhiệt kỹ thuật
Đo lường điện
Khí cụ điện
Môn học, mô đun
chuyên môn ngành,
nghề
Tổng quan về nhà
máy nhiệt điện
Phần điện nhà máy
điện và trạm biến áp
Lò hơi và hệ thống
thiết bị phụ
Tua-bin hơi và hệ
thống thiết bị phụ
Bảo vệ rơ le
Thí nghiệm điện cơ
bản

PLC

Thời gian đào tạo (giờ)
Thực
Kiểm
Tí
hành,
tra
n Tổng
Lý
thí nghiệ
chỉ
số
thuyết
m, thảo
T
luận, bài LT H
tập
23

465

180

260

16

9

4
2
2

75
30
60

41
18
5

29
10
51

4
2
0

1
0
4

4

75

36

35

2

2

3
6

75
120

15
42

58
72

0
6

2
0

2

30

23

5

2

0

61

1545

379

1096

26

44

12

240

112

116

8

4

2
3
2
3
2

30
45
45
75
45

28
42
14
14
14

0
0
29
58
29

2
3
1
1
1

0
0
1
2
1

49

1305

267

980

18

40

2

30

28

0

2

0

2

45

14

29

1

1

4

75

42

29

3

1

4

75

42

29

3

1

3

75

14

58

1

2

3

75

14

58

1

2

3

75

14

58

1

2


20

ELEO55160

21

ELEO63161

22

ELEO55162

23

ELEO63163

24

25
25

ELET55157
ELET54153
ELET63120
5.2

Vận hành lò hơi và hệ
thống thiết bị phụ 1
Vận hành lò hơi và hệ
thống thiết bị phụ 2
Vận hành Tua-bin hơi
và hệ thống thiết bị
phụ 1
Vận hành Tua-bin hơi
và hệ thống thiết bị
phụ 2
Trang bị điện 1
Thực tập sản xuất
Khóa luận tốt nghiệp
Tổng cộng

5

135

14

116

1

4

3

75

14

58

1

2

5

135

14

116

1

4

3

75

14

58

1

2

5
4
3
84

120
180
135
2010

28
15
0
559

87
155
129
1356

2
0
0
42

3
10
6
53

Nội dung chi tiết mơn học:
Thời gian (giờ)

Số
TT

Nội dung tổng quát

Tổng
số

Lý
thuyết

Thực hành,
thí nghiệm,
thảo luận,
bài tập

Kiểm tra
LT TH

1

Chương 1: Khái niệm về nhà
máy điện và trạm biến áp

2

2

0

0

0

2

Chương 2: Máy biến áp điện
lực và máy biến áp đo lường

3

1

2

0

0

3

Chương 3: Sơ đồ nối điện
chính và tự dùng của nhà máy
điện và trạm biến áp

10

3

7

0

0

4

Chương 4: Mạch thứ cấp trong
nhà máy điện và trạm biến áp

5

2

2

1

0

5

Chương 5: Thiết bị phân phối
điện

10

2

8

0

0

6

Chương 6: Thao tác vận hành
thiết bị trạm và thao tác án
động và xả án động các thiết bị
chính

7

2

4

0

0

7

Chương 7: Các sự cố thường
gặp và cách xử lý các sự cố
thiết bị phân phối

8

2

6

0

1

45

14

29

1

1

Cộng
6.

Điều kiện thực hiện môn học:


1. Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng:
- Phịng học lý thuyết
2. Trang thiết bị máy móc:
- Máy tính, máy chiếu
Các bản vẽ, tranh ảnh cần thiết

-

3. Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu:
- Giáo trình, giáo án
-

Phiếu học tập

-

Video mơ phỏng hoạt động
Nội dung và phương pháp, đánh giá:

7.

7.1 Kiểm tra thưởng xuyên:

-

Số lượng bài: 01.

-

Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời
điểm bất kỳ trong q trình học thơng qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học,
kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội
dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập.

7.2 Kiểm tra định kỳ:
-

Số lượng bài: 02 bài kiểm tra

-

Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo
theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình mơn học ở mục III có thể
bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận,
làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án
và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu
qui định, trong đó:
Stt

Bài kiểm tra

Hình thức kiểm tra

Nội dung

Thời gian

1.

Bài kiểm tra số 1

Lý thuyết

Bài 1, 2,3,4

45÷60 phút

2.

Bài kiểm tra số 2

Thực hành bài tập

Bài 5,6,7

45÷60 phút

7.3 Thi kết thúc mơn học: Thi lý thuyết
-

Hình thức thi: Thi lý thuyết

-

Thời giant thi: 45÷60 phút.

8.

Hướng dẫn thực hiện mơn học:

1. Phạm vi áp dụng mơn học:
- Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện
hệ Cao đẳng, Trung cấp
2. Hướng dẫn về phương pháp giảng dạy, học tập môn học:


- Đối với giáo viên, giảng viên:
-

Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết với bài học. Giáo án được soạn theo bài
hoặc buổi dạy.

-

Tổ chức giảng dạy: theo lớp.

-

Thiết kế các phiếu học tập

- Đối với người học:
-

Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ

-

Hoàn thành các bài tập

-

Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập.

-

Tuân thủ qui định giờ giấc.

3. Những trọng tâm cần chú ý:
4. Tài liệu tham khảo:
- Giáo trình Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp – TS. Đào Quang
Thạch, TS. Phạm Văn Hòa.
-

Nhà máy nhiệt điện – Nguyễn Công Hân – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà
Nội


CHƯƠNG 1
KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
❖

GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 1:

Chương 1 là chương giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản về nhà máy nhiệt điện
và trạm biến áp để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội dung
môn học ở các bài tiếp theo.
❖

MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 1 LÀ:

Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng
-

Phân biệt được Các loại nhà máy điện, hiểu được ưu và nhược điểm của từng

loại
-

Phân biệt được các trạm biến áp trong hệ thống điện
Trình bày được các chế độ làm việc của điểm trung tính trong hệ thống điện

❖

Tạo tính kiên trì, cẩn thận, tư duy trong cơng việc.
Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 1:

Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,
vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài
tập (cá nhân hoặc nhóm).
Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hoàn thành
đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại
cho người dạy đúng thời gian quy định.

❖
ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 1:
Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết theo tiêu chuẩn
Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
Học liệu, dụng cụ, ngun vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu
tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
❖

Các điều kiện khác: Khơng có
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 1:

✓

Nội dung:
Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓

Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.

✓

Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp

Trang 10

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
-

Phương pháp:

✓

Điểm kiểm tra thường xun: Khơng

✓

Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không

❖

NỘI DUNG CHƯƠNG 1:

1.1. KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN
1.1.1. Khái niệm về nhà máy điện
Nhà máy điện là một xí nghiệp đặc biệt có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng
lượng khác nhau như năng lượng của nhiên liệu (than, dầu, khí đốt, nguyên tử v.v. . . ),
năng lượng của dịng nước, gió, mặt trời v.v ... thành điện năng để cung cấp cho các hộ
tiêu thụ.
Căn cứ vào các loại nhiên liệu sử dụng cho nhà máy điện người ta chia ra: Nhà
máy nhiệt điện, thủy điện, phong điện, nhà máy điện nguyên tử, nhà máy điện dùng
năng lượng mặt trời v.v...
1.1.2. Giới thiệu một số nhà máy điện
1.1.2.1 Nhà máy nhiệt điện: (NĐ)

Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá, dầu hoặc khí đốt,
trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất.
Nhà máy nhiệt điện được chia làm 2 loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện
trích hơi :
+ Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng.
+ Nhà máy nhiệt điện trích hơi: một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào
mục đích cơng nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận.
1.1.2.2 Nhà máy thủy điện: (TĐ)
Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện năng.
Động cơ sơ cấp để quay máy phát thủy điện là các tua bin nước trục ngang hay trục
đứng .
So với nhiệt điện nhà máy thủy điện có một số ưu điểm quan trọng sau :
* Giá thành điện năng thấp chỉ bằng 1/5 - 1/10 nhiệt điện .
* Khởi động nhanh chỉ cần một phút là có thể khởi động xong và cho mang
cơng suất, trong khi đó để khởi động một tổ máy nhiệt điện (kể cả lò và tuabin) phải
mất hàng ngày.
Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp

Trang 11


* Có khả năng tự động hóa cao nên số người phục vụ tính cho một đơn vị cơng
suất chỉ bằng 1/10  1/15 của nhiệt điện.
* Kết hợp các vấn đề khác như cơng trình thủy lợi, chống lũ lụt, hạn hán, giao
thông vận tải, hồ thả cá v.v...
Tuy nhiên nhà máy TĐ cũng có một số nhược điểm đáng chú ý :
* Vốn đầu tư xây dựng một nhà máy rất lớn.
* Thời gian xây dựng dài.
* Công suất bị hạn chế bởi lưu lượng và chiều cao cột nước .
* Thường ở xa hộ tiêu thụ nên phải xây dựng đường dây cao áp rất tốn kém.

1.1.2.3. Nhà máy điện nguyên tử
Thực chất nhà máy điện nguyên tử là một nhà máy nhiệt điện, trong đó lị đốt
than được thay bằng lò phản ứng nguyên tử.
Nhà máy điện nguyên tử tiêu thụ nguyên liệu (Torium và Uranium) rất ít, vì
năng lượng 1kg Uranium tương đương với năng lượng của 2700 tấn than đá tiêu
chuẩn. Vì vậy ở những vùng núi không thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu thì
việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử có ý nghĩa quan trọng.
Năm 1954, Liên Xơ xây dựng nhà máy điện ngun tử đầu tiên có cơng suất
5.000KW, tiêu thụ ngày đêm khoảng 30g Uranium, trong khi đó NĐ có cùng cơng suất
tiêu thụ khoảng (100  110) tấn than xấu.
1.1.2.4. Nhà máy điện dùng sức gió
Trong nhà máy điện này, người ta lợi dụng sức gió để quay một hệ thống cánh
quạt và truyền động để quay máy phát điện. Khó khăn của nhà máy điện này là do tốc
độ và hướng gió ln ln thay đổi, nên điều chỉnh tần số và điện áp gặp nhiều khó
khăn.
1.1.2.5. Nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời
Thực chất cũng là nhà máy nhiệt điện, trong đó lị than được thay thế bằng hệ
thống kính thu nhận nhiệt năng của mặt trời. Nhà máy điện dùng năng lượng của mặt
trời đầu tiên trên thế giới đã được xây dựng ở Liên Xơ với cơng suất 1.200 KW. Ngồi
ra cịn có nhà máy điện sử dụng năng lượng thủy triều.
1.2. KHÁI NIỆM VỀ TRẠM BIẾN ÁP
Trạm biến áp là một cơng trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác,
đây là một khâu quan trọng trong việc liên kết các lưới điện. Phía hạ áp và cao áp có
các thiết bị tương ứng, có nhiệm vụ nhận điện năng từ một nơi và truyền tải đi nơi
khác qua đường dây.

Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp

Trang 12

1.2.1. Trạm tăng áp:
Trạm tăng áp thường đặt ở các nhà máy điện có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện
áp máy phát đến điện áp cao hơn để truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa. Mục đích của
việc tăng điện áp lên cao là để giảm tổn thất khi truyền tải.
1.2.2. Trạm hạ áp:
Trạm hạ áp đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ giá trị cao hơn xuống
giá trị thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện.
Trạm biến áp hạ áp và trung gian làm nhiệm vụ liên lạc giữa 2 cấp điện áp khác
nhau.
❖
1.1.
1.2.

TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 1:
Khái niệm về nhà máy điện
Khái niệm về trạm biến áp

❖
1.
2.
3.

CÂU HỎI CỦNG CỐ CHƯƠNG 1:
Trình bày khái niệm về nhà máy nhiệt điện và trạm biến áp.
Phân loại nhà máy nhiệt điện. Nêu ưu, nhược điểm cả từng loại.
Phân loại trạm biến áp. Nêu ưu, nhược điểm cả từng loại.

Chương 1: Khái niệm về nhà máy điện và trạm biến áp

Trang 13


CHƯƠNG 2

MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG
❖

GIỚI THIỆU VỀ CHƯƠNG 2:

Chương 2 là chương giới thiệu tổng thể những khái niệm cơ bản máy biến áp lực và
máy biến áp đo lường để người học có được kiến thức nền tảng, dễ dàng tiếp cận nội
dung môn học ở các bài tiếp theo.
❖

MỤC TIÊU CỦA CHƯƠNG 2 LÀ:

Sau khi học xong bài học này, học sinh có khả năng
Phát biểu được khái niệm về máy biến áp điện lực và phân loại các loại máy
biến áp đo lường
Phân biệt được các loại máy biến áp điện lực dùng trong nhà máy điện và trạm
biến áp
Nêu được công dụng, cấu tạo và phân loại máy biến điện áp
Nêu được công dụng, cấu tạo và phân loại máy biến dịng điện
Phát huy tính tự giác, sáng tạo và nghiêm túc trong học tập, làm việc
❖
PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2:
-

Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,

vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài
tập (cá nhân hoặc nhóm).
Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học; hồn thành
đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại
cho người dạy đúng thời gian quy định.
❖
ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2:
-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết theo tiêu chuẩn
Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu

tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.
Các điều kiện khác: Khơng có
❖
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 2:
✓

Nội dung:
Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

✓

Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.

✓

Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 9


+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học.
+ Nghiêm túc trong q trình học tập.
-

Phương pháp:

✓

Điểm kiểm tra thường xuyên: Không

✓

Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không

❖

NỘI DUNG CHƯƠNG 2:

2.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
2.1.1 Giới thiệu chung:
- Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý
cảm ứng điện từ thực hiện nhiệm vụ truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp

điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải và sử dụng điện.
- Điện năng được truyền tải từ nhà máy điện (NMĐ) đến hộ tiêu thụ thường
qua nhiều lần biến đổi điện áp bằng các máy biến áp tăng và giảm áp. Do đó tổng
cơng suất đặt của máy biến trong hệ thống điện thường gấp (4 - 6) lần tổng cơng
suất các máy phát có trong hệ thống. Mặc dù hiệu suất MBA tương đối cao (
98%) nhưng tổn thất điện năng hàng năm trong máy biến áp vẫn rất lớn. Vì vậy
người ta mong muốn giảm số bậc máy biến áp, giảm công suất đặt máy biến áp và
sử dụng chúng đạt hiệu quả cao hơn. Điều này có thể thực hiện được bằng cách
thiết kế hệ thống điện hợp lý, sử dụng máy biến áp tự ngẫu trong những mạng điện
thích hợp và tận dụng khả năng tải của máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo
máy biến áp góp phần nâng cao độ tin cậy và tiết kiệm nguyên vật liệu.
Xu thế hiện nay người ta chế tạo MBA với cấp điện áp cao và thay đổi cấu trúc
để tăng công suất đơn vị, với việc sử dụng thép cán nguội có cách điện tốt và hệ thống
làm mát tốt người ta có thể chế tạo những loại MBA có cơng suất đơn vị lớn. Tuy
nhiên cơng suất đơn vị cịn bị hạn chế bởi kích thước, trọng lượng và điều kiện chuyên
chở, ngày nay người ta đã chế tạo được MBA các cỡ sau :
MBA ba pha : Điện áp (220 - 330) kV Công suất 630 MVA
Điện áp 500 kV
Công suất 1.200 MVA
MBA tự ngẫu : Điện áp 500 /110 kV
Công suất 1.500 MVA
MBA một pha : Điện áp 500 kV
Công suất 1.600 MVA
Trong thực tế người ta cố gắng chọn MBA ba pha vì tổn thất trong MBA ba pha
bé hơn trong MBA một pha có cùng cơng suất từ (12 - 15) %, kích thước, trọng lượng,
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 10

gía thành cũng giảm so với MBA một pha. Vì vậy khi không chọn được MBA ba pha
mới chọn MBA một pha .
2.1.2 Cấu tạo của máy biến áp điện lực:

Hình 2.1 - Hình dáng chung của MBA lực
a. Lõi thép:
Lõi thép là phần tử chính của máy biến áp được chế tạo bằng cách ghép các lá
tơn cán nóng hoặc cán lạnh có độ dày từ 0,35mm đến 0,5mm, có thành phần chủ yếu
là sắt (Fe) có pha thêm 4÷ 6% silíc (Si).

Hình 2.2 - Cấu tạo lõi thép và cuộn dây của MBA lực
b. Cuộn dây:
- Vật liệu: thường bằng dây đồng dẹt có tiết diện hình chữ nhật bọc cách điện
bằng giấy tẩm dầu cách điện
- Cuộn hạ áp trong, cao áp ngoài.

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 11


2.1.3. Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.3 - Sơ đồ nguyên lí MBA một pha
Khi ta cấp nguồn điện xoay chiều u1 vào hai đầu dây quấn sơ cấp của MBA,
trong cuộn dây sơ cấp w1 sẽ có dịng điện sơ cấp i1 chạy qua. Dịng điện i1 sinh ra từ
thơng biến thiên chạy trong lõi thép, từ thơng này móc vòng (xuyên qua) đồng thời cả
hai dây quấn sơ cấp w1 và thứ cấp w2 được gọi là từ thông chính.
Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông sẽ làm cho cuộn dây
sơ cấp cảm ứng một sức điện động cảm ứng là:

e 1 = - w1

d
dt

Đồng thời bên cuộn dây thứ cấp có một sức điện động cảm ứng là:
e 2 = - w2

d
dt

Trong đó: w1, w2 là số vịng dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
Khi MBA không tải, dây quấn thứ cấp hở mạch nên dòng điện thứ cấp I2 = 0, từ
thơng chính trong lõi thép chỉ do dịng sơ cấp I0 sinh ra.
Khi MBA có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở Z, dưới tác động của
sức điện động e2 có dịng điện thứ cấp I2 cung cấp điện cho tải. Khi đó từ thơng chính
do đồng thời cả hai dòng sơ cấp I1 và thứ cấp I2 sinh ra.
Điện áp u1 có dạng sin nên từ thông  cũng biến thiên theo dạng sin, ta có:
 = max. sint
Tần số góc  = 2f [rad/s], góc pha ban đầu của từ thơng = 0
e 1 = - w1 .

d
dt

= - w1.max..cost = w1.max.2f.sin(t – п/2)
= 4,44.f.w1. max ;2 sin(t - п/2) = E1. ;2 . sin(t - п/2)
e 2 = - w2 .

d

= - w2.max..cost = w2.max.2f.sin(t - п/2)
dt

= 4,44.f.w2. max ;2 sin(t - п/2) = E2. ;2 . sin(t - п/2)
Tóm lại:
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 12


e1 = E 1 .

. sin(t - п/2)

e2 = E 2 .

. sin(t - п/2)

E1 = 4,44.f.w1. max
E2 = 4,44.f.w2. max
Trong đó:
e1, e2: giá trị tức thời của sức điện động cảm ứng trên cuộn dây sơ cấp, thứ cấp.
E1, E2: giá trị hiệu dụng của sức điện động cảm ứng trên cuộn dây sơ cấp, thứ
cấp.
2.2. PHÂN LOẠI MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
Máy biến áp lực được phân thành 4 loại chính sau đây:
- Máy biến áp 2 cuộn dây
- Máy biến áp 3 cuộn dây
- Máy biến áp tự ngẫu
- Máy biến áp có cuộn dây phân chia

2.2.1. Máy biến áp 2 cuộn dây:
UC

UH

Chiều truyền công suất: Sc ↔ Sh
Sđm là công suất của cuộn cao áp, cuộn hạ áp và cũng là công suất của mạch từ.
2.2.2. Máy biến áp 3 cuộn dây:

UC

Sc ↔ Sh + St
St ↔ Sh + Sc
Sh ↔ Sc + St
Sđm của MBA là cơng suất của cuộn dây có cơng suất lớn nhất (và cũng là công
suất của mạch từ), các cuộn cịn lại có thể bằng Sđm (100%) hoặc bằng 2/3Sđm (66.7%)
được ký hiệu quy ước theo thứ tự cao/trung/hạ.
Ví dụ: 100/100/100; 100/100/66.7; 100/66.7/66.7
2.2.3. Máy biến áp có cuộn dây phân chia
Chiều truyền công suất:

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 13


MBA có cuộn dây phân chia giống MBA 3 cuộn dây, có mạch từ và điện áp sơ
cấp U1 , công suất bằng công suất định mức (S1 = Sđm); cịn 2 cuộn dây kia đều có điện
áp U2, có cơng suất bằng nhau và bằng ½ cơng suất định mức của MBA (S21 = S22 =
Sđm/2).

Khi một cuộn nghỉ làm việc, MBA chỉ có thể làm việc với Sđm/2.
Trong thực tế có thể chế tạo kết hợp vừa tự ngẫu vừa 3 cuộn dây hoặc vừa 3
cuộn dây vừa có cuộn dây phân chia.

S
SC
ST

U
UT
H

H

MBA có CD phân chia

MBATN có CD phân chia

MBA có CD phân chia

2.2.4. Máy biến áp tự ngẫu

Hình 2.4. Sơ đồ tương đương của MBA tự ngẫu
Máy biến áp tự ngẫu làm việc cơ bản giống máy biến áp thường, làm việc dựa
trên nguyên lý cảm ứng điện từ, thực hiện nhiệm vụ truyền tải điện năng từ cấp điện áp
này sang cấp điện áp khác, chỉ khác là ngồi quan hệ về từ cịn có quan hệ trực tiếp về
điện giữa hai cuộn cao và trung.
Giả sử MBATN làm việc ở chế độ giảm áp truyền lượng công suất S từ cuộn
cao áp sang cuộn trung áp.
- Lúc này trong cuộn nối tiếp có dịng Int = IC

- Trong cuộn dây chung có dịng Ich
- Dòng phụ tải là IT = Ich + IC
Dòng điện đi vào trung áp có thể xem gồm hai thành phần:
+ Thành phần Int truyền trực tiếp từ cao sang trung nhờ mối quan hệ về điện
giữa cuộn cao và cuộn trung.
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 14


+ Thành phần Ich truyền từ cao sang trung nhờ mối quan hệ điện từ giữa cuộn
cao và cuộn trung.
Giả thiết bỏ qua tổn thất công suất trong MBA ta có:
S = U C . IC = U T . IT
S = UC . IC = [ (UC - UT ) + UT ] . IC = (UC - UT ).IC + UT . IC
Đặt SBA = [ UC- UT ].IC là công suất biến.
Sđ = UT . IC là công suất điện.
Như vậy công suất S truyền từ cao áp sang trung áp gồm hai thành phần:
- Công suất biến áp truyền từ cao áp sang trung áp bằng quan hệ điện từ (quan
hệ biến áp) với cuộn sơ cấp là cuộn nối tiếp và cuộn thứ cấp là cuộn chung.
- Công suất điện là thành phần công suất truyền tải từ cao sang trung nhờ quan
hệ trực tiếp về điện.
Khi truyền tải công suất định mức từ cao áp sang trung áp thì cuộn nối tiếp và
cuộn chung đều tải một lượng cơng suất Sm. Vì vậy kích thước các cuộn dây này đều
được tính tốn thiết kế theo cơng suất mẫu, theo phần trên kích thước mạch từ cũng
được tính tốn thiết kế theo cơng suất mẫu nên cơng suất mẫu cịn được gọi là cơng
suất tính toán.
Vậy máy biến áp tự ngẫu được thiết kế chế tạo theo cơng suất mẫu nên kích
thước và giá thành của nó nhỏ hơn nhiều so với máy biến áp thường cùng công suất
định mức.

Trong hệ thống điện Việt Nam máy biến áp tự ngẫu được dùng ở các cấp điện
áp sau: 500 kV/220 kV, 220 kV/110kV, 220 V/110V ( Hộ tiêu thụ).
MBA tự ngẫu có 3 chế độ làm việc:
- Chế độ tự ngẫu: là chế độ truyền công suất từ cao áp sang trung áp hoặc
ngược lại. Chế độ tự ngẫu, công suất truyền tải lớn nhất bằng công suất định mức.
- Chế độ biến áp: Là chế độ truyền công suất từ hạ áp sang trung áp ( H → T)
hay từ hạ áp sang cao áp (H→C) hoặc từ hạ áp sang trung áp và cao áp (H→ T+C)
hoặc ngược lại với điều kiện S  Smẫu để cuộn hạ không bị quá tải.
- Chế độ liên hợp: Là chế độ truyền công suất từ hạ áp sang trung áp và từ
cao áp sang trung áp hoặc từ hạ áp sang cao áp và từ trung áp sang cao áp hay ngược
lại.
2.3. MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU)
2.3.1. Công dụng và các tham số của máy biến điện áp
1. Công dụng và nguyên lý hoạt động của máy biến điện áp
Máy biến điện áp (BU hoặc VT – Voltage Transformer) là máy biến áp đo
lường dùng để biến đổi điện áp từ một trị số nào đó U1 (thường U1 ≥ 380V) về một trị
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 15


số thích hợp U2 (100; 100 / 3 và 100/3V) để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo
vệ rơle, tự động hóa, kiểm tra cách điện,... trong mạch điện.
Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp cũng giống như máy biến áp. Song do
đặc điểm làm việc và u cầu cao về độ chính xác nên nó có những nét đặc trưng
riêng. Cấu tạo của các máy biến điện áp thông thường cũng gồm các bộ phận chính là
lõi thép , cuộn dây sơ cấp W1, cuộn dây thứ cấp W2 (hình 2.5).

Hình 2.5 - Cấu tạo của máy biến điện áp
Cuộn sơ cấp W1 gồm rất nhiều vòng dây, tiết diện của dây quấn rất bé, được

mắc song song với mạch điện cần đo có điện áp U1. Điện áp định mức U1đm của cuộn
dây sơ cấp W1 được chế tạo tương ứng với điện áp định mức của các mạng điện. Ví
dụ như đối với các máy biến điện áp ba pha, người ta chế tạo BU có điện áp sơ cấp
định mức 6 ; 10 ; 15 ; 22 kV…; với máy biến điện áp một pha thì điện áp sơ cấp định
mức là 6 / 3 ; 10 / 3 ; 35 / 3 ; 110 / 3 ; 220 / 3 kV.
Cuộn dây thứ cấp W2 thường gồm ít vịng dây, có tiết diện lớn hơn. Các dụng
cụ đo và rơle điện áp được mắc song song với cuộn dây W2 (hình 2.5). Điện áp định
mức của cuộn dây thứ cấp U2đm như trên đã nói thường là 100 V (đối với máy biến
điện áp ba pha), 100 / 3 V (đối với máy biến điện áp một pha) và 100/3 V (đối với
cuộn dây thứ cấp phụ). Như vậy, mặc dù điện áp sơ cấp U1đm của các máy biến điện áp
rất khác nhau, điện áp định mức thứ cấp vẫn được chuẩn hóa với các trị số đã cho. Do
đó các dụng cụ đo, các rơle điện áp … nối với phía thứ cấp của BU đều được chế tạo
với điện áp chuẩn hóa là 100V. Do điện áp làm việc thấp nên cấu tạo của các dụng cụ
đo và rơle rất đơn giản, gọn nhẹ và rẻ tiền hơn so với việc chế tạo ở điện áp cao.
Mặt khác, nhờ có máy biến điện áp mà các dụng cụ đo lường, các rơle được
cách ly với mạng điện áp cao U1, đảm bảo an toàn cho người vận hành. Để đề phịng
nguy hiểm trong trường hợp có điện áp cao xâm nhập điện áp thấp, người ta quy định
phải nối đất an toàn các cuộn dây thứ cấp W2 của tất cả các BU có U1đm từ 500 V trở
lên.
Các dụng cụ đo và rơle được mắc song song với cuộn thứ cấp. Khi làm việc
tuyết đối không được để ngắn mạch cuộn thứ cấp của BU.
2. Các tham số của máy biến điện áp
Ngoài điện áp định mức U1đm và U2đm , máy biến điện áp cịn có các tham số đặc
trưng riêng của nó như sau :
a) Tỷ số biến đổi điện áp định mức kđm

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 16

Tỷ số biến đổi điện áp định mức kđm của máy biến điện áp là tỷ số giữa điện áp
định mức sơ cấp U1đm và điện áp thứ cấp định mức U2đm .

k đm = U1đm / U2đm
b) Sai số của máy biến điện áp
Gồm có sai số về độ lớn điện áp sơ cấp và thứ cấp; sai số về góc lệch pha giữa
vectơ U1 và vectơ kđmU2.
c) Phụ tải và công suất định mức của máy biến điện áp
Phụ tải thứ cấp của máy biến điện áp S là cơng suất của các phụ tải nối vào phía
thứ cấp của nó khi điện áp thứ cấp là định mức U2đm:

S = P2 + Q2 và cos = P∑ / S
 
Trong đó: P, Q - cơng suất tác dụng và công suất phản kháng của các dụng cụ
nối vào phía thứ cấp của BU.
cos - hệ số cơng suất của phụ tải thứ cấp của BU
Công suất định mức của máy biến điện áp Sđm là phụ tải lớn nhất có thể nối vào
phía thứ cấp của nó mà không làm cho sai số của máy biến điện áp vượt quá trị số cho
phép.
d) Cấp chính xác của máy biến điện áp.
Người ta thường chế tạo các máy biến điện áp có các cấp chính xác như ở bảng
Bảng 2.1:
Tên cấp
chính xác

Sai số U%max

0,1

± 0,1

Dùng cho đo lường chính xác và lấy mẫu

0,2

± 0,2

Đo cơng suất chính xác và tính tiền điện

0,5

± 0,5

Để tính tiền điện, đo chính xác

1

±1

Dụng cụ đo công nghiệp: Đo điện áp và công suất

3

±3

Đo điện áp, rơle điện áp…

Công dụng

2.3.2. Cấu tạo và phân loại của máy biến điện áp
Như đã nói ở trên, về cấu tạo, máy biến điện áp gồm có các bộ phận cơ bản là
lõi thép, các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp (hình 2.5).
Theo số pha, người ta phân biệt máy biến điện áp một pha, hai pha, ba pha. Các
BU có điện áp từ 35kV trở lên thường chỉ chế tạo loại một pha. Theo nguyên lý làm
việc, người ta phân biệt BU kiểu cảm ứng, kiểu điện dung và kiểu “mới”.
1. Máy biến điện áp kiểu cảm ứng

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 17


Máy biến điện áp kiểu cảm ứng là các máy biến áp cơng suất nhỏ, có độ chính
xác cao. Trong các BU này, điện áp thứ cấp tỷ lệ và cùng pha với điện áp sơ cấp. Dây
quấn sơ cấp và thứ cấp khơng có liên hệ trực tiếp về điện.

Hình 2.6 - Máy biến điện áp cảm ứng một pha
1. Thùng dầu bằng thép;2. Nắp thùng dầu;3. Sứ đầu vào cao áp; 4.Lõi thép;5. Cuộn sơ
cấp; 6. Đầu nối đất của cuộn sơ cấp; 7. Chốt để tháo nắp; 8. Dầu máy biến áp.
2. Máy biến điện áp kiểu điện dung
Các BU kiểu cảm ứng có kích thước tỷ lệ với điện áp sơ cấp. Chi phí cho việc
chế tạo BU loại này tăng nhanh theo trị số điện áp định mức của máy. Để giảm kích
thước và giá thành của BU, với các lưới điện cao áp tới 765kV, người ta còn sử dụng
các BU làm việc theo nguyên lý phân áp kiểu điện dung.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của BU kiểu điện dung cho trên hình 2.7, gồm bộ
phân áp bằng tụ điện và máy biến áp trung gian.
Máy biến điện áp kiểu điện dung có ưu điểm là chúng có thể được sử dụng để
ghép với hệ thống mạng cao tần truyền tin trong HTĐ.

Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 18


Hình 2.7 - Sơ đồ nguyên lý của BU kiểu điện dung
1. Bộ phân áp điện dung; 2. Tụ cao áp (C1) 3. Tụ điện áp trung gian (C2). 4. Máy biến
điện áp trung gian;5. Điện kháng bù; 6. Các đầu thứ cấp;7. Dây quấn của BU;8. Thiết
bị cản dịu; 9. Dây quấn tinh chỉnh; 10. Đầu tinh chỉnh hạ áp.
2.4. MÁY BIẾN DỊNG ĐIỆN (BI)
2.4.1. Cơng dụng và các tham số của máy biến dịng điện
1. Cơng dụng và nguyên lý hoạt động của máy biến dòng điện
Các phần tử trong HTĐ thường có dịng điện làm việc lớn, không thể đưa trực
tiếp các đại lượng này vào các dụng cụ đo lường, các rơle, các thiết bị tự động hóa và
kiểm tra. Để cung cấp tín hiệu cho các thiết bị trên, người ta dùng các máy biến dòng
điện (BI).
Máy biến dòng điện là các máy biến áp đo lường, làm nhiệm vụ biến đổi dòng
điện lớn cần đo I1 xuống dòng điện tiêu chuẩn I2 với tổn hao và sai số nhỏ để cung cấp
cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ và tự động hóa trong HTĐ một cách an toàn.
Về cầu tạo, BI cũng bao gồm các phần từ cơ bản giống như máy biến áp (hình
2.8): Lõi thép, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.

Hình 2.8 - Cấu tạo của BI
1. Lõi thép; W1. Cuộn sơ cấp; W2 – Cuộn thứ cấp
Cuộn dây sơ cấp W1 gồm một, hai hoặc nhiều vòng, được mắc nối tiếp trong
mạch có dịng điện cần đo I1. Dịng định mức I1đm của cuộn dây sơ cấp W1 được xác
định theo dòng điện làm việc của các phần từ trong mạng điện. Khi làm việc lâu dài,
người ta chế tạo các BI có thể thay đổi được quá tải 20% dòng điện định mức.Trong
một số trường hợp, người ta chế tạo BI có thể thay đổi được dịng điện định mức sơ
cấp I1đm bằng cách dùng các bộ chuyển mạch và cuộn dây sơ cấp gồm hai hay nhiều

phần tử. Chúng có thể được mắc nối tiếp – song song hoặc song song với nhau tùy
theo yêu cầu về việc thay đổi dòng sơ cấp định mức.
Cuộn dây thứ cấp W2 có số vịng dây lớn hơn W1, có thể có một hoặc nhiều
cuộn dây thứ cấp, giống hoặc khác nhau. Các dụng cụ đo được mắc nối tiếp với cuộn
dây thứ cấp W2. Dòng điện định mức thứ cấp I2đm được chế tạo theo tiêu chuẩn là 1
hoặc 5A, trong trường hợp cần dòng điện lớn, dòng thứ cấp có thể là 10A. Do vậy, các
dụng cụ đo lường, các rơle… cũng được chế tạo với dòng điện làm việc tiêu chuẩn là 1
hoặc 5A . Dòng định mức nhỏ nên cấu tạo của chúng đơn giản, gọn nhẹ và rẻ tiền, làm
việc chắc chắn và có thể có độ chính xác cao.
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 19


Nhờ có máy biến dịng điện, các dụng cụ đo lường và bảo vệ làm việc tách biệt
hoàn toàn mạng điện cao áp, đảm bảo an toàn khi vận hành. Để đảm bảo an tồn cuộn
thứ cấp của BI ln được thực hiện nối đất, phòng trường hợp điện áp cao, xâm nhập
điện áp thấp.
Về nguyên lý làm việc của BI cũng giống như máy biến áp. Thứ cấp BI được
nối nối tiếp với mạng điện.
2. Các tham số của máy biến dịng điện.
Ngồi các tham số giống như các khí cụ điện khác: Điện áp định mức Uđm dịng
sơ cấp định mức I1đm, dòng thứ cấp định mức I2đm máy biến dịng điện cịn có các tham
số khác đặc trưng của nó như sau :
a) Tỷ số biến đổi định mức kđm là tỷ số giữa dòng điện sơ cấp định mức I1đm và
dòng điện thứ cấp định mức:
kđm = I1đm/I2đm
b) Sai số của máy biến dòng điện
Cũng như máy biến điện áp, do có tổn thất trong máy biến dòng khi làm việc
nên dòng điện đo được bên thứ cấp I2 sau khi đã nhân với hệ số biến đổi dòng điện

kđmI1 vẫn khác so với dòng điện sơ cấp cần đo I1 cả về trị và góc pha (I1 ≠ I1). Do vậy,
máy biến dòng điện cũng có hai đại lượng sai số đặc trưng là : Sai số về vị trị số I và
sai số về góc pha 1.
c) Phụ tải của máy biến dịng điện.
Tải của máy biến dòng điện là tổng trở của mạch thứ cấp tính theo mơđun Z2
và hệ số cơng suất cos2 :

R +X
 = artg X
R
Z

2

=

2

2







2



Với R - tổng điện trở của các dụng cụ đo và dây dẫn nối vào phía thứ cấp của
máy biến dịng.
Tải định mức của máy biến dịng điện Z2đm là tải lớn nhất có thể nối vào mạch
thứ cấp của nó mà sai số của máy không vượt quá trị số cho phép ứng với cấp chính
xác đã cho. Như vậy, tải định mức là tải qui định theo sai số. Mỗi máy biến dịng có
thể có nhiều tải định mức ứng với các cấp chính xác khác nhau.
d) Cấp chính xác của máy biến dịng
Để xác định cấp chính xác của máy biến dịng phải tiến hành thí nghiệm (hoặc
tính tốn) khi các tham số của máy thay đổi trong phạm vi đã cho.
Cấp chính xác 0,1 thường được dùng khi yêu cầu đo chính xác như trường hợp
dùng trong các phịng thí nghiệm cần độ chính xác cao hoặc dùng cho các dụng cụ
mẫu. Cấp chính xác 0,2 và 0,5 được dùng nhiều khi cần đo cơng suất chính xác, các
dụng cụ đo chính xác và cơng tơ để tính tiền điện. Cấp chính xác 1, 3 cho các dụng cụ
cơng nghiệp như đo dịng điện, cơng suất, cắt rơle dịng điện… cấp chính xác 3, 10
dùng cho các bộ truyền động của máy cắt. Cũng cần nói thêm rằng, tùy theo yêu cầu
của bảo vệ rơle mà có thể sử dụng các máy biến dịng có độ chính xác 0,5; 1; 3 và 10.
Chương 2: Máy biến áp điện lực và máy biến áp đo lường

Trang 20