bao ve role va tu dong hoa dang tuan khanh chapter 4 bien dong dien va bien dien ap ct and vt cuuduongthancong com

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

LOGO
GV : ĐẶNG TUẤN KHANH
BV rơ le và tự động hóa

1

Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp

BV rơ le và tự động hóa

2

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

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

4

1
/>

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
điện sơ cấp I1 trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện thứ cấp
I2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nBI

o
Dòng điện I2 thường là 1A, 5A
o
Biến dòng điện có thông số định mức: Uđm , Iđm , Zđm
o
Ngoài ra còn có thông số khác như sai số, cấp chính xác, phụ
tải thứ cấp
o
Ký hiệu: BI, CT, TI

o Đánh dấu 2 mối dây sơ cấp I và II
o Đánh dấu 2 mối dây thứ cấp 1 và 2
o Nếu đấu nối I ≡ 1 và II ≡ 2 thì dòng 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.

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

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 Zpt ≤ Zđm tổng trở cho cho phép
 Phụ tải của biến dòng điện chỉ được mắc nối tiếp

 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
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 Zpt tăng cao
thì cũng làm cho điện áp thứ cấp tăng Zpt .

e

BV rơ le và tự động hóa

7

BV rơ le và tự động hóa

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

d
dt

8

2
/>

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
động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện.
R1

jX 1

R2'

U1

e

'

 


jX 2'

I 1I 1



R0

jX 0 E 2'

I2



U 2'

R'

d
dt

jX '

BV rơ le và tự động hóa

9

4.1.4. Cấp chính xác

2

'
2

I

I  I OA  OC BC I 0
I  1


 sin(   )
I1
OA
OA I1

R1
AB I 0
 sin(   )
OA I1

jX 1

R2'

I 1I 1

U1

jX 2'



R0

BV rơ le và tự động hóa

jX 0 E

'
2

I2

o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì (  ; I 0 ) sẽ nhỏ dẫn đến sai
số nhỏ
o Khi I1 có giá trị lớn thì sai số sẽ nhỏ nhưng lại gay phát nóng.
o Phụ tải có tính chất trở thì (  ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ
o Tuy nhiên, đối với biến dòng điện có cấu tạo đã cho thì
(  ; I 0 ) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( ) và(I1 )
mà thôi.



U 2'

R'
jX '
11

BV rơ le và tự động hóa

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

10

O

'

 



BV rơ le và tự động hóa

4.1.4. Cấp chính xác

o Cấp chính xác: Do cấu tạo lõi thép (  ; I 0 ), dòng điện sơ cấp I1
dây quấn và, phụ tải thứ cấp ( ) làm cho I1 ≠ I2'
C
B
o Sai số gồm: trị số ΔI và góc pha δI
  A
I 0 I1
o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức
tính các thành phần sai số:
I'

 I  sin( I ) 

o Định nghĩa: Cấp chính xác của biến dòng 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

12

3
/>

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,
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.

o Công suất thứ cấp định mức của biến dòng S2 đm là công suất
max của phụ tải mà nó gay sai số trong giới hạn cho phép.
o Công suất thứ cấp định mức: (vì Z2 rất bé so với Zpt )

S 2 dm  I 2U 2  I 2 ( E2  I 2 Z dm )  I 2 E2
hay

S2dm  I 2U2  I 2 (I 2 Zdm )  I 22 Zdm

5P20
BV rơ le và tự động hóa

BV rơ le và tự động hóa

13

4.1.5. Công suất máy biến dòng

14

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:

K sd 
a.
b.
c.
d.
e.

BV rơ le và tự động hóa

15

IR
Ip

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

BV rơ le và tự động hóa

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

16

4
/>

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

II  Ia Ib  IA
o

Khi bình thường hay N(3) thì
I
I
I
Ia  A K ; Ib  B K ; Ic  C K ; In  Ia  Ib  Ic  0
I
I
I

III  Ib Ic 

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.
o Sơ đồ sao đủ bảo vệ mọi dạng NM
o Hệ số sơ đồ Ksd = 1

o 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
BV rơ le và tự động hóa

17

4.1.6. Bộ lọc dòng thứ tự không

IIII  Ic Ia 

KI

IB

IC

IB

KI

KI

KI

I
C



IA

KI

KI

Vì vậy ta có dòng vào rơ le sẽ lớn hơn dòng pha 3 lần và lệch góc 30 độ.
o
Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM. Nếu là N thì K sd  3
BV rơ le và tự động hóa

18

4.2. Máy biến điện áp

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

o Khi bình thường hay N(3) thì

IR  Ia Ib Ic 0
Tuy nhiên thực tế tồn tại dòng không cân bằng nên sẽ khác 0
o Khi bất đối xứng:

IR  Ia Ib Ic (Ia Ib Ic)/ KI 3.I0
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

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

20

5
/>

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
cấp U1 về điện áp thứ cấp U2 tương ứng với thiết bị đo lường thông
qua tỷ số nU
o
Điện áp U thường là 100V (máy biến điện áp 3 pha), 100 3 V
(đối với máy biến điện áp 1 pha)
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
tải thứ cấp.
Ký hiệu: BU, VT, TU, PT

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 Spt ≤ Sđm tương ứng với cấp chính
xác
 Không được để cho thứ cấp biến điện áp bị ngắn mạch.
 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

4.2.3. Cấp chính xác

22

4.2.3. Cấp chính xác
C

B

'

 '



I 2 (Z 1  Z 2 )

R1

o Định 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 tải thứ cấp Spt = (0.25 đến 1 )S2đm

Hệ số sông suất phụ tải cosφ = 0.8

BV rơ le và tự động hóa

23

jX 1

R2'




U1

jX 2'
'

I1



R0

jX 0 E2'

I2

'

j I 2 ( X 1  X 2' )


U 2'

'

R'

I 2 ( R1  R2' )

F

jX '


 '

U2

A

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com



j I 0 X1

U

2
Ta thấy 2 tam giác gay sai số biến
'
điện áp:
I2
ΔAEF: do dòng từ hóa I0 gay ra
ΔBCF: do dòng tải I’2 gay ra


I0
Lúc không tải I’2 =0 thì vẫn có sai số
do I0 gay ra.
O
BV rơ le và tự động hóa



I0 Z1

E



I 0 R1






24

6
/>

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 0 ), dòng điện tải ( I 2' ) nghĩa
là phụ thuộc vào công suất và số lượng dụng cụ đo mắc vào thứ cấp,
cấu tạo biến điện áp ( Z1 ; Z 2' ) làm cho U1 ≠ U2' = U2.KU
o Sai số gồm: trị số ΔU và góc pha δU
o Dựa vào đồ thị vectơ có thể xác định biểu thức
tính các thành phần sai số:

o Để giảm sai số thì lõi thép phải tốt thì ( I 0 ) sẽ nhỏ dẫn đến sai số
nhỏ
o Phụ tải ( I 2' ) 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
o Phụ thuộc vào cấu tạo của biến điện áp ( Z1 ; Z 2' ) 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 %.

U 

U 2'  U1 OA  OC AB
I R  I X  I ' ( R  R2' )  I 2' r ( X1  X 2' )


  0a 1 0r 1 2a 1

U1
OC
OC
U1

U  sin(U ) 

BC I 0 r R1  I 0 a X 1  I 2' r ( X 1  X 2' )  I 2' a ( R1  R2' )

OC
U1
BV rơ le và tự động hóa

25

4.2.3. Cấp chính xác

27

a. Sơ đồ nối sao
b. Sơ đồ nối tam giác thiếu
c. Sơ đồ bộ lọc áp thứ tự không

BV rơ le và tự động hóa

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

26

4.2.4. Sơ đồ nối dây

o 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.

BV rơ le và tự động hóa

BV rơ le và tự động hóa

28

7
/>

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
nối vào 2 mối dây hở này (để lấy áp thứ tự không).

o 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.
o Với sơ đồ này ta có thể lấy áp pha hay áp dây
tùy ý.
o 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.

BV rơ le và tự động hóa

UR Ua Ub Uc 

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 Khi có ngắn mạch chạm đất thì UR ≠ 0.
o Ta có thể dùng đấu sao sao tam giác hở để có thể lấy được điện áp tùy
thích: pha hay dây

29

4.2.4. Sơ đồ nối dây

BV rơ le và tự động hóa

Cám ơn các bạn

đã lắng nghe

31

32

BV rơle và tự động hóa
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH
CuuDuongThanCong.com

30

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

BV rơ le và tự động hóa

(UA UB UC) 3.U0

KU
KU

8
/>