BÀI THUYẾT TRÌNH MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ÁP

Do điện áp và dòng của lưới cao mà các thiết bị đo lường hoặc relay làm việc với điện áp và dòng nhỏ nên VT và CT là các thiết bị trung gian để kết nối chúng lại với nhauDo điện áp và dòng của lưới cao mà các thiết bị đo lường hoặc relay làm việc với điện áp và dòng nhỏ nên VT và CT là các thiết bị trung gian để kết nối chúng lại với nhau

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI THUYẾT TRÌNH

MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ÁP

Đào Thọ Thiện 41203560 Nguyễn Minh Tân 41203296

Võ Thiện Phúc 41202824

GVHD: Phạm Đình Anh Khôi

Trang 2

2 MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN TỪ

3 MÁY BIẾN ÁP KIỂU TỤ

4 MÁY BIẾN DÒNG (CT)

5 CÁC THIẾT BỊ BIẾN ĐỔI MỚI

Máy biến áp và máy biến dòng

Trang 3

 Do điện áp và dòng của lưới cao mà các thiết bị đo lường hoặc relay làm việc với điện áp và dòng

nhỏ nên VT và CT là các thiết bị trung gian để kết nối chúng lại với nhau

Trang 4

dễ dàng tính toán trong đo lường cụ thể

 Nhiều hệ thống bảo vệ được lắp đặt ngay đầu ra của VT

và CT để theo dõi sự cố của hệ thống trong suốt quá trình vận hành

 Khi áp và dòng ra của VT và CT bị lỗi sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của hệ thống bảo vệ Vì vậy, VT và CT cần được hiểu rõ về cấu tạo và cách hoạt động

1 Giới thiệu

Trang 6

 VT và CT thường giống nhau về cấu tạo Tuy nhiên,

sự khác nhau giữa VT và CT nằm chủ yếu ở cách kết nối chúng vào mạch điện

 VT rất giống các máy biến đổi công suất nhỏ, chỉ khác

ở chi tiết thiết kế để điều chỉnh chính xác tỷ lệ các giá trị đầu ra

 CT có các cuộn dây sơ cấp được nối tiếp với mạch

điện

Trang 7

Trang 8

4 Bảo vệ máy biến áp

2 Máy biến áp điện từ

5 Xây dựng máy biến áp

6 Kết nối điện áp dư máy biến áp

7 Đặc tính quá độ

8 Máy biến áp ghép tầng

Trang 9

LOAD

Trang 10

Vs’ LOAD

Trang 11

 Sai số này dương, điện áp thứ cấp vượt quá giá trị định mức và khi đó tỉ số vòng dây của máy biến áp không bằng tỉ số định mức để điều chỉnh một số vòng dây được

bù thêm vào

 Tỉ lệ sai số dương ứng với khả năng chịu tải nhỏ

 Tỉ lệ âm ứng với khả năng chịu tải lớn

Trang 12

 Căn cứ vào sai số mà người ta chia làm các cấp chính xác: 0.2, 0.5, 1, 3

2 Sai số

Trang 13

 Cấp chính xác 0.1 và 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, 5 dùng các bộ truyền động cho CB

 Đối với hệ thống bảo vệ rơle thì tùy độ chính xác mà chọn

Trang 14

 Bảng giới hạn bổ sung cho việc bảo vệ

2 Sai số

 Trong khi sự cố xảy ra, để thực hiện mục đích bảo vệ

việc xác định giá trị điện áp thực sự quan trọng

Trang 15

3 Hệ số điện áp Vf (voltage factors)

 Hệ số điện áp Vf là giới hạn cao nhất của điện áp

hoạt động, được quy về điện áp đơn vị tương đối

 Thời gian cho phép của điện áp tối đa

Trang 16

4 Bảo vệ máy biến áp

 Máy biến áp cần được bảo

vệ bởi cầu chì H.R.C (high

rupturing capacity fuse) vì

điện áp ở phía sơ cấp có thể

lên tới 66kV

 Phía thứ cấp của một máy

biến điện áp nên được bảo

vệ bằng cầu chì hoặc một

aptomat loại nhỏ (MCB-

miniature circuit breaker)

Trang 17

5 Xây dựng máy biến áp

 Việc xây dựng một máy biến áp điện áp dựa vào các yếu tố sau

Trang 18

5 Xây dựng máy biến áp

a Công suất hiếm khi nhiều hơn 200-300 VA Việc làm mát hiếm khi là một vấn đề

b Lớp cách điện- được thiết kế cho các hệ thống cấp điện áp xung Khối lượng chất cách ly thường lớn hơn khối lượng dây nối

c Thiết kế cơ khí- thường không cần thiết để chịu được dòng điện ngắn mạch Mô hình nhỏ để đặt trong không gian phù hợp với thiết bị đóng cắt có sẵn

 Cấp điện áp ba pha phổ biến lên đến 36KV

 Máy biến áp cho đường dây trung thế sẽ có cách điện khô

 Máy biến áp cho đường dây cao thế và siêu cao thế, thì

Trang 19

6 Kết nối điện áp dư máy biến áp

 Khi vận hành bình thường:

 Khi xảy ra sự cố:

Trang 20

6 Kết nối điện áp dư máy biến áp

 Điện áp dư được

Trang 21

7 Đặc tính quá độ (transient performance)

 Việc sử dụng máy biến điện áp cổ điển ta thường bị ảnh hưởng bởi sai số gây ra bởi đặc tính quá độ trong một khoảng chu kì ngắn

 Tuy nhiên đặc tính này không ảnh hưởng nhiều lắm đến hoạt động của máy biến áp điện từ do nó được thiết kế với mật độ từ thông thấp

 Trong quá trình hoạt động cuộn dâu sơ cấp có nhiệm vụ duy trì lực từ để giữ từ thông ngay cả khi nguồn điện bị ngắt đột ngột

Trang 22

8 Máy biến áp ghép tầng (cascade voltage tranfomer)

 Máy biến áp ghép tầng được

dùng để giải quyết vấn đề về đặc

tính tức thời

 Máy biến áp ghép tầng giải quyết

khó khăn thực hiện cách điện đối

với điện áp cao bằng cách giảm

điện áp sơ cấp xuống thông qua

các tầng tách biệt

 Một VT hoàn chỉnh bao gồm

cuộn sơ cấp (P), cuộn dây nối(C)

và cuộn thứ cấp (S)

Trang 23

Trang 24

3 Máy biến điện áp kiểu tụ

Theo sự phát triển của máy biến điện áp kiểu tụ thì có 3 loại:

 bộ chia áp kiểu tụ cơ bản

 bộ chia áp kiểu tụ có bù điện cảm

 mạch chia áp có E/MVT với từng ngõ ra

Trang 25

 Máy biến áp kiểu tụ thường có giá trị kinh tế cao hơn

các loại khác

 Thiết bị này cơ bản là một bộ chia áp bằng cách điều

chỉnh điện dung Điện áp đầu ra bị ảnh hưởng bởi tải

 Trở kháng tương đương mang tính dung vì thế có thể

được bù bởi một cuộn cảm nằm trong thiết bị Một

cuộn cảm lý tưởng có thể cho bất kỳ giá trị đầu ra

Trang 26

 Cuộn cảm có trở kháng nên điện áp ngõ ra

sẽ không chính xác do sụt áp trên cuộn cảm khi đó tụ điện sẽ phải rất lớn để bù lại sụt áp trên cuộn cảm

 Để tụ điện không quá lớn mà điện áp ra như mong muốn thì cho điện áp ra qua máy biến điện áp điện từ Sơ đồ hình 5.6c

 Tụ C1 và C2 có thể thay đổi điện dung thông qua bộ điều chỉnh

 Độ tự cảm L có thể thay đổi bằng cách điều chỉnh khe hở trong lõi sắt hoặc mắc song

Trang 27

Mạch tương đương được đơn giản hóa

Trang 28

 Sự khác nhau cơ bản giữa hình 5.7 và hình 5.1: Có

sự xuất hiện của C và L Tại tần số thường của lưới điện thì C và L cộng hưởng tức thời, mạch làm việc bình thường Tại những tần số khác, có một bộ phận điều chỉnh lại C và L

Trang 29

Dãy tần số đáp ứng của công cụ đo lường CVT rất nhỏ từ 99%

- 101% Sự chính xác về độ lệch tần số bị giảm ở những tần số nằm ngoài dãy này thì không quan trọng lắm để việc bảo vệ

Trang 30

 Độ tăng điện áp cuộn cảm = QxE2

E2: Điện áp ra khi không tải

Q: Hệ số khuếch đại của mạch cộng hưởng

 Độ tăng điện áp cuộn cảm rất lớn, điện áp trên tụ phụ cao hơn điện áp định mức đầu ra khi không tải

 Khe hở hồ quang được thiết lập để phóng nhanh qua ngay thời điểm điện áp trên tụ cao gấp 2 lần điện áp khi đầy tải

 Lúc này khe hở hồ quang hạn chế dòng ngắn mạch, cầu chì

Trang 31

 Thiết bị CVT là mạch gồm chuỗi những cộng hưởng

 Khi xảy ra điện áp bước, lúc này xuất hiện những đường dao động sẽ kéo dài trong một khoảng thời gian

 Quá trình này được điều chỉnh bằng cách tăng trở kháng tải,

sẽ làm giảm thời gian quá độ cho dù biên độ ban đầu lớn

 Đối với việc bảo vệ tốc độ cao, quá trình quá độ cần khắc phục ngay lập tức Máy biến điện áp kiểu tụ hiện nay trong lĩnh vực này tốt hơn rất nhiều so với những thiết bị tương tự trước đó, nhưng các thiết bị bảo vệ có hiệu suất cao này vẫn còn hạn chế

Trang 32

hưởng dao động tại một tần số thường nào đó

 Khi xuất hiện xung điện áp, mạch sẽ dao động ở các tần

số khác nhau

 Nếu tần số cơ bản của mạch nhỏ hơn 1/3 lần tần số của

hệ thống, mạch hấp thụ năng lượng từ hệ thống làm cho dao động tăng lên

 Mật độ từ thông trong lõi sắt tăng lên sẽ làm độ tự cảm giảm đi, làm cho tần số cộng hưởng gần bằng với 1/3 giá

Trang 33

 Kết quả là dao động tăng liên tục cho đến khi ổn định và bằng tần

số sóng hài bậc 3 của hệ thống, dao động có thể duy trì vô hạn

 Các biểu hiện chính của cộng hưởng là điện áp đầu ra tăng lên, giá trị áp hiệu dụng cao hơn giá trị áp bình thường khoảng 25% - 50%.

 Dạng sóng đầu ra sẽ có chung một dạng như trong hình 5.8

3.3 Cộng hưởng sắt từ

Trang 34

 Việc thiết kế đúng sẽ ngăn chặn CVT xảy ra cộng hưởng sắt

từ đối với tải thuần trở hay không thuần trở

 CVT có máy biến điện áp phụ nên được thiết kế với giá trị mật độ từ thông thấp để ngăn chặn điện áp tức thời gay ra bão hòa lõi sắt, làm cho dòng điện kích từ tăng lên

3.3 Cộng hưởng sắt từ

Trang 35

Trang 37

 Máy biến dòng là thiết bị chuyển đổi dòng điện

có trị số lớn xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 1A hoặc 5A đôi khi lên đến 10A Cung cấp điện

áp an toàn cho mạch đo lường và bảo vệ

4 Máy biến dòng

Trang 39

xoắn trong các cuộn sơ cấp

Cuộn sơ cấp này có thể lượn

một vòng đơn rộng, một cuộn

dây to cuốn quanh lõi hay chỉ

là một dây dẫn điện được đặt

xuyên qua một lỗ ở giữa

2 Thiết kế

Trang 41

 Nguyên lý hoạt động của máy

biến dòng giống với máy biến

áp

 Cuộn dây sơ cấp của máy

biến dòng được nối tiếp với

mạch điện

 Trở kháng của máy biến dòng

có thể bỏ qua khi so sánh với

các phần tử trong mạch điện

Trang 42

 Cuộn dây thứ cấp máy biến dòng không cho phép hở mạch

 Dòng điện thứ cấp không phụ thuộc vào phụ tải

Trang 44

 Sai số góc pha: đặc trưng bởi

Iq, thành phần của Ie vuông góc với Is

 Sai số dòng điện và sai số góc pha phụ thuộc vào sự dịch

Trang 46

 Trong tiêu chuẩn IEC 60044-1 là sự khác nhau giữa

giá trị hiệu dụng của dòng điện thứ cấp lí tưởng và giá trị dòng điện thứ cấp thực tế

5 Tổng hợp sai số

Trang 49

cho đến một dòng điện lớn hơn

thích hợp giá trị này được hiểu

như là giá trị “dòng điện giới hạn

Trang 51

 Xác định tại tiêu chuẩn IEC

60044-1 cho các máy biến dòng

quá độ lâu đời

 Ứng dụng cho máy biến dòng để

bảo vệ sự cố chạm đất

 Yêu cầu thiết kế một máy biến

dòng bảo vệ nói chung mục đích

thường được đặt ra trong điều

kiện “điểm đầu gối” của đường

cong kích từ

7 Cấp PX của CT

Trang 53

 Kiểu dây quấn sơ cấp:

 Tạo thành từ dây đồng được

quấn quanh một lõi thép, được

sử dụng cho máy biến dòng

phụ trợ và cho nhiều máy biến

áp có hệ số thấp và vừa phải

8 Sự bố trí cuộn dây của máy biến dòng

Trang 54

 Sứ cách điện hoặc kiểu thanh cái sơ cấp.

 Đây là loại biến dòng sử dụng cáp hoặc thanh dây của

mạch chính là cuộn sơ cấp, tương đương với cuộn duy nhất Nó được cách điện hoàn toàn từ hoạt động của hệ thống điện áp cao và thường được bắt vít vào các thiết bị

có dòng điện

 Máy biến dòng có thể giảm xuống mức hiện nay từ hàng ngàn ampe xuống một tiêu chuẩn 1A hoặc 5A Các ứng dụng đo lường và sử dụng cho máy biến dòng hiện nay như đồng hồ đo hệ số công suất, công tơ điện, rơ le bảo

vệ hoặc MCB

Trang 55

 Máy biến dòng lỏi thép cân bằng(CBCT):

 CBCT thường là của kiểu

dẩn của ba pha, cuộn thứ

cấp được kết nối với một

relay đơn vị

Trang 56

pha có một mối quan hệ đặc

biệt với dòng điện ba pha đầu

vào

 Máy biến dòng khe hở:

 Đây là những máy biến dòng phụ trợ trong đó có một khe hở không khí nhỏ tính đến cả trong lỏi thép để sản sinh ra một điện áp thứ cấp đầu ra tỷ lệ thuận với độ lớn của dòng điện cuộn dây sơ

Trang 58

 Tiêu chuẩn dòng điện thứ cấp: 1A và 5A

 Tải ở thứ cấp các role kỹ thuật số hoặc các khí cụ

với nhiều mức đánh giá của giá trị dòng điện định mức

 Số vòng dây thực tế phải tỉ lệ nghịch với dòng điện

và trở kháng của cuộn dây, thay đổi tỉ lệ nghịch với bình phương dòng điện hiệu dụng

9 Dòng điện thứ cấp định mức

Trang 59

3VA:có thể được cung cấp bởi một CT kích thước bình

thường và tiết kiệm được kích thước trọng lượng và chi phí

 Do đó CT hiện nay có xu hướng để giá trị định mức cuộn dây sơ cấp 1A

 Trong các trường hợp xấu (do giá trị dòng điện) sơ cấp cao nên giá trị thứ cấp định mức cao hơn được sử dụng là 5A tiếp đến là 10A

9 Dòng điện thứ cấp định mức

Trang 61

10 Dòng điện sơ cấp quá độ

 Khi tính chính xác của đáp ứng trong khoảng thời gian ngắn được đề cập Rất cần thiết để kiểm tra những gì xảy ra khi dòng điện sơ cấp đột nhiên thay đổi

 Dòng điện sơ cấp quá độ được biển diển bằng phương

trình:

Trang 63

 Đáp ứng của máy biến dòng đến một dòng điện quá độ

không đối xứng được biểu diễn ở hình sau

11 Dòng điện sơ cấp quá độ

 T: Thời hằng phía sơ cấp

 T1: Thời hằng phía thứ cấp

 Ie: dòng kích từ quá độ

 I’s: dòng phía thứ cấp đến tải

Trang 65

 Tổn hao sắt không được tính đến

 Lý thuyết dựa trên đặc tính kích từ tuyến tính, điều này

chỉ gần đúng cho đến điểm đầu gối của đường cong

kích từ

 Ảnh hưởng của hiện tượng trể

11 Điều kiện thực tế

Trang 66

 Tổng dòng điện kích trong khoảng

thời gian quá độ được biểu diển ở

hình 5.15 và kết quả đáp ứng

méo dạng của dòng điện thứ cấp

đầu ra đến bảo hòa được biểu

diển ở hình 5.16

 Sự có mặt của thông lượng dư

làm thay đổi điểm khởi đầu của từ

thông quá độ lệch khỏi trục trong

11 Điều kiện thực tế

Trang 67

5 Các thiết bị biến đổi mới

5.1 Bộ biến đổi dụng cụ quang học

5.2 Các hệ thống cảm biến khác

5.1.1 Khái niệm về cảm biến quang học 5.1.2 Bộ biến đổi hỗn hợp

5.1.3 Bộ biến đổi “tất cả-quang”

5.2.1 Máy biến đổi dòng điện ( hiệu ứng Hall) 5.2.2 Cảm biến hỗn hợp từ-quang

5.2.3 Cuộn Rogowski

Trang 68

5.1 Bộ biến đổi dụng cụ quang học

Sơ đồ chức năng của bộ chuyển đổi

Trang 69

 Bộ biến đổi quang học có thể được tách ra thành hai

loại: đầu tiên là bộ biến đổi hỗn hợp, viêc sử dụng các

kỹ thuật mạch điện thông thường mà được kết hợp với

hệ thống chuyển đổi quang học khác nhau và thứ hai là

bộ biến đổi ‘tất cả quang’ được dựa trên nguyên tắc cơ bản cảm biến quang học

Trang 70

5.1.1 Khái niệm về cảm biến quang học

 Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại

lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện

cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được

 Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo

thành đầu thu hay đầu dò (probe), có thể có kèm các

mạch điện hỗ trợ

Ví dụ: Xét trường hợp của một chùm ánh sáng đi qua một

cặp bộ lọc phân cực Nếu bộ lọc đầu vào và đầu ra phân

cực có trục xoay 45o thì chỉ có một nửa ánh sáng sẽ đi

qua Cường độ tham chiếu ánh sáng đầu vào được duy trì không đổi theo thời gian

Trang 71

Sơ đồ về khái niệm cảm biến quang học dựa trên sự biến

đổi của điện trường và từ trường

Trang 72

♦ Cảm biến tích cực: đòi hỏi một nguồn cung cấp năng

lượng của riêng nó, không sử dụng điện năng bổ sung

để chuyển sang tín hiệu điện

♦ Cảm biến thụ động: không có nguồn cung cấp

điện, có sử dụng điện năng bổ sung để chuyển

sang tín hiệu điện

Trang 73

5.1.3 Bộ biến đổi “tất cả-quang”

Những dụng cụ biến đổi được dựa hoàn toàn trên chất

liệu quang học và hoàn toàn thụ động Các phần tử cảm biến được làm bằng một vật liệu quang được bố trí trong điện trường hoặc từ trường để được cảm nhận

Cảm biến dòng quang học dựa trên tính chất

từ của vật liệu quang học

Trang 74

Trang 75

Trang 76

 Biến đổi dòng có hình dạng của một vòng khép kín

của vật liệu nhẹ trong suốt, trang bị xung quanh một

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	3,64 MB