Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa: Chương 4 - Đặng Tuấn Khanh (2014)

Bài giảng "Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 4: Biến dòng điện và biến điện áp" cung cấp cho người học các kiến thức: Máy biến dòng điện (Định nghĩa, đánh dấu cực tính, điều kiện làm việc của biến dòng điện, cấp chính xác của biến dòng điện,...), máy biến điện áp (Định nghĩa, điều kiện làm việc của biến điện áp, cấp chính xác của biến điện áp, sơ đồ đấu dây biến điện áp vào Rơle). Mời các bạn cùng tham khảo.

SINH VIÊN: 3/14/2014 Chương 4: Biến dòng điện 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 tự động hóa Chương 4: Biến dòng điện biến điện áp BV rơ le tự động hóa 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 biến dòng điện 4.1.4 Cấp xác biến dòng điện 4.1.5 Cơng suất biến dòng 4.1.6 Sơ đồ đấu dây biến dòng BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH BV rơ le tự động hóa SINH VIÊN: 3/14/2014 4.1.1 Định nghĩa 4.1.2 Đánh dấu cực tính o Máy biến dòng điện khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp I1 mạch điện có điện áp cao dòng điện thứ cấp I2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nBI o Dòng điện I2 thường 1A, 5A o Biến dòng điện có thơng số định mức: Uđm , Iđm , Zđm o Ngồi có thơng số khác sai số, cấp xác, phụ tải thứ cấp o Ký hiệu: BI, CT, TI o Đánh dấu mối dây sơ cấp I II o Đánh dấu mối dây thứ cấp o Nếu đấu nối I ≡ II ≡ dòng điện qua tải khơng đổi o Thực hành: Nối mạch điện hình vẽ để ý cực tính bình điện điện kế G Khi nhấn nút công tắc điện kế G theo chiều thuận đánh dấu hình vẽ BV rơ le tự động hóa BV rơ le tự động hóa 4.1.3 Điều kiện làm việc 4.1.3 Điều kiện làm việc  Biến dòng điện bảo vệ làm việc nặng nề biến dòng điện đo lường, nghĩa tải biến dòng điện hiển thị trị số  Chọn biến dòng điện vào dòng điện sơ cấp cực đại dòng NM  Tổng trở phụ tải thứ cấp phải Zpt ≤ Zđm tổng trở cho cho phép  Phụ tải biến dòng điện mắc nối tiếp  Khơng thứ cấp biến dòng điện hở mạch ta có I0 = I1 lớn làm từ thơng bị bảo hòa đầu gay sức điện động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện  Cuộn thứ cấp phải nối đất (lý an tồn)  Lưu ý: Khi có tải làm việc, biến dòng khơng hở mạch thứ cấp, cần tháo gở phải nối tắt mối thứ cấp Nếu Zpt tăng cao làm cho điện áp thứ cấp tăng Zpt e BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH BV rơ le tự động hóa d dt SINH VIÊN: 3/14/2014 4.1.3 Điều kiện làm việc 4.1.4 Cấp xác  Khơng thứ cấp biến dòng điện hở mạch ta có I0 = I1 lớn làm từ thơng bị bảo hòa đầu gay sức điện động cảm ứng xung làm hư hỏng cách điện R1 jX R2' U1 e '    jX 2' I 1I  R0 jX E 2' I2  U 2' R' d dt jX ' BV rơ le tự động hóa 4.1.4 Cấp xác ' I I  I OA  OC BC I I     sin(   ) I1 OA OA I1 R1 AB I  sin(   ) OA I1 jX U1 jX 2' I 1I  R0 10 jX E ' I2 o Để giảm sai số lõi thép phải tốt (  ; I ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ o Khi I1 có giá trị lớn sai số nhỏ lại gay phát nóng o Phụ tải có tính chất trở (  ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ o Tuy nhiên, biến dòng điện có cấu tạo cho (  ; I ) cố định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( ) và(I1 ) mà O ' BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH R2'    BV rơ le tự động hóa 4.1.4 Cấp xác o Cấp xác: Do cấu tạo lõi thép (  ; I ), 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 góc pha δI   A I I1 o Dựa vào đồ thị vectơ xác định biểu thức tính thành phần sai số: I'  I  sin( I )  o Định nghĩa: Cấp xác biến dòng điện gọi theo sai số lớn trị số ΔI%max làm việc 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 ) Z2đm  U 2' R' jX ' 11 BV rơ le tự động hóa 12 SINH VIÊN: 3/14/2014 4.1.4 Cấp xác 4.1.5 Cơng suất máy biến dòng o Căn vào sai số mà người ta chia làm cấp xác: 0.2, 0.5, 1, 3, 10  Cấp xác 0.2 dùng dụng cụ đo lường mẫu  Cấp xác 0.5 dùng cơng tơ điện  Cấp xác dùng đo lường dụng cụ lắp bảng  Cấp xác 3, 10 dùng truyền động cho CB  Đối với hệ thống bảo vệ rơle tùy độ xác mà chọn o Cơng suất thứ cấp định mức biến dòng S2 đm cơng suất max phụ tải mà gay sai số giới hạn cho phép o Công suất thứ cấp định mức: (vì Z2 bé so với Zpt ) S dm  I 2U  I ( E2  I Z dm )  I E2 hay S2dm  I 2U2  I (I Zdm )  I 22 Zdm 5P20 BV rơ le tự động hóa BV rơ le tự động hóa 13 4.1.5 Cơng suất máy biến dòng 14 4.1.6 Sơ đồ nối dây máy biến dòng Bảng đường cong từ hố o Dòng qua rơle IR dòng dây pha Ip khác phụ thuộc vào sơ đồ nối dây o hệ số sơ đồ: K sd  a b c d e BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 15 IR Ip Sơ đồ đủ Sơ đồ thiếu Sơ đồ biến dòng nối tam giác rơle đấu Sơ đồ rơle nối vào hiệu số dòng điện pha Sơ đồ lọc dòng thứ tự khơng BV rơ le tự động hóa 16 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) II  Ia Ib  IA o Khi bình thường hay N(3) I I I Ia  A K ; Ib  B K ; Ic  C K ; In  Ia  Ib  Ic  I I I III  Ib Ic  o N(2) dòng NM chạy qua rơle pha bị cố o Khi N(1) , có rơle pha cố có dòng NM qua o Sơ đồ đủ bảo vệ dạng NM o Hệ số sơ đồ Ksd = o Lưu ý: chọn biến dòng điện giống để tránh tình trạng cân thực tế ln tồn dòng khơng cân khoảng 0.01 đến 0.02 A BV rơ le tự động hóa 17 4.1.6 Bộ lọc dòng thứ tự khơng IIII  Ic Ia  KI IB IC IB KI KI KI I C  IA KI KI Vì ta có dòng vào rơ le lớn dòng pha lần lệch góc 30 độ o Hệ số sơ đồ tùy thuộc vào dạng NM Nếu N K sd  BV rơ le 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 biến điện áp 4.2.3 Cấp xác biến điện áp 4.2.4 Sơ đồ đấu dây biến điện áp vào Rơle o Khi bình thường hay N(3) IR  Ia Ib Ic 0 Tuy nhiên thực tế tồn dòng khơng cân nên khác o Khi bất đối xứng: IR  Ia Ib Ic (Ia Ib Ic)/ KI 3.I0 Dòng qua rơle la IR = 3I0 o Vậy bảo vệ NM pha chậm đất hai pha chạm đất BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 19 BV rơ le tự động hóa 20 SINH VIÊN: 3/14/2014 4.21 Định nghĩa 4.2.2 Điều kiện làm việc o Máy biến điện áp khí cụ điện có nhiệm vụ biến đổi điện áp sơ cấp U1 điện áp thứ cấp U2 tương ứng với thiết bị đo lường thông qua tỷ số nU o Điện áp U thường 100V (máy biến điện áp pha), 100 V (đối với máy biến điện áp pha) o Biến điện áp có thơng số định mức: Uđm , Iđm , Sđm o Ngồi có thơng số khác sai số, cấp xác, phụ tải thứ cấp Ký hiệu: BU, VT, TU, PT BV rơ le tự động hóa  Có thể dùng biến áp đo lường cho bảo vệ Tuy nhiên, kinh tế nên thường dùng biến áp đo lường cho nhiều bảo vệ  Chọn biến điện áp theo dụng cụ điện có u cầu cấp xác cao  Tổng phụ tải thứ cấp VA Spt ≤ Sđm tương ứng với cấp xác  Không thứ cấp biến điện áp bị ngắn mạch  Phụ tải biến điện áp mắc song song  Cuộn thứ cấp phải nối đất (lý an toàn) BV rơ le tự động hóa 21 4.2.3 Cấp xác 22 4.2.3 Cấp xác C B '  '  I (Z  Z ) R1 o Định nghĩa: Cấp xác biến điện áp gọi theo sai số lớn trị số ΔU%max làm việc 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 )S2đm  Hệ số sông suất phụ tải cosφ = 0.8 BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 23 jX R2'   U1 jX 2' ' I1  R0 jX E2' I2 ' j I ( X  X 2' )  U 2' ' R' I ( R1  R2' ) F jX '   ' U2 A  j I X1 U 2 Ta thấy tam giác gay sai số biến ' điện áp: I2 ΔAEF: dòng từ hóa I0 gay ΔBCF: dòng tải I’2 gay  I0 Lúc khơng tải I’2 =0 có sai số I0 gay O BV rơ le tự động hóa  I0 Z1 E  I R1    24 SINH VIÊN: 3/14/2014 4.2.3 Cấp xác 4.2.3 Cấp xác o Cấp xác: Do cấu tạo lõi thép ( I ), dòng điện tải ( I 2' ) nghĩa phụ thuộc vào công suất 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 góc pha δU o Dựa vào đồ thị vectơ xác định biểu thức tính thành phần sai số: o Để giảm sai số lõi thép phải tốt ( I ) nhỏ dẫn đến sai số nhỏ o Phụ tải ( I 2' ) biến điện áp không vượt q giá trị cho phép, ngồi tra phụ thuộc vào hệ số công suất phụ tải thứ cấp o Phụ thuộc vào cấu tạo biến điện áp ( Z1 ; Z 2' ) nên để giảm sai số người ta chọn mật độ dòng điện cuộn dây từ cảm mạch có giá trị nhỏ so với MBA lực nhằm giảm điện trở cuộn dây điện áp ngắn mạch biến điện áp, thường điện áp ngắn mạch biến điện áp khoảng 0.4 đến % U  U 2'  U1 OA  OC AB I R  I X  I ' ( R  R2' )  I 2' r ( X1  X 2' )     0a 0r 2a U1 OC OC U1 U  sin(U )  BC I r R1  I a X  I 2' r ( X  X 2' )  I 2' a ( R1  R2' )  OC U1 BV rơ le tự động hóa 25 4.2.3 Cấp xác BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 26 4.2.4 Sơ đồ nối dây o Căn vào sai số mà người ta chia làm cấp xác: 0.2, 0.5, 1, 3, 10  Cấp xác 0.2 dùng dụng cụ đo lường mẫu  Cấp xác 0.5 dùng cơng tơ điện  Cấp xác 1dùng đo lường dụng cụ lắp bảng  Cấp xác 3, 10 dùng truyền động cho CB  Đối với hệ thống bảo vệ rơle tùy độ xác mà chọn BV rơ le tự động hóa BV rơ le tự động hóa 27 a Sơ đồ nối b Sơ đồ nối tam giác thiếu c Sơ đồ lọc áp thứ tự không BV rơ le tự động hóa 28 SINH VIÊN: 3/14/2014 4.2.4 Sơ đồ nối dây 4.2.4 Sơ đồ nối dây o Sơ cấp nối có trung tính nối đất, thứ cấp nối tam giác hở rơle nối vào mối dây hở (để lấy áp thứ tự không) o Trong sơ đồ nối để có điện áp pha so với đất ta phải nối trung tính xuống đất Thứ cấp nối phải có dây N Nếu dây trung tính bị đứt khơng có điện áp pha so với đất, mà có điện áp pha so với điểm trung tính hệ thống o Với sơ đồ ta lấy áp pha hay áp dây tùy ý o Có thể dùng máy biến điện áp đo lường rời hay dùng máy biến điện áp pha trụ (Vì dùng máy biến điện áp trụ khơng có đường cho từ thơng thứ tự khơng, làm cho dòng từ hóa lớn chạm đất gay phát nóng BV rơ le tự động hóa UR Ua Ub Uc  o Khi vận hành bình thường hay ngắn mạch nhiều pha UR = Tuy nhiện thực tế tồn dòng khơng cân o Khi có ngắn mạch chạm đất UR ≠ o Ta dùng đấu sao tam giác hở để lấy điện áp tùy thích: pha hay dây 29 4.2.4 Sơ đồ nối dây BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH BV rơ le tự động hóa 30 Kết thúc chương 04 o Có thể dùng máy biến áp đo lường cuộn thứ cấp, đấu sao tam giác hở, ta có điện áp: pha, dây thứ tự không o Đối với MBA hay MF ta láy điện áp thứ tự khơng từ trung tính nhờ biến điện áp đo lường BV rơ le tự động hóa (UA UB UC) 3.U0  KU KU 31 Cám ơn bạn lắng nghe 32 ... Dòng qua rơle la IR = 3I0 o Vậy bảo vệ NM pha chậm đất hai pha chạm đất BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 19 BV rơ le tự động hóa 20 SINH VIÊN: 3/ 14/ 20 14 4.21 Định... thứ cấp tăng Zpt e BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH BV rơ le tự động hóa d dt SINH VIÊN: 3/ 14/ 20 14 4.1.3 Điều kiện làm việc 4. 1 .4 Cấp xác  Khơng thứ cấp biến... định, sai số biến dòng điện phụ thuộc vào ( ) và( I1 ) mà O ' BV rơ le tự động hóa BV rơle tự động hóa GV: ĐẶNG TUẤN KHANH R2'    BV rơ le tự động hóa 4. 1 .4 Cấp xác o Cấp xác: Do cấu tạo lõi