d .Bảo vệ quỏ tải mỏy biến ỏp
3.2.2. Đo dũng điệnvà điện ỏp
Dũng điện cũng như điện ỏp của cỏc phần tử trong hệ thống điện htường cú trị số lớn khụng thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đo hoặc rơle và cỏc thiết bị tự động khỏc, vỡ vậy cỏc dụng co đo và thiết bị này thường được đấu nối qua mỏy biến dũng và mỏy biến điện ỏp .
Việc đo lường dũng điện và điện ỏp rất quan trọng trong mục đớch bảo vệ của hệ thống vỡ vậy yờu cầu về độ chớnh xỏc của thiết bị đo là vụ cựng qua trọng.
a. Nguyờn lý đo dũng điện và yờu cầu về độ chớnh xỏc của mỏy biến dũng
Mỏy biến dũng làm nhiệm vụ cỏc ly mạch thứ cấp khỏi điện ỏp cao phớa sơ cấp và đảm bảo dũng điện thứ cấp tiờu chuẩn (5 hay1 A) khi dũng điện danh định cú thể rất khỏc nhau. Đối với một số thiết bị đo lường và bảo vệ làm việc theo gúc pha của dũng điện cần phai nối đỳng đầu cỏc cuộn dõy sơ cấp và thứ cấp mỏy biến dũng .
Cỏc đầu dõy của cuộn sơ cấp được ký hiệu S1 và S2 cũn cỏc cuộn thứ cấp T1 và T2. Cỏc đầu dõy được xỏc định theo qui tắc sau : chọn đầu S1 của cuộn sơ cấp với qui ước là khi giỏ trị tức thời của dũng điện sơ cấp IS đi từ đầu S1 đến S2 dũng điện thứ cấp IT sẽ đi từ T2 đến T1 .
Cỏc đầu cựng tờn (thường là S1 và T1) đụi khi người ta đỏnh dấu sao(*) hoặc nếu trờn hỡnh vẽ khụng ghi kớ hiệu thỡ được hiểu là đầu cựng tờn (S1 và T1 hoặc S2 và T2) nằm cạnh nhau.
Cỏc đầu dõy của mỏy biến dũng cú thể được kiểm tra bằng thực nghiệm theo sơ đồ đơn giản gồm một miliammet kế cú thang đo về hai phớa và bộ pin (hoặc acquy) trờn hỡnh sau :
Nếu cỏc đầu dõy đỳng như hỡnh vẽ thỡ khi ấn nỳt bấm kim của mA lệch về phớa cực dương (+) cũn khi nhả nỳt kim ra sẽ lệch về phớa cực õm .
Từ sơ đồ mạch đẳng trị của của mỏy biến dũng ta cú thể nờu một số nhận xột như sau :
- Tổng trở của phụ tải mạch thứ cấp của mỏy biến dũng hầu như khụng ảnh hưởng đến trị số của dũng điện thứ cấp .
- Khi phớa sơ cấp cú dũng điệ, khụng được để hở mạch thứ cấp của BI vỡ khi ấy toàn bộ dũng điện phớa sơ cấp sẽ chạy qua mạch kớch từ với tổng trở Zμ khỏ lớn cú thể gõy nguy hiểm cho người và thiột bị phớa thứ cấp .
- Nếu biết được trị số của tổng trở mạch kớch từ Zμ và tổng trở phụ tải Xpt thỡ cú thể xỏc định được sai số về giỏ trị cũng như gúc pha của dũng điện phiỏ thứ cấp cảu mỏy biến dũng .
* Sai số mỏy biến dũng
Chớnh sự cú mặt của dũng điện từ húa Iμ đó làm cho dũng điện thứ cấp IT sai khỏc với dũng sơ cấp sau khi tớnh đổi (iT = iS /n ). Dũng điện từ húa Iμ càng lớn sai số của mỏy biến dũng càng cao. Người ta phõn biệt : sai số về trị số dũng điện, sai số gúc và sai số phức hợp .
- Sai số về trị số dũng điện : bằng hiệu số giữa biờn độ dũng điện sơ cấp sau khi tớnh đổi (IS) với dũng điện thứ cấp (IT) về trị số, sai số này gần bằng thành phần Iμ của dũng điện từ húa chiếu lờn trục (trựng pha) của dũng điện thứ cấp IT .
- Sai số gúc : bằng gúc lệch pha giữa cỏc vectơ dũng điện sơ cấp và thứ cấp. Về trị số ,sai số gúc tỉ lệ với thành phần Iμ của dũng điện từ húa thẳng gúc với trục của dũng điện thứ cấp IT .
- Sai số phức hợp : sai số phức hợp của mỏy biến dũng được định nghĩa như trị số hiệu dụng của dũng điện thứ cấp lý tưởng với dũng điện thứ cấp thực tế, nú bao gồm cả sai số về trị số lẫn sai số về gúc cú xột đến ảnh hưởng của cỏc hài bậc cao trong dũng điện từ húa .
Thường để bự sai số của mỏy biến đồng dũng từ húa gõy nờn người ta cú thể giảm bớt một vài vũng dõy của cuộn thứ cấp, khi ấy dũng điện thứ cấp sẽ được tăng cao đụi chỳt nhờ vậy sai số về dũng điện cú thể được giảm bớt .
Để kiểm tra mỏy biến dũng khi sai số về dũng điện và gúc pha đó được xỏc định, phụ tải BI phải cú cosφ =0.8 (cảm khỏng ). khi phụ tải bộ hơn 5VA cú thể cho phộp cosφ =1 .Khi hệ số giứoi hạn theo độ chớnh xỏc càng lớn ,cụng suất đầu ra của BI càng cao. Chẳng hạn phụ tải ở chế độ danh định là 10 VA, với hệ số giới hạn theo độ chớnh xỏc bằng 30, ở chế độ ngắn mạch cụng suất đầu ra phớa thứ cấp của BI cú thể đạt 9000 VA.
b.Nguyờn lý đo điện ỏp và yờu cầu về độ chớnh xỏc của mỏy biến điện ỏp
Phụ tải của BU cũng như phụ tải của biến ỏp thụng thường được mắc song song nhau, tổng trở của dõy nối nếu quỏ lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chớnh xỏc của BU. Đầu cỏc cuộn dõy của BU cũng được đỏnh dấu tương tự như đó xột đối với mỏy biến dũng, đấu đỳng dầu cuộn dõy với cỏc dụng cụ đo và thiết bị bảo vệ cú ý nghĩa quan trọng khi cần xột đến gúc lệch pha của cỏc đại lượng điện .
BU cú thể được chế tạo 3 pha (thường cho cấp điện ỏp U ≤ 35 kV) hoặc một pha (U > 66kV) với 1 hoặc 2 cuộn dõy thứ cấp. Tựy theo điện ỏp mà cần thiết ở phớa thứ cấp ta cú thể sử dụng cỏc loại BU khỏc nhau, đấu nối theo những sơ đồ khỏc nhau.
Sơ đồ 1 sử dụng 3 BU 1 pha, 2 cuộn dõy đấu Yo/Yo, ở phớa thứ cấp lấy được Upha và Udõy .
Sơ đồ 2 sử dụng 2 BU 1 pha ,mỗi BU được nối vào điện ỏp dõy theo hỡnh V, phớa thứ cấp nối đất ở pha giữa và cú thể lấy được Udõy .
Sơ đồ 3 sử dụng 3 BU 1 pha hoặc 1 BU 3 pha với lừi từ cú 5 trụ (2 trụ ngoài cựng khụng quấn dõy ), 3 cuộn đấu YoYo/Δ, ở phớa thứ cấp cú thể lấy được Upha, Udõy, và Uo (ở dầu cuộn dõy nối tam giỏc hở ). Lừitừ với 5 trụ để đảm bảo khộp kớn cho từ thụng thứ tự khụng 3Φo qua cỏc trụ khụng được quấn dõy .phớa cuộn sơ cấp BU trung điểm phải được nối đất tạo đường đi cho dũng điện thứ tự khụng Io để tạo nờn từ thụng Φo khi cú chạm đất. Khi phớa sơ cấp khụng nối đất, phớa thứ cấp ở đầu cuộn tam giỏc hở sẽ nhận được điện ỏp tỷ lệ với hài bậc 3 .
Sơ đồ 4 thường được sử dụng để phất hiện chạm đất trong mạng cú dũng chạm đất bộ, sơ đồ sử dụng một BU, ở cuộn sơ cấp đấu vào giữa trung điểm của của mỏy phỏt điện hoặc mỏy biến ỏp, ở phớa thứ cấp cú thể lấy được Uo khi cú chạm đất ở phớa sơ cấp .
Quỏ trỡnh quỏ độ trong mỏy biến điện ỏp kiểu cảm ứng điện từ thụng thường khụng cú ảnh hưởng đến gỡ lớn đến sự làm việc của thiết bị bảo vệ .
Thành phần một chiều của điện ỏp quỏ độ cũng được phản ỏnh dễ dàng sang phớa thứ cấp, hài bậc cao cũng vậy. Trong một số trường hợp cú thể xảy ra cộng hưởng nếu tần số của hài bậc cao trựng với tần số cụng hưởng của mỏy biến điện ỏp. Khả năng cụng hưởng sẽ được giảm thấp nếu phụ tải phớa thứ cấp là điện trở tỏc dụng hoặc tổn thất cụng suất ở phớa thứ cấp khỏ lớn .
* Sai số của mỏy biến điện ỏp
Sai số về trị số điện ỏp được tớnh theo cụng thức sau :
fU = (nUUT-US)/ US *100% (3.11) Trong đú:
nU – hệ số biến đổi danh định của BU,
nU = Usdd/Utdd với US và UT tương ứng là trị số của điện ỏp đo được trờn cực của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp BU .
Nếu fU > 0, điện ỏp trờn cuộn thứ cấp cao hơn điện ỏp danh định. Đụi khi người ta dung biện phỏo thay đổi số vũng dõy để điều chỉnh sai số của BU sao cho đạt được sai số dương ở phụ tải thấp và õm ở phụ tải cao .
Sai số gúc θU là gúc lệch pha giữa điện ỏp sơ cấp và điện ỏp thứ cấp θU > 0 nếu vộctơ UT được đảo chiều vượt trước vộctơ US .
* Bảo vệ cho mỏy biến điện ỏp
Phớa sơ cấp của mỏy biến điện ỏp cú UScp < 66kV thường được bảo vệ bằng cầu chảy. Ở cấp điện ỏp cao cầu chảy khụng đảm bảo được dung lượng cắt ngắn mạch, vỡ vậy BU được nối trực tiếp vào điện ỏp sơ cấp. Phớa thứ cấp của BU thường được bảo vệ bằng cầu chảy hoặc aptụmỏt đặt sỏt phớa đầu ra của BU. Khi ngắn mạch ở phớa phụ tải thứ cấp dũng ngắn mạch cú thể vượt gấp nhiều lần dũng thứ cấp danh định và nếu ở mạch thứ cấp của BU khụng đặt thiết bị bảo vệ BU cú thể bị hỏng. Ngay cả trong trường hợp phớa sơ cấp cú đặt cầu chảy bảo vệ thỡ cũng khụng thể cắt BU ra khỏi lưới, vỡ khi ngắn mạch cú thể dũng điện phớa sơ cấp khụng đủ làm nổ cầu chảy .