Đo lường máy biến dòng trong mạch rơle bảo vệ và tự động hóa

Thiết bị điện của các trạm biến áp điện được tổ chức chia thành hai loại thiết bị:

1. mạch điện qua đó tất cả sức mạnh của năng lượng vận chuyển được truyền đi;

2. thiết bị thứ cấp cho phép bạn kiểm soát các quá trình diễn ra trong vòng lặp chính và kiểm soát chúng.

Thiết bị nguồn được đặt ở khu vực mở hoặc trong thiết bị đóng cắt, và thiết bị thứ cấp được đặt trên bảng rơle, trong tủ đặc biệt hoặc ô riêng biệt.

Đấu nối trung gian thực hiện chức năng truyền tải thông tin giữa đơn vị điện lực với các cơ quan đo lường, quản lý, bảo vệ và điều khiển là các máy biến áp đo lường. Giống như tất cả các thiết bị như vậy, chúng có hai mặt với các giá trị điện áp khác nhau:

1. điện áp cao, tương ứng với các tham số của vòng đầu tiên;

2.điện áp thấp, cho phép giảm nguy cơ tác động của thiết bị năng lượng đối với nhân viên bảo trì và chi phí vật liệu để tạo ra các thiết bị điều khiển và giám sát.

Tính từ "đo lường" phản ánh mục đích của các thiết bị điện này, vì chúng mô phỏng rất chính xác tất cả các quá trình diễn ra trên thiết bị điện và được chia thành các máy biến áp:

1. hiện tại (CT);

2. điện áp (VT).

Chúng hoạt động theo các nguyên tắc biến đổi vật lý chung, nhưng có thiết kế và phương pháp đưa vào mạch sơ cấp khác nhau.

Máy biến dòng được chế tạo và hoạt động như thế nào

Nguyên lý hoạt động và thiết bị

trong thiết kế máy biến dòng đo lường việc chuyển đổi các giá trị vectơ của dòng điện có giá trị lớn chạy trong mạch sơ cấp thành độ lớn giảm theo tỷ lệ, và theo cách tương tự, hướng của các vectơ trong mạch thứ cấp được xác định.

thiết bị mạch từ

Về mặt cấu trúc, máy biến dòng, giống như bất kỳ máy biến áp nào khác, bao gồm hai cuộn dây cách điện nằm xung quanh một mạch từ chung. Nó được làm bằng các tấm kim loại nhiều lớp được nấu chảy bằng các loại thép điện đặc biệt. Điều này được thực hiện để giảm điện trở từ trên đường đi của từ thông lưu thông trong một vòng kín xung quanh cuộn dây và để giảm tổn thất thông qua dòng điện xoáy.

Một máy biến dòng cho các sơ đồ tự động hóa và bảo vệ rơle không thể có một lõi từ mà có thể có hai lõi, khác nhau về số lượng tấm và tổng khối lượng sắt được sử dụng. Điều này được thực hiện để tạo ra hai loại cuộn dây có thể hoạt động đáng tin cậy khi:

1. Điều kiện lao động chính thức;

2.hoặc khi quá tải đáng kể do dòng điện ngắn mạch gây ra.

Thiết kế đầu tiên được sử dụng để thực hiện các phép đo và thiết kế thứ hai được sử dụng để kết nối các biện pháp bảo vệ tắt các chế độ bất thường mới nổi.

Bố trí cuộn dây và thiết bị đầu cuối kết nối

Các cuộn dây của máy biến dòng, được thiết kế và sản xuất để hoạt động lâu dài trong mạch lắp đặt điện, đáp ứng các yêu cầu về dòng điện đi qua an toàn và hiệu ứng nhiệt của nó. Do đó, chúng được làm bằng đồng, thép hoặc nhôm với diện tích mặt cắt ngang loại trừ khả năng gia nhiệt.

Vì dòng điện sơ cấp luôn lớn hơn dòng thứ cấp nên cuộn dây dành cho nó có kích thước khác biệt đáng kể, như thể hiện trong ảnh bên dưới đối với máy biến áp bên phải.

Các cấu trúc bên trái và giữa không có sức mạnh nào cả. Thay vào đó, một lỗ mở được cung cấp trong vỏ để dây cấp điện hoặc xe buýt cố định đi qua. Các mô hình như vậy thường được sử dụng trong lắp đặt điện lên đến 1000 volt.

Trên các đầu dây quấn của máy biến áp luôn có gá cố định để nối thanh cái và dây nối bằng bu lông và vít kẹp. Đây là một trong những vị trí trọng yếu có thể bị đứt tiếp điểm điện, có thể gây hư hỏng hoặc làm gián đoạn hoạt động chính xác của hệ thống đo lường. Chất lượng kẹp của nó trong mạch sơ cấp và thứ cấp luôn được chú ý trong quá trình kiểm tra vận hành.

Các đầu cuối của máy biến dòng được đánh dấu tại nhà máy trong quá trình sản xuất và được đánh dấu:

• L1 và L2 cho đầu vào và đầu ra của dòng điện sơ cấp;

• I1 và I2 — thứ cấp.

Các chỉ số này có nghĩa là hướng cuộn dây của các vòng so với nhau và ảnh hưởng đến kết nối chính xác của nguồn điện và các mạch mô phỏng, đặc điểm của sự phân bố các vectơ dòng điện dọc theo mạch. Chúng được chú ý trong quá trình lắp đặt máy biến áp ban đầu hoặc thay thế các thiết bị bị lỗi và thậm chí còn được kiểm tra bằng nhiều phương pháp kiểm tra điện cả trước khi lắp ráp thiết bị và sau khi lắp đặt.

Số vòng dây ở mạch sơ cấp W1 và thứ cấp W2 không giống nhau mà rất khác nhau. Máy biến dòng cao áp thường chỉ có một thanh cái thẳng chạy qua mạch từ đóng vai trò là cuộn dây cung cấp. Cuộn thứ cấp có số vòng dây lớn hơn nên ảnh hưởng đến tỷ số biến đổi. Để dễ sử dụng, nó được viết dưới dạng biểu thức phân số của các giá trị danh định của dòng điện trong hai cuộn dây.

Ví dụ: mục 600/5 trên bảng tên của hộp có nghĩa là máy biến áp được thiết kế để kết nối với thiết bị điện áp cao có dòng điện định mức là 600 ampe và chỉ 5 ampe sẽ được chuyển đổi trong mạch thứ cấp.

Mỗi máy biến dòng đo lường được kết nối với pha riêng của mạng sơ cấp. Số lượng cuộn dây thứ cấp cho các thiết bị bảo vệ rơle và tự động hóa thường được tăng lên để sử dụng riêng trong các lõi mạch hiện tại cho:

• Dụng cụ đo lường;

• bảo vệ chung;

• lốp và bảo vệ lốp.

Phương pháp này giúp loại bỏ ảnh hưởng của các mạch ít quan trọng hơn đối với các mạch quan trọng hơn, đơn giản hóa việc bảo trì và thử nghiệm chúng trên thiết bị làm việc ở điện áp hoạt động.

Để đánh dấu các đầu của cuộn thứ cấp như vậy, ký hiệu 1I1, 1I2, 1I3 được sử dụng cho phần đầu và 2I1, 2I2, 2I3 cho phần cuối.

thiết bị cách ly

Mỗi kiểu máy biến dòng được thiết kế để hoạt động với một lượng điện áp cao nhất định trên cuộn sơ cấp. Lớp cách điện nằm giữa các cuộn dây và vỏ phải chịu được tiềm năng của mạng điện cùng loại trong một thời gian dài.

Ở mặt ngoài cách điện của máy biến dòng điện cao áp, tuỳ theo mục đích có thể dùng các loại sau:

• khăn trải bàn sứ;

• nhựa epoxy nén chặt;

• một số loại nhựa.

Các vật liệu tương tự có thể được bổ sung bằng giấy biến áp hoặc dầu để cách điện các điểm giao nhau của dây bên trong trên cuộn dây và loại bỏ các lỗi quay vòng.

Lớp chính xác TT

Lý tưởng nhất là máy biến áp về mặt lý thuyết nên hoạt động chính xác mà không gây ra lỗi. Tuy nhiên, trong các cấu trúc thực, năng lượng bị mất đi để làm nóng bên trong dây dẫn, vượt qua điện trở từ và tạo thành dòng điện xoáy.

Bởi vì điều này, ít nhất một chút, nhưng quá trình biến đổi bị xáo trộn, ảnh hưởng đến độ chính xác của việc tái tạo theo tỷ lệ của các vectơ dòng sơ cấp từ các giá trị thứ cấp của chúng với độ lệch hướng trong không gian. Tất cả các máy biến dòng đều có một sai số đo lường nhất định, được chuẩn hóa theo tỷ lệ phần trăm của tỷ lệ sai số tuyệt đối với giá trị danh nghĩa về biên độ và góc.

Lớp chính xác máy biến dòng được thể hiện bằng các giá trị số «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Máy biến áp loại 0,2 hoạt động cho các phép đo quan trọng trong phòng thí nghiệm.Loại 0,5 được dùng để đo chính xác dòng điện được sử dụng bởi công tơ cấp 1 cho mục đích thương mại.

Các phép đo hiện tại cho hoạt động của rơle và tài khoản điều khiển cấp 2 được thực hiện ở cấp 1. Các cuộn dây truyền động của biến tần được kết nối với các máy biến dòng có cấp chính xác thứ 10. Chúng hoạt động chính xác ở chế độ ngắn mạch của mạng sơ cấp.

TT chuyển mạch

Trong ngành điện, đường dây điện ba hoặc bốn dây chủ yếu được sử dụng. Để kiểm soát dòng điện đi qua chúng, các sơ đồ khác nhau được sử dụng để kết nối các máy biến áp đo lường.

1. Thiết bị điện

Bức ảnh cho thấy một biến thể đo dòng điện của mạch điện ba dây 10 kilovolt sử dụng hai máy biến dòng.

Ở đây có thể thấy rằng các thanh cái kết nối pha sơ cấp A và C được bắt vít vào các cực của máy biến dòng và các mạch thứ cấp được giấu sau hàng rào và được dẫn từ một dây cáp riêng biệt vào một ống bảo vệ được dẫn đến ngăn rơle để kết nối các mạch với các khối đầu cuối.

Nguyên tắc cài đặt tương tự áp dụng trong các chương trình khác. thiết bị điện áp caonhư trong hình đối với mạng 110 kV.

Ở đây, vỏ của máy biến áp dụng cụ được lắp ở độ cao bằng cách sử dụng bệ bê tông cốt thép nối đất, theo yêu cầu của các quy định an toàn. Việc kết nối các cuộn dây sơ cấp với các dây cung cấp được thực hiện trong một vết cắt và tất cả các mạch thứ cấp được đưa ra ngoài trong một hộp gần đó với một đầu nối đầu cuối.

Các kết nối cáp của mạch dòng điện thứ cấp được bảo vệ khỏi tác động cơ học ngẫu nhiên bên ngoài bằng vỏ kim loại và tấm bê tông.

2.cuộn dây thứ cấp

Như đã lưu ý ở trên, các dây dẫn đầu ra của máy biến dòng được kết hợp với nhau để hoạt động với các thiết bị đo lường hoặc thiết bị bảo vệ. Điều này ảnh hưởng đến việc lắp ráp mạch.

Nếu cần kiểm soát dòng tải trong từng pha bằng ampe kế, thì tùy chọn kết nối cổ điển được sử dụng - mạch sao đầy đủ.

Trong trường hợp này, mỗi thiết bị hiển thị giá trị hiện tại của pha của nó, có tính đến góc giữa chúng. Việc sử dụng máy ghi tự động ở chế độ này thuận tiện nhất cho phép bạn hiển thị hình dạng của hình sin và xây dựng sơ đồ vectơ phân bố tải dựa trên chúng.

Thông thường, trên các xuất tuyến 6 ÷ 10 kV, để tiết kiệm, không phải ba mà là hai máy biến dòng đo lường được lắp đặt, không sử dụng một pha B. Trường hợp này được thể hiện trong ảnh trên. Cho phép bạn cắm ampe kế vào mạch sao không hoàn chỉnh.

Do sự phân phối lại dòng điện của thiết bị bổ sung, nó chỉ ra rằng tổng vectơ của các pha A và C được hiển thị, hướng ngược lại với vectơ của pha B trong chế độ tải đối xứng của mạng.

Trường hợp bật hai máy biến dòng đo lường để theo dõi dòng điện bằng rơle được thể hiện trong ảnh bên dưới.

Sơ đồ cho phép kiểm soát hoàn toàn tải cân bằng và ngắn mạch ba pha. Khi xảy ra ngắn mạch hai pha, đặc biệt là AB hoặc BC, độ nhạy của bộ lọc như vậy bị đánh giá rất thấp.

Một sơ đồ chung để theo dõi dòng điện không thứ tự được tạo ra bằng cách kết nối các máy biến dòng đo lường trong mạch sao đầy đủ và cuộn dây của rơle điều khiển với dây trung tính kết hợp.

Dòng điện chạy qua cuộn dây được tạo ra bằng cách cộng các vectơ ba pha. Ở chế độ đối xứng, nó được cân bằng và khi xảy ra ngắn mạch một pha hoặc hai pha, thành phần mất cân bằng được giải phóng trong rơle.

Đặc tính hiệu suất của máy biến dòng đo lường và mạch thứ cấp của chúng

chuyển đổi hoạt động

Trong quá trình hoạt động của máy biến dòng, sự cân bằng của các từ thông được hình thành bởi các dòng điện trong cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được tạo ra. .

Nếu cuộn sơ cấp hở, dòng điện sẽ ngừng chạy qua nó và tất cả các mạch thứ cấp sẽ bị ngắt. Nhưng mạch thứ cấp không thể được mở khi dòng điện chạy qua sơ cấp, nếu không, dưới tác động của từ thông trong cuộn thứ cấp, một suất điện động được tạo ra, không dành cho dòng điện trong một vòng kín có điện trở thấp , nhưng được sử dụng ở chế độ Chờ.

Điều này dẫn đến sự xuất hiện của điện thế tiếp xúc mở cao, đạt tới vài kilovolt và có thể phá vỡ lớp cách điện của mạch thứ cấp, làm gián đoạn hoạt động của thiết bị và gây thương tích điện cho nhân viên bảo dưỡng.

Vì lý do này, tất cả các chuyển mạch trong mạch thứ cấp của máy biến dòng được thực hiện theo một công nghệ được xác định nghiêm ngặt và luôn dưới sự giám sát của người giám sát, mà không làm gián đoạn mạch hiện tại. Để làm điều này, sử dụng:

• các loại khối đầu cuối đặc biệt cho phép bạn cài đặt một mạch ngắn bổ sung trong thời gian gián đoạn của phần được đưa ra khỏi dịch vụ;

• kiểm tra các khối hiện tại với các bước nhảy ngắn;

• thiết kế chìa khóa đặc biệt.

Máy ghi âm cho các quy trình khẩn cấp

Các thiết bị đo được chia theo loại tham số cố định cho:

• điều kiện làm việc danh nghĩa;

• sự xuất hiện của quá dòng trong hệ thống.

Các yếu tố nhạy cảm của thiết bị ghi âm trực tiếp cảm nhận tín hiệu đến và cũng hiển thị tín hiệu đó. Nếu giá trị hiện tại được nhập ở đầu vào của chúng bị biến dạng, thì lỗi này sẽ được đưa vào các bài đọc.

Vì lý do này, các thiết bị được thiết kế để đo dòng điện khẩn cấp, thay vì dòng điện danh định, được kết nối với lõi bảo vệ của máy biến dòng chứ không phải với các phép đo.

Tìm hiểu về thiết bị và nguyên lý hoạt động của máy biến điện áp đo lường tại đây: Đo lường máy biến điện áp trong mạch rơle bảo vệ và tự động hóa