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

Bài viết này mô tả cách dòng điện của một lượng lớn thiết bị điện cao áp được mô hình hóa với độ chính xác cao để sử dụng an toàn trong mạch bảo vệ rơ le— Đo lường máy biến dòng trong mạch rơle bảo vệ và tự động hóa.

Nó cũng mô tả cách chuyển đổi điện áp thành hàng chục và hàng trăm kilovolt để điều khiển hoạt động của các thiết bị bảo vệ rơle và tự động hóa dựa trên hai nguyên tắc:

1. biến đổi điện năng;

2. tách điện dung.

Phương pháp đầu tiên cho phép hiển thị chính xác hơn các vectơ của các đại lượng chính và do đó phổ biến. Phương pháp thứ hai được sử dụng để giám sát một pha cụ thể của điện áp mạng 110 kV trong các xe buýt bỏ qua và trong một số trường hợp khác. Nhưng trong những năm gần đây, nó ngày càng được ứng dụng nhiều hơn.

Máy biến điện áp dụng cụ được chế tạo và vận hành như thế nào

Sự khác biệt cơ bản chính giữa máy biến điện áp đo lường (VT) từ máy biến dòng điện (CT) là chúng, giống như tất cả các kiểu nguồn điện, được thiết kế để hoạt động bình thường mà không làm chập mạch cuộn thứ cấp.

Đồng thời, nếu máy biến áp lực được thiết kế để truyền tải điện năng với tổn thất tối thiểu, thì máy biến điện áp đo lường được thiết kế với mục đích lặp lại độ chính xác cao trong thang đo của các vectơ điện áp sơ cấp.

Nguyên lý hoạt động và thiết bị

Thiết kế của máy biến điện áp, tương tự như máy biến dòng, có thể được biểu diễn bằng một mạch từ có hai cuộn dây quấn quanh nó:

• sơ đẳng;

• thứ hai.

Các loại thép đặc biệt cho mạch từ, cũng như kim loại của cuộn dây và lớp cách điện của chúng, được chọn để chuyển đổi điện áp chính xác nhất với tổn thất thấp nhất. Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp được tính toán sao cho giá trị danh nghĩa của điện áp pha-pha điện áp cao áp vào cuộn sơ cấp luôn được tái tạo dưới dạng giá trị thứ cấp 100 vôn với cùng hướng vectơ đối với cuộn dây thứ cấp. hệ thống nối đất trung tính.

Nếu mạch truyền tải điện sơ cấp được thiết kế với trung tính cách ly, thì 100 / √3 vôn sẽ xuất hiện ở đầu ra của cuộn dây đo.

Để tạo ra các phương pháp mô phỏng điện áp sơ cấp khác nhau trên mạch từ, không phải một mà có thể đặt một số cuộn thứ cấp.

mạch chuyển mạch VT

Máy biến áp dụng cụ được sử dụng để đo các đại lượng sơ cấp tuyến tính và/hoặc pha. Để làm điều này, cuộn dây điện bao gồm giữa:

• dây dẫn để kiểm soát điện áp đường dây;

• xe buýt hoặc dây và trái đất để lấy giá trị pha.

Một yếu tố bảo vệ quan trọng của máy biến điện áp đo lường là nối đất của vỏ và cuộn thứ cấp. Cần thận trọng vì khi lớp cách điện của cuộn sơ cấp bị đứt đối với vỏ hoặc mạch thứ cấp, điện thế cao sẽ xuất hiện trong chúng, có thể gây thương tích cho người và làm cháy thiết bị.

Cố ý nối đất vỏ và một cuộn dây thứ cấp dẫn điện thế nguy hiểm này xuống đất, điều này ngăn cản sự phát triển thêm của tai nạn.

1. Thiết bị điện

Một ví dụ về kết nối máy biến áp để đo điện áp trong mạng 110 kilovolt được hiển thị trong ảnh.

Ở đây cần nhấn mạnh rằng dây cung cấp của mỗi pha được nối bằng một nhánh với đầu cuối của cuộn sơ cấp của máy biến áp, nằm trên giá đỡ bê tông cốt thép được nối đất chung, được nâng lên ở độ cao an toàn cho nhân viên điện.

Phần thân của mỗi VT đo với đầu cuối thứ hai của cuộn sơ cấp được nối đất trực tiếp trên bệ này.

Đầu ra của cuộn thứ cấp được lắp ráp trong một hộp đấu dây nằm ở dưới cùng của mỗi VT. Chúng được kết nối với dây dẫn của cáp được thu thập trong hộp phân phối điện nằm gần đó ở độ cao thuận tiện cho việc bảo dưỡng từ mặt đất.

Nó không chỉ chuyển mạch mà còn cài đặt các công tắc tự động trên mạch điện áp thứ cấp và các công tắc hoặc khối để thực hiện chuyển mạch vận hành và thực hiện bảo trì thiết bị an toàn.

Các thanh cái điện áp được thu thập ở đây được đưa đến các thiết bị tự động hóa và bảo vệ rơle bằng cáp nguồn đặc biệt, có thể đáp ứng các yêu cầu tăng lên để giảm tổn thất điện áp. Thông số rất quan trọng này của các mạch đo lường được đề cập trong một bài viết riêng tại đây — Tổn thất và sụt áp

Các tuyến cáp để đo VT cũng được bảo vệ bằng hộp kim loại hoặc tấm bê tông cốt thép khỏi hư hỏng cơ học ngẫu nhiên, giống như CT.

Một tùy chọn khác để kết nối máy biến áp đo điện áp loại NAMI, nằm trong ô lưới 10 kV, được hiển thị trong ảnh bên dưới.

Máy biến điện áp ở phía điện áp cao được bảo vệ bằng cầu chì thủy tinh ở mỗi pha và có thể tách rời bộ truyền động thủ công khỏi mạch cung cấp để kiểm tra hiệu suất.

Mỗi pha của mạng sơ cấp được kết nối với đầu vào tương ứng của cuộn dây cung cấp. Các dây dẫn của mạch thứ cấp được đưa ra bằng một cáp riêng đến khối đầu cuối.

2. Cuộn dây thứ cấp và mạch điện của chúng

Dưới đây là một sơ đồ đơn giản để kết nối một máy biến áp với điện áp nguồn của mạch cung cấp.

Thiết kế này có thể được tìm thấy trong các mạch lên đến và bao gồm 10 kV. Nó được bảo vệ ở mỗi bên bằng cầu chì có công suất phù hợp.

Trong mạng 110 kV, một máy biến điện áp như vậy có thể được lắp đặt trong một pha của hệ thống xe buýt rẽ nhánh để cung cấp khả năng điều khiển đồng bộ các mạch kết nối được kết nối và SNR.

Ở phía thứ cấp, hai cuộn dây được sử dụng: chính và phụ, đảm bảo thực hiện chế độ đồng bộ khi các bộ ngắt mạch được điều khiển bởi bảng khối.

Sơ đồ sau được sử dụng để kết nối máy biến điện áp với hai pha của hệ thống bus bypass khi điều khiển các bộ ngắt mạch từ bo mạch chính.

Ở đây, vectơ «uk» được thêm vào vectơ thứ cấp «kf» được tạo bởi sơ đồ trước đó.

Sơ đồ sau đây được gọi là «tam giác mở» hoặc ngôi sao không hoàn chỉnh.

Nó cho phép bạn mô phỏng một hệ thống điện áp hai hoặc ba pha.

Kết nối ba máy biến điện áp theo sơ đồ sao đầy đủ có khả năng lớn nhất. Trong trường hợp này, bạn có thể nhận được cả điện áp pha và điện áp dòng trong mạch thứ cấp.

Do khả năng này, tùy chọn này được sử dụng tại tất cả các trạm biến áp quan trọng và các mạch thứ cấp cho các VT như vậy được tạo ra với hai loại cuộn dây bao gồm theo mạch sao và mạch tam giác.

Các sơ đồ bật cuộn dây đã cho là điển hình nhất và không phải là sơ đồ duy nhất. Máy biến áp đo lường hiện đại có các khả năng khác nhau và một số điều chỉnh nhất định đã được thực hiện trong sơ đồ thiết kế và đấu nối cho chúng.

Cấp chính xác của máy biến áp đo lường điện áp

Để xác định lỗi trong phép đo đo lường, VT được hướng dẫn bởi một mạch tương đương và sơ đồ vectơ.

Phương pháp kỹ thuật khá phức tạp này giúp xác định sai số của từng phép đo VT về biên độ và góc lệch của điện áp thứ cấp so với sơ cấp và xác định cấp chính xác cho từng máy biến áp được thử nghiệm.

Tất cả các tham số được đo ở mức tải danh định trong các mạch thứ cấp mà VT được tạo ra. Nếu chúng bị vượt quá trong quá trình vận hành hoặc kiểm tra, thì lỗi sẽ vượt quá giá trị của giá trị danh nghĩa.

Máy biến điện áp đo lường có 4 cấp chính xác.

Cấp chính xác của máy biến áp đo lường điện áp

Cấp chính xác của phép đo VT Giới hạn tối đa cho sai số cho phép FU,% δU, min 3 3,0 không xác định 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

Loại số 3 được sử dụng trong các mô hình hoạt động trong các thiết bị bảo vệ rơle và tự động hóa không yêu cầu độ chính xác cao, ví dụ, để kích hoạt các phần tử cảnh báo về sự xuất hiện của các chế độ lỗi trong mạch nguồn.

Độ chính xác cao nhất là 0,2 đạt được bằng các thiết bị được sử dụng cho các phép đo quan trọng có độ chính xác cao khi thiết lập các thiết bị phức tạp, tiến hành kiểm tra nghiệm thu, thiết lập điều khiển tần số tự động và công việc tương tự. Các VT có cấp độ chính xác 0,5 và 1,0 thường được lắp đặt trên thiết bị điện áp cao để truyền điện áp thứ cấp đến tổng đài, đồng hồ điều khiển và điều chỉnh, bộ khóa liên động rơle, bảo vệ và đồng bộ hóa mạch.

Phương pháp vẽ điện áp điện dung

Nguyên tắc của phương pháp này bao gồm việc giải phóng điện áp theo tỷ lệ nghịch trên mạch gồm các bản tụ điện có công suất khác nhau mắc nối tiếp.

Sau khi tính toán và chọn định mức của các tụ điện được kết nối nối tiếp với điện áp pha xe buýt hoặc đường dây Uph1, có thể thu được trên tụ điện cuối cùng C3 giá trị thứ cấp Uph2, được lấy trực tiếp từ thùng chứa hoặc thông qua một thiết bị máy biến áp được kết nối với tạo điều kiện cài đặt với số lượng cuộn dây có thể điều chỉnh.

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

Yêu cầu cài đặt

Vì lý do an toàn, tất cả các mạch thứ cấp VT phải được bảo vệ. cầu dao tự động loại AP-50 và được nối đất bằng dây đồng có tiết diện ít nhất là 4 mm vuông.

Nếu hệ thống bus kép được sử dụng trong trạm biến áp, thì các mạch của từng máy biến áp đo lường phải được kết nối thông qua mạch rơle của các bộ lặp của vị trí ngắt kết nối, loại trừ việc cung cấp điện áp đồng thời cho một thiết bị bảo vệ rơle từ các VT khác nhau.

Tất cả các mạch thứ cấp từ nút đầu cuối VT đến các thiết bị tự động hóa và bảo vệ rơle phải được thực hiện bằng một cáp nguồn sao cho tổng dòng điện của tất cả các lõi bằng không. Vì mục đích này, nó bị cấm:

• tách các thanh cái «B» và «K» và kết hợp chúng để nối đất chung;

• kết nối bus “B” với các thiết bị đồng bộ hóa thông qua các tiếp điểm công tắc, công tắc, rơle;

• chuyển đổi bus «B» của bộ đếm bằng các tiếp điểm RPR.

chuyển đổi hoạt động

Tất cả các công việc với thiết bị vận hành được thực hiện bởi nhân viên được đào tạo đặc biệt dưới sự giám sát của các quan chức và theo các hình thức chuyển đổi. Với mục đích này, các bộ ngắt mạch, cầu chì và công tắc tự động được lắp đặt trong các mạch của máy biến điện áp.

Khi một phần nhất định của mạch điện áp không được sử dụng, phương pháp xác minh biện pháp được thực hiện phải được chỉ định.

Bảo dưỡng định kỳ

Trong quá trình vận hành, các mạch thứ cấp và sơ cấp của máy biến áp phải trải qua các giai đoạn kiểm tra khác nhau, được gắn với thời gian kể từ khi thiết bị được đưa vào vận hành và bao gồm một phạm vi đo điện khác nhau và vệ sinh thiết bị bởi nhân viên sửa chữa được đào tạo đặc biệt .

Sự cố chính có thể xảy ra trong các mạch điện áp trong quá trình hoạt động của chúng là sự xuất hiện của dòng điện ngắn mạch giữa các cuộn dây. Thông thường, điều này xảy ra khi thợ điện không làm việc cẩn thận trong các mạch điện áp hiện có.

Trong trường hợp xảy ra sự cố ngắn mạch cuộn dây, các công tắc bảo vệ nằm trong hộp đầu cuối của VT đo sẽ bị tắt và các mạch điện áp cung cấp cho rơle nguồn, bộ khóa liên động, đồng bộ, bảo vệ khoảng cách và các thiết bị khác sẽ biến mất.

Trong trường hợp này, có thể kích hoạt sai các biện pháp bảo vệ hiện có hoặc trục trặc hoạt động của chúng trong trường hợp có lỗi trong vòng lặp chính. Các mạch ngắn như vậy không chỉ phải được loại bỏ nhanh chóng mà còn bao gồm tất cả các thiết bị tự động tắt.

Máy biến áp đo dòng điện và điện áp là bắt buộc trong mọi trạm biến áp điện. Chúng cần thiết cho hoạt động đáng tin cậy của các thiết bị tự động hóa và bảo vệ rơle.