Máy biến dòng điện (CT)
Máy biến dòng (CT) là thiết bị điện chuyên dụng được sử dụng để đo và giám sát dòng điện xoay chiều (AC) hoặc phát hiện mức dòng điện cao trong hệ thống điện. Những thiết bị này thực hiện chức năng thiết yếu trong việc đảm bảo bảo vệ và cho phép các ứng dụng đo lường chính xác. Bằng cách giảm hiệu quả các giá trị dòng điện cao xuống mức tiêu chuẩn hóa, CT đảm bảo thực hiện các phép đo an toàn và cho phép các thiết bị được kết nối trong hệ thống hoạt động bình thường.
Cuộn dây sơ cấp gồm một vòng có tiết diện lớn mắc nối tiếp với dây dẫn mang dòng điện cao. Cuộn dây thứ cấp gồm nhiều vòng có tiết diện nhỏ. Cuộn thứ cấp được nối với ampe kế thông thường để đo dòng điện.
Nguyên lý làm việc của máy biến dòng điện
Máy biến dòng sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để hoạt động hiệu quả. Các thiết bị này bao gồm hai yếu tố quan trọng: cuộn sơ cấp và thứ cấp. Cuộn dây sơ cấp được mắc nối tiếp với mạch dòng điện cao, tạo ra từ trường tỉ lệ với dòng điện chạy qua.
Ngược lại, cuộn thứ cấp được liên kết với các thiết bị dùng để đo lường hoặc bảo vệ. Nó được thiết kế có chủ đích với số vòng dây khác biệt so với cuộn sơ cấp, thiết lập tỷ số biến đổi. Do đó, cuộn thứ cấp tạo ra dòng điện phản ánh chính xác tỷ lệ của dòng điện sơ cấp.
Máy biến dòng về cơ bản là máy biến áp tăng áp giúp tăng điện áp và giảm dòng điện trong cuộn thứ cấp.
Đối với máy biến áp, tỷ số giữa dòng điện thứ cấp và dòng điện sơ cấp bằng tỷ số số vòng dây trong cuộn sơ cấp và thứ cấp, được tính theo công thức:
Trong trường hợp máy biến dòng, tỷ số vòng dây khá cao và do đó tỷ số giữa dòng điện thứ cấp và dòng điện sơ cấp cao đáng kể.
Tỷ lệ CT thường theo thứ tự 500:2, 200:1. Tỷ lệ CT 500:2 ngụ ý việc chuyển đổi từ dòng sơ cấp 500A sang dòng thứ cấp 2A.
Các loại máy biến dòng
Máy biến dòng hiện tại có các biến thể khác nhau dựa trên loại kết cấu và cách điện. Chúng được phân thành hai loại lớn: loại trong nhà và ngoài trời.
Máy biến dòng điện trong nhà
Máy biến dòng điện trong nhà được sử dụng trong nhà và chúng có thể được chia thành ba loại chính dựa trên cấu trúc:
1: Loại thanh CT
Những máy biến dòng này sử dụng các thanh kim loại làm cuộn sơ cấp và do đó được gọi là máy biến dòng loại thanh.
2: Khe/Cửa sổ/Loại vòng CT
Các máy biến dòng này có hình dạng rỗng và dây dẫn chính được đặt từ trong ra ngoài lỗ này:
3: CT loại lõi chia
Nó là một loại máy biến dòng đặc biệt có thể tách mở thành hai phần. Kiểu sắp xếp này có thể giúp dễ dàng tiếp cận để mở cấu trúc và cuộn dây.
3: Loại vết thương CT
Cuộn dây sơ cấp của các máy biến dòng này được quấn quanh lõi trung tâm. Số lượt phải là số bất kỳ lớn hơn một.
Máy biến dòng điện trong nhà cũng có thể được phân chia dựa trên khả năng cách điện; chúng bao gồm máy biến dòng cách điện bằng băng và máy biến dòng cách điện bằng nhựa đúc.
Máy biến dòng ngoài trời
Máy biến dòng ngoài trời được lắp đặt ngoài trời và chúng có thể được phân chia dựa trên nguyên lý làm việc. Vì chúng ở ngoài trời nên chúng cần cả cách nhiệt và làm mát để hoạt động. Hầu hết, dầu biến áp được sử dụng làm chất cách điện. Máy biến dòng chạy bằng dầu còn được phân loại như sau:
1: Bể sống loại CT
Bể chứa điện có nghĩa là bể chứa CT được giữ ở điện áp hệ thống. Điểm trọng lực nằm ở độ cao.
2: CT loại xe tăng chết
Bể chết có nghĩa là bể của CT được giữ ở điện thế đất. Điểm trọng lực thấp hơn so với CT bể chứa trực tiếp.
Máy biến dòng đo lường
Những máy biến dòng này chỉ được sử dụng cho mục đích đo lường và chỉ thị. Máy biến dòng điện loại đo lường được thiết kế để đảm bảo độ chính xác trong các chức năng đo lường trong phạm vi dòng điện định mức. Ngay khi dòng điện vượt quá giới hạn định mức, CT đo sáng sẽ bão hòa để hạn chế thêm dòng điện đi vào nó. Tuy nhiên, CT đo sáng có giá trị tải thấp hơn so với máy biến dòng bảo vệ. Lớp đo sáng CT chủ yếu được biểu thị bằng ba tham số.
Các thông số này bao gồm độ chính xác, cấp đo sáng và gánh nặng của máy biến dòng. Bên dưới CT có giới hạn lỗi 0,3%, cấp đo sáng được ký hiệu là ‘B’ và tải là 0,9 Ω.
Máy biến dòng bảo vệ
Những máy biến dòng này chỉ được sử dụng cho chức năng bảo vệ. Các CT này hoạt động trong phạm vi rộng cả dòng điện định mức và dòng điện sự cố. Do đó, CT bảo vệ thể hiện phản ứng tuyến tính lên tới 20 lần mức dòng điện định mức của chúng. Máy biến dòng bảo vệ được biểu thị bằng giá trị 'C' cho biết tỷ lệ lỗi và giá trị điện áp đầu cực.
Đối với CT loại C, giới hạn sai số dưới 3%, tải tiêu chuẩn 2Ω, điện áp thứ cấp 200V.
Tỷ lệ quay máy biến áp hiện tại
Tỷ số biến dòng cao hơn có thể chuyển đổi thành tỷ số nhỏ hơn bằng cách sửa đổi số vòng trong cuộn sơ cấp. Hãy xem xét cấu trúc bình thường của 300/5A CT, trong đó một cuộn dây sơ cấp duy nhất chạy qua cửa sổ được gọi là CT một chiều. Điều tương tự có thể được cấu hình lại bằng cách truyền cuộn sơ cấp hai hoặc ba lần qua cửa sổ được gọi là CT hai hoặc ba lần.
Với hai lần cuộn sơ cấp, 300/5A có thể được chuyển đổi thành 150/5A CT tương đương. Tương tự, với ba lần cuộn sơ cấp, 300/5A có thể được chuyển đổi thành 100/5A CT tương đương.
Ví dụ: Tính dòng điện và điện áp thứ cấp
Hãy xem xét một Bar CT có năm vòng dây chính và 300 vòng dây thứ cấp được sử dụng kết hợp với một ampe kế có điện trở trong 0,5 ohm. Ampe kế sẽ cung cấp độ lệch toàn thang khi dòng điện sơ cấp đạt 1000A.
Dòng điện thứ cấp được cho bởi:
Tính điện áp theo định luật Ôm:
Phần kết luận
Máy biến dòng điện là máy biến áp dụng cụ dùng để đo dòng điện cường độ cao mà ampe kế tiêu chuẩn không thể đo được. Máy biến dòng cung cấp cả chức năng đo lường và bảo vệ trong mạng điện.