Hướng dẫn lựa chọn biến dòng

Ngày đăng: 17 Tháng 9, 2021

Tỉ số biến dòng

Tỉ số biến dòng là tỉ lệ giữa dòng định mức ở sơ cấp và thứ cấp, tỉ số này thường được ghi rõ ràng trên biến dòng.

Hình 1. Biến dòng tỉ số 1600/5A

Trong thực tế, người ta thường sử dụng biến dòng tỉ số x / 5 A. Hầu hết các thiết bị đo đếm đều tương thích với biến dòng có dòng định mức thứ cấp 5A. Ngoài ra, vì một số lý do kỹ thuật và kinh tế, người ta cũng sử dụng biến dòng có tỉ số x / 1 A khi cần đi dây tín hiệu rất dài. Tổn hao đường dây khi sử dụng biến dòng loại 1A chỉ bằng 4% so với tổn hao trên biến dòng loại 5A. Tuy nhiên, thiết bị đo sẽ cho kết quả kém chính xác hơn.

Dòng định mức

Dòng định mức được hiểu là giá trị dòng định mức phía sơ cấp và phía thứ cấp của biến dòng và luôn được ghi rõ trên biến dòng. Các mức dòng sơ cấp định mức tiêu chuẩn (không bao gồm loại có cấp chính xác 0.2S và 0.5S): 10 – 12.5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 A và các bội số của chúng. Dòng thứ cấp định mức tiêu chuẩn là 1A và 5A, người ta thường sản xuất loại 5A.

Dòng sơ cấp định mức tiêu chuẩn cho biến dòng loại 0.2S và 0.5S là 25 - 50 -100 và các bội của chúng; dòng thứ cấp tiêu chuẩn chỉ có 5A.

Để đảm bảo đo đạc được chính xác, chúng tôi luôn khuyến cáo khách hàng sử dụng biến dòng có dòng định mức sơ cấp cao hơn một chút so với dòng cực đại (In) của hệ thống.

Ví dụ: Biến áp 22/0.4 kV - 630 kVA có dòng cực đại tối đa là 909.3 A; khách hàng nên lựa chọn biến dòng tỉ số 1000/5 A.

Người ta thường lựa chọn dòng định mức cho biến dòng thông qua các tiêu chí sau:

Dòng định mức máy biến áp x 1.1
Thiết bị đóng cắt (dòng định mức của thiết bị đóng cắt = dòng định mức biến dòng) ở các tủ phân phối (tủ DB, sub DB...)
Dòng định mức thực tế x 1.2 (chỉ sử dụng khi dòng thực tế thấp hơn rất nhiều so với dòng định mức của máy biến áp hoặc thiết bị đóng cắt)

Cần tránh sử dụng biến dòng cho hệ thống có dòng tải quá thấp để đảm bảo sự chính xác trong đo đếm.

Ngoài ra, tất cả biến dòng đo lường đều có khả năng hoạt động quá tải liên tục 20% so với định mức nên trong một số tình huống, ta có thể sử dụng biến dòng thấp hơn định mức nhưng cần phải có tính toán rõ ràng, tránh trường hợp dòng thực tế vượt quá định mức của biến dòng 20% gây sai sót trong đo đếm.

Công suất định mức

Công suất định mức (hay còn gọi là Burden) của biến dòng được hiểu là công suất tối đa mà biến dòng có thể chịu được mà không gây sai số vượt quá giới hạn cho phép. Các giá trị tiêu chuẩn là 2.5 – 5 – 10 – 15 – 30 VA.

Khi lựa chọn công suất định mức phù hợp, cần quan tâm đến các chỉ số: tổn hao trên các thiết bị đo đếm (nếu nối tiếp nhiều thiết bị), chiều dài dây cáp, tiết diện dây. Dây càng dài, tiết diện càng nhỏ thì tổn hao càng thấp. Do đó cần lựa chọn biến dòng có công suất đủ lớn để chịu được tất cả các tổn hao này.

Cần lựa chọn biến dòng có công suất gần với công suất định mức của hệ thống dây dẫn, thiết bị đo phía sau. Nếu công suất của biến dòng quá thấp, biến dòng có thể bị hư hỏng khi hệ thống xảy ra sự cố ngắn mạch. Nếu công suất của biến dòng quá cáo, sẽ làm giảm độ chính xác khi đo đếm.

Ví dụ: Dòng định mức của tải: In = 200 A

Tổn hao định mức của đồng hồ Janitza UMG 512: S_{UMG 512}= 0.2 (VA)

Tổn hao định mức của dây dẫn đồng tiết diện 2.5 mm² dài 10m: S_dây= I² x 2 x 10 x 0.00865 = 4.3 (VA)

ρ: điện trở định mức tại 75 độ C (dây 2.5 mm² là 0.00865 và dây 4 mm² là 0.00541)

Tổn hao dự phòng: S_spare= 0.25 (S_{UMG 512}+ S_dây) = 0.25 x (0.2 +4.3) = 1.1 (VA)

Do đó, công suất tổn hao phía sau biến dòng là:

S_tổng= S_{UMG 512}+ S_dây+ S_spare= 1.25 (0.2 + 4.3 + 1.1) = 5.6 (VA)

=> Lựa chọn biến dòng 10 VA.

Ta có thể tham khảo bảng bên dưới để lựa chọn tiết diện dây tín hiệu dòng điện với khoảng cách phù hợp:

	Khoảng cách tối đa giữa CT và thiết bị đo
Tiết diện dây	2.5 mm²	4.0 mm²
Biến dòng 2.5 VA	4	6.5
Biến dòng 5 VA	8.5	14
Biến dòng 10 VA	18	28.5
Biến dòng 15 VA	27	43

Cấp chính xác (Accuracy class)

Biến dòng thường được chia thành nhiều cấp chính xác; người dùng cần lựa chọn cho phù hợp mục đích sử dụng và chi phí.

Cấp chính xác tiêu chuẩn gồm: 0.1; 0.2; 0.5; 1; 3; 5; 0.1 S; 0.2 S; 0.5 S. Cấp chính xác này thể hiện phần trăm (%) sai lệch giá trị và lệch pha giữa dòng thực thế dòng ở thứ cấp.

Cấp chính xác của biến dòng cũng liên quan đến dòng tải. Nếu dòng tải quá thấp so với dòng định mức của biến dòng, độ chính xác sẽ giảm. Tham khảo bảng dưới đây:

Cấp chính xác	Tỉ lệ sai số theo % tại mức dòng tải bằng % so với dòng định mức
Cấp chính xác	1%	5%	20%	50%	100%	120%	150%	200%
5				5		5
3				3		3
1		3	1.5		1	1
1 ext 150		3	1.5		1		1
1 ext 200		3	1.5		1			1
0.5		1.5	0.75		0.5	0.5
0.5 S	1.5	0.75	0.5		0.5	0.5
0.5 ext 150		1.5	0.75		0.5		0.5
0.5 ext 200		1.5	0.75		0.5			0.5
0.2		0.75	0.35		0.2	0.2
0.2 S	0.75	0.75	0.2		0.2	0.2

Nhìn vào bảng, ta thấy được:

Biến dòng class 0.5 sẽ có sai số 1.5% ở mức tải 5%, 0.75% ở mức tải 20%, và chỉ sai số 0.5% khi dòng tải là 100 - 120% định mức.
Biến dòng class 0.5S cho mức chính xác cao hơn nhiều so với 0.5: sai số 0.75% ở 5% tải và sai số 0.5% khi dòng tải đạt 20% định mức trở lên.
Đó chính là lý do các biến dòng 0.2S và 0.5S thường được khuyên sử dụng để đo đếm cho các đồng hồ tính tiền (công tơ), đặc biệt là trong hệ thống solar và năng lượng gió.

Người dùng nên sử dụng biến dòng có cùng cấp chính xác hoặc cao hơn so với đồng hồ đo (dùng biến dòng class 0.5S hoặc 0.2S cho đồng hồ UMG 604/UMG 605 và class 0.2S cho đồng hồ UMG 509/UMG 512) để đạt được hiệu quả đo đếm tốt nhất.

Tuy nhiên, việc sử dụng biến dòng có độ chính xác thấp hơn so với đồng hồ vẫn chấp nhận được nhưng nên dựa theo nhu cầu cần dùng để lựa chọn biến dòng.

Cấp chính xác của biến dòng	Mục đích sử dụng
0.2 – 0.2S	Đo đếm đầu nguồn hoặc những vị trí cần đo đạc với độ chính xác cao và dùng để tính tiền
0.5 – 0.5S	Đo đếm đầu nguồn hoặc tải và dùng để tính tiền
1.0	Đo đếm ở tải mục đích để xem thông số tải, hạn chế dùng để tính tiền ngoại trừ trường hợp dòng tải rất thấp.

Biến dòng đo lường và biến dòng bảo vệ

Trên thị trường, người ta bán 2 loại biến dòng: Biến dòng đo lường và biến dòng bảo vệ.

Đối với biến dòng đo lường (MCT), dòng thứ cấp sẽ đạt mức bão hòa khi dòng sơ cấp vượt quá định mức. Biến dòng này luôn được sử dụng cho đồng hồ đo đếm.

Đối với biến dòng bảo vệ (PCT), dòng thứ cấp sẽ vượt rất ra dòng định mức khi có sự cố ở phía sơ cấp (ngắn mạch trên đường dây). Biến dòng bảo vệ luôn được sử dụng cho relay bảo vệ.

Biến dòng bảo vệ thường có loại 5PX và 10PX. Trong đó: 5 hoặc 10 là độ sai số 5% hoặc 10% của biến dòng. P là Protection (bảo vệ). X là số lần dòng sơ cấp vượt quá định mức (thường là 10 hoặc 20 lần).

Người dùng cần chú ý: không bao giờ được sử dụng sai mục đích của biến dòng, không dùng biến dòng đo lường cho relay và không dùng biến dòng bảo vệ cho đồng hồ.

Biến dòng đo lường đầu ra mV hoặc V

Hiện nay một số nhà sản xuất cung cấp thêm biến dòng có đầu ra sơ cấp 333mV hoặc 0.333V.

Các biến dòng này thường là loại biến dòng kẹp, thích hợp trong các trường hợp không thể cắt điện để gắn biến dòng thông thường (trong các trung tâm dữ liệu) hoặc giúp giảm bớt thời gian, công sức để cải tạo hệ thống giám sát điện.

Các biến dòng này chỉ phù hợp với các loại đồng hồ có đầu tín hiệu dòng mV tương ứng, không dùng trên các đồng hồ thông thường. Các đồng hồ này thường là loại đa kênh với 3 đầu tín hiệu điện áp và rất nhiều tín hiệu dòng điện, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư đồng hồ.

Tham khảo:

Người viết: Bùi Thanh Tùng - 2020.