Biến dòng CT là gì? Chức năng và nhiệm vụ của biến dòng CT như thế nào? Chắc chắn ai đang công tác trong môi trường điện công nghiệp thì sẽ không lạ gì với thiết bị này rồi. Vậy chúng ta cùng ôn lại cho kiến thức thêm vững chắc nào!
Cùng đọc nhé các bạn!
Biến dòng CT là gì?
Biến dòng CT là tên gọi khác của máy biến dòng, CT dòng, bộ biến dòng điện, biến dòng đo lường,…Là thiết bị chuyên dùng để biến đổi dòng điện cao từ nguồn về dòng điện tiêu chuẩn để cấp cho các phụ tải.
Thông thường, các biến dòng CT chỉ thấy xuất hiện ở các tủ mạch nguồn hay điều khiển trong các nhà máy mà thôi. Hầu như không thấy sự xuất hiện của thiết bị này trong dân dụng.
Lý do là trong hệ thống điện công nghiệp thì điện áp và cường độ dòng điện rất cao được truyền tải trên mạng điện 3 pha, cung cấp năng lượng điện cho các cỗ máy, dây chuyền sản xuất có công suất rất lớn. Còn trong dân dụng thì nguồn điện đã được kiểm soát và chạy trên mạng điện 1 pha, phù hợp để cung cấp trực tiếp cho các thiết bị điện có công suất thấp trong gia đình.
Cấu tạo của biến dòng CT
Biến dòng CT có cấu tạo khá đơn giản. Chúng gồm một cuộn dây quấn trên một khung sắt từ. Bên trong khung là rỗng. Để cho dây dẫn cần đo lường điện đi qua.
Mặc dù có cấu tạo khá giống với máy biến áp nhưng biến dòng CT lại có số vòng dây ít hơn. Nó cũng có thể được xem như là một cuộn thứ cấp. Cũng tuỳ thuộc vào dòng điện cần biến đổi mà cấu tạo của biến dòng CT cũng khác nhau.
Ví dụ trong thực tế có các tuỳ chọn cấp biến dòng như: 300/5A, 100/5A, 100/1A…
Ý nghĩa của tỉ số biến dòng CT
Theo như ví dụ trên, chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản về ý nghĩa của tỉ số biến dòng CT như sau:
Khi cho dòng điện 300A qua cuộn sơ cấp, thì ở cuộn thứ cấp sẽ sinh ra dòng điện tương đương là 5A.
Hầu hết các thiết bị động lực hiện nay đều lấy dòng 5A là quy chuẩn chung, để cho việc sử dụng biến dòng CT dễ dàng hơn.
Nhưng với các thiết bị điều khiển thì sao? Không thể truyền trực tiếp tín hiệu dòng điện 5A vào input của biến tần hay PLC được. Vì như thế sẽ “bùm”, cháy nổ ngay tức khắc.
Giải pháp cho vấn đề này là như thế nào?
Giải pháp cho biến dòng CT trong mạch điều khiển
Để xử lý cho trường hợp này, trước kia chúng ta thường xử dụng thêm các bộ chuyển đổi tín hiệu. Để đưa tín hiệu này về các tín hiệu chuẩn 4-20mA, 0-5V, hay RS485 về PLC, hay biến tần để xử lý điều khiển.
Giải pháp này giải quyết được bài toán nhưng sẽ phát sinh thêm thiết bị.
Chính vì thế, hiện nay có nhiều thiết bị có thể chuyển đổi trực tiếp ra tín hiệu điều khiển trên một thiết bị luôn. Ví dụ như: dòng biến dòng CT T201 series của hãng Seneca chẳng hạn.
Tìm hiểu về biến dòng CT 4-20mA?
Bất kỳ một hệ thống điện nào cũng có những yêu cầu về theo dõi và kiểm soát hoạt động của nó. Trước kia, chức năng này đã được thực hiện bởi một số các thiết bị cơ điện. Tuy nhiên, các thiết bị này có hạn chế lớn là phải lắp đặt gần với điểm đo, và việc kiểm tra các thông số sẽ tốn nhân công và ghi chép.
Với sự phát triển của ngành công nghệ, việc thay thế các thiết bị cơ học này bằng các thiết bị công nghệ điện tử tương đương như các bộ biến dòng CT 4-20mA, 0-5V, hay RS485 …đã cho phép hệ thống giám sát trở nên linh hoạt hơn. Một hệ thống hiện đại thường phải có khả năng giao tiếp, truyền thông tin từ điểm đo đến các điểm khác nơi dữ liệu này được xử lý, ghi lại và sử dụng để kiểm soát các tham số hệ thống.
Các bộ biến dòng CT này là các bộ chuyển đổi đặc biệt để chuyển đổi điện áp thô và dòng điện trong hệ thống điện thành các tín hiệu điện hữu ích và có ý nghĩa được sử dụng trong truyền về hệ thống đo lường.
Làm thế nào để biến dòng CT hoạt động?
Nếu xét về cách hoạt động, thì hiện tại biến dòng CT có 2 chế độ làm việc cơ bản: Chế độ ngắn mạch và chế độ hở mạch. Tức là như thế nào? Chúnt ta cùng thảo luận bên dưới nhé!
Chế độ ngắn mạch: của dòng sơ cấp, thứ cấp có phụ tải Z2: Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng của máy biến dòng. Khi bội số này lớn, sai số CT tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng thứ cấp hoặc tải. Thường với mạch bảo vệ, bội số dòng điện của CT dòng phải đạt giá trị sao cho sai số của nó dưới 10%.
Chế độ hở mạch: khi thứ cấp hở mạch, phía thứ cấp sẽ có điện áp cảm ứng với biên độ rất cao gây nguy hiểm cho người và các thiết bị thứ cấp. Để chống hiện tượng bảo hòa trong mạch từ, người ta còn chế tạo ra máy biến dòng có khe hở không khí hay còn gọi là biến dòng tuyến tính.
CT dòng có tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với số vòng dây quấn. Do đó, chúng ta hoàn toàn có thể thay đổi tỷ số biến dòng bằng cách thay đổi số vòng dây quấn phía sơ cấp hoặc thứ cấp.
Phân loại biến dòng CT
Hiện nay máy biến dòng được chia làm 3 loại phổ biến: máy biến dòng dạng dây quấn, dạng vòng và thanh khối
Biến dòng CT hiện nay có 3 loại phổ biến: dạng khối, dạng vòng, và dạng dây quấn. Chúng ta cùng tìm hiểu xem mỗi loại thì nó có đặc điểm như thế nào nhé!
Biến dòng CT dây quấn: Cuộn sơ cấp của biến dòng sẽ được nối trực tiếp với các dây dẫn để đo cường độ dòng điện chạy trong mạch. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số vòng dây quấn của máy biến dòng
Biến dòng dạng vòng: Dòng điện chạy trong mạch sẽ được truyền và chạy thẳng qua lỗ của vòng trong biến dòng CT.
Biến dòng dạng khối: Đây là dạng phổ biến. Dùng nhiều trong các tủ điện phân phối, tủ điều khiển. Thiết kế của nó nhìn giống như cuộn sơ cấp vậy. Nhưng điểm đặc biệt là nó chỉ có một vòng dây. Chúng hoàn toàn tách biệt với nguồn điện áp cao vận hành trong hệ mạch và luôn được kết nối với cường độ dòng điện tải trong thiết bị điện.
Biến dòng CT trong mạch thường có ampe kế lắp kèm theo để giám sát dòng điện. Trong đó, thiết kế của biến dòng CT này cho ra dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, cường độ dòng điện này dù có đạt tới mức tối đa thì cũng không lệch khỏi phạm vi cường độ cho phép của ampe kế.
Tại sao biến dòng CT lại quan trọng trong nhiều hệ thống công nghiệp khác nhau?
Chức năng biệt lập
Trong thiết kế của biến dòng CT, dòng đầu vào được cách ly tuyệt đối với dòng đầu ra. Như trong môi trường công nghiệp, có rất nhiều nhiễu từ nhiều nguồn khác nhau, ảnh hưởng các tín hiệu đo không chính xác. Việc sử dụng biến dòng CT có thể loại bỏ các nhiễu, do đó tín hiệu đầu ra có thể đảm bảo độ tin cậy.
Chức năng chuyển đổi
Biến dòng CT có thể chuyển đổi bất kỳ dòng điện không chuẩn nào thành tín hiệu điện tiêu chuẩn công nghiệp, dễ dàng hơn nhiều cho việc sử dụng thiết bị đầu cuối.
Tăng cường tín hiệu để truyền đường dài
Bộ biến dòng CT có thể tăng cường, ổn định và biến đổi tín hiệu điện, do đó tín hiệu đầu ra có thể truyền khoảng cách xa, chẳng hạn như tín hiệu 4-20mA có thể được truyền lên đến 1000 mét.
An toàn vận hành
Khi biến dòng CT chịu tác động của điện áp cao hoặc dòng điện, nó sẽ chuyển sang chế độ bảo vệ, cắt đứt quá trình chuyển đổi, cách ly hoàn toàn giữa đầu vào và đầu ra. Vì vậy, nó sẽ giữ an toàn cho thiết bị đầu cuối, giữ an toàn cho toàn hệ thống.
Tại sao cần sử dụng biến dòng CT loại tốt, có thương hiệu?
Một số lý do mà mình rút ra được sau khi tham gia vào cải tạo một số hệ thống của các nhà máy như sau:
- Biến dòng CT là một thiết bị quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng làm việc của các phụ tải, thiết bị đầu cuối.
- Cần độ chính xác, ảnh hưởng đến tín hiệu truyền tải và xử lý.
- Các thiết bị không thương hiệu dẫn đến linh kiện kém gây ra một loạt các ảnh hưởng nặng nề như: sai số, không ổn định, không bền, không cắt nhiễu, kết quả chuyển đổi không tin tưởng…tác hại cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến hệ thống của bạn.
Cách tính chọn biến dòng CT cơ bản nhất
Ví dụ trong thực tế, một biến dòng CT thường có rất nhiều con số kèm theo.
Chẳng hạn như: 800/1200/2000/5A
Vậy chúng ta phải hiểu những thông số này như thế nào để khi mà nhà cung cấp không có sẵn đúng thông số mà đưa cho ta loại biến dòng CT tương đương thì sao?
Quay lại ví dụ trên, ta có thể hiểu:
Biến dòng có thông số 800/1200/2000/5A, nghĩa là biến dòng này có thể dùng một trong 3 cấp ứng với ba tỷ số biến khác nhau:
– 800/5 ứng với tỉ số biến = 800/5=160
– 1200/5 ứng với tỉ số biến = 1200/5 = 204
– 2000/5 ứng với tỉ số biến = 2000/5 = 400
Vậy nếu nhà cung cấp có sẵn loại 800/1200/2000/1A thì sao?
Theo cách tính như trên thì ta thấy tỷ số biến dòng này lớn gấp 5 lần chúng ta cần
Nghĩa là dòng thứ cấp nhỏ hơn so với biến dòng chúng ta cần 5 lần,
Như vậy kết luận là không dùng được.
Cách kiểm tra biến dòng CT xem có hoạt động tốt hay không?
Để tìm cách kiểm tra biến dòng CT, thì trước tiên chúng ta xem lại cấu tạo của biến dòng như thế nào đã.
Vâng, biến dòng có cấu tạo như một cuộn cảm. Vì thế chúng ta sẽ có một vài cách để kiểm tra như:
- Dùng VOM để thang đo R, kiểm tra xem mạch cuộn dây còn thông không? Hay đã bị cháy đứt?
- Dùng ampe kiềm để so sánh với lúc biến dòng CT đang hoạt động, xem sai số có lớn quá hay không? Nếu 2 thông số không giống nhau, khả năng cao là biến dòng CT đã hỏng.
Ngoài ra còn một vài cách như:
- Dùng máy tạo dòng xoay chiều nhỏ cấp vào thứ cấp biến dòng CT để kiểm tra đặc tính V_A của CT
- Dùng đồng hồ đo Megaom để 500V (hoặc 2500V nếu là trung thế) để kiểm tra cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp cách điện với đế
- Nếu là loại trung và cao thế thì phải dùng máy thử cao thế để kiểm tra
Khác nhau giữa biến dòng đo lường và biến dòng bảo vệ
Biến dòng đo lường
Biến dòng đo lường được thiết kế sao cho mạch từ bão hoà nhanh. Nghĩa là dòng sơ cấp chỉ vượt 2-3 lần dòng định mức thì lõi thép mạch từ đã bị bão hoà. Hay nói cách khác, khi dòng sơ cấp tăng 2-3 lần so với định mức thì dòng sơ cấp cũng tăng tương ứng. Nhưng sau đó dòng thứ cấp sẽ giữ nguyên giá trị cho dù dòng sơ cấp có tăng lên bao nhiêu đi chăng nữa. Điều này nhằm đảm bảo cho các thiết bị đo đếm an toàn.
Biến dòng bảo vệ
Biến dòng bảo vệ có cấu tạo mạch từ bão hoà chậm hơn, làm chức năng bảo vệ hệ thống là chính. Dòng sơ cấp có thể đạt đến vài chục lần dòng định mức thì lõi thép mạch từ mới bị bão hoà. Giúp cho sự cố dễ phát hiện hơn ở dòng thứ cấp, rơ le mới hoạt động khi có sự cố.
Vậy câu hỏi đặt ra là: Có thể dùng biến dòng đo lường để bảo vệ và ngược lại được hay không?
- Qua đặc tính của từng loại mà chúng ta vừa tìm hiểu như trên; thì không thể hoán đổi chức năng cho 2 loại biến dòng CT này được. Mỗi loại chỉ làm đúng nhiệm vụ của nó mà thôi.
Lời kết,
Bài viết phần nào cũng đã cung cấp được khá đầy đủ thông tin về biến dòng CT đến với các bạn đọc. Qua bài viết này các bạn cũng đã hiểu được cách làm việc của biến dòng làm việc như thế nào? Tầm quan trọng của biến dòng CT trong hệ thống điện công nghiệp? Cũng như hiểu được 2 loại biến dòng CT đo lường và biến dòng bảo vệ khác nhau như thế nào rồi!
Bài viết có tham khảo thêm nhiều tài liệu trong và ngoài nước. Vì thế không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được những góp ý của các bạn!
