Máy biến dòng cân bằng lõi (CBCT) là gì?

Máy biến dòng cân bằng lõi (còn được gọi là CBCT) là máy biến dòng kiểu vòng (CT) mà qua tâm của nó có ba dây cáp lõi đơn hoặc một dây cáp ba lõi đơn của hệ thống ba pha đi qua. Ba lõi cáp đó tạo thành cuộn sơ cấp của CBCT.

Nói cách khác, chúng ta có thể định nghĩa là CT thứ tự không (ZCT) còn được gọi là CT cân bằng lõi (CBCT) là một loại máy biến dòng (CT) đặc biệt giúp phát hiện sự hiện diện của dòng điện thứ tự không trong thời gian xảy ra sự cố ngắn mạch (chẳng hạn như LG lỗi) gây mất cân bằng trong 3-hệ thống pha.

Cân bằng cốt lõi Máy biến áp hiện tại hoạt động dựa trên khái niệm cân bằng dòng điện thứ tự không trong hệ thống ba pha. Đó là lý do tại sao nó còn được gọi là máy biến dòng không thứ tự (ZCT). CT cân bằng lõi thường được sử dụng để bảo vệ sự cố chạm đất (hoặc chống rò rỉ đất) cho hệ thống điện trung thế. Một CBCT điển hình như trong hình bên dưới.

Không giống như máy biến dòng (CT), cuộn dây sơ cấp của CBCT được hình thành với cáp ba lõi đi qua tâm lõi sắt của nó và cuộn dây thứ cấp của CBCT cũng được quấn trên lõi sắt loại vòng và được nối với rơle sự cố chạm đất.

Nguyên lý làm việc của CBCT hay ZCT

Máy biến dòng cân bằng lõi (CBCT) hoạt động theo nguyên tắc cân bằng dòng điện thứ tự không trong 3-hệ thống pha. Do đó nó còn được gọi là máy biến dòng thứ tự không (ZCT). Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy biến dòng thứ tự không là dòng điện thấp của Kirchhoff: tổng dòng điện tại bất kỳ nút nào của mạch điện sẽ bằng không.

Trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống ba pha khi tổng vectơ của dòng điện pha của nó ( Īa cộng Īb cộng Īc=0 ) bằng không. Do đó, sẽ không có bất kỳ dòng điện thứ tự không dư nào xuất hiện trong cuộn sơ cấp của CBCT. Do đó, sẽ không có bất kỳ thông lượng nào được phát triển trong Lõi của CBCT. Do đó sẽ không có dòng điện chạy trong mạch thứ cấp của CBCT.

Trong khi trong điều kiện bất thường, khi tổng dòng pha sẽ không bằng không. Sau đó, do mất cân bằng dòng pha, dòng điện thứ tự không sẽ chạy trong mạch thứ cấp của CBCT. Do đó, rơle sự cố chạm đất được kết nối với thứ cấp của CBCT, sẽ được cấp điện và cô lập hệ thống khỏe mạnh với sự trợ giúp của bộ ngắt mạch.

Gọi Īa , Īb và Īc là các dòng điện của hệ thống ba pha và Φa , Φb và Φc là các thành phần tương ứng của từ thông phát triển trong lõi của CT hoặc CBCT thứ tự không. Giả sử rằng CBCT đang hoạt động trong vùng tuyến tính, thì từ thông phát triển trong lõi của CBCT sẽ tỷ lệ thuận với dòng điện tương ứng của nó. Do đó nó có thể được viết là:

Φa=kIa

Φb=kIb

Φc=kIc

Ở đây (k) là hằng số tỷ lệ. Vì ở đây cả ba dòng điện pha đều tạo ra từ thông tương ứng trong cùng một lõi ZCT (cùng một vật liệu từ tính). Do đó, hằng số tỷ lệ giống nhau (k) được sử dụng trong tất cả các thông lượng pha.

Do đó, từ thông kết quả trong lõi của ZCT hoặc CBCT sẽ là

Φr=k(Īa cộng Īb cộng Īc) (1)

Nhưng như chúng ta đều biết rằng từ khái niệm về các thành phần đối xứng

(Īa cộng Īb cộng Īc)=3Ī0 = Īn(2)

Ở đây Īn là dòng điện trung tính và Ī0 là dòng điện thứ tự không trong máy biến dòng. Do đó từ các phương trình trên (1) và (2), chúng ta có thể kết luận là

Φr = k.Īn (3)

Bây giờ, hãy xem xét hai trường hợp

Trường hợp 1: Trong quá trình vận hành bình thường của hệ thống ba pha

Như chúng ta biết rằng Īa cộng Īb cộng Īc=0 (4)

Ở đây bằng cách so sánh các phương trình (1) và (4), chúng tôi đã nhận được kết quả là:

Thông lượng kết quả ròng (Φr=0) bằng không. Điều đó có nghĩa là không có dòng điện nào chạy trong mạch thứ cấp của CBCT. Do đó, rơle sự cố chạm đất sẽ không hoạt động trong điều kiện hoạt động bình thường.

Trường hợp 2: Khi sự cố chạm đất (tức là sự cố LG) ở điều kiện không bình thường, dòng điện pha trong cáp 3 lõi đi qua tâm biến dòng sẽ không cân bằng. Do đó, dòng điện thứ tự không sẽ chạy trong mạch thứ cấp của ZCT. Ví dụ, xem xét trường hợp lỗi một dây nối đất (lỗi LG).

Nếu=3Ia0 = Trong (5)

So sánh phương trình (5) với phương trình (3) ta nhận được từ thông thuần trong lõi CBCT sẽ khác không. Nó có một số giá trị hữu hạn sẽ tạo ra dòng điện trong mạch thứ cấp của ZCT. Do đó, dòng điện thứ cấp đó chạy trong rơle bảo vệ sự cố chạm đất và kích hoạt nó. Vì lý do này, CT cân bằng lõi (CBCT) còn được gọi là CT chuỗi không (ZCT).

Ứng dụng của CBCT hoặc ZCT

Máy biến dòng cân bằng lõi (CBCT) chủ yếu được sử dụng để bảo vệ sự cố chạm đất của máy điện. Một trong những ứng dụng quan trọng của nó là bảo vệ sự cố chạm đất của động cơ cảm ứng, sẽ được thảo luận chi tiết bên dưới.

CBCT bảo vệ động cơ

Trong hầu hết các ngành công nghiệp, CBCT đang được sử dụng để bảo vệ chống rò rỉ đất của động cơ công nghiệp ( 3-động cơ cảm ứng pha ). Trong sơ đồ bảo vệ này, lõi của CBCT bao quanh cáp nguồn được kết nối với 3-động cơ cảm ứng pha. Dây tiếp địa từ vỏ cáp đến đất phải đi qua mắt lõi ZCT. Một sơ đồ điển hình như trong hình bên dưới.

Lõi của CBCT được kích thích bởi dòng điện (Īa cộng Īb cộng Īc cộng Īvỏ cộng Īđất).

Tác dụng của ( Vỏ bọc cộng với Īđất ) bị hủy bỏ khi dây dẫn tiếp đất được đưa qua mắt của CBCT. Do đó sơ đồ bảo vệ chỉ đáp ứng đối với dòng điện (Īa cộng Īb cộng Īc) trong động cơ cảm ứng.

Ưu điểm của CBCT

Ưu điểm chính của việc sử dụng CBCT làm sơ đồ bảo vệ sự cố chạm đất là trong sơ đồ bảo vệ này chỉ sử dụng một lõi CT thay vì ba lõi như trong hệ thống thông thường. Do đó, từ thông cần thiết để tạo ra dòng điện thứ cấp cụ thể giảm xuống còn một phần ba (1/3), đây là lợi thế lớn nhất khi độ nhạy tổng thể của hệ thống bảo vệ được tăng lên.

Ngoài ra, số vòng dây thứ cấp của CT không bắt buộc theo dòng điện định mức của cáp vì không có dòng điện thứ cấp nào chạy trong điều kiện vận hành bình thường do dòng điện của hệ thống ba pha được cân bằng. Điều này cho phép tối ưu hóa các vòng dây thứ cấp theo dòng bán tải sơ cấp hiệu quả của CT.

Đặc điểm của ZCT hoặc CBCT

Đây là những tính năng rất hấp dẫn của máy biến dòng không thứ tự CT (ZCT) hoặc Máy biến dòng cân bằng lõi (CBCT), chúng được đề cập dưới đây như:

• độ nhạy cao
• tuyến tính tốt
• Hoạt động đáng tin cậy

• Cài đặt thuận tiện và dễ dàng

Lựa chọn CBCT hoặc ZCT

CT hoặc CBCT dãy 0 thích hợp được chọn dựa trên các yếu tố sau.

Tỷ lệ CT danh nghĩa: tỷ lệ này phải sao cho ngay cả trong trường hợp sự cố chạm đất nhỏ nhất, dòng điện phải đủ để vận hành rơle sự cố chạm đất.

Dòng rò đất sơ cấp tối thiểu

Dòng kích thích tối thiểu cần thiết cho điện áp hoạt động của rơle

Điện áp điểm đầu gối

Kích thước và đường kính trong của CT (đường kính trong phụ thuộc vào kích thước của cáp)