Sự khác biệt cốt lõi giữa Máy biến dòng điện (CT) và Máy biến điện áp (VT)

I. Vai trò chức năng và phương pháp đấu nối

Sự khác biệt chính nằm ở vai trò chức năng và cách chúng được đấu nối vào mạch điện:

• Máy biến dòng điện (CT) — đấu nối tiếp để đo dòng điện: CT phải được đấu nối tiếp với mạch điện sơ cấp. Với rất ít vòng dây sơ cấp (đôi khi chỉ là một thanh đồng xuyên hoặc sứ xuyên đơn lẻ), toàn bộ dòng điện phụ tải của đường dây sẽ chạy qua cuộn dây sơ cấp. Dòng điện sơ cấp hoàn toàn được xác định bởi phụ tải của hệ thống bên ngoài và không phụ thuộc vào trạng thái phía thứ cấp.

Máy biến dòng điện kiểu trụ cách điện đúc

• Máy biến điện áp (PT/VT) — đấu song song để đo điện áp: PT phải được đấu song song giữa các pha hoặc giữa pha và đất trên thanh cái hoặc đường dây. Cuộn dây sơ cấp của nó có số lượng vòng dây lớn với tiết diện dây nhỏ và chịu toàn bộ điện áp hệ thống. Điện áp sơ cấp được xác định bởi lưới điện.

• Quy tắc cốt lõi: Tóm lại, CT được đấu nối tiếp để đo dòng điện; PT được đấu song song để đo điện áp. Việc hoán đổi phương pháp đấu nối của chúng là một vi phạm tuyệt đối không được phép xảy ra.

II. Trạng thái vận hành và các lệnh cấm an toàn chết người

Do phương pháp đấu nối hoàn toàn khác nhau về bản chất, trạng thái vận hành bình thường của chúng trái ngược nhau hoàn toàn, dẫn đến các quy định cấm an toàn được thực thi nghiêm ngặt:

• CT — trạng thái gần ngắn mạch với lệnh cấm hở mạch: Trong vận hành bình thường, các dụng cụ đo đấu vào thứ cấp CT có tổng trở rất thấp, giữ cho vòng lặp thứ cấp ở trạng thái kín gần ngắn mạch. Do đó, tuyệt đối không được để hở mạch thứ cấp CT khi đang mang điện. Nếu mạch thứ cấp bị hở, toàn bộ dòng điện sơ cấp sẽ chuyển sang từ hóa, làm lõi thép bão hòa nhanh chóng với từ dư nghiêm trọng. Một xung điện áp nhọn sau đó sẽ được cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp, đạt tới vài nghìn hoặc thậm chí hàng chục nghìn vôn, có thể đánh thủng cách điện, phá hủy thiết bị và gây ra mối đe dọa chết người cho nhân viên vận hành.

• PT — trạng thái gần không tải với lệnh cấm ngắn mạch: Thứ cấp PT được đấu vào các cuộn dây điện áp có tổng trở cao, nên trong vận hành bình thường nó hoạt động ở trạng thái gần không tải. Do đó, tuyệt đối không được để ngắn mạch thứ cấp PT khi đang mang điện. Vì tổng trở nội tại của thứ cấp PT rất thấp, một sự cố ngắn mạch ở phía thứ cấp sẽ ngay lập tức sinh ra dòng điện ngắn mạch gấp hàng chục lần giá trị định mức, trực tiếp làm cháy các cuộn dây của máy biến áp.

Máy biến điện áp bảo vệ chạm đất một pha lắp trong nhà

• Quy tắc an toàn thực tế: Trước khi làm việc trên CT, các đầu cực thứ cấp phải được ngắn mạch trước khi tháo bất kỳ dây dẫn nào. Trước khi làm việc trên PT, phụ tải thứ cấp phải được ngắt trước và xác nhận không có điện áp. Hai quy tắc này là những nguyên tắc an toàn cơ bản mà tất cả nhân viên vận hành và bảo trì điện phải ghi nhớ.

III. Thiết kế kết cấu, phân cấp độ chính xác và tính không thể hoán đổi

Những khác biệt về kết cấu bên trong, hệ thống độ chính xác và khả năng hoán đổi cũng rõ rệt không kém:

• Hình dáng bên ngoài và kết cấu bên trong: CT có ít vòng dây sơ cấp với dây dẫn tiết diện lớn, kích thước tương đối gọn và thường có cửa sổ nhìn thấy được cho dây dẫn sơ cấp. PT có nhiều vòng dây sơ cấp với dây dẫn tiết diện nhỏ, và sứ xuyên của nó thường dài hơn ở các cấp điện áp cao hơn để tăng chiều dài đường rò.

• Phân cấp độ chính xác: Các cấp chính xác đo lường của CT (ví dụ: 0.2S, 0.5S) tập trung vào sai số tỷ số và lệch pha trên một dải dòng điện rộng, trong khi các cấp bảo vệ của CT (ví dụ: 5P, 10P) nhấn mạnh vào hệ số giới hạn chính xác (ALF) và sai số tổng hợp trong điều kiện ngắn mạch. Các cấp chính xác của PT (ví dụ: 0.2, 0.5) tập trung vào sai số tỷ số điện áp và lệch pha ở điện áp định mức.

• Hậu quả của việc sử dụng CT như một PT: Nếu một CT bị kết nối sai song song với đường dây cao áp như một PT, số vòng dây sơ cấp rất ít của nó sẽ hút một dòng điện từ hóa cực lớn, khiến lõi từ bão hòa nghiêm trọng đến mức thiết bị có thể phát nổ ngay lập tức.

• Hậu quả của việc sử dụng PT như một CT: Nếu một PT bị kết nối sai nối tiếp với mạch chính như một CT, cuộn dây mảnh của nó không thể chịu được dòng điện cao và sẽ quá nhiệt nghiêm trọng và cháy hỏng. Hai thiết bị này tuyệt đối không thể thay thế cho nhau trong bất kỳ trường hợp nào.

Tóm tắt

Máy biến dòng (CT) và máy biến điện áp (PT/VT) đều là các thiết bị cảm biến cơ bản trong hệ thống điện, tuy nhiên chúng thể hiện ba đặc điểm phân biệt trong thực tế: dòng điện nối tiếp so với điện áp song song, các quy định cấm an toàn trái ngược nhau và cấu tạo hoàn toàn khác biệt.

• Nguyên lý kết nối: CT được mắc nối tiếp với mạch chính để đo dòng điện; PT được mắc song song qua thanh cái để đo điện áp.
• Quy tắc an toàn: Mạch thứ cấp của CT tuyệt đối không được hở mạch (ngăn ngừa đánh thủng cao áp gây chết người); mạch thứ cấp của PT tuyệt đối không được ngắn mạch (ngăn ngừa cháy hỏng do quá dòng).
• Nguyên tắc cốt lõi trong kỹ thuật: Cấu tạo và trở kháng của chúng hoàn toàn khác biệt; chúng tuyệt đối không thể thay thế cho nhau.

Trong thực tiễn kỹ thuật, các quy tắc vận hành và bảo trì này là yếu tố thiết yếu đảm bảo thiết bị hoạt động tin cậy, an toàn cho nhân viên và ổn định lưới điện.

Biên tập từ：Garca