Tại sao thiết bị đóng cắt tự động Rockwill sử dụng CT 400/1 A thay vì 400/5 A? Phụ tải thứ cấp và lựa chọn CT

Trong các máy đóng cắt lại trung thế thông minh như các thiết bị Rockwill, biến dòng điện tích hợp thường được quy định ở mức 400/1 A. Lý do không phải là "1 A chính xác hơn." Mà là dòng thứ cấp 1 A phù hợp với bộ điều khiển kỹ thuật số, giảm tải thứ cấp, chịu được các đường cáp dài của các lắp đặt trên cột, và nén dòng ngắn mạch thứ cấp vào một phạm vi mà việc lấy mẫu điện tử diễn ra thoải mái.

Ở cùng một trở kháng mạch thứ cấp, tải định mức của biến dòng 1 A chỉ bằng 1/25 so với biến dòng 5 A, bởi vì S = I² × Z. Do đó, hệ thống dây điện khoảng cách xa có thể sử dụng tiết diện cáp nhỏ hơn và các lõi bảo vệ ít có khả năng bị bão hòa sớm dưới tải nặng.

Lắp đặt tại hiện trường máy đóng cắt lại Rockwill trên cột

1. Định mức thứ cấp của biến dòng là gì và 1 A cùng 5 A khác nhau như thế nào?

Biến dòng điện (CT) biến đổi dòng sơ cấp lớn thành dòng thứ cấp nhỏ tiêu chuẩn. IEC 61869-2 bao gồm các biến dòng đầu ra dòng điện, trong đó 1 A và 5 A là các giá trị thứ cấp định mức thông thường; hệ thống GB cũ của Trung Quốc cũng liệt kê 1 A, 2 A và 5 A. Tỷ số 400/1 A có nghĩa là 1 A ở thứ cấp khi sơ cấp mang 400 A, trong khi 400/5 A có nghĩa là 5 A ở thứ cấp tại cùng dòng sơ cấp.

Những gì được kết nối ở hạ lưu sẽ quyết định lựa chọn. Các bộ điều khiển máy đóng cắt lại kỹ thuật số và các thiết bị đầu cuối tự cấp nguồn ưu tiên dòng điện nhỏ và tải nhẹ; các rơ le điện từ cũ và đồng hồ analog ưu tiên tín hiệu 5 A lớn hơn.

2. Sáu ưu điểm của 400/1 A so với 400/5 A

2.1 Ở cùng trở kháng cáp, tải giảm xuống còn 1/25

Tải thứ cấp của biến dòng (tính bằng VA) xấp xỉ S = I_s² × Z, trong đó I_s là dòng thứ cấp định mức và Z là trở kháng đầu vào của bộ điều khiển cộng với điện trở vòng cáp cộng với điện trở tiếp xúc đầu cuối. Ở cùng Z, biến dòng 400/1 A tiêu thụ 1²Z = Z VA, trong khi biến dòng 400/5 A tiêu thụ 5²Z = 25Z VA.

Nói cách khác, một sơ đồ 5 A cần tải gấp 25 lần. Kết quả thực tế là 1 A cho phép sử dụng cáp thứ cấp mỏng hơn và VA định mức thấp hơn, và nó phù hợp tốt hơn nhiều với đầu vào tải nhẹ của bộ điều khiển kỹ thuật số.

2.2 Chiều dài đường cáp có thể xa hơn nhiều

So sánh dưới đây giả định tải định mức bằng nhau và tiết diện đồng bằng nhau. Các con số là giá trị tham khảo; trong thực tế, hãy xác minh chúng dựa trên điện trở cáp thực tế và đầu vào của bộ điều khiển.

Đối với thiết bị đóng lại lắp trên cột, khoảng cách từ CT trên cột đến bộ điều khiển bên dưới cột có thể lên tới hàng chục mét, do đó ưu điểm của dòng 1 A là rất rõ ràng. Thiết kế 5 A trên cùng một khoảng cách sẽ yêu cầu cáp có tiết diện lớn hơn hoặc phụ tải định mức của CT cao hơn.

2.3 Sụt áp trên cáp ít hơn, do đó dễ duy trì độ chính xác hơn

Một khi tổng phụ tải của mạch thứ cấp vượt quá phụ tải định mức của CT, sai số tỷ số và độ lệch pha sẽ tăng lên. Dưới dòng điện sự cố, lõi bảo vệ chịu quá nhiều phụ tải có thể bị bão hòa sớm và vượt quá giới hạn sai số tổng hợp của nó.

Do dòng 1 A làm giảm công suất VA sinh ra trên cùng một điện trở đi 25 lần, nên phụ tải thực tế có khả năng duy trì dưới mức phụ tải định mức cao hơn nhiều, từ đó để lại biên độ chính xác lớn hơn. Điện trở cáp cũng phải được tính toán ở nhiệt độ vận hành tối đa, không phải ở nhiệt độ phòng.

2.4 Dòng ngắn mạch thứ cấp phù hợp hơn với lấy mẫu kỹ thuật số

Tính toán sơ bộ trên tỷ số lý tưởng, bỏ qua hiện tượng bão hòa và giới hạn cấp bảo vệ:

Ở cấp thứ cấp 5 A, một sự cố nghiêm trọng đòi hỏi hàng trăm ampe từ máy biến dòng điện, điều này đặt ra các yêu cầu khắt khe hơn nhiều đối với dung lượng cuộn dây, cáp, đầu cực, điện trở lấy mẫu và dải đo của bộ điều khiển. Cấp thứ cấp 1 A làm giảm dòng điện thứ cấp sự cố đi năm lần, mang lại dư địa đáng kể cho lọc Fourier toàn sóng, nhận dạng sóng hài và ghi lại sự cố.

Trụ epoxy APG tích hợp sẵn máy biến dòng điện

2.5 Phù hợp hơn cho các thiết bị đầu cuối thông minh tự cấp nguồn và công suất biểu kiến thấp

Một thiết bị đóng cắt lại thông minh có thể thu thập năng lượng từ máy biến dòng điện đường dây, với bộ điều khiển dựa trên vi xử lý xử lý logic quá dòng, chạm đất và đóng cắt lại độc lập với tủ bảo vệ bên ngoài. Đầu vào dòng điện IED kỹ thuật số thường chỉ tiêu thụ một phần nhỏ VA cho đến vài VA.

Máy biến dòng điện 1 A kết hợp với phụ tải định mức nhỏ (ví dụ 1,5; 2,5; 3 hoặc 5 VA, tùy thuộc vào dữ liệu của nhà sản xuất bộ điều khiển) sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với loại 5 A. Các giải pháp tự động hóa lưới điện thông minh của Rockwill nhấn mạnh vào tự động hóa lưới điện và giám sát IED từ xa, và các ứng dụng như vậy ưu tiên dòng điện thứ cấp nhỏ.

2.6 Mức tăng phụ tải nhỏ khi nhiều thiết bị được mắc nối tiếp

Khi lõi đo lường, lõi bảo vệ và thiết bị đầu cuối tự động hóa lộ tuyến được cấp nguồn từ cùng một nguồn, mỗi mức tăng trở kháng ΔZ sẽ cộng thêm phụ tải như sau:

• 1 A: ΔS ≈ 1² × ΔZ = ΔZ
• 5 A: ΔS ≈ 25 × ΔZ

Do đó, việc mở rộng tự động hóa có khả năng chịu đựng sự gia tăng phụ tải tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, hãy tách riêng lõi đo lường và lõi bảo vệ bất cứ khi nào có thể, để phụ tải của chúng không bị cộng nối tiếp.

Một sự làm rõ. Máy biến dòng điện 1 A không "an toàn hơn" chỉ vì giá trị định mức của nó nhỏ hơn. Mạch thứ cấp của máy biến dòng điện đang mang điện tuyệt đối không được để hở mạch. Điện áp cảm ứng trên mạch thứ cấp hở mạch phụ thuộc vào tỷ số, số vòng dây, lõi và cấp bảo vệ, và không thể nói chung rằng mạch thứ cấp 1 A hở mạch sẽ ít nguy hiểm hơn. Việc chọn 1 A là quyết định về phụ tải và lấy mẫu, không phải quyết định về an toàn.

3. Khi nào 400/5 A vẫn là lựa chọn đúng đắn?

• Các rơ le điện từ và công tơ đo điện năng hiện có chỉ chấp nhận đầu vào 5 A, và việc cải tạo sẽ không bổ sung máy biến dòng điện phụ hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu.
• Khoảng cách từ máy biến dòng điện đến rơ le bên trong tủ đóng cắt rất ngắn (ví dụ dưới 10 đến 20 m), và dòng 5 A truyền động trực tiếp hơn cho các đồng hồ analog và cuộn cắt điện từ.
• Toàn bộ trạm biến áp được tiêu chuẩn hóa ở mức 5 A, giúp đơn giản hóa việc quản lý vật tư dự phòng, cài đặt và bản vẽ.
• Các đồng hồ chỉ thị kiểu cũ và công tơ đo điện năng cảm ứng được kết nối trực tiếp vào mạch thứ cấp 5 A.

Đối với việc lắp đặt mới thiết bị đóng cắt lại thông minh ngoài trời, không có ràng buộc nào trong số này được áp dụng, do đó 400/1 A là lựa chọn ưu tiên.

4. Các bước xác minh phụ tải cho 400/1 A (để sử dụng trong thông số kỹ thuật)

1. Liệt kê tổng trở kháng: trở kháng đầu vào của bộ điều khiển + điện trở vòng cáp (chiều dài đi và về × điện trở trên một đơn vị chiều dài, ở nhiệt độ tối đa) + điện trở tiếp xúc của đầu cực và khối thử nghiệm (tổng cộng 0,05 đến 0,1 Ω là ước tính hợp lý).
2. Tính toán VA thực tế: sử dụng S = 1²Z cho 400/1 A và S = 25Z cho 400/5 A.
3. Chọn VA định mức lớn hơn hoặc bằng VA thực tế, có dự phòng. Phụ tải thực tế thường được giữ trong khoảng từ 25% đến 100% phụ tải định mức để nằm trong dải chính xác.
4. Đối với lõi bảo vệ, hãy xác minh ALF. Hệ số giới hạn chính xác định mức được xác định tại phụ tải định mức. Nếu phụ tải thực tế thấp hơn định mức, ALF hiệu dụng sẽ tăng và lõi ít bị bão hòa hơn; nếu phụ tải thực tế cao hơn định mức, ALF hiệu dụng sẽ giảm.
5. Đối với các lõi bảo vệ so lệch hoặc thanh góp như PX, PS và các loại tương tự, hãy xác minh theo điện áp điểm uốn. Điểm uốn yêu cầu tăng lên theo điện trở vòng cáp, và dòng 1 A có thể giảm đáng kể cả điện áp điểm uốn yêu cầu và kích thước lõi.
6. Chọn cáp theo hướng ngược lại. Đối với các tuyến lắp đặt trên cột dài, trước tiên hãy cố định mức 1 A và VA nhỏ, sau đó chọn 1,0; 1,5 hoặc 2,5 mm² tùy theo độ sụt áp và phụ tải cho phép. Thiết kế 5 A trên cùng một khoảng cách thường sẽ cần cáp có tiết diện lớn hơn.

5. Kết luận