Mục đích của bài báo này là đề xuất cách xây dựng mô hình toán học biến dòng điện (CT) trong phần mềm Matlab Simulink dựa trên cơ sở khoa học được trình bày bởi Ủy ban rơle bảo vệ hệ thống điện của IEEE (PSRC) và kết quả thử nghiệm thực tế CT 22kV loại 200/1A 5P20 20VA tại Nhà máy thủy điện Tiên Thuận bằng thiết bị Vanguard EZCT-2000. Bên cạnh đó, nhóm tác giả đã thực hiện mô phỏng, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như thành phần DC, tổng trở tải, và độ lớn dòng điện sự cố đến sai số, mức độ bão hòa của CT nhằm khuyến nghị dùng loại CT phù hợp, đặc biệt trong lĩnh vực rơle bảo vệ. Kết quả bài báo sẽ giúp các nhà nghiên cứu, vận hành có được thông tin dòng điện sự cố trực quan nhằm phục vụ công tác phân tích, báo cáo và xác định đúng nguyên nhân bão hòa CT về mặt lý thuyết và thực nghiệm.
Sơ đồ đấu nối thử nghiệm biến dòng điện
Mục đích của bài báo này là đề xuất cách xây dựng mô hình toán học biến dòng điện (CT) trong phần mềm Matlab Simulink dựa trên cơ sở khoa học được trình bày bởi Ủy ban rơle bảo vệ hệ thống điện của IEEE (PSRC) và kết quả thử nghiệm thực tế CT 22kV loại 200/1A 5P20 20VA tại Nhà máy thủy điện Tiên Thuận bằng thiết bị Vanguard EZCT-2000. Bên cạnh đó, nhóm tác giả đã thực hiện mô phỏng, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như thành phần DC, tổng trở tải, và độ lớn dòng điện sự cố đến sai số, mức độ bão hòa của CT nhằm khuyến nghị dùng loại CT phù hợp, đặc biệt trong lĩnh vực rơle bảo vệ. Kết quả bài báo sẽ giúp các nhà nghiên cứu, vận hành có được thông tin dòng điện sự cố trực quan nhằm phục vụ công tác phân tích, báo cáo và xác định đúng nguyên nhân bão hòa CT về mặt lý thuyết và thực nghiệm.
Độ tin cậy của hệ thống rơle bảo vệ (RLBV) phụ thuộc vào sự làm việc chính xác của thiết bị đo lường. Trong đó, phần tử biến dòng điện (CT) là thiết bị đóng vai trò quan trọng trong việc dùng để chuyển đổi dòng điện nhất thứ có giá trị lớn sang dòng điện nhị thứ (định mức 1A, hoặc 5A) phù hợp cho cổng dòng đầu vào của đồng hồ đo lường và RLBV. Các CT ngăn lộ được lựa chọn dựa trên thông số kỹ thuật cơ bản của hãng sản xuất ghi trên nhãn, ví dụ như hình 1. Ngoài ra, CT còn có tài liệu kỹ thuật về thông số đặc tính bão hòa V-A của từng cuộn dây đi kèm để đơn vị quản lý vận hành thí nghiệm định kỳ trong suốt thời gian làm việc của thiết bị. Hầu hết các CT được thiết kế làm việc ở điều kiện mang tải bình thường, điểm làm việc nằm thấp hơn điểm gãy của đặc tính V-A. Nếu sự cố có sự tham gia của thành phần DC trong dòng điện nhất thứ càng lớn thì sẽ làm tăng nhanh quá trình bão hòa. Khi CT bão hòa, điểm làm việc nằm trên đường cong phi tuyến của đặc tính (cao hơn điểm gãy), làm cho dòng điện thứ cấp bị méo dạng và có sai số lớn [1].
Thông số biến dòng điện MERLIN GERIN
Trong thực tế vận hành, khi phân tích và đọc bản ghi sự cố từ RLBV thì câu hỏi đặt ra là giá trị dòng nhất thứ chính xác bằng bao nhiêu thì CT bị bão hòa. Vấn đề này, cho đến nay vẫn chưa được các chuyên gia thí nghiệm giải đáp thỏa đáng, do còn hạn chế về mặt thiết bị thử nghiệm bơm dòng điện nhất thứ có giá trị lớn ngay tại công trường là trạm biến áp, nhà máy. Ví dụ CT 200/1 loại 5P20 thì yêu cầu thiết bị bơm kiểm tra giá trị dòng điện nhất thứ > 4kA sẽ cho sai số > 5%. Bên cạnh đó, các tài liệu mô phỏng khối CT bão hòa (Saturable Transformer) trong thư viện “Simulink Library/Simscape/Simpower System/Element” chưa được hãng phần mềm Matlab giải thích rõ ràng và cụ thể về cách tính chọn thông số cài đặt như “Saturation characteristic”, và “Core loss resistance and initial flux”. Cho nên hầu hết các nghiên cứu đã công bố trong [2-3] chỉ dừng lại ở việc thay đổi tỷ số biến hoặc sử dụng lại chính CT trong ví dụ điển hình mà Matlab đưa ra nên chưa phù hợp với yêu cầu áp dụng vào thực tế.
Để giải quyết vấn đề này, bài báo dựa trên kết quả thử nghiệm đặc tính V-A của từng loại CT trong thực tế để xây dựng mô hình toán học CT bằng phần mềm Matlab Simulink. Sau đó, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố (phụ tải, thành phần DC, độ lớn dòng điện sự cố) đến cấp chính xác, tỷ số biến dòng và từ hóa của CT. Chi tiết nội dung được trình bày ở file đính kèm dưới đây.
Sơ đồ đấu nối thử nghiệm biến dòng điện
Theo cpc.vn