Chọn biến dòng TI hạ thế theo tỉ số, cấp chính xác và công suất VA

2. Tỉ số và dòng sơ cấp

Tỉ số 200/5 A nghĩa là khi mạch sơ cấp mang 200 A thì thứ cấp ra 5 A. Catalogue EMIC có dải dòng sơ cấp 50–5000 A; bảng mã Schneider tháng 4/2018 có dòng METSECT5 từ 40/5 A đến 6000/5 A.

Dòng sơ cấp chọn theo dòng làm việc của tuyến. EMIC ghi dòng quá tải liên tục của biến dòng là 1,2 In (In là dòng sơ cấp định mức), nên dòng làm việc lớn nhất của tuyến không nên vượt 1,2 lần dòng sơ cấp ghi trên nhãn.

Biến dòng còn phải chịu được dòng ngắn mạch đi qua mạch sơ cấp. EMIC ghi dòng điện nhiệt Ith bằng 80 In trong 1 s với In ≤ 300 A (ví dụ 100/5 A chịu 8 kA trong 1 s), và 25 kA trong 1 s với In > 300 A; dòng điện động Idyn bằng 2,5 Ith. Đối chiếu các trị số này với dòng ngắn mạch dự kiến tại tủ, như khi chọn thiết bị đóng cắt cho tủ điện hạ thế.

Với dòng nhỏ, tỉ số đạt được bằng cách quấn nhiều vòng sơ cấp: biến dòng 50/5 A kiểu EM4H01 của EMIC dùng 2 vòng sơ cấp. EMIC hướng dẫn: W1 = 1 thì luồn cáp (thanh cái) xuyên từ phía P1 sang P2; W1 = 2 thì luồn từ P1 rồi quấn thêm một vòng ra phía P2. Số vòng phải đúng như ghi trên nhãn, và có thể đổi tỉ số bằng cách đổi số vòng sơ cấp (trang sản phẩm biến dòng hạ thế xuyến đúc khuôn, EMIC).

3. Thứ cấp 5 A hay 1 A

Phần lớn biến dòng hạ thế EMIC có cả hai loại thứ cấp 5 A và 1 A. Ngoại lệ: trong catalogue biến dòng khuôn vuông, kiểu EM4H17 tỉ số 3000–4000 A và kiểu EM4H18 tỉ số 4000–5000 A chỉ có thứ cấp 5 A.

Dòng thứ cấp phải khớp đầu vào của thiết bị nhận. Rơ-le bảo vệ kỹ thuật số Mikro MK3000L (quá dòng, chạm đất) nhận 1 A hoặc 5 A tuỳ cách đấu. Ampe kế EMIC DT96 và VA01 có dải đo 1 A, 5 A, và làm thang đo theo yêu cầu dạng …/1A, …/5A, tức mặt số ghi theo tỉ số biến dòng. Có biến dòng làm riêng cho một loại rơ-le: biến dòng EMIC cho rơ-le tủ RMU có thứ cấp 0,075 A, dùng với rơ-le ABB REJ603, Fanox SIA-B hoặc tương đương.

Thứ cấp 1 A tốn ít công suất hơn, cả trên thiết bị lẫn trên dây. Catalogue Mikro ghi công suất tiêu thụ đầu vào dòng của MK3000L dưới 0,3 VA ở 5 A, nhưng dưới 0,025 VA ở 1 A. Tổn hao trên dây nối tỉ lệ với bình phương dòng, nên cùng một đoạn dây, thứ cấp 1 A tiêu thụ bằng 1/25 so với 5 A (xem bảng ở mục 5). Dây thứ cấp dài thì chọn 1 A, nếu thiết bị nhận có đầu vào 1 A.

Bộ điều khiển tủ bù cũng lấy tín hiệu dòng qua biến dòng; xem thêm tủ bù công suất phản kháng.

4. Cấp chính xác đo lường và bảo vệ

Cuộn đo lường ghi cấp chính xác bằng một con số. Biến dòng hạ thế EMIC có cấp 0,5 hoặc 1. Cuộn này cấp tín hiệu cho đồng hồ và công tơ, xem đọc thông số đồng hồ đo đa năng và công tơ 3 pha trực tiếp và gián tiếp qua TI.

Cuộn bảo vệ ghi cấp dạng chữ số – P – chữ số, ví dụ 5P10, 5P20, 10P30. Tài liệu tủ trung thế SM6-24 (bản tiếng Việt 2011) ghi riêng hai thông số của biến dòng bảo vệ: cấp chính xác cho bảo vệ (5P) và hệ số giới hạn độ chính xác. Tài liệu này cũng cho thấy hai loại cấp khác nhau ở đâu: cùng một cảm biến dòng, từ 5 A tới 1250 A sai số giữ theo cấp đo lường 0,5; từ 1250 A tới 50 kA sai số giữ theo cấp 5P. Cấp đo lường lo dải dòng làm việc hằng ngày; cấp bảo vệ lo dòng sự cố lớn, để rơ-le tác động đúng.

Biến dòng có thể có hai cuộn thứ cấp, một cho đo đạc và một cho bảo vệ (tài liệu SM6-24). Đồng hồ, công tơ đấu vào cuộn đo lường; rơ-le đấu vào cuộn bảo vệ. Giới hạn sai số cụ thể của từng cấp do IEC 61869-2 quy định; khi hồ sơ thiết kế ghi cấp, đối chiếu đúng cấp đó trên nhãn.

5. Công suất VA so với tải thứ cấp

Công suất định mức (rated burden, tính bằng VA) là tải thứ cấp mà hãng ghi kèm cấp chính xác. Biến dòng hạ thế EMIC có công suất 2,5–30 VA. Hai thông số này đi theo cặp: ở biến dòng khuôn vuông EM4H14 tỉ số 50/5 A, EMIC ghi 2,5 VA cho cấp 0,5 hoặc 1, còn 5 VA chỉ đạt cấp 1. Vì vậy đọc VA và cấp chính xác cùng nhau, không đọc riêng.

Tải thứ cấp thực tế gồm công suất tiêu thụ của các thiết bị đấu nối tiếp (đồng hồ, công tơ, rơ-le, theo số liệu của từng hãng) cộng tổn hao trên dây nối và mối nối. Tổn hao dây bằng bình phương dòng thứ cấp nhân điện trở cả vòng đi và về. Bảng dưới tính cho dây đồng 2,5 mm², điện trở 7,41 Ω/km ở 20 °C theo IEC 60228; dây nóng hơn và mối nối lỏng làm điện trở tăng.

Ví dụ: thứ cấp 5 A, dây 2,5 mm² dài 10 m một chiều tiêu thụ khoảng 3,7 VA; cộng rơ-le Mikro MK3000L (dưới 0,3 VA) được khoảng 4 VA, còn nằm trong biến dòng 5 VA. Kéo dây 20 m thì riêng dây đã khoảng 7,4 VA, vượt 5 VA: phải chọn biến dòng công suất lớn hơn, dây tiết diện lớn hơn, hoặc thứ cấp 1 A. EMIC cũng yêu cầu chọn đúng tiết diện dây, xoắn chặt và mạ thiếc đầu dây nhiều sợi, bắt chặt vào cọc để giảm điện trở tiếp xúc.

6. Kiểu lắp và an toàn mạch thứ cấp

Biến dòng hạ thế thường là kiểu xuyến (tròn) hoặc khuôn vuông, có cửa sổ để luồn cáp hoặc thanh cái làm mạch sơ cấp (catalogue EMIC). Bảng mã Schneider tháng 4/2018 chia dòng METSECT5 theo cửa sổ: loại cho cáp (tên mã ghi "cables d. 21"), loại cho thanh cái (ví dụ "bars 32x65", "bars 55x165") và loại dùng được cho cả cáp lẫn thanh cái ("mix"). Chọn cỡ cửa sổ theo cáp hoặc thanh cái thực tế của tuyến, sau khi đã chọn tỉ số.

Hướng dẫn lắp đặt trong catalogue EMIC nêu các yêu cầu sau.

• Để phòng ngừa nguy hiểm, mạch thứ cấp của biến dòng phải luôn nối với phụ tải hoặc ngắn mạch. Không để hở hai đầu S1–S2 khi mạch sơ cấp đang mang dòng; muốn tháo thiết bị đo thì phải nối tắt thứ cấp trước.
• Phải tiếp đất một đầu của cuộn thứ cấp.
• Đấu đúng cực tính và đúng sơ đồ trên nhãn: dây từ đầu S1 vào đầu vào dụng cụ đo, đầu ra của dụng cụ đo nối về đầu S2.
• Quấn đúng số vòng sơ cấp W1 ghi trên nhãn.
• Ổ đấu dây thứ cấp có nắp che và vít kẹp chì.

7. Các bước chọn

Sáu bước, đi theo đúng thứ tự thông số trên nhãn. Dòng làm việc, dòng ngắn mạch và danh sách thiết bị đo lấy từ hồ sơ thiết kế.

• Chọn dòng sơ cấp theo dòng làm việc của tuyến, sao cho dòng lớn nhất không vượt dòng quá tải liên tục hãng ghi (EMIC: 1,2 In).
• Kiểm tra dòng điện nhiệt Ith và dòng điện động Idyn so với dòng ngắn mạch dự kiến tại tủ.
• Chọn thứ cấp 5 A hoặc 1 A theo đầu vào của đồng hồ, công tơ, rơ-le; dây thứ cấp dài thì ưu tiên 1 A nếu thiết bị nhận cho phép.
• Chọn cấp chính xác theo mục đích: cấp đo lường (0,5; 1) cho đồng hồ, công tơ; cấp bảo vệ (dạng 5P10) cho rơ-le, theo đúng cấp ghi trong hồ sơ thiết kế.
• Cộng tải thứ cấp (thiết bị và dây), chọn công suất VA không nhỏ hơn tổng đó ở đúng cấp chính xác cần.
• Chọn kiểu cửa sổ theo cáp hoặc thanh cái của tuyến. Gửi đủ tỉ số, thứ cấp, cấp, VA và cỡ cửa sổ khi lập danh mục vật tư, xem chuẩn bị BOQ để nhận báo giá nhanh.