Lựa chọn máy biến áp đo lường – đúng chuẩn, dễ áp dụng cho mọi hệ thống

Trong bất kỳ hệ thống điện nào, từ nhà máy, trạm biến áp đến các nhà xưởng sản xuất, việc đo lường chính xác các thông số như dòng điện, điện áp là yếu tố then chốt để đảm bảo vận hành an toàn, hiệu quả và chính xác. Để làm được điều này, máy biến áp đo lường (hay còn gọi là biến dòng và biến áp) đóng vai trò không thể thiếu. Việc lựa chọn đúng loại máy biến áp đo lường không chỉ giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà còn bảo vệ các thiết bị đo và người vận hành.

Tuy nhiên, với sự đa dạng về chủng loại và thông số kỹ thuật, quá trình lựa chọn có thể trở nên phức tạp. Bài viết này sẽ là cẩm nang toàn diện, giúp bạn hiểu rõ các tiêu chuẩn, nguyên tắc và các bước để lựa chọn máy biến áp đo lường một cách đúng chuẩn và dễ dàng áp dụng cho mọi hệ thống.

1. Máy biến áp đo lường là gì và tại sao lại quan trọng?

Máy biến áp đo lường là thiết bị được sử dụng để chuyển đổi các giá trị dòng điện và điện áp cao trong hệ thống điện về các giá trị tiêu chuẩn, thấp hơn, an toàn hơn và phù hợp với các thiết bị đo lường (như đồng hồ, rơ-le bảo vệ). Chúng được chia thành hai loại chính:

• Máy biến áp dòng điện (Current Transformer – CT): Dùng để giảm dòng điện lớn trong mạch chính xuống một giá trị nhỏ hơn, tiêu chuẩn thường là 1A hoặc 5A. Điều này cho phép sử dụng các thiết bị đo lường có dải đo nhỏ, an toàn hơn.
• Máy biến áp điện áp (Voltage Transformer – VT) hay Biến áp đo lường (Potential Transformer – PT): Dùng để hạ điện áp cao trong mạch chính xuống một giá trị an toàn, tiêu chuẩn thường là 100V hoặc 110V.

Tầm quan trọng của máy biến áp đo lường:

• Bảo vệ an toàn: Cách ly hoàn toàn mạch điện cao áp với mạch đo lường, bảo vệ người vận hành và các thiết bị đo khỏi điện áp và dòng điện nguy hiểm.
• Đảm bảo độ chính xác: Cho phép đo lường dòng điện và điện áp một cách chính xác trong các hệ thống điện có công suất lớn.
• Tiêu chuẩn hóa: Giúp tiêu chuẩn hóa các thiết bị đo lường và rơ-le bảo vệ, dễ dàng thay thế và lắp đặt.

2. Tiêu chuẩn kỹ thuật khi lựa chọn máy biến áp đo lường

Khi lựa chọn máy biến áp đo lường, việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật là yếu tố quyết định sự chính xác và an toàn.

Tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia

• IEC 61869: Đây là bộ tiêu chuẩn quốc tế mới nhất, thay thế cho IEC 60044, quy định về các thiết bị biến áp đo lường. Việc lựa chọn sản phẩm tuân thủ tiêu chuẩn này sẽ đảm bảo chất lượng và độ tin cậy.
• TCVN 7697 (IEC 60044): Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành, cũng quy định chi tiết về các loại biến áp đo lường.

Các thông số kỹ thuật quan trọng

• Điện áp định mức (Rated Voltage): Máy biến áp phải có điện áp định mức cao hơn hoặc bằng điện áp của hệ thống điện. Ví dụ: hệ thống 22kV phải sử dụng VT/PT có điện áp định mức 24kV.
• Tần số định mức (Rated Frequency): Tần số định mức của máy phải phù hợp với tần số của hệ thống (thường là 50Hz hoặc 60Hz).
• Cấp chính xác (Accuracy Class): Đây là thông số quan trọng nhất, thể hiện sai số cho phép của máy biến áp.
  • Đối với đo lường: Cấp chính xác thường là 0.2S, 0.5, 1.0, 3.0. Cấp 0.2S và 0.5 được dùng cho mục đích thương mại, thanh toán. Cấp 1.0 và 3.0 dùng cho các mục đích đo lường thông thường.
  • Đối với bảo vệ: Cấp chính xác thường là 5P10, 10P20,… (đối với CT) và 3P, 6P,… (đối với VT/PT). Số đứng trước chữ P là sai số cho phép khi quá tải, số đứng sau là hệ số quá tải giới hạn.
• Tỷ số biến đổi (Ratio): Tỷ số giữa giá trị đầu vào và đầu ra. Ví dụ:
  • CT: Tỷ số 100/5A có nghĩa là khi dòng điện sơ cấp là 100A, dòng thứ cấp sẽ là 5A.
  • VT/PT: Tỷ số 22000/100V có nghĩa là khi điện áp sơ cấp là 22000V, điện áp thứ cấp sẽ là 100V.
• Công suất định mức (Rated Burden): Thể hiện khả năng cung cấp công suất cho tải thứ cấp (đồng hồ, rơ-le). Đơn vị là VA. Tổng công suất của các thiết bị đấu nối vào máy biến áp đo lường không được vượt quá công suất định mức này.

3. Cách lựa chọn máy biến áp dòng điện (CT) đúng chuẩn

Việc lựa chọn CT cần dựa trên cả mục đích đo lường và bảo vệ.

Xác định dòng điện định mức

• Dòng điện sơ cấp (Input): Phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện lớn nhất có thể xảy ra trong mạch. Cần tính toán dòng điện cực đại của phụ tải và dòng sự cố để lựa chọn. Ví dụ, nếu dòng tải định mức là 80A, bạn có thể chọn CT có dòng sơ cấp là 100A, 150A,…
• Dòng điện thứ cấp (Output): Thường là các giá trị tiêu chuẩn 1A hoặc 5A, tùy thuộc vào thiết bị đo lường và rơ-le bảo vệ mà bạn sử dụng.

Lựa chọn cấp chính xác phù hợp

• Đo lường thương mại (mua bán điện): Cấp chính xác 0.2S hoặc 0.5. Đây là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo sai số nhỏ nhất, tránh thất thoát trong giao dịch điện năng.
• Đo lường kỹ thuật (giám sát): Cấp chính xác 1.0 hoặc 3.0 là đủ dùng cho các đồng hồ ampe, đồng hồ kwh để theo dõi thông số vận hành.
• Bảo vệ rơ-le: Cấp chính xác 5P10, 10P20,… được dùng cho các rơ-le bảo vệ quá dòng, ngắn mạch. Cấp này đảm bảo CT vẫn hoạt động chính xác trong điều kiện quá tải để rơ-le kịp thời tác động.

Tính toán công suất định mức (Burden)

• Burden của CT phải lớn hơn tổng công suất tiêu thụ của tất cả các thiết bị đấu nối vào mạch thứ cấp (đồng hồ, rơ-le, dây dẫn). Ví dụ, nếu tổng công suất của đồng hồ và rơ-le là 5VA, bạn cần chọn CT có công suất định mức lớn hơn 5VA, chẳng hạn 10VA hoặc 15VA. Nếu công suất của CT quá nhỏ, sai số đo sẽ tăng và CT có thể bị hỏng.

4. Những yếu tố khác cần lưu ý khi lựa chọn

Ngoài các thông số kỹ thuật chính, bạn cũng cần xem xét các yếu tố sau để đảm bảo máy biến áp đo lường hoạt động hiệu quả và an toàn.

Loại vật liệu cách điện

• Cách điện dầu: Thường dùng cho các VT/PT ngoài trời, điện áp cao. Có ưu điểm là khả năng cách điện tốt, tản nhiệt hiệu quả.
• Cách điện khô (Epoxy): Thường dùng cho các CT, VT/PT trong nhà, điện áp trung thế. Ưu điểm là nhỏ gọn, không cần bảo trì và an toàn hơn về phòng cháy chữa cháy.
• Cách điện khí SF6: Dùng cho các CT/VT trong trạm GIS, yêu cầu kỹ thuật cao.

Điều kiện môi trường lắp đặt

• Cần chọn loại máy biến áp đo lường phù hợp với môi trường (trong nhà, ngoài trời, nhiệt độ, độ ẩm, độ cao so với mực nước biển,…) để đảm bảo độ bền và tuổi thọ.

Vị trí và phương pháp lắp đặt

• CT: Có thể là CT dạng xuyên, dạng quấn hoặc CT dạng thanh cái.
• VT/PT: Có thể là VT 1 pha (nối pha – đất), VT 3 pha (nối hình sao) hoặc VT 2 pha. Việc lựa chọn phụ thuộc vào sơ đồ nối dây của hệ thống điện.

5. Sai lầm phổ biến cần tránh

Khi lựa chọn máy biến áp đo lường, có một số sai lầm thường gặp có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng:

• Chọn sai cấp chính xác: Chọn cấp chính xác thấp cho mục đích thương mại sẽ gây ra sai số lớn, thất thoát tiền bạc.
• Chọn sai tỷ số biến đổi: Gây ra kết quả đo sai, dẫn đến việc vận hành và bảo vệ hệ thống không chính xác.
• Bỏ qua công suất định mức (Burden): Đấu quá tải vào mạch thứ cấp sẽ làm máy biến áp hoạt động sai, nóng quá mức và có thể bị hỏng.
• Không tuân thủ tiêu chuẩn: Sử dụng các sản phẩm không có chứng nhận sẽ không đảm bảo độ tin cậy và an toàn.

6. Thương hiệu uy tín: Thibidi, Shihlin, MBT, HBT

Lựa chọn sản phẩm từ các nhà sản xuất có tên tuổi và uy tín trên thị trường như Thibidi (Việt Nam), Shihlin (Đài Loan), MBT (Việt Nam), HBT (Việt Nam) mang lại nhiều lợi ích:

• Chất lượng đảm bảo: Các hãng lớn thường có quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.
• Công nghệ tiên tiến: Sản phẩm thường được cập nhật công nghệ mới.
• Hỗ trợ kỹ thuật và bảo hành: Dịch vụ hậu mãi tốt hơn.
• Chứng nhận đầy đủ: Dễ dàng đáp ứng các yêu cầu về hồ sơ, kiểm định.

Tuy nhiên, cần cân nhắc giữa yếu tố thương hiệu và ngân sách dự án để có lựa chọn tối ưu.

7. Lưu ý thêm khi lựa chọn máy biến áp đo lường

• Kiểm tra Chứng chỉ: Luôn yêu cầu nhà cung cấp cung cấp đầy đủ chứng chỉ xuất xưởng (Type Test, Routine Test), chứng chỉ kiểm định (nếu có yêu cầu). Tầm quan trọng của các giấy tờ này tương tự như việc xem xét máy biến áp dầu chứng chỉ chất lượng, chúng là bằng chứng về chất lượng và sự tuân thủ tiêu chuẩn của sản phẩm.
• Tham khảo Catalogue: Đọc kỹ catalogue sản phẩm để nắm rõ các thông số kỹ thuật chi tiết, kích thước lắp đặt.
• Tư vấn từ chuyên gia: Nếu không chắc chắn, đừng ngần ngại tham khảo ý kiến của các kỹ sư điện hoặc chuyên gia từ nhà cung cấp.
• Đừng ham rẻ: Giá cả là một yếu tố, nhưng chất lượng và độ tin cậy của máy biến áp đo lường là quan trọng hơn, đặc biệt trong các ứng dụng đo đếm và bảo vệ.

Kết luận

Lựa chọn máy biến áp đo lường đúng chuẩn là một việc làm mang tính kỹ thuật cao, đòi hỏi sự cẩn trọng và am hiểu. Bằng cách nắm vững các tiêu chuẩn quốc tế, hiểu rõ các thông số kỹ thuật như cấp chính xác, tỷ số biến đổi và công suất định mức, bạn sẽ dễ dàng chọn được sản phẩm phù hợp, đảm bảo độ chính xác cho việc đo đếm điện năng và sự an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

Hãy luôn ưu tiên các sản phẩm từ các nhà cung cấp uy tín, có đầy đủ chứng nhận chất lượng để đảm bảo sự an tâm và hiệu quả lâu dài.

FAQ – Câu hỏi thường gặp

1. Máy biến áp đo lường khác máy biến áp lực như thế nào?
Máy biến áp đo lường (CT, VT) dùng để biến đổi tín hiệu dòng/áp cho mục đích đo lường và bảo vệ, công suất rất nhỏ. Máy biến áp lực dùng để biến đổi điện áp trong truyền tải và phân phối điện năng, công suất lớn hơn rất nhiều.

2. Có thể dùng máy biến áp đo lường cấp chính xác bảo vệ (5P, 10P) cho mục đích đo đếm không?
Không nên. Máy biến áp cấp bảo vệ được thiết kế để duy trì độ chính xác tương đối ở dòng điện sự cố cao, nhưng sai số ở dòng điện làm việc bình thường có thể lớn, không phù hợp cho đo đếm chính xác.

3. Cần làm gì nếu tổng công suất mạch thứ cấp lớn hơn Burden của CT/VT?
Bạn cần chọn CT/VT có Burden cao hơn, hoặc giảm bớt số lượng thiết bị nối vào mạch thứ cấp, hoặc sử dụng dây dẫn có tiết diện lớn hơn để giảm tổn hao trên dây.

4. Làm sao để chọn tỷ số biến CT khi chưa biết chính xác dòng tải?
Nên ước tính dòng tải tối đa dựa trên công suất thiết bị hoặc tính toán theo thiết kế hệ thống, sau đó chọn tỷ số biến CT có dòng sơ cấp cao hơn một chút (khoảng 25-50%) để dự phòng.

5. Máy biến áp đo lường có cần kiểm định định kỳ không?
Có. Theo quy định, các thiết bị đo lường điện, bao gồm máy biến áp đo lường dùng cho mục đích đo đếm thanh toán, cần được kiểm định định kỳ để đảm bảo độ chính xác.

6. Nên chọn CT thứ cấp 1A hay 5A?
CT thứ cấp 1A thường được ưu tiên khi khoảng cách từ CT đến thiết bị đo/bảo vệ xa, vì tổn hao trên dây dẫn sẽ thấp hơn so với dùng CT thứ cấp 5A. Tuy nhiên, cần đảm bảo thiết bị đo/bảo vệ tương thích với đầu vào 1A.

7. Các thương hiệu Thibidi, Shihlin, MBT, HBT có điểm mạnh gì?
Đây đều là các thương hiệu có uy tín. Thibidi, MBT, HBT là các thương hiệu mạnh của Việt Nam, có lợi thế về giá và am hiểu thị trường nội địa. Shihlin là thương hiệu lớn từ Đài Loan, nổi tiếng về chất lượng và công nghệ. Việc lựa chọn tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể và ngân sách dự án.