Dạng sóng dòng điện khi xảy ra hiện tượng bão hoà mạch từ.
Một máy biến dòng có cấu tạo gồm: cuộn dây sơ cấp, thứ cấp và mạch từ.
Hiện nay, trên lưới phân phối cấp điện áp 22kV của Đà Nẵng (DNPC) có khoảng 1341 CT, trong đó có 290 CT là tài sản khách hàng và 1051 CT tài sản ngành điện, được lắp đặt tại các vị trí khác nhau. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, các xuất tuyến 22kV liên lạc với nhau tại các điểm mở bằng dao cách ly có tải hoặc recloser kết hợp với CT để đo đếm dòng điện phục vụ công tác chuyển tải cấp điện khi cắt điện công tác hoặc xử lý sự cố. Bên cạnh đó, hệ thống lưới điện phân phối của Đà Nẵng đang trong quá trình tự động hoá (DAS), CT là thiết bị không thể thiếu trong quá trình này.
Máy biến dòng điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt vào phía cuộn dây sơ cấp một dòng điện xoay chiều (Ip), bên trong mạch từ sẽ hình thành từ trường xoay chiều. Từ trường này cảm ứng nên dòng điện xoay chiều bên phía cuộn dây thứ cấp (Is), tỉ lệ thuận với dòng điện sơ cấp. Tỉ số giữa dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp tỉ lệ nghịch với tỉ số vòng dây. Đây là cách CT thiết lập tỉ lệ để đưa ra giá trị dòng điện để phù hợp với yêu cầu của các thiết bị điều khiển và bảo vệ rơle. Khi một máy biến dòng rơi vào trạng thái bão hoà và không còn khả năng thực hiện chức năng của nó nữa, việc thiếu chính xác của thông tin dòng điện có thể là nguyên nhân khiến bảo vệ rơle tác động sai, gây hiểm cho các phần tử trong hệ thống điện. Mạch từ của máy biến dòng điện có cấu tạo như là sự gắn kết chặt chẽ một lượng lớn các nam châm nhỏ lại với nhau. Bình thường, các nam châm này định hướng tự do, nhưng khi đặt vào phía sơ cấp một giá trị dòng điện xoay chiều, từ trường mà dòng điện sinh ra giúp các nam châm này dần được định hướng lại cùng nhau; tuy nhiên, dòng điện sơ cấp tăng lên đến một giá trị nào đó khiến cho tất cả các nam châm định hướng giống nhau nên từ thông trong mạch từ không còn sự biến thiên, dòng điện thứ cấp của CT không còn tăng tuyến tính nữa, khi đó mạch từ của CT được xem như bão hoà. Ngoài việc dòng điện sơ cấp tăng cao thì sự tồn tại của thành phần dòng điện một chiều cũng gây ra bão hoà mạch từ. Thành phần dòng một chiều gây mất đối xứng dạng sóng dòng điện, nửa chu kỳ đầu biên độ dòng điện lớn hơn các nửa chu kỳ sau. Sự mất đối xứng này khiến cho lượng từ thông duy trì theo định hướng cũ lớn hơn lượng từ thông đảo chiều. Tích luỹ qua vài chu kỳ, lượng từ thông cùng chiều với nhau, đạt mức cực đại khiến cho mạch từ bị bão hoà.
Nhằm giảm thiểu những ảnh hưởng xấu do hiện tượng bão hoà mạch từ CT, một số giải pháp đã được đưa ra. Đơn giản nhất là lựa chọn biến dòng với cấp chính xác cao. Tuy nhiên, việc này đôi khi lại không phù hợp do sự hạn chế về mặt cơ học như: giới hạn về không gian. Một khuynh hướng khác là giữ lượng tải của CT ở mức thấp, bằng cách sử dụng rơle và các thiết bị có dòng tải thấp; lắp đặt thêm cuộn dây song song phía thứ cấp nhằm mục đích phân dòng. Tránh sử dụng một số rơle bảo vệ quá dòng nhạy cảm trong khi các phần tử kết nối khác có thể cung cấp độ nhạy tương đương hoặc tốt hơn mà không gặp vấn đề về bão hoà mạch từ. Bên cạnh đó, thuật toán của rơle bảo vệ cũng có thể được sử dụng để trì hoãn sự tác động của rơle khi có hiện tượng bão hoà mạch từ xảy ra.
Khắc phục hiện tượng bão hoà mạch từ trong máy biến dòng điện (CT) đảm bảo cho tác động của bảo vệ rơle và đóng cắt thiết bị liên lạc giữa các đường dây được thành công, góp phần hỗ trợ quá trình tự động hóa lưới điện phân phối Đà Nẵng.
Anh Minh - Văn Tuấn