Các phương pháp hay nhất để hiệu chuẩn đầu ra điện áp tại hiện trường

Các phương pháp hay nhất để hiệu chuẩn đầu ra điện áp tại hiện trường
Một bức ảnh công nghiệp chuyên nghiệp ghi lại hình ảnh một kỹ thuật viên lành nghề, mặc đầy đủ trang bị bảo hộ, đang cẩn thận thực hiện quy trình hiệu chuẩn đầu ra điện áp tại chỗ có thể truy xuất nguồn gốc trên một bộ cách điện cảm biến trong khu vực trạm biến áp trung thế. Bộ cách điện cảm biến, được lắp đặt rõ ràng, được kết nối với các tiêu chuẩn hiệu chuẩn di động tiên tiến có gắn nhãn truy xuất nguồn gốc rõ ràng. Màn hình kỹ thuật số trên thiết bị tham chiếu hiển thị các giá trị điện áp chính xác cùng nhãn lớn màu xanh lá cây "TUÂN THỦ TIÊU CHUẨN IEC". Các thiết bị hạ tầng điện khác như máy biến áp và cách điện có thể nhìn thấy nhưng bị mờ, nhấn mạnh sự chính xác và các quy trình an toàn nghiêm ngặt trong điều kiện được kiểm soát. Không có văn bản hay người nào khác trong khung hình. Ảnh chụp theo chiều ngang (3:2).
Hiệu chuẩn cách điện cảm biến tại chỗ có thể truy xuất nguồn gốc

Việc hiệu chuẩn tại chỗ các đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến là một trong những hoạt động bảo trì đòi hỏi kỹ thuật cao nhất trong quản lý tài sản trạm biến áp — và cũng là một trong những hoạt động thường xuyên bị thực hiện sai nhất. Sự kết hợp giữa các dây dẫn cao áp đang mang điện, tín hiệu tương tự mức thấp, các yêu cầu về lớp chính xác theo Tiêu chuẩn IEC, cùng với những hậu quả về an toàn do kết quả hiệu chuẩn sai gây ra, đã tạo nên một lĩnh vực mà việc cắt xén quy trình sẽ dẫn đến kết quả còn tồi tệ hơn cả việc không hiệu chuẩn. Một bộ cách điện cảm biến được hiệu chuẩn sai không chỉ cho kết quả đo không chính xác — mà còn cho kết quả mà nhân viên và hệ thống bảo vệ tin tưởng, bởi vì hồ sơ hiệu chuẩn cho biết rằng chúng phải như vậy. Sự khác biệt giữa việc hiệu chuẩn giúp nâng cao độ tin cậy của trạm biến áp và việc hiệu chuẩn gây ra sai số hệ thống trong các chức năng bảo vệ và đo lường hoàn toàn phụ thuộc vào việc quy trình có được thực hiện đúng cách hay không, với thiết bị tham chiếu có thể truy xuất nguồn gốc, trong điều kiện được kiểm soát và được ghi chép theo yêu cầu của Tiêu chuẩn IEC. Hướng dẫn này cung cấp khung thực hành tốt nhất đầy đủ cho việc hiệu chuẩn đầu ra điện áp tại chỗ của bộ cách điện cảm biến — từ việc lựa chọn thiết bị tham chiếu, thực hiện các quy trình an toàn cho đến việc lập hồ sơ sau hiệu chuẩn.

Mục lục

Các tiêu chuẩn IEC nào quy định việc hiệu chuẩn tại chỗ đối với tín hiệu điện áp đầu ra của bộ cách ly cảm biến?

Một infographic kỹ thuật toàn diện, không có hình ảnh sản phẩm thực tế, tóm tắt các tiêu chuẩn phân cấp quy định việc hiệu chuẩn điện áp đầu ra của cảm biến cách điện tại hiện trường. Ở phía trên cùng, tiêu đề chính ghi: 'HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN IEC QUY ĐỊNH VIỆC HIỆU CHUẨN CẢM BIẾN CÁCH ĐIỆN TẠI HIỆN TRƯỜNG'. Hình ảnh bao gồm một số bảng thông tin liên kết với nhau. Bảng trên cùng bên trái là sơ đồ cho thấy 'CÁC TIÊU CHUẨN THỨ CẤP ĐỂ TUÂN THỦ', liên kết ISO/IEC 17025 NĂNG LỰC & Năng lực & Khả năng truy xuất nguồn gốc (NMI, ngân sách không chắc chắn, 4:1 TAR), IEC 6101Series AN TOÀN & Yêu cầu an toàn (CAT III/IV Tối thiểu), và IEC 61869-1, IEC 61869-11 (LPVT, điểm tuyến tính), và IEC 61869-6. Bảng phía trên bên phải tái hiện bảng tóm tắt 'TÓM TẮT DỊCH CHỈNH LỚP ĐỘ CHÍNH XÁC (IEC 61869-1 & IEC 61869-11)' từ văn bản, với các cột khớp chính xác (Lớp, Giới hạn sai số tỷ lệ, Giới hạn dịch pha, Độ không chắc chắn tham chiếu yêu cầu (TAR 4:1)) và các đồng hồ minh họa. Dưới đây, một sơ đồ nổi bật minh họa khái niệm 'TỶ LỆ ĐỘ CHÍNH XÁC THỬ NGHIỆM 4:1 (TAR)': Một vòng tròn lớn 'THIẾT BỊ TRƯỜNG (Đã xác minh)' được chia thành bốn đoạn, với một vòng tròn nhỏ màu xanh lá cây 'TIÊU CHUẨN THAM CHIẾU (Được sử dụng)' nằm gọn trong một đoạn, và văn bản: 'ĐỘ KHÔNG CHẮC CHẮN CỦA TIÊU CHUẨN THAM CHIẾU phải nhỏ hơn ít nhất 4 lần so với dung sai lớp độ chính xác'. Biểu đồ sử dụng các biểu tượng chuyên nghiệp, dòng dữ liệu phát sáng và ngôn ngữ kỹ thuật tiếng Anh rõ ràng.
Biểu đồ trực quan hóa dữ liệu về các tiêu chuẩn hiệu chuẩn cách điện cảm biến

Việc hiệu chuẩn tại chỗ các tín hiệu đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến không phải là một hoạt động bảo trì tùy ý. Hoạt động này phải tuân thủ hệ thống các tiêu chuẩn IEC, trong đó quy định các yêu cầu về cấp độ chính xác, nghĩa vụ truy xuất nguồn gốc thiết bị tham chiếu, giới hạn sai số đo lường và các yêu cầu về hồ sơ tài liệu. Việc nắm rõ các tiêu chuẩn nào được áp dụng — cũng như những yêu cầu cụ thể của chúng — là điều kiện tiên quyết cho bất kỳ quy trình hiệu chuẩn nào nhằm mang lại kết quả có cơ sở pháp lý và kỹ thuật vững chắc.

Loạt tiêu chuẩn IEC 61869 — Yêu cầu về độ chính xác của biến áp đo lường

Loạt tiêu chuẩn IEC 61869 là khung tiêu chuẩn chính cho việc hiệu chuẩn đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến:

  • IEC 61869-11 — các yêu cầu chung đối với máy biến áp đo lường; quy định hệ thống phân loại độ chính xác, giới hạn sai số tỷ số và sai lệch pha, cũng như các điều kiện thử nghiệm để xác minh sự tuân thủ các phân loại độ chính xác
  • IEC 61869-112 — các yêu cầu bổ sung đối với máy biến áp điện áp thụ động công suất thấp (LPVT); áp dụng trực tiếp cho các bộ cách ly cảm biến đầu ra có đầu nối điện dung; quy định rằng việc xác nhận cấp độ chính xác phải được thực hiện ở các mức điện áp định mức 80%, 100% và 120% để xác nhận độ tuyến tính trong toàn bộ dải hoạt động
  • IEC 61869-6 — các yêu cầu chung bổ sung đối với biến áp đo lường công suất thấp có đầu ra kỹ thuật số; áp dụng cho các bộ cách ly cảm biến thông minh có đầu ra giá trị lấy mẫu theo tiêu chuẩn IEC 61850; yêu cầu toàn bộ chuỗi đo lường — từ điện cực cảm biến đến đầu ra kỹ thuật số — phải được kiểm định như một hệ thống, chứ không phải từng thành phần riêng lẻ

IEC 61010-1 — Yêu cầu an toàn đối với thiết bị đo lường

IEC 61010-13 quy định về an toàn của thiết bị điện dùng cho đo lường, điều khiển và sử dụng trong phòng thí nghiệm. Đối với việc hiệu chuẩn tại chỗ các tín hiệu điện áp đầu ra của bộ cách ly cảm biến, tiêu chuẩn này quy định:

  • Cấp độ phân loại đo lường (CAT) của thiết bị chuẩn — tất cả các thiết bị được sử dụng để hiệu chuẩn trong môi trường trạm biến áp phải có cấp độ CAT III trở lên đối với các mạch có điện áp lên đến 1.000 V; bộ chia điện áp chuẩn hoặc bộ chuyển đổi đã được hiệu chuẩn kết nối với phía điện áp cao phải có chứng nhận an toàn điện áp cao phù hợp
  • Sự phối hợp cách điện giữa mạch đo tham chiếu và các thiết bị hiệu chuẩn điện áp thấp — nhằm ngăn chặn sự truyền điện áp cao sang người qua chuỗi thiết bị hiệu chuẩn

IEC/IEC 17025 — Yêu cầu về tính truy xuất nguồn gốc của hiệu chuẩn

ISO/IEC 170254 (các yêu cầu chung về năng lực của các phòng thí nghiệm thử nghiệm và hiệu chuẩn) quy định khả năng truy xuất nguồn gốc5 quy trình giúp kết quả hiệu chuẩn tại chỗ có cơ sở pháp lý và kỹ thuật vững chắc:

  • Tất cả các tiêu chuẩn tham chiếu được sử dụng tại hiện trường phải có giấy chứng nhận hiệu chuẩn còn hiệu lực và có thể truy xuất về các tiêu chuẩn đo lường quốc gia (NMI — Viện Đo lường Quốc gia)
  • Giấy chứng nhận hiệu chuẩn phải ghi rõ độ không chắc chắn của phép đo đối với chuẩn tham chiếu, được biểu thị dưới dạng độ không chắc chắn mở rộng ở mức độ tin cậy 95% (k = 2)
  • Kết quả hiệu chuẩn tại hiện trường chỉ có giá trị nếu độ không chắc chắn của chuẩn tham chiếu nhỏ hơn ít nhất 4 lần so với dung sai của cấp độ chính xác đang được kiểm định — tức là tỷ lệ chính xác thử nghiệm (TAR) 4:1

Tóm tắt về dung sai theo cấp độ chính xác

Loại độ chính xác theo tiêu chuẩn IEC 61869Giới hạn sai số tỷ lệGiới hạn lệch phaĐộ không chắc chắn tham chiếu bắt buộc (Tỷ lệ 4:1)
Lớp 0.1± 0,11 TP3T± 5 phút≤ 0,025%
Loại 0.2S± 0,21 TP3T± 10 phút≤ 0,05%
Loại 0,5± 0,51 TP3T± 20 phút≤ 0,125%
Lớp 1± 1,01 TP3T± 40 phút≤ 0,25%
Lớp 3± 3,01 TP3TChưa được chỉ định≤ 0,75%

Cần có những thiết bị chuẩn và điều kiện môi trường nào để thực hiện hiệu chuẩn tại chỗ một cách chính xác?

Hình ảnh lắp đặt tại hiện trường cho thấy một mạch chia điện áp điện dung chuẩn và máy phân tích công suất chính xác được kết nối với bộ cách ly cảm biến trong trạm biến áp, nhằm đảm bảo hiệu chuẩn chính xác trong điều kiện môi trường ổn định.
Thiết lập hiệu chuẩn cảm biến tại trạm biến áp

Lựa chọn thiết bị tham chiếu

Dây chuyền thiết bị chuẩn dùng để hiệu chuẩn đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến tại hiện trường bao gồm ba thành phần, mỗi thành phần đều có các yêu cầu kỹ thuật cụ thể:

Mạch chia điện áp tham chiếu hoặc mạch chia điện dung đã hiệu chuẩn
Việc đo lường tham chiếu đối với dây dẫn cao áp phải được thực hiện bằng bộ chia điện áp đã được hiệu chuẩn, có sai số tỷ số đã biết và có thể truy xuất nguồn gốc. Đối với việc hiệu chuẩn tại chỗ tại trạm biến áp:

  • Bộ chia điện áp điện dung — được ưa chuộng trong các ứng dụng điện áp trung và cao; độ chính xác tỷ số ± 0,05% hoặc cao hơn; giấy chứng nhận hiệu chuẩn còn hiệu lực trong vòng 12 tháng kể từ ngày sử dụng
  • Bộ chia điện áp điện trở — phù hợp cho điện áp lên đến 36 kV; độ chính xác tỷ số có thể đạt ± 0,02%; nhạy cảm với sự biến đổi nhiệt độ (yêu cầu hệ số nhiệt độ < 5 ppm/°C trong phạm vi nhiệt độ môi trường của trạm biến áp)
  • Đầu dò điện áp cao kẹp — chỉ được chấp nhận để kiểm định Loại 1 và Loại 3; độ không chắc chắn của giá trị tham chiếu không đủ đối với Loại 0,5 trở lên

Máy đo điện áp xoay chiều chính xác hoặc Máy phân tích công suất
Phải đo đồng thời điện áp đầu ra thấp của cả bộ chia điện áp chuẩn và bộ cách ly cảm biến đang được hiệu chuẩn bằng một thiết bị đo lường chính xác:

  • Đo giá trị RMS thực — bắt buộc; các thiết bị đo có phản ứng trung bình gây ra sai số hệ thống đối với các dạng sóng không sin xuất hiện trong môi trường trạm biến áp
  • Độ chính xác: ± 0,021 TP3T so với giá trị đo tối thiểu đối với hiệu chuẩn loại 0,5; ± 0,0051 TP3T đối với hiệu chuẩn loại 0,2S
  • Trở kháng đầu vào: > 1 MΩ để tránh gây tải cho mạch đầu ra của bộ cách ly cảm biến
  • Giấy chứng nhận hiệu chuẩn hiện tại: có hiệu lực trong vòng 12 tháng, có thể truy xuất về NMI

Khả năng đo góc pha
Tiêu chuẩn IEC 61869-11 yêu cầu phải kiểm tra độ lệch pha bên cạnh sai số tỷ lệ. Việc đo góc pha tại hiện trường đòi hỏi:

  • Lấy mẫu đồng thời hai kênh với độ không chắc chắn trong đo pha < 0,1°
  • Tốc độ lấy mẫu tối thiểu: 10.000 mẫu mỗi giây trên mỗi kênh để đạt được độ phân giải pha yêu cầu ở tần số 50/60 Hz
  • Độ chính xác của cơ sở thời gian: < 1 ppm — bộ dao động tham chiếu tinh thể hoặc bộ dao động điều chỉnh bằng GPS

Điều kiện môi trường để hiệu chuẩn đạt yêu cầu

Kết quả hiệu chuẩn tại chỗ chỉ có giá trị trong phạm vi điều kiện môi trường đã xác định. Các phép đo được thực hiện ngoài phạm vi này sẽ chứa các sai số môi trường chưa được hiệu chỉnh, có thể vượt quá giới hạn dung sai của cấp độ chính xác đang được kiểm định:

Thông số môi trườngPhạm vi hiệu chuẩn hợp lệCần điều chỉnh: Vượt ngoài phạm vi
Nhiệt độ môi trườngtừ +15°C đến +35°CĐiều chỉnh hệ số nhiệt độ theo dữ liệu của nhà sản xuất
Độ ẩm tương đối25% đến 75% RHĐiều chỉnh độ ẩm hoặc hoãn hiệu chuẩn
Độ ổn định nhiệt độSự dao động dưới 2°C trong quá trình hiệu chuẩnHãy để mẫu ổn định nhiệt trong 30 phút trước khi tiến hành đo
Rung độngKhông có rung động cơ học nào có thể cảm nhận đượcHoãn lại nếu thiết bị đóng cắt liền kề đang hoạt động
Môi trường điện từKhông có thao tác chuyển mạch nào đang diễn raPhối hợp với bộ phận vận hành để tạm ngừng việc chuyển mạch trong khoảng thời gian hiệu chuẩn

Nhiệt độ là yếu tố môi trường có ảnh hưởng lớn nhất đến việc hiệu chuẩn điện áp đầu ra của chất cách điện cảm biến. Điện dung ghép $C_1$ của các chất cách điện cảm biến dựa trên epoxy có hệ số nhiệt độ khoảng +50 đến +100 ppm/°C — có nghĩa là sự chênh lệch nhiệt độ 10°C giữa điều kiện hiệu chuẩn và điều kiện tham chiếu sẽ gây ra sai số tỷ lệ hệ thống từ 0,05% đến 0,1%, sai số này không thể nhận thấy trong bản ghi hiệu chuẩn nhưng lại xuất hiện trong mọi phép đo tiếp theo.

Những sai số hiệu chuẩn nào có tác động nghiêm trọng nhất thường xảy ra trong điều kiện thực tế tại trạm biến áp?

Một bức ảnh cận cảnh bộ thiết bị kiểm tra trạm biến áp chính xác cho thấy màn hình hiển thị, nơi dòng chữ 'PASS: VERIFIED' màu xanh lá cây sáng rực che lấp các dữ liệu mâu thuẫn. Dòng chữ bên dưới tiết lộ lỗi tham chiếu 1.2% do nhiệt độ chưa được hiệu chỉnh, biểu đồ phi tuyến tính và lỗi tải -3.1%, minh họa cách các lỗi dây chuyền lan truyền và tạo ra sự tin tưởng sai lầm vào kết quả hiệu chuẩn.
Sự tin tưởng sai lầm vào dữ liệu hiệu chuẩn trạm biến áp

Lỗi 1 — Sử dụng thiết bị chuẩn chưa được hiệu chuẩn

Lỗi hiệu chuẩn phổ biến và nghiêm trọng nhất trong điều kiện thực tế tại trạm biến áp là việc sử dụng thiết bị chuẩn có giấy chứng nhận hiệu chuẩn đã hết hạn hoặc chưa được áp dụng các hệ số hiệu chỉnh môi trường. Một bộ chia điện áp chuẩn được hiệu chuẩn ở +20°C nhưng được sử dụng trong môi trường trạm biến áp ở +35°C mà không có hiệu chỉnh nhiệt độ sẽ gây ra một sai số chuẩn có tính hệ thống, lan truyền trực tiếp vào kết quả hiệu chuẩn — dẫn đến đầu ra của cảm biến cách điện “đã được hiệu chuẩn” bị lệch so với giá trị thực do sai số chuẩn chưa được hiệu chỉnh.

Hậu quả là: mọi rơle bảo vệ, đồng hồ đo điện và hệ thống giám sát tình trạng được kết nối với bộ cách ly cảm biến đều bị ảnh hưởng bởi sai số hệ thống này — và bản ghi hiệu chuẩn lại tạo ra sự đảm bảo sai lầm rằng kết quả đo là chính xác.

Lỗi 2 — Hiệu chuẩn một điểm

Tiêu chuẩn IEC 61869-11 yêu cầu kiểm tra cấp độ chính xác tại các mức 80%, 100% và 120% so với điện áp định mức để xác nhận độ tuyến tính. Các hoạt động hiệu chuẩn tại hiện trường thường chỉ được thực hiện tại mức 100% so với điện áp định mức — đây là điểm hoạt động dễ đạt được nhất trong khoảng thời gian bảo trì trạm biến áp. Việc hiệu chuẩn một điểm tại điện áp định mức không phát hiện được:

  • Hành vi điện môi phi tuyến tính ở điện áp thấp — các thân cách điện của cảm biến bị nhiễm ẩm thường cho độ chính xác chấp nhận được ở điện áp định mức, nhưng lại thể hiện độ phi tuyến tính đáng kể khi điện áp giảm xuống dưới 90% điện áp định mức, trong trường hợp này, các hệ thống bảo vệ phải hoạt động chính xác khi xảy ra sự cố sụt áp
  • Hiệu ứng bão hòa khi quá áp — các bộ cách điện cảm biến sắp hết tuổi thọ có thể cho độ chính xác chấp nhận được ở điện áp định mức, nhưng lại vượt quá giới hạn của cấp độ chính xác khi điện áp đạt 120%, tình trạng thường xuyên xảy ra trong các sự cố chuyển mạch lưới điện

Lỗi 3 — Đang tải dữ liệu đầu ra của bộ cách ly cảm biến trong quá trình hiệu chuẩn

Các đầu ra điện dung của bộ cách ly cảm biến là các nguồn có trở kháng cao — trở kháng đầu ra được xác định bởi điện dung ghép C1C_1 và tần số hệ thống:

Zoutput=12πfC1Z_{output} = \frac{1}{2\pi f C_1}

Đối với một bộ cách điện cảm biến điển hình có C1=100 pFC₁ = 100 pF ở tần số 50 Hz:

Zoutput=12π×50×100×101232 MΩZ_{output} = \frac{1}{2\pi \times 50 \times 100 \times 10^{-12}} \approx 32\ \text{M}\Omega

Khi kết nối một đồng hồ đo điện áp chuẩn có trở kháng đầu vào là 1 MΩ với đầu ra này, mạch sẽ bị tải và điện áp đo được sẽ giảm đi:

Lỗi tải=ZloadZoutput+Zload13.1\text{Lỗi tải} = \frac{Z_{load}}{Z_{output} + Z_{load}} – 1 \approx -3,1%

Lỗi tải 3.1% vượt quá giới hạn dung sai của mọi cấp độ chính xác từ Cấp 0.1 đến Cấp 1 — song các quy trình hiệu chuẩn tại hiện trường vẫn thường xuyên sử dụng đồng hồ vạn năng kỹ thuật số tiêu chuẩn có trở kháng đầu vào từ 1 MΩ đến 10 MΩ trên các đầu ra cách điện của cảm biến mà không nhận ra nguồn lỗi này.

Lỗi 4 — Bỏ qua việc kiểm tra độ lệch pha

Sai số tỷ số và sai lệch pha là các thông số chính xác độc lập theo tiêu chuẩn IEC 61869. Một bộ cách ly cảm biến có thể vượt qua kiểm tra sai số tỷ số nhưng lại không đáp ứng các giới hạn về sai lệch pha — một tình trạng dẫn đến việc hiển thị đúng giá trị điện áp nhưng các phép đo hệ số công suất và năng lượng lại không chính xác. Các hoạt động hiệu chuẩn tại hiện trường chỉ kiểm tra sai số tỷ số được coi là chưa đầy đủ theo tiêu chuẩn IEC 61869-11 và tạo ra các bản ghi hiệu chuẩn không xác nhận việc tuân thủ đầy đủ các yêu cầu về hạng chính xác.

Quy trình hiệu chuẩn tại chỗ đầy đủ cho đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến là gì?

Một bức ảnh công nghiệp chi tiết về thiết lập hiệu chuẩn tại chỗ trong một trạm biến áp, cho thấy một thiết bị hiệu chuẩn chính xác được kết nối với một cách điện cảm biến để kiểm tra theo tiêu chuẩn IEC 61869.
Quy trình hiệu chuẩn cảm biến tại chỗ đầy đủ

Bước 1 — Rà soát tài liệu trước khi hiệu chuẩn
Lấy hồ sơ hiệu chuẩn khi đưa vào vận hành của bộ cách ly cảm biến, các kết quả hiệu chuẩn tại hiện trường trước đó và bất kỳ dữ liệu giám sát tình trạng nào cho thấy xu hướng sai lệch độ chính xác. Tính toán tốc độ sai lệch dựa trên các kết quả hiệu chuẩn trước đó để dự đoán mức độ sai số hiện tại dự kiến. Nếu sai số dự đoán vượt quá 80% so với giới hạn dung sai của cấp độ chính xác, cần chuyển lên cấp trên để đánh giá việc thay thế trước khi tiến hành hiệu chuẩn.

Bước 2 — Kiểm tra thiết bị tham chiếu
Kiểm tra các giấy chứng nhận hiệu chuẩn hiện tại của tất cả các thiết bị chuẩn — bộ chia điện áp, đồng hồ đo điện áp chính xác và hệ thống đo góc pha. Xác nhận rằng mỗi giấy chứng nhận vẫn còn trong thời hạn hiệu lực và độ không đảm bảo của thiết bị chuẩn đáp ứng yêu cầu TAR 4:1 đối với cấp độ chính xác đang được kiểm tra. Không tiếp tục nếu bất kỳ giấy chứng nhận chuẩn nào đã hết hạn hoặc nếu không đáp ứng yêu cầu TAR.

Bước 3 — Cách ly an toàn và LOTO
Thiết lập ranh giới cách ly an toàn theo hệ thống quản lý an toàn tại cơ sở. Áp dụng quy trình khóa/dán nhãn (LOTO) theo tiêu chuẩn IEC 61243-1 cho tất cả các mạch điện sẽ được tiếp cận trong quá trình chuẩn bị hiệu chuẩn. Kiểm tra điện áp bằng không tại tất cả các đầu nối có thể tiếp cận bằng máy dò điện áp đã được hiệu chuẩn trước khi thực hiện bất kỳ kết nối nào. Duy trì ranh giới an toàn đã thiết lập trong suốt quy trình hiệu chuẩn — không được tháo bỏ LOTO vì bất kỳ lý do nào cho đến khi quá trình hiệu chuẩn hoàn tất và tất cả các kết nối đã được tháo gỡ.

Bước 4 — Ghi chép điều kiện môi trường
Đo và ghi lại nhiệt độ môi trường, độ ẩm tương đối và áp suất khí quyển tại vị trí hiệu chuẩn. Xác nhận các điều kiện nằm trong phạm vi hiệu chuẩn hợp lệ được quy định tại Mục 2. Nếu nhiệt độ nằm ngoài khoảng từ +15°C đến +35°C, hãy áp dụng hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ do nhà sản xuất vật liệu cách nhiệt cảm biến cung cấp cho tất cả các kết quả đo, hoặc hoãn việc hiệu chuẩn cho đến khi các điều kiện nằm trong phạm vi quy định.

Bước 5 — Thiết lập mạch đo tham chiếu
Kết nối bộ chia điện áp tham chiếu đã được hiệu chuẩn với cùng một dây dẫn với bộ cách điện của cảm biến đang được hiệu chuẩn. Kết nối đồng hồ đo điện áp chính xác với đầu ra của bộ chia điện áp tham chiếu bằng cáp có lớp chắn, với điểm nối đất duy nhất ở đầu nối của đồng hồ đo điện áp. Kiểm tra xem việc nối đất của bộ chia điện áp tham chiếu có độc lập với mạch tín hiệu của bộ cách điện cảm biến hay không — các kết nối nối đất chung sẽ gây ra lỗi vòng lặp đất, làm sai lệch cả hai kết quả đo cùng lúc.

Bước 6 — Đo lường sai số tỷ lệ ba điểm
Khi hệ thống hoạt động ở điện áp định mức (100%), ghi lại các giá trị đo đồng thời từ đầu ra của bộ chia điện áp tham chiếu và đầu ra của bộ cách ly cảm biến. Tính toán sai số tỷ lệ:

εratio=UsensorUreferenceUreference×100\varepsilon_{tỷ lệ} = \frac{U_{cảm biến} – U_{tham chiếu}}{U_{tham chiếu}} \times 100%

Phối hợp với bộ phận vận hành hệ thống để đạt được các mức điện áp định mức 80% và 120% tại các điểm đo bổ sung theo yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 61869-11. Ghi lại sai số tỷ lệ tại cả ba mức điện áp. Nếu không thể đạt được chế độ hoạt động 80% hoặc 120%, ghi lại giới hạn này trong hồ sơ hiệu chuẩn và lưu ý rằng việc xác minh độ tuyến tính theo tiêu chuẩn IEC 61869-11 chưa được hoàn tất.

Bước 7 — Đo độ lệch pha
Kết nối hệ thống đo pha hai kênh với đầu ra của bộ chia tham chiếu (Kênh 1) và đầu ra của bộ cách ly cảm biến (Kênh 2). Ghi lại độ lệch pha ở điện áp định mức. So sánh với giới hạn độ lệch pha theo lớp chính xác của tiêu chuẩn IEC 61869. Ghi lại giá trị đo được bằng phút góc.

Bước 8 — Kiểm tra sửa lỗi khi tải
Hãy xác nhận rằng trở kháng đầu vào của đồng hồ đo điện áp phải lớn hơn 10 MΩ. Nếu trở kháng đầu vào nhỏ hơn 10 MΩ, hãy áp dụng hiệu chỉnh tải:

Ucorrected=Umeasured×Zoutput+ZloadZloadU_{đã hiệu chỉnh} = U_{đo được} × \frac{Z_{đầu ra} + Z_{tải}}{Z_{tải}}

Ở đâu ZoutputZ_{đầu ra} được tính toán dựa trên thông số kỹ thuật của lớp cách điện cảm biến C1C_1 giá trị và tần số hệ thống. Ghi lại biện pháp hiệu chỉnh đã áp dụng và giá trị đo sau khi hiệu chỉnh.

Bước 9 — Điều chỉnh hiệu chuẩn (nếu cần)
Nếu sai số tỷ lệ vượt quá 50% so với giới hạn dung sai của cấp độ chính xác, hãy điều chỉnh đầu ra của bộ cách ly cảm biến theo quy trình hiệu chuẩn và điều chỉnh của nhà sản xuất — thường là điều chỉnh tụ điện điều chỉnh hoặc điều chỉnh hệ số khuếch đại phần mềm trên các bộ cách ly cảm biến thông minh. Sau khi điều chỉnh, hãy tiến hành đo lại để xác nhận rằng sai số tỷ lệ đã được khắc phục nằm trong giới hạn 25% so với giới hạn dung sai của cấp độ chính xác, nhằm đảm bảo biên độ an toàn cho sự trôi dạt trong tương lai.

Bước 10 — Tài liệu sau khi hiệu chuẩn
Hoàn thành biên bản hiệu chuẩn với đầy đủ các trường thông tin bắt buộc theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:

  • Xác định và định vị tài sản cách điện cảm biến
  • Mã định danh thiết bị tham chiếu và số chứng chỉ
  • Điều kiện môi trường tại thời điểm hiệu chuẩn
  • Đo sai số tỷ số và độ lệch pha tại tất cả các điểm thử nghiệm
  • Các điều chỉnh đã được áp dụng và các giá trị đã được điều chỉnh
  • Xác định đạt/không đạt so với lớp chính xác theo tiêu chuẩn IEC 61869
  • Thông tin nhận dạng và chữ ký của kỹ thuật viên hiệu chuẩn
  • Ngày hiệu chuẩn tiếp theo dựa trên tốc độ lệch được quan sát

Lưu trữ hồ sơ hiệu chuẩn đã hoàn thành vào hệ thống quản lý tài sản trạm biến áp và cập nhật lịch bảo trì của bộ cách điện cảm biến. Nếu kết quả hiệu chuẩn cho thấy tốc độ sai lệch tăng nhanh so với các hồ sơ trước đó, hãy rút ngắn khoảng thời gian hiệu chuẩn tiếp theo xuống 50%.

Kết luận

Việc hiệu chuẩn tại chỗ các tín hiệu điện áp đầu ra của bộ cách ly cảm biến là một hoạt động đo lường chính xác được quy định bởi các tiêu chuẩn IEC 61869, ISO/IEC 17025 và IEC 61010-1 — chứ không phải là một nhiệm vụ bảo trì định kỳ có thể thực hiện bằng các thiết bị đa năng và các quy trình không chính thức. Các sai số hiệu chuẩn được ghi nhận trong hướng dẫn này — thiết bị tham chiếu chưa được hiệu chỉnh, xác minh một điểm, tải đầu ra và bỏ qua sự lệch pha — là những sai số có hệ thống, không phải ngẫu nhiên. Chúng tạo ra các bản ghi hiệu chuẩn khẳng định sự tuân thủ cấp độ chính xác trong khi che giấu các sai số đo lường lan truyền sang các chức năng bảo vệ, đo đếm và giám sát tình trạng. Quy trình mười bước trong hướng dẫn này loại bỏ các sai số này thông qua khả năng truy xuất nguồn gốc của thiết bị tham chiếu, xác minh tuyến tính ba điểm, hiệu chỉnh sai số tải và tài liệu hóa đầy đủ. Hãy hiệu chuẩn theo tiêu chuẩn, chứ không phải theo sự thuận tiện của khung thời gian bảo trì, và dữ liệu đầu ra điện áp cách điện cảm biến mà trạm biến áp của bạn phụ thuộc vào sẽ đủ chính xác để tin cậy.

Câu hỏi thường gặp về việc hiệu chuẩn tại chỗ đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến

Câu hỏi: Trong quá trình vận hành trạm biến áp, cần hiệu chuẩn đầu ra điện áp của bộ cách ly cảm biến tại hiện trường với tần suất như thế nào?

A: Tiêu chuẩn IEC 61869-1 không quy định khoảng thời gian hiệu chuẩn cố định — tiêu chuẩn này yêu cầu phải duy trì sự tuân thủ cấp độ chính xác một cách liên tục. Trên thực tế, các trạm biến áp trong nhà sạch sẽ cần được hiệu chuẩn mỗi 2 đến 3 năm; các trạm biến áp ngoài trời và công nghiệp cần được hiệu chuẩn hàng năm. Dữ liệu về tốc độ sai lệch từ các lần hiệu chuẩn liên tiếp nên được dùng để xác định khoảng thời gian hiệu chuẩn — nếu tốc độ sai lệch tăng nhanh thì khoảng thời gian hiệu chuẩn cần được rút ngắn tương ứng.

Câu hỏi: Độ chính xác tối thiểu của thiết bị tham chiếu cần thiết để hiệu chuẩn bộ cách ly cảm biến loại 0,5 tại hiện trường là bao nhiêu?

A: Tỷ lệ chính xác thử nghiệm (TAR) 4:1 theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 yêu cầu độ không chắc chắn của chuẩn tham chiếu ≤ 0,125% để xác nhận loại 0,5. Điều này đòi hỏi phải có bộ chia điện áp đã được hiệu chuẩn với độ chính xác tỷ lệ ± 0,05% và một đồng hồ đo điện áp có độ chính xác hiển thị ± 0,02% — cả hai đều phải có chứng chỉ hiệu chuẩn có thể truy xuất đến NMI còn hiệu lực trong vòng 12 tháng kể từ ngày sử dụng.

Câu hỏi: Tại sao việc kết nối một đồng hồ vạn năng kỹ thuật số tiêu chuẩn với đầu ra của bộ cách ly cảm biến lại gây ra lỗi tải?

A: Đầu ra điện dung của đầu nối cách ly cảm biến có trở kháng nguồn từ 10 MΩ đến 100 MΩ ở tần số 50 Hz, được xác định bởi điện dung ghép C1C_1. Một đồng hồ vạn năng tiêu chuẩn có trở kháng đầu vào từ 1 MΩ đến 10 MΩ sẽ tạo tải cho nguồn này, làm giảm điện áp đo được từ 1% xuống 10% — một sai số vượt quá giới hạn dung sai của mọi cấp độ chính xác theo tiêu chuẩn IEC 61869, từ Cấp 0,1 đến Cấp 1.

Câu hỏi: Tiêu chuẩn an toàn nào quy định về thiết bị hiệu chuẩn được sử dụng trong môi trường trạm biến áp đang hoạt động?

A: Tiêu chuẩn IEC 61010-1 quy định về an toàn của thiết bị đo lường trong môi trường điện. Tất cả các thiết bị hiệu chuẩn được sử dụng trong môi trường trạm biến áp phải có mức phân loại an toàn tối thiểu là CAT III đối với các mạch có điện áp lên đến 1.000 V. Các bộ chia điện áp tham chiếu được kết nối với các dây dẫn trung áp hoặc cao áp phải có chứng nhận an toàn cao áp phù hợp và phải được vận hành trong giới hạn điện áp và dòng điện định mức trong suốt quá trình hiệu chuẩn.

Câu hỏi: Việc hiệu chuẩn tại chỗ có thể giúp cảm biến cách điện đã bị lệch khỏi mức độ chính xác quy định trở lại trạng thái đạt tiêu chuẩn không?

A: Việc hiệu chỉnh — thông qua tụ điều chỉnh hoặc hiệu chỉnh độ lợi phần mềm — có thể đưa sai số tỷ lệ về trong giới hạn của cấp độ chính xác nếu nguồn gây lệch là điện dung tham chiếu bên trong C2C₂ hoặc độ lệch hệ số khuếch đại có thể điều chỉnh. Hiện tượng trôi do sự lão hóa điện môi của thân chất cách điện (C1C_1 (sự thay đổi) hoặc hư hỏng cơ học không thể khắc phục bằng cách hiệu chỉnh — những trường hợp này đòi hỏi phải thay thế linh kiện.

  1. Tiêu chuẩn quốc tế quy định các yêu cầu chung đối với máy biến áp đo lường, bao gồm các cấp độ chính xác và điều kiện thử nghiệm.

  2. Tiêu chuẩn IEC cụ thể quy định các yêu cầu đối với máy biến áp điện áp thụ động công suất thấp (LPVT) và độ tuyến tính khi hiệu chuẩn của chúng.

  3. Tiêu chuẩn an toàn đối với thiết bị điện được sử dụng trong phòng thí nghiệm và đo đạc thực địa, nhằm đảm bảo an toàn chống điện giật.

  4. Tiêu chuẩn chính dành cho các phòng thí nghiệm thử nghiệm và hiệu chuẩn, quy định các tiêu chí về năng lực kỹ thuật và tính truy xuất nguồn gốc đo lường.

  5. Yêu cầu kết quả đo lường phải được liên kết với các tiêu chuẩn quốc gia hoặc quốc tế thông qua một chuỗi so sánh liên tục.

Liên quan

Jack Bepto

Xin chào, tôi là Jack, một chuyên gia về thiết bị điện với hơn 12 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực phân phối điện và hệ thống trung áp. Thông qua Bepto electric, tôi chia sẻ những kinh nghiệm thực tiễn và kiến thức kỹ thuật về các thành phần chính của lưới điện, bao gồm tủ điện, công tắc ngắt tải, cầu dao chân không, thiết bị ngắt mạch và biến áp đo lường. Nền tảng này phân loại các sản phẩm này thành các danh mục có cấu trúc rõ ràng, kèm theo hình ảnh và giải thích kỹ thuật, nhằm giúp các kỹ sư và chuyên gia trong ngành hiểu rõ hơn về thiết bị điện và cơ sở hạ tầng hệ thống điện.

Bạn có thể liên hệ với tôi qua [email protected] đối với các câu hỏi liên quan đến thiết bị điện hoặc ứng dụng hệ thống điện.

Mục lục
Mẫu liên hệ
🔒 Thông tin của bạn được bảo mật và mã hóa.