Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp tác dụng lên dây quấn máy biến áp khô bọc epoxy sử dụng lõi thép vô định hình710

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐOÀN THANH BẢO NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP KHÔ BỌC EPOXY SỬ DỤNG LÕI THÉP VÔ ĐỊNH HÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐOÀN THANH BẢO NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP KHÔ BỌC EPOXY SỬ DỤNG LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH Chun ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 62520202 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS PHẠM VĂN BÌNH TS PHẠM HÙNG PHI Hà Nội – 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu b ản thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GV HƯỚNG DẪN PGS TS Phạm Văn Bình GV HƯỚNG DẪN TS Phạm Hùng Phi TÁC GIẢ LUẬN ÁN Đoàn Thanh Bảo ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc kính trọng đến hai thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, PGS TS Phạm Văn Bình TS Phạm Hùng Phi trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trình nghiên c ứu Hai thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tác giả hoàn thành luận án T c giả trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguy n Việt H ng, Viện trư ng Viện nghiên cứu quốc tế Khoa học & K s thuật t nh to n (DASI), tạo điều kiện thuận lợi cho ph p t c giả d ng chương trình phần mềm Ansys Maxwell hỗ trợ quyền, ph ng nghiên cứu Viện để thực to n mô m y biến áp T c giả trân trọng cảm ơn ThS Lê Xuân Đại , công t c Viện DASI thu c trường Đại học B ch khoa Hà N i Người hết l ng hỗ trợ t c giả việc hướng dẫn s d ng phần mềm Ansys Maxwell Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà N i, Viện Đào tạo Sau Đại học, Viện Điện B môn Thiết bị Điện - Điện t tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh suốt trình học tập nghiên cứu Chân thành cảm ơn c c Giảng viên cán b B môn Thiết bị điện - Điện t , hỗ trợ tận tình giúp đỡ trình thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Gi m hiệu trường Đại học Quy Nhơn, Ban Chủ nhiệm khoa Kỹ thuật Công nghệ tạo điều ki ện thuận lợi cho tác giả tập trung nghiên cứu Hà N i suốt thời gian qua Xin chân thành cảm ơn quan tâm, giúp đỡ đ ng viên c c đồng nghiệp, nhóm NCS – Viện Điện Cuối cùng, tác giả thực cảm đ ng từ đ y l ng xin bày tỏ l ng biết ơn đến Bậc sinh thành người vợ yêu quý gái trai thân yêu ln bên tác giả lúc khó khăn nhất, lúc mệt mỏi nhất, để đ ng viên, để hỗ trợ tài tinh thần, giúp tác giả đứng vững q trình nghiên cứu hoàn thi ện luận án Tác giả luận án Đoàn Thanh Bảo iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾ T TẮT vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xv MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Các đóng góp luận án Cấu trúc nội dung luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Máy biến áp khô 1.2.1 Khái niệm: 1.2.2 Máy biến áp khơ có cu n dây đúc c ch điện rắn 1.2.3 Ưu nhược điểm máy biến áp dầu máy biến áp khô 1.3 Máy biến áp hiệu suất cao 1.4 Những nghiên cứu nước máy biến áp lõi vơ định hình 10 1.4.1 Phương ph p chế tạo vật liệu vơ định hình 10 1.4.2 Giảm tổn hao máy biến 1.4.3 Thiết kế máy biến p lõi vơ định hình 12 p lõi vơ định hình 13 1.5 Những nghiên cứu nước máy biến áp lõi vô định hình 15 iv 1.6 Nghiên cứu lực điện từ máy biến áp lõi silic 16 1.7 Nghiên cứu lực điện từ máy biến áp lõi vô định hình 19 1.8 Những vấn đề tồn 21 1.9 Đề xuất hướng nghiên cứu 22 1.10 Kết luận chương 22 CHƯƠNG MƠ HÌNH TỐN C ỦA TỪ TRƯỜNG TẢN TRONG C ỬA SỔ MẠCH TỪ MÁY BIẾN ÁP 23 2.1 Giới thiệu 23 2.2 Lý thuyết dòng điện ngắn mạch lực điện từ 23 2.2.1 D ng điện ngắn mạch 23 2.2.2 Lực điện từ 27 2.3 Xây dựng mơ hình toán với từ vectơ A 32 2.3.1 Phương trình Maxwell 32 2.3.2 Phương trình từ vectơ A 33 2.3.3 Phương trình ứng suất lực dây quấn viết theo từ vectơ A(x,y) 39 2.4 Kết luận chương 41 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT LỰC ĐIỆN TỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH VÀ PHẦN TỬ HỮU HẠN 2D 42 3.1 Giới thiệu 42 3.2 Tính tốn ứng suất lực ngắn mạch dây quấn phương pháp giải tích 42 3.2.1 Mơ hình máy biến áp 630kVA - 22/0,4kV 43 3.2.2 Tính dịng ngắn mạch cu n dây 43 3.2.3 Tính tốn từ trường tản cu n dây hạ áp cao áp 45 3.2.4 Các kết ứng suất lực cu n hạ áp cao áp 51 3.2.5 Nhận xét kết đạt từ phương ph p giải tích 53 3.3 Tính tốn ứng suất lực ngắn mạch dây quấn phương pháp phần tử hữu hạn 2D 54 3.3.1 Mô hình k ch thước máy biến áp Ansys Maxwell 54 3.3.2 Ứng suất lực cu n dây hạ áp cao áp 55 3.3.3 Nhận xét kết đạt từ phương ph p PTHH 2D 57 3.4 So sánh ứng suất lực dây quấn phương pháp giải tích phương pháp phần tử hữu hạn 2D 58 3.4.1 Từ cảm tản Bx , By B xy cu n hạ áp cao áp 59 v 3.4.2 Ứng suất lực x y cu n hạ áp cao áp 59 3.4.3 Nhận xét kết so sánh 60 3.5 Kết luận chương 61 CHƯƠNG TÍNH TỐN LỰ C NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP 63 4.1 Giới thiệu 63 4.2 Trình tự bước tính ứng suất lực điện từ dây quấn máy biến áp lõi thép vô định hình phương pháp PTHH 3D 63 4.3 Xây dựng mơ hình 3D máy biến áp ph ần mềm Ansys Maxwell 63 4.3.1 Quá trình giải toán Ansys Maxwell 63 4.3.2 Thiết lập tốn mơ máy biến áp 630kVA 65 4.4 Mô chế độ không tải ngắn mạch thử nghiệm 69 4.4.1 Phân bố từ trường 69 4.4.2 Giá trị điện p d ng điện 69 4.4.3 Tổn hao không tải tổn hao ngắn mạch th nghiệm 70 4.5 Mô chế độ ngắn mạch cố 71 4.5.1 D ng điện ngắn mạch 71 4.5.2 Phân bố từ trường tản 72 4.5.3 Phân tích ứng suất lực ngắn mạch cu n dây hạ áp cao áp 73 4.5.4 Tìm vị trí có ứng suất lớn vịng dây quấn hình chữ nhật 76 4.6 Tìm ứng suất lớn trường hợp thay đổi bán kính cong r cuộn dây 79 4.6.1 C c trường hợp khảo sát 79 4.6.2 Trường hợp r = mm 80 4.6.3 Trường hợp r = 10 mm 82 4.6.4 Trường hợp r = 18 mm 83 4.6.5 Trường hợp r = 30 mm 84 4.6.6 Trường hợp r = 45 mm 85 4.6.7 Trường hợp r = 90 mm 86 4.6.8 Nhận x t trường hợp r thay đổi 88 4.6.9 Đ nh gi ph thu c giá trị ứng suất lực 89 4.7 Tính ứng suất nhiệt dây quấn máy biến áp khô bọc epoxy 91 4.7.1 Phân bố nhiệt đ thời điểm sau ngắn mạch 91 4.7.2 Tính ứng lực vào dây quấn có chênh lệch nhiệt đ dây quấn cách điện epoxy 93 vi 4.7.3 Tổng ứng suất vùng biên 100 4.8 Tính ứng suất lực ngắn mạch tổng hợp 101 4.9 Kết luận chương 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 Đóng góp khoa học luận án 105 Hướng phát triển luận án 105 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC 114 vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu / Viết tắt Hc td ρ S u U Uđm Un ux% uR% uk % i Iđm In I max Φ W1 W2 Ψ Lt X1 (X2 ) X’2 Xn R (R2 ) R’2 Rn Z Zn φn F Fx Fy Đơn vị A/m mm µΩcm rad kVA V V V V A A A A Wb Wb vòng vòng Wb.vòng rad H rad N N N Ý nghĩa Lực kháng từ Đ dày thép Điện tr suất Tần số góc d ng điện Cơng suất máy biến áp Điện áp tức thời Điện áp hiệu d ng Điện áp hiệu d ng định mức Điện áp ngắn mạch Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch Thành phần tác d ng điện áp ngắn mạch Điện áp ngắn mạch phần trăm D ng điện tức thời D ng điện định mức hiệu d ng D ng điện ngắn mạch hiệu d ng D ng điện ngắn mạch cực đại Từ thông tức thời Từ thơng hiệu d ng Số vịng dây sơ cấp Số vịng dây thứ cấp Từ thơng móc vịng Góc ban đầu điện áp Hệ số tự cảm cu n dây Điện kháng tản dây quấn sơ cấp (thứ cấp) Điện kháng thứ cấp quy đổi Điện kháng tản ngắn mạch dây quấn Điện tr dây quấn sơ cấp (thứ cấp) Điện tr thứ cấp quy đổi Điện tr ngắn mạch dây quấn Tổng tr Tổng tr ngắn mạch Góc lệch pha d ng điện điện áp Lực điện từ Lực hướng kính Lực hướng tr c viii σx σy σ xy σxyz σcp E D H B J A Aj,k B Bx By ε μ μ0 γ η h d h11 h12 h21 h22 d11 d12 d21 d22 b1 b2 axb htr N/m N/m N/m N/m N/m Vm -1 Cm-2 A.m -1 T = kg.m -2.A-1 A/m Wbm -1 Ctr Hcs C cs r a D’1 x D’1 b D”1a x D”1 b D’2a x D’2 b D”2a x D”2 b mm mm mm mm mm mm mm mm T T T Fm -1 Hm -1 Hm -1 Ω-1 m-1 Cm-3 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Ứng suất hướng kính Ứng suất hướng tr c Ứng suất tổng theo 2D Ứng suất tổng theo 3D Ứng suất cho phép Vectơ cường đ điện trường Vectơ cảm ứng điện Vectơ cường đ từ trường Vectơ cảm ứng từ Vectơ mật đ d ng điện Vectơ từ Hằng số tích phân Cảm ứng từ (từ cảm) Từ cảm hướng kính Từ cảm hướng tr c Hệ số điện môi Hệ số từ thẩm Hệ số từ thẩm khơng khí Điện dẫn suất Mật đ điện tích khối Chiều cao c a sổ mạch từ Chiều r ng c a sổ mạch từ t nh đến tr c đối xứng Chiều cao từ gốc tọa đ tới thành cu n HA Chiều cao từ gốc tọa đ tới thành cu n CA Chiều cao từ gốc tọa đ tới thành cu n HA Chiều cao từ gốc tọa đ tới thành cu n CA Khoảng cách từ tr đến thành cu n HA Khoảng cách từ tr đến thành cu n CA Khoảng cách từ tr đến thành cu n HA Khoảng cách từ tr đến thành cu n CA Chiều cao cu n dây HA Chiều cao cu n dây CA K ch thước mạch từ Chiều cao tr Khoảng cách tâm hai tr Chiều cao c a sổ mạch từ Chiều r ng c a sổ mạch từ Bán kính cong dây quấn K ch thước bên cu n HA K ch thước bên cu n HA K ch thước bên cu n CA K ch thước bên cu n CA 103 4.9 Kết luận chương Trong chương này, luận án tiến hành mơ MBAVĐH pha có cơng su ất 630kVA22/0,4kV chế tạ o công ty biến SANAKY Hà N i, trường hợp không tải ngắn mạch định mức, kết giá trị d ng điện, điện áp sai lệch 5% so với thực tế, tổn hao không tải ngắn mạch sai số 2,4% so với kết th nghiệm nhà sản xuất Trên sơ đắn mơ hình mơ phỏng, thực cho ngắn mạch cố đồng thời pha phía hạ áp MBA thời điểm 15 ms thời điểm giá trị điện áp pha B 0, d ng điện ngắn m ạch có giá tr ị l ớn Kết d ng điện ngắn mạch pha B cu n CA HA đạt giá trị cực đại thời điểm 25 ms, giá trị l ớn gấp 22,6 lần biên đ mức d ng điện định Tại thời điểm t = 25 ms, tiếp t c phân tích kết từ c ảm tản, ứng suất lực điện từ hướng k nh hướng tr c tác d ng vào cu n CA HA Tại th ời điểm ngắn mạch này, từ cảm tản vùng cu n dây tăng lên B =1,5356 T c n từ cảm mạch từ giảm lúc từ cảm tản phân bố tập trung khu vực hai cu n CA HA lớn nh ất, từ cảm tản cạnh cu n HA Bxzmax = 1,454 T cạnh cu n CA Bxzmax = 1,492 T Sau đó, tìm phân bố ứng suất lực mặt cắt Oxz mặt phẳng đối xứng để so sánh kết với phương ph p giải tích PTHH 2D, tổng ứng suất lực lớn cạnh cu n HA = 5,444.107 N/m2 , cạnh cu n CA xzmax = 3,427.107 N/m2 với sai khác 9,4% 3,9% so với phương ph p giải tích Kết phân tích mơ hình mặt cắt 0xz xzmax vùng giữ a cu n HA CA có ứng lực lớn chưa vượt giới hạn cho phép Ta thấy rằng, khả phân t ch ứng suất lực phương ph p PTHH 2D giải tích, thường áp d ng cho MBA có tiết diện trịn ho ặc vật thể có chiều dài lớn Do khơng thể áp d ng cho cấu trúc đặc biệt MBA có lõi thép VĐH có dây qu ấn tiết diện hình chữ nhật Chính cần khảo sát, phân tích mơ hình 3D Trong mơ hình 3D này, khảo sát 10 v ị trí vịng dây vùng biên ngồi cu n HA biên cu n CA, kết vị trí có ứng su ất lực lớn lớn nhất, cu n HA xyzmax = vùng mép cong vòng dây, tức vị trí có giá tr ị 5,789.107 N/m2 cu n CA xyzmax = 3,975.10 N/m2 Điều cho th rằng, ưu điểm phương ph p PTHH 3D x c định ứng suất vị trí cu n dây mà cịn x c định ứng su ất tất c ả vị trí cu n dây, từ x c định vị trí có ứng suất lực lớn Do đặc điểm phân bố ứng suất lực khơng đồng vịng dây nên để đ nh gi khuyến cáo ph thu c ứng suất lực vào bán kính cong cu n dây, luận án tiến hành mô nhiều trường hợp với b n k nh cong thay đổi từ vuông đến tròn (r = 2; 10; 12; 18; 30; 45 90 mm) Khi bán kính cong r cu n dây giảm làm cho chiều dài cu n dây HA CA giảm, d ng điện ngắn mạch tăng lên r = mm d ng điện ngắn mạch đạt giá trị lớn nhất, lúc ứng suất lực lớn 104 Kết mô nhiều trường hợp x c định hai đường cong quan hệ ứng suất bán kính cong r dây quấn: + Đường cong (1): Đ nh gi thay đổi giá trị ứng suất theo bán kính cong; + Đường cong (2): Hệ số tăng cường ứng suất theo hệ số a (hệ số a r R ; với r r bán kính cong dây quấn R k ch thước lõi thép) Đường (2) thay đổi bán kính từ tr n đến vng ứng suất lực tăng lên 31% Đường cong giúp cho việc đ nh gi ph thu c ứng suất lực vào bán kính cong dây quấn xác khuyến cáo việc lựa chọn hợp lý bán kính cong dây quấn theo đ tăng ứng suất lực điện từ Ứng suất tổng hợp tác d ng vào dây quấn MBA khô bọc epoxy bao gồm: (1) Ứng suất lực điện từ (2) Ứng suất nhiệt chênh lệch nhiệt đ dây quấn epoxy Do cuối chương, luận n tính ứng suất nhiệt ứng suất tổng hợp tác d ng lên dây quấn HA bọc lớp epoxy Kết tính tốn cho thấy ứng suất l ực điện từ t c đ ng vùng biên bên cu n HA lớn nguy hiểm, sau thời gian ngắn mạch l ại c ng theo ứng suất nhiệt lại nguy hiểm 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đóng góp khoa học luận án Tồn b n i dung gồm có chương, kết luận n việ c xây dựng mơ hình tốn áp d ng phương ph p PTHH 2D & 3D t ính tốn ứng suất lực dây qu ấn, xác định vị trí có ứng suất lớn dây quấn hình chữ nhật cách lựa chọn hợp lý k ch thước bán kính cong dây quấn theo hệ số gia tăng ứng suất lực Luận n đạt m t số kết nghiên cứu sau đây: (1) Xây dựng mơ hình tốn t qt từ trường tản c a sổ m ạch từ MBA với từ vectơ A Ứng d ng phương ph p giải t ch PTHH 2D để tính ứng suất lực hướng tr c hướng kính dây quấn trường h ợp ngắn mạch pha đối xứng phía HA Kết d ng điện ngắn mạch cực đại, từ trường tản ứng suất l ực cu n dây HA CA hai phương ph p so sánh với (2) X c định vị trí có giá trị ứng suất l ực điện từ lớn vòng dây cu n HA CA hình chữ nhật MBAVĐH trường h ợp ngắn mạch pha đối xứng phương ph p PTHH 3D Tính tốn ứng suất nhiệt chênh l ệch nhiệt đ dây quấn c ch điện epoxy, từ x c định ứng suất tổng hợp tác d ng lên dây quấn bọc epoxy Kết so sánh với ứng suất tiêu chuẩn cho phép dây quấn MBA (3) Xây dựng đường cong kh i qu t đ nh gi đ tăng giá trị ứng suất theo bán kính cong cu n dây kh c Thơng qua đường cong này, thay đổi bán kính t tr n đến vng ứng suất l ực tăng lên 31%, khuyến c o cho người thi ết kế MBA lựa ch ọn hợp lý bán kính cong dây quấn Hướng phát triển luận án Nghiên cứu phát triển c c hướng sau: - M r ng tốn tìm phân bố điện trường dây quấn có cấu trúc hình chữ nhật; Đường cong lựa chọn phù hợp bán kính cong dây quấn theo tiêu kinh tế; Xây dựng m t qu trình t nh Điện từ - Cơ - Nhiệt để tìm bề dày lớp epoxy đồng thời đem lại hiệu tản nhiệt tốt cho cu n dây 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Đồn Thanh B ảo, Đỗ Chí Phi, Phạm Văn Bình, Đồn Đức Tùng, Võ khánh Tho ại, (2014), Phân tích lực điện từ ngắn mạch máy biến áp vô định hình, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, Số 11(84) 2, trang 1-4 [2] Đoàn Thanh Bảo, Đỗ Ch Phi, Lê Xuân Đại, Phạm Hồng H ải (2014), Ứng dụng phương pháp số tính tốn mơ máy bi ến áp điện lực, Tuyển tập h i nghị khoa học cơng nghệ điện lực tồn quốc 2014, trang 460-468 [3] Đồn Thanh Bảo, Phạm Văn Bình, Phạm H ng Phi, Đỗ Chí Phi, Lê Xn Đại (2015), Tính tốn từ trường tản l ực điện từ ngắn mạch dây quấn máy biến áp phương pháp giải tích phần tử hữu hạn, Tạp chí Khoa học Công nghệ c c trường Đại học Kỹ thuật, ISSN 0868 -3980, số 104, trang 18-23 [4] Đoàn Thanh Bảo, Đặng Thị Từ M ỹ, Phạm Hồng Hải, Phạm Văn Bình (2015), Phân tích lực điện t ngắn mạch dây quấn máy bi ến áp b ằng phương pháp phần tử hữu hạn theo miền thời gian, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, Số 5(90), trang 10-14 [5] Đoàn Thanh Bảo, Đỗ Chí Phi, Hu ỳnh Đức Hồn, Phạm Văn Bình, Phạm Hùng Phi (2015), Phân tích lực điện từ ngắn mạch tác dụng lên dây quấn máy biến áp lõi thép vơ định hình phương pháp phần tử hữu hạn, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trường Đại học Kỹ thuật, ISSN 2354 -1083, số 108, trang 12-18 [6] Đồn Thanh Bảo, Đỗ Chí Phi, Phạm Hùng Phi, Ph ạm Văn Bình (2015), Vị trí ứng su ất ngắn mạch lớn dây quấn máy biến áp lõi thép vơ định hình, Tạp chí Khoa học cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, số 11(96) 1, trang 1-7 [7] Đoàn Thanh Bảo, Đoàn Đức Tùng, Phạm Hùng Phi, Phạm Văn Bình (2015), Tính tốn ứng suất lực ngắn mạch t hợp dây quấn máy biến áp lõi thép vơ định hình, Tạp chí Khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, ISSN 1859 -1531, số 11(96) 2, trang 5-10 Đề tài khoa học – Cơng nghệ [1] Đồn Thanh Bảo, Đề tài: Nghiên cứu phân bố từ trường tổn hao máy biến áp vơ định hình tiết kiệm điện năng, Giấ y khen: 5739/QĐ-BGDĐT - giải khuyến kh ch “Tài khoa học trẻ Việt Nam” dành cho giảng viên trẻ năm 2012 B vai trò chủ nhiệm đề tài Giáo d c Đào tạo tổ chức, 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] B Công thương (2009) “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy biến áp có tổn hao không tải thấp, s d ng vật liệu thép từ vơ định hình, siêu mỏng, chế tạo nước,” Quyết định số 6228/GĐ – BCT Bộ trưởng Bộ Công Thương, ngày 10 tháng 12 năm 2009 Công ty cổ phần chế tạo biến áp vật liệu điện Hà Nội [2] Catalogue - Máy biến áp khô loại đúc (2009) “Công ty cổ phần thiết bị điện - (Electrical Equipment Joint Sock Company) - Tổng công ty thiết bị điện Việt Nam,” www.thibidi.com.vn, pp 1–23 [3] Đặng Văn Đào - Lê Văn Doanh (2001) “C c phương ph p đại nghiên cứu tính tốn thiết kế kỹ thuật điện,” Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, pp 1–291 [4] Đoàn Thanh Bảo - luận văn thạc s lõi thép s khoa học (2010) “Nghiên cứu chế tạo máy biến áp có d ng vật liệu vơ định hình,” Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà nội [5] Nguy n Hoa Th ịnh - Nguy n Đình Đức (2002) “Vật li ệu composite học công nghệ,” Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, pp 1–351 [6] Nguy n Hoàng Nghị - Phạm Văn Bình (2009) “S d ng vật liệu từ tiên tiến để chế tạo lõi biến - Xu giới khả nước ta,” vol 5, pp 1–33 [7] Nhữ Mai Phương (2009) “Lý thuyết đàn hồi,” NXB Giáo Dục Việt Nam, pp 1–81 [8] Phạm Văn Bình - Lê Văn Doanh (2011) “M y biến áp – lý thuyết – vận hành – bảo dưỡng – th nghiệm,” Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, vol 2, pp 1–619 [9] Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 6306-5: 2006 (IEC 60076-5: 2006) (2006) “M y biến áp điện lực, Phần 5: Khả chịu ngắn mạch,” p Hà N i, 2006 [10] Vũ Gia Hanh – Phan T Th - Trần Khánh Hà - Nguy n Văn S u (2009) “M y điện I,” Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, p 2009 Tiếng Anh [11] ABB (2012) “Short Circuit withstand capability,” Transformer for reliable power quality, pp 1–58 [12] Adly A A (2001) “Computation of Inrush Current Forces on Transformer Windings,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 37, no 4, pp 2855–2857 [13] Ahmad Ashfaq, Iqra Javed, Waseem Nazar (2013) “Short Circuit Stress Calculation in Power Transformer Using Finite Element Method on High Voltage Winding Displaced 108 Vertically,” International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol 3, no 11 [14] Allahbakhsi M., K Abbaszadeh, A Akbari (2005) “Effect of asymmetrical dimensions in short circuit forces of power transformers,” IEEE International Conference on Electrical Machines and Systems, vol 3, no 1, pp 1746–1749 [15] Analysis Electromechanical (2011) “Ansys Maxwell 3D 14,” User’s guide - Maxwell 3D, vol 14, p 1011 [16] Azevedo A C De, A C Delaiba, J C De Oliveira, B C Carvalho, H De S Bronzeado (2007) “Transformer mechanical stress caused by external short-circuit : a time domain approach,” Presented at the International Conference on Power Systems Transients (IPST’07) in Lyon, France, June 4-7, pp 1–6 [17] Bahmani Mohammad Amin (2011) “Core Loss Calculation in Amorphous High Frequency High Power Transformers with Different Topologies,” Master of Science Thesis in Electric Power Engineering - Chalmers university of technology - Sweden, pp 1–65 [18] Barry W Kennedy (1988) “Energy Efficient Transformers.” pp 127–146, 1988 [19] Behjat V., A Vahedi (2011) “Numerical modelling of transformers interturn faults and characterising the faulty transformer behaviour under various faults and operating conditions,” IET Electric Power Applications, ISSN 1751-8660, vol 5, no 5, pp 415– 431 [20] Benedito Antonio Luciano - M E Morais - C.S Kiminami (1999) “Single phase 1-kVA amorphous core transformer: design, experimental tests, and performance after annealing,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 35, no 4, pp 2152–2154 [21] C A Worth (1998) The J&P Transformer Book Elsevier Science Ltd: Oxford, p 832 [22] Constantin V Bălă - Alexandru M Morega (2011) “A High Short-Circuit Impedance Electrical Transformer,” 2011 The 7th international Symposium on Advanced Topics in Electrical Enggineering, vol IEEE, pp 1–4 [23] COPPER Ltd (2011) “Energy Efficient Transformers,” Technical Study Report, pp 1– 52 [24] Christophe Elleau - Malick Mouhamad - Olivier Génin - Bertrand Jarry (2010) “Amorphous Materials And Energy Efficient Distribution Transformers,” CIRED Workshop, Universud – France, no 0031, pp 1–3 [25] Christophe ELLEAU, Mouhmamad Malick, Jarry Bertrand (2011) “Amorphous distribution transformers trial test campaign,” 21 st International Conference on Electricity Distribution, vol 2, no 0227, pp 1–3 109 [26] Decristofaro Nicholas (2002) “Amorphous Metals in Electric-Power Distribution Applications,” vol 23, no 5, pp 50–56 [27] Faiz Jawad, B M Ebrahimi, Wejdan Abu-Elhaija (2011) “Computation of static and dynamic axial and radial forces on power transformer windings due to inrush and short circuit currents,” 2011 IEEE Jordan Conference on Applied Electrical Engineering and Computing Technologies (AEECT), pp 1–8 [28] Faiz Jawad, Bashir Mahdi Ebrahimi, Tahere Noori (2008) “Three- and TwoDimensional Finite-Element Computation of Inrush Current and Short Circuit Electromagnetic Forces on Windings of a Three-Phase Core-Type Power Transformer,” IEEE Transactions on Magnetics, ISSN 0018-9464, vol 44, no 5, pp 590–597 [29] Feyzi M Reza, M Sabahi (2008) “Finite element analyses of short circuit forces in power transformers with asymmetric conditions,” 2008 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, no 1, pp 576–581 [30] G Segers - A Even -M.Desinedt (1997) “Amorphous Core Transformers: Behaviour in Particular Network Conditions and Design Comparisons,” no 438, pp 2–5 [31] Gerard Meunier (2008) The Finite Element Methods for Electromagnetic Modeling, John Wiley London, p 618 [32] Haifeng Zhong – WenhaoNiu - Tao Lin - Dong Han - Guo qiang Zhang (2012) “The Analysis of Short-Circuit Withstanding Ability for A 800KVA/10KV Shell-Form Power Transformer with Amorphous Alloy Cores,” 2012 IEEE International Conference on Electricity Distribution (CICED), no 2161–7481, pp 1–5 [33] Hajiaghasi Salman, Karim Abbaszadeh (2013) “Analysis of Electromagnetic Forces in Distribution Transformers Under Various Internal Short-Circuit Faults,” CIRED Regional - Iran, Tehran, vol 13–14, pp 1–9 [34] Harry W NG, Ryusuke Hasegawa, Lee Albert, Larry A Lowdermilk (1991) “Amorphous Alloy Core Distribution Transformers,” Proceedings of the IEEE, vol 79, no 11, pp 1608–1623 [35] Hitachi industrial Equiqment systems Co.Ltd (2005) “Hitachi Amorphous Transformers,” http://www.hitachi-ies.co.jp/english/, pp 1–10 [36] Ho S L., Y Li, H C Wong, S H Wang, R Y Tang, Abstract The, A Electromagnetic Field Equations (2004) “Numerical Simulation of Transient Force and Eddy Current Loss in a 720-MVA Power Transformer,” vol 40, no 2, pp 687–690 [37] Hyun Mo Ahn - Byuk-jin Lee - Cheri-jin Kim - Heung-kyo Shin - Sung-chin Hahn (2012) “Finite Element Modeling of Power Transformer for Short-circuit 110 Electromagnetic Force Analysis,” International conference on Electrical Machines and Systems, vol 15, pp 5–8 [38] Hyun-mo Ahn - Ji-yeon Lee, - Joong-kyoung Kim, Yeon-ho Oh - Sang-yong Jung (2011) “Finite-Element Analysis of Short-Circuit Electromagnetic Force in Power Transformer,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol 47, no 3, pp 1267 – 1272 [39] Hyun-mo Ahn - Yeon-ho Oh, - Joong-kyoung Kim - Jae-sung Song - Sung-chin Hahn (2012) “Experimental Verification and Finite Element Analysis of Short-Circuit Electromagnetic Force for Dry-Type Transformer,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 48, no 2, pp 819–822, February [40] J Y Lee - H.M Ahn -J K Kim, - Y H.Oh - S C Hahn (2009) “Finite element analysis of short circuit electromagnetic force in power transformer,” 2009 International Conference on Electrical Machines and Systems, no 4, pp 1–4 [41] James H Harlow (2004) Electric Power Transformer Engineering pp 1– 481 [42] Jerry C F Li (2001) “Use of Energy Efficient Transformers in Asia,” 255 King’s Road, Hong Kong, pp 2–4 [43] Jerry Li (2011) “Amorphous Metal Transformer in Asia,” Project Media Ltd Hong Kong, pp 1–55 [44] K Zakrzewski, B Tomczuk, D Koteras (2002) “Simulation of Forces and 3D Field Arising During Power Autotransformer Fault Due to Electric Arc in HV Winding,” IEEE Trans on Magn., New York, USA, vol 38, no 2, pp 1153–1156 [45] Kumbhar G B., S V Kulkarni (2007) “Analysis of Short-Circuit Performance of SplitWinding Transformer Using Coupled Field-Circuit Approach,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol 22, no 2, pp 936–943 [46] Lenke R U., S Rohde, F Mura, R W De Doncker (2009) “Characterization of amorphous iron distribution transformer core for use in high-power medium-frequency applications,” 2009 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp 1060–1066 [47] Li Deren, Liang Zhang, Guangmin Li, Zhichao Lu, Shaoxiong Zhou (2012) “Reducing the core loss of amorphous cores for distribution transformers,” Progress in Natural Science: Materials International, vol 22, no 3, pp 244–249 [48] Lin D., P Zhou, W N Fu, Z Badics, Z J Cendes (2004) “A Dynamic Core Loss Model for Soft Ferromagnetic and Power Ferrite Materials in Transient Finite Element Analysis,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 40, no 2, pp 1318–1321 [49] LUPI S (1987) “The application of amorphous magnetic alloys in induction heating medium-frequency transformers,” vol 23, no 5, pp 3026–3028 111 [50] M de Nigris (*), R Passaglia, R Berti ; L Bergonzi R Maggi ABB T&D Div Trasformatori (2004) “Application of Modern Techniques for the Condition Assessment of Power Transformers,” pp 1–12 [51] Madin A B., J D Whitaker, Associate Member (1963) “The dynamic behaviour of a transformer winding under axial short-circuit forces An experimental and theoretical investigation,” vol 110, no [52] Mahomed Nadim (2011) “Electromagnetic forces in transformers under short circuit conditions,” no March, p 36 [53] Marcel Dekler “Transformer_Engineering_-_Design_and_Practice - Chapter 6: Short Circuit Stresses and Strength,” no year 2000, pp 231–275 [54] Markus Zahn (2005) “Electromagnetic Field Theory Textbook, Chapter 5: The Magnetic Field,” pp 313–392 [55] Materials Magic - Hitachi Metals (2014) “Amorphous Alloys for Transformer Cores,” Metglas, Inc [56] Matsuki H., H Takada, K Murakami, T Yamamoto (1992) “A Study on Suitable Shapes of the Cloth Transformers for Reducing Power Loss,” IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan, vol 7, no 6, pp 479–483 [57] Milos Stafl (1967) “Electrodynamics of Electrical Machines,” Academia, publishing house of the czechoslovak academy of sciences, Prague, pp 1–183 [58] Moses A J (2002) “Iron-based amorphous ribbon – challenges and opportunity for power applications,” Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, vol 4, no 2, pp 231–236 [59] Mouhamad Malick, Christophe Elleau, Frédéric Mazaleyrat, Christian Guillaume, Bertrand Jarry (2011) “Short-Circuit Withstand Tests of Metglas 2605SA1-Based,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 47, no 10, pp 4489–4492 [60] Neves W., D Fernandes, F J a Baltar, a J P Rosentino, E Saraiva, a C Delaiba, R Guimaraes, M Lynce, J C De Oliveira (2011) “A comparative investigation of electromechanical stresses on transformers caused by inrush and short-circuit currents,” 11th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, pp 1–6 [61] Pan-Seok Shin - Jinhee Lee (1997) “Magnetic Field Analysis of Amorphous Core Transformer Using Homogenization Technique,” vol 33, no 2, pp 1808–1811 [62] Quan Yu-sheng, Jiang Shan (2011) “Mechanical forces and magnetic field simulation of transformer with finite element method,” 2011 Second International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering, pp 1390–1393 112 [63] R.P.P Smeets - A.G.A.Lathouwers (2009) “Short-Circuit withstand of T & D Components,” Kema T&D testing Services The Netherlands, pp 1–12 [64] R.P.P smeets - L.H.TE Paske - P.P Leufkens - T.Fogelnerg (2009) “Thirteen years Test Experience with Short-Circuit withstand Capability of Large Power Transformers,” Conference Southern Africa Regional, pp 1–7 [65] Ros W J., T M Taylor, H Ng (1993) “Amorphous Metal transformer cores save energy and capacity investment,” Electricity Distribution, 1993 CIRED 12th International Conference on, vol 5, pp 5.24/1 – 5.24/4 [66] Salman Muhammad, Aslam Minhas (2007) “Dynamic Behaviour of Transformer Winding under,” no November [67] Sharifian M B B., R Esmaeilzadeh, M Farrokhifar, J Faiz, M Ghadimi, G Ahrabian (2008) “Computation of a Single-phase Shell-Type Transformer Windings Forces Caused by Inrush and Short-circuit Currents,” Journal of Computer Science, vol 4, no 1, pp 51–58 [68] Sieradzki Stefan, R Roman, M Soinski (1998) “Apparent core losses and core losses in five-limb amorphous transformer of 160 kVA,” IEEE Transactions on Magnetics, vol 34, no 4, pp 1189–1191 [69] Steinmetz Thorsten, Bogdan Cranganu-Cretu, Jasmin Smajic (2010) “Investigations of no-load and load losses in amorphous core dry-type transformers,” The XIX International Conference on Electrical Machines - ICEM 2010, pp 1–6 [70] Takagi Masaaki - Yamaji Kenji - Yamamoto Hiromi (2008) “An Evaluation of Amorphous Transformer using Load Curve Pattern Model for Pole Transformer,” The International Conference on Electrical Engineering 2008, no 1, pp 1–6 [71] Tomczuk B., K Zakrzewski, D Koteras (2003) “Magnetic Field and Short -Circuit Reactance Calculation of the 3-phase Transformer with Symmetrical Amorphous Core,” International Symposium on Electromagnetic Fields in Electrical Engineering ISEF 2003 – 11th, pp 227–230 [72] Tomczuk B., D Koteras (2011) “Magnetic flux distribution in the amorphous modular transformers,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol 323, no 12, pp 1611–1615 [73] Tomczuk* Bronisław, Dariusz Koteras (2008) “Influence of the air gap between coils on the magnetic field in the transformer with amorphous modular core,” vol 28, no 62, pp 1–5 113 [74] Wang F H., Z J Jin (2011) “Using the vibration frequency response analysis method to detect the winding deformation of power transformer,” 2011 IEEE Power and Energy Society General Meeting, pp 1–6 [75] Wang Shishan - Liu Zeyuan - Li Yanming - Guo Yinna - Gao Hong (2006) “Calculation of Short-circuit Mechanical Strength for Powerformer ’ TM,” 2006 International Conference on Power System Technology, vol 00, pp 1–6 [76] Wang Yinshun, Xiang Zhao, Junjie Han, Shaotao Dai, Liye Xiao, Liangzhen Lin (2007) “Ac losses and mechanical stability in 630 kV A three-phase HTS transformer windings,” Superconductor Science and Technology, vol 20, no 5, pp 463–473 [77] Wang Yinshun, Xiang Zhao, Junjie Han, Huidong Li, Ying Guan, Qing Bao, Liye Xiao, Liangzhen Lin, Xi Xu, Naihao Song, Fengyuan Zhang (2007) “Development of a 630 kVA Three-Phase HTS Transformer With Amorphous Alloy Cores,” IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol 17, no 2, pp 2051–2054 [78] Watts G B., B Sc, Associate Member (1963) “A mathematical treatment of the dynamic behaviour of a power-transformer winding under axial short-circuit forces,” Proceedings of the IEEE, vol 110, no 3, pp 551–560 [79] Winders John J (2002) Transformers Principles and Applications p 286 [80] Z H Li and J H Zhu (2008) “Development and Application of Amorphous and Nanocrystalline Alloys in China and in Vietnam,” Central Iron and Steel Research Institute Advanced Technology and Materials Co., Ltd, pp 1–68 [81] Zakrzewski K., B Tomczuk, D Koteras (2009) “Amorphous modular transformers and their 3D magnetic fields calculation with FEM,” The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, vol 28, no 3, pp 583–592 [82] Zhang Haijun, Bin Yang, Weijie Xu, Shuhong Wang, Guolin Wang, Youpeng Huangfu, Jingyin Zhang (2013) “Dynamic Deformation Analysis of Power Transformer Windings in Short Circuit Fault by FEM,” vol 1653430, no c, pp 3–6 114 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Đường cong từ hóa B(H) thép VĐH 2605SA1 H A/m B Tesla Mur 0,0 0,000 150000 3,9 1,273 260499 0,5 0,111 191957 4,0 1,280 254045 0,9 0,259 231430 4,1 1,286 247466 1,3 0,424 265934 4,3 1,292 241014 1,6 0,576 292986 4,4 1,297 234887 1,8 0,689 310920 4,5 1,302 229196 1,9 0,758 321359 4,6 1,306 223864 1,9 0,795 326743 4,8 1,311 218792 2,0 0,814 329512 4,9 1,315 213899 2,0 0,829 331711 5,0 1,321 209119 2,0 0,844 333785 5,2 1,326 204385 2,0 0,858 335783 5,3 1,332 199636 2,1 0,873 337753 5,5 1,338 194825 2,1 0,887 339727 5,6 1,344 189915 2,1 0,901 341665 5,8 1,350 184890 2,1 0,915 343510 6,0 1,356 179742 2,1 0,927 345205 6,2 1,362 174470 2,2 0,939 346713 6,4 1,368 169104 2,2 0,949 348068 6,7 1,373 163755 2,2 0,959 349607 6,9 1,378 158532 2,2 0,969 351246 7,2 1,383 153514 2,2 0,980 352939 7,4 1,387 148740 2,2 0,991 354593 7,7 1,391 144164 2,2 1,002 356104 7,9 1,394 139731 2,3 1,013 357366 8,2 1,397 135402 2,3 1,025 358277 8,5 1,400 131152 2,3 1,037 358725 8,8 1,403 126996 2,3 2,4 1,048 1,059 358601 357808 9,1 9,4 1,406 1,409 122951 119031 2,4 1,070 356310 9,7 1,412 115246 2,4 1,080 354283 10,1 1,415 111601 2,5 1,090 351944 10,4 1,418 108095 2,5 1,100 349495 10,8 1,420 104726 2,5 1,110 347048 11,1 1,421 101475 2,6 1,119 344415 11,5 1,423 98281 115 2,6 1,129 341353 13,9 1,430 81994 2,7 1,138 337652 14,5 1,431 78764 2,7 1,148 333222 15,1 1,432 75610 2,8 1,158 328345 22,0 1,442 52274 2,9 1,167 323351 27,6 1,447 41702 2,9 1,176 318526 30,4 1,449 37978 3,0 1,185 314043 31,9 1,450 36209 3,1 1,194 309793 57,2 1,461 20332 3,1 1,202 305619 59,8 1,462 19460 3,2 1,210 301384 62,5 1,463 18642 3,3 1,219 296990 82,8 1,468 14102 3,3 1,227 292418 87,6 1,468 13338 3,4 1,235 287669 96,8 1,468 12068 3,5 1,243 282749 112,8 1,468 10357 3,6 1,251 277645 137,1 1,468 8522 3,7 1,259 272283 168,2 1,468 6946 3,8 1,266 266585 203,8 1,468 5732 116 Phụ lục 2: Biên kiểm tra xuất xưởng máy biến áp lõi thép vơ định hình, cơng suất 630kVA -22/0,4kV 117 ... quấn theo đ tăng ứng suất lực nghiên cứu cần thực Do đó, luận n: ? ?Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp tác dụng lên dây quấn máy biến áp khô bọc epoxy sử dụng lõi thép vơ định hình” đặt cần thiết... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐOÀN THANH BẢO NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP KHÔ BỌC EPOXY SỬ DỤNG LÕI THÉP VÔ ĐỊNH HÌNH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số:... p lõi vơ định hình 13 1.5 Những nghiên cứu nước máy biến áp lõi vơ định hình 15 iv 1.6 Nghiên cứu lực điện từ máy biến áp lõi silic 16 1.7 Nghiên cứu lực điện từ máy biến áp