Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HỒNG HẢI NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP CĨ TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG MÁY BIẾN ÁP KHƠ CĨ LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM HỒNG HẢI NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP CĨ TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG MÁY BIẾN ÁP KHƠ CĨ LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 9520201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ ĐỨC TÙNG PGS TS PHẠM VĂN BÌNH Hà Nội – 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án thành nghiên cứu 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 Hà Nội, ngày 03 tháng 12 năm 2021 GV HƯỚNG DẪN PGS TS Lê Đức Tùng GV HƯỚNG DẪN TÁC GIẢ LUẬN ÁN PGS TS Phạm Văn Bình Phạm Hồng Hải 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 Lê Đức Tùng PGS TS Phạm Văn Bình trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trình nghiên cứu Hai thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tác giả hồn thành luận án Bên cạnh đó, tơi xin cảm ơn thầy PGS TS Đặng Quốc Vương đồng hành, hỗ trợ chia sẻ với suốt thời gian thực luận án Tác giả trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo nhà máy sản xuất máy biến áp SANAKY – khu cơng nghiệp Quất Động, Thường Tín Hà Nội tạo điều kiện cho tác giả lấy mẫu epoxy, đo đạc thực nghiệm MBA khô 320kVA 22/0,4kV nhà máy Tác giả xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Việt Hùng, Giám Đốc Công ty cổ phần Advantech, tạo điều kiện thuận lợi cho phép tác giả sử dụng chương trình phần mềm Ansys hỗ trợ quyền, phòng nghiên cứu công ty để thực toán mô máy biến áp Tác giả xin trân trọng TS Lê Kiều Hiệp – Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt Lạnh – Đại học Bách Khoa Hà Nội phối hợp tác giả nghiên cứu, chế tạo thành công thiết bị đo QTT01 phục vụ cho trình thực nghiệm luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng đào tạo, Viện Điện, Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử Trung tâm đào tạo thực hành kỹ thuật điện tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh suốt trình học tập nghiên cứu Chân thành cảm ơn thầy, cô cán Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, hỗ trợ tận tình giúp đỡ trình thực luận án Cuối cùng, thực cảm động từ đáy lòng xin bày tỏ lịng biết ơn đến bậc sinh thành người vợ yêu quý hai trai thân yêu bên tác giả lúc khó khăn nhất, lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ tài tinh thần, giúp tác giả đứng vững q trình nghiên cứu hồn thiện luận án Tác giả luận án Phạm Hồng Hải MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU xii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ xiii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xvii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu 3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 4 Các đóng góp luận án 5 Cấu trúc nội dung luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mô số thiết bị điện – điện tử 1.3 MBA hệ thống điện 10 1.3.1 MBA khô 11 1.3.2MBA có lõi thép VĐH 1.4 14 Tổng quan nghiên cứu MBA khơ có cuộn dây đúc epoxy lõi thép VĐH giới 18 1.4.1 Nghiên cứu lực điện từ tác dụng lên dây quấn MBA giới 18 1.4.2Nghiên cứu phân bố nhiệt MBA khô giới 20 1.5 Những nghiên cứu nước MBA lõi thép VĐH 23 1.6 Những nghiên cứu thông số nhiệt vật liệu epoxy 24 1.7 Những vấn đề tồn 28 1.8 Đề xuất hướng nghiên cứu 28 1.9 Kết luận chương 29 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH TỐN TÍNH LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG VÀO DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP 30 2.1 Giới thiệu 30 2.2 Hệ phương trình Maxwell toán điện từ 30 2.2.1 Các đặc tính vật liệu 31 2.2.2 Điều kiện bờ tổng quát 32 2.2.3 Điều kiện biên tổng quát 34 2.2.4 Mơ hình tốn từ động 34 2.2.5 Mơ hình tốn từ tĩnh 35 2.3 Mơ hình toán điện từ phương pháp tích phân số 35 2.4 Nghiên cứu mơ hình tốn tính ứng suất lực điện từ dây quấn theo từ vectơ A 2.5 41 2.4.1 Điều kiện biên: 43 2.4.2 Tính số tích phân Aj,k 43 2.4.3 Phương trình ứng suất lực dây quấn viết theo từ vectơ A(x,y) 45 Bài toán áp dụng MBA 320kVA 22/0,4kV 45 2.5.1 Tính dịng ngắn mạch cuộn dây 46 2.5.2 Kết ứng suất lực điện từ cuộn CA HA MBA ngắn mạch 48 2.6 Nghiên cứu mơ hình giải tích tính ứng suất nhiệt dây quấn MBA khô ngắn mạch 53 2.6.1 2.6.2 epoxy 2.6.3 2.7 Mơ hình MBA 320 kVA 22/0,4kV 53 Tính ứng lực vào dây quấn có chênh lệch nhiệt độ dây quấn 54 Tổng ứng suất vùng biên 58 Kết luận chương 60 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN PHÂN BỐ NHIỆT MBA KHƠ VỚI CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT VẬT LIỆU EPOXY THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ 61 3.1 3.2 Giới thiệu 61 Nghiên cứu mơ hình tính tốn phân bố nhiệt MBA khô 61 3.2.1 Nguồn nhiệt MBA 61 3.2.2 Dẫn nhiệt 63 3.3 3.2.3 3.2.4 Trao đổi nhiệt đối lưu 69 Trao đổi nhiệt xạ 71 3.2.5 Mơ hình tốn q trình truyền nhiệt MBA khô 72 Nghiên cứu phương pháp mạch nhiệt thay tương đương MBA khô áp dụng tính tốn cho tốn cụ thể 74 3.3.1 Thiết lập mạch nhiệt thay tương đương MBA 74 3.3.2 3.4 Mạch nhiệt thay tương đương MBA khô 320kVA 22/0,4kV 77 Đặc tính nhiệt vật liệu epoxy 87 3.5 3.4.1 Cấu tạo tính chất lí hóa vật liệu epoxy 87 3.4.2 Hệ số dẫn nhiệt 90 3.4.3 Hệ số khuếch tán nhiệt nhiệt dung riêng 93 Thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt vật liệu epoxy 94 3.6 3.5.1 Nguyên vật liệu sử dụng thực nghiệm 94 3.5.2 Cấu tạo thiết bị đo QTT01 đo hệ số dẫn nhiệt 95 3.5.3 Quy trình thí nghiệm kết 100 Kết luận chương 106 CHƯƠNG TÍNH TỐN PHÂN BỐ NHIỆT VÀ LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP MBA KHÔ 108 4.1 Giới thiệu 108 4.2 Mô 3D phân bố nhiệt MBA khô 320kVA 108 4.2.1 Thực nghiệm xác định điều kiện biên nhiệt độ MBA 320kVA 22/0,4kV 4.2.2 109 Mô phân bố nhiệt MBA 320kVA điều kiện tải khác 111 Mô phân bố nhiệt MBA 320kVA 22/0,4kV làm việc chế độ tải 4.3 có ngắn mạch cố 118 4.3.1 Mô phân bố nhiệt MBA 320kVA làm việc chế độ 150% tải định mức 4.3.2 4.4 cố 118 Mô phân bố nhiệt MBA 320kVA trường hợp ngắn mạch 120 Phân tích ứng suất nhiệt MBA 320kVA trường hợp ngắn mạch phương pháp PTHH 121 4.5 Tính ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA 320kVA 123 4.6 Áp dụng phân tích ứng suất ngắn mạch tổng hợp phương pháp PTHH MBA khô lõi thép VĐH 124 4.6.1 Phân bố nhiệt MBA VĐH 630kVA chế độ ngắn mạch cố .124 4.6.2 Ứng suất nhiệt ngắn mạch MBA VĐH 630kVA 125 4.6.3 Ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA VĐH 128 4.7 Đánh giá phụ thuộc cường độ điện trường lớn vào bán kính cong r cuộn dây 130 4.8 Kết luận chương 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 136 Đóng góp khoa học luận án 136 Hướng phát triển luận án 136 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138 PHỤ LỤC 144 PHỤ LỤC 145 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 Imax Φ W1 W2 Ψ Lt X1 (X2) X’2 Xn R1 (R2) R’2 Rn Z Zn φn Đơn vị Ý nghĩa A/m mm µΩcm rad kVA V V V V Lực kháng từ Độ dày thép Điện trở suất Tần số góc dòng điện Cơng suất máy biến áp Điện áp tức thời Điện áp hiệu dụng Điện áp hiệu dụng định mức Điện áp ngắn mạch Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch Thành phần tác dụng điện áp ngắn mạch Điện áp ngắn mạch phần trăm Dòng điện tức thời Dòng điện định mức hiệu dụng Dòng điện ngắn mạch hiệu dụng Dòng điện ngắn mạch cực đại Từ thông tức thời Từ thông hiệu dụng Số vòng dây sơ cấp Số vòng dây thứ cấp Từ thơng móc vịng Góc ban đầu điện áp Hệ số tự cảm cuộn dây Điện kháng tản dây quấn sơ cấp (thứ cấp) Điện kháng thứ cấp quy đổi Điện kháng tản ngắn mạch dây quấn Điện trở dây quấn sơ cấp (thứ cấp) Điện trở thứ cấp quy đổi Điện trở ngắn mạch dây quấn Tổng trở Tổng trở ngắn mạch Góc lệch pha dòng điện điện áp A A A A Wb Wb vòng vòng Wb.vòng rad H rad F Fx Fy σx σy σxy σxyz σcp E D H B N N N N/m N/m N/m N/m N/m -1 Vm -2 Cm -1 A.m -2 T = kg.m A Lực điện từ Lực hướng kính Lực hướng trục Ứng suất hướng kính Ứng suất hướng trục Ứng suất tổng theo 2D Ứng suất tổng theo 3D Ứng suất cho phép Vectơ cường độ điện trường Vectơ cảm ứng điện Vectơ cường độ từ trường Vectơ cảm ứng từ J A Aj,k B Bx By ε μ μ0 γ η h d h1 h1 h2 h2 d1 d1 d2 d2 b1 b2 axb A/m -1 Wbm T T T -1 Fm Hm-1 Hm -1 Ω-1m-1 -3 Cm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Vectơ mật độ dòng điện Vectơ từ Hằng số tích phân Cảm ứng từ (từ cảm) Từ cảm hướng kính Từ cảm hướng trục Hệ số điện môi Hệ số từ thẩm Hệ số từ thẩm khơng khí Điện dẫn suất Mật độ điện tích khối Chiều cao cửa sổ mạch từ Chiều rộng cửa sổ mạch từ tính đến trục đối xứng Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành cuộn HA Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành cuộn CA Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành cuộn HA Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành cuộn CA Khoảng cách từ trụ đến thành cuộn HA Khoảng cách từ trụ đến thành cuộn CA Khoảng cách từ trụ đến thành cuộn HA Khoảng cách từ trụ đến thành cuộn CA Chiều cao cuộn dây HA Chiều cao cuộn dây CA Kích thước mạch từ
Ngày đăng: 04/06/2023, 10:27
Xem thêm:
