Nghiên cứu phân bố nhiệt của máy biến áp lõi thép vô định hình khi bị sự cố ngắn mạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN LÊ HOÀNG GIA TRƢỜNG NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH KHI BỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Bình Định – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN LÊ HOÀNG GIA TRƢỜNG NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH KHI BỊ SỰ CỐ NGẮN MẠCH Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Đoàn Thanh Bảo i LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Lê Hoàng Gia Trƣờng ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc kính trọng đến thầy hướng dẫn khoa học trực tiếp, TS Đoàn Thanh Bảo trực tiếp hướng dẫn, định hướng khoa học trình nghiên cứu Thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Kỹ thuật & Công nghệ, trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập nghiên cứu Chân thành cảm ơn quý Thầy Bộ môn Kỹ thuật điện khoa Kỹ thuật & Công nghệ cung cấp quyền phần mềm ANSYS Phịng Tính tốn mơ để tơi hồn thiện luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Xí nghiệp Thốt nước - Cơng ty Cổ phần Mơi trường Bình Định, nơi tác giả công tác, tạo điều kiện thuận lợi công việc thời gian để tác giả hoàn thành luận văn Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ l ng iết ơn đến mẹ, anh chị gia đình ln n tác giả lúc khó khăn nhất, để hỗ trợ tài tinh thần, giúp tác giả hồn thiện luận văn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ CỦA MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH 1.1 Máy biến áp lõi thép vơ định hình 1.2 Mơ hình tính tốn phân bố nhiệt MBA 1.2.1 Nguồn nhiệt MBA 1.2.2 Dẫn nhiệt 12 1.2.3 Trao đổi nhiệt đối lưu 19 1.2.4 Trao đổi nhiệt xạ 23 1.3 Các cơng trình nghiên cứu phân bố nhiệt MBA 24 1.3.1 Lực điện từ tác dụng lên dây quấn MBA 24 1.3.2 Phân bố nhiệt MBA 27 1.4 Kết luận chƣơng 30 CHƢƠNG 2: MÔ HÌNH GIẢI TÍCH TÍNH ỨNG SUẤT NHIỆT TRÊN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP KHI NGẮN MẠCH 31 2.1 Tính dịng ngắn mạch cuộn dây CA HA MBA 31 2.2 Tính lực điện từ cuộn dây CA HA MBA ngắn mạch 35 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an iv 2.3 Mơ hình giải tích MBA VĐH cơng suất 1000kVA, điện áp 22/0,4kV 40 2.3.1 Thông số dây quấn HA lớp epoxy 40 2.3.2 Tính ứng lực vào dây quấn có chênh lệch nhiệt độ dây quấn epoxy 42 2.3.3 Tổng ứng suất vùng biên 49 2.3.4 Tính ứng suất lực ngắn mạch tổng hợp 50 2.4 Kết luận chƣơng 51 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH PHÂN BỐ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH BẰNG CHUỖI PHẦN MỀM ANSYS 53 3.1 Mơ hình MBA VĐH 53 3.2 Mô 3D phân bố nhiệt MBA 53 3.3 Mô phân bố nhiệt MBA lõi thép VĐH làm việc chế độ định mức 55 3.4 Mô phân bố nhiệt MBA lõi thép VĐH làm việc chế độ tải có ngắn mạch cố 56 3.4.1 Mô phân bố nhiệt MBA 1000kVA làm việc chế độ 150% tải định mức 56 3.4.2 Mô phân bố nhiệt MBA 1000kVA trường hợp ngắn mạch cố 58 3.5 Kết luận chƣơng 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 67 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số thứ tự Tên gọi Từ viết tắt Vơ định hình VĐH Máy biến áp MBA Cuộn cao áp CA Cuộn hạ áp HA Phần tử hữu hạn PTHH Finite Element Method FEM Computational Fluid Daynamics CFD Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Các giá trị thông số điện ản MBA 31 Bảng 2.2 Bảng kết d ng điện ngắn mạch cực đại 35 Bảng 2.3 Bảng kích thước mạch từ cuộn dây MBA 36 Bảng 2.4 Bảng giá trị lực điện từ lớn cuộn HA cuộn CA 40 Bảng 2.5 Kích thước cuộn dây lớp epoxy MBA 1000kVA 41 Bảng 2.6 Các số dây quấn [16] 42 Bảng 2.7 Giải thích kí hiệu thành phần ứng suất nhiệt 43 Bảng 3.1 Phân bố nhiệt độ lớn trường hợp 59 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Số hiệu hình ảnh Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Lõi thép VĐH MBA Hình 1.2 Đường cong từ trễ vật liệu VĐH thép Silic [18] Hình 1.3 Cấu trúc nguyên tử thép silic (trái) thép VĐH (phải) Hình 1.4 Chu trình chế tạo vật liệu VĐH [3] Hình 1.5 Vecto Grad(t) 13 Hình 1.6 Cân nhiệt cho phân tố thể tích dv 14 Hình 1.7 Dẫn nhiệt qua vách trụ n lớp [6] 16 Hình 1.8 Dẫn nhiệt qua vách trụ có nguồn nhiệt bên 18 Hình 1.9 Ứng suất điện từ phân bố theo chiều cao cuộn CA [22] 25 Hình 1.10 Lực hướng kính (a) hướng trục (b) cuộn CA [23] 25 Hình 1.11 Lực hướng kính (a) hướng trục (b) cuộn HA [23] 26 Hình 1.12 Cuộn HA CA MBA lõi thép VĐH sau ị tác dụng lực điện từ ngắn mạch [26] 27 Hình 1.13 (a) Nghiên cứu phân bố nhiệt; (b) Mạch nhiệt MBA khơ [12] 28 Hình 1.14 (a) Mơ phân bố nhiệt độ MBA khô; (b) nhiệt độ cuộn cao áp (c) nhiệt độ cuộn HA [12] 28 Hình 1.15 Mơ phân bố nhiệt MBA phần mềm COMSOL Multiphysics [13] 29 Hình 1.16 Phân bố nhiệt độ (a) lõi thép, (b) cuộn HA, (c) cuộn CA [14] 29 Hình 2.1 D ng điện ngắn mạch cuộn CA 34 Hình 2.2 D ng điện ngắn mạch cuộn HA 34 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an viii Hình 2.3 Các kích thước mạch từ cuộn dây MBA 36 Hình 2.4 Đồ thị lực điện từ hướng kính Fx cuộn HA 37 Hình 2.5 Đồ thị lực điện từ hướng trục Fy cuộn HA 37 Hình 2.6 Đồ thị lực điện từ hướng kính Fx cuộn CA 38 Hình 2.7 Đồ thị lực điện từ hướng trục Fy cuộn CA 38 Hình 2.8 Đồ thị phân bố lực điện từ Fxy cạnh ngồi cuộn HA 39 Hình 2.9 Đồ thị phân bố lực điện từ Fxy cạnh cuộn CA 39 Hình 2.10 Các kích thước cuộn dây lớp epoxy [6] 41 Hình 2.11 Áp suất thay đổi chiều cao dây quấn [6] 43 Hình 2.12 Ứng suất lực ngắn mạch tổng hợp 51 Hình 3.1 Mơ hình MBA VĐH 1000kVA 53 Hình 3.2 Mơ hình mơ MBA khơ 1000 kVA 54 Hình 3.3 Lưới mơ MBA khơ 1000 kVA 54 Hình 3.4 Phân bố nhiệt độ MBA 1000kVA 22/0,4kV chế độ tải định mức 55 Hình 3.5 Phân bố nhiệt độ điểm nóng cuộn CA (a) cuộn HA (b) trường hợp tải định mức 56 Hình 3.6 Phân bố nhiệt độ MBA 1000kVA chế độ 150% tải định mức 57 Hình 3.7 Phân bố nhiệt điểm nóng cuộn CA (a) cuộn HA (b) trường hợp 150% tải định mức 58 Hình 3.8 Phân bố nhiệt độ MBA 1000kVA ngắn mạch HA sau thời gian 3s 59 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 58 đỉnh cuộn dây CA Nhiệt độ nóng cuộn HA 113,1℃ nằm lịng cuộn HA pha B độ cao z = 4,6 cm tính từ đỉnh cuộn HA xuống Hình 3.7 (a) (b) Hình 3.7: Phân bố nhiệt điểm nóng cuộn CA (a) cuộn HA (b) trường hợp 150% tải định mức Với nhiệt độ tr n cách điện dây quấn cấp F chịu MBA làm việc chế độ tải 150% Tuy nhiên, nhà sản xuất không khuyến cáo việc máy biến áp làm việc lâu dài chế độ tải nhiệt độ l n đến 100°C, làm giảm tuổi thọ ổn định vận hành MBA Khi MBA làm việc điều kiện khắc nghiệt ta thấy nhiệt độ máy tăng cao Để đảm bảo MBA làm việc ổn định cần làm mát cưỡng 3.4.2 Mô phân bố nhiệt MBA 1000kVA trường hợp ngắn mạch cố Khi máy biến áp ngắn mạch, d ng điện chạy cuộn dây tăng đột ngột làm nhiệt độ cuộn dây tăng cao Do khả dẫn nhiệt lớp epoxy dẫn tới phân bố nhiệt độ không đồng lớp vật liệu Mặt khác, khả dẫn nhiệt vật liệu đồng lớn nhiều so với vật liệu epoxy nên tạo phân bố nhiệt độ không đồng hai lớp vật liệu đồng epoxy Sự phân bố nhiệt độ không đồng sau khoảng thời gian ngắn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 59 mạch gây tượng giãn nở khơng đồng từ xuất ứng suất nhiệt cuộn dây MBA khô Kết mô phân bố nhiệt MBA trường hợp cố ngắn mạch máy hoạt động tải định mức theo miền thời gian với thời gian phân tích thiết lập 3s ước thời gian 0,01s Số phần tử chia lưới để mô phân bố nhiệt MBA trường hợp 15.600.000 phần tử để đạt kết hội tụ Hình 3.8: Phân bố nhiệt độ MBA 1000kVA ngắn mạch phía HA sau thời gian 3s Khi ngắn mạch nhiệt độ cao tập trung pha B, nhiệt độ cao tập trung cuộn HA Nhiệt độ cao cuộn HA là: 171,73℃ Nhiệt độ cao cuộn CA là: 151,39℃ Bảng 3.1: Phân bố nhiệt độ lớn trường hợp Nhiệt độ lớn (℃) Cuộn dây Chế độ định mức Chế độ 150% tải định mức Chế độ ngắn mạch Cuộn CA 66,8 105,1 151,39 Cuộn HA 75 113,1 171,73 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 60 Như vậy, mô ứng suất nhiệt MBA khô trường hợp cố ngắn mạch trình ày tr n giúp xác định xác vị trí ứng suất nhiệt lớn Từ có phương án gia cố điểm yếu để MBA chịu đựng ứng suất lực nhiệt động ngắn mạch, cao chịu đựng ứng suất lực tổng hợp lớn 3.5 Kết luận chƣơng Trong chương 3, luận văn sử dụng phương pháp PTHH ằng chuỗi phần mềm ANSYS để tính tốn phân bố nhiệt độ cuộn dây áp dụng cho MBA pha có cơng suất 1000kVA, trường hợp tải khác nhau: chế độ định mức, chế độ 150% tải định mức chế độ ngắn mạch cố + Trong chế độ định mức: Nhiệt độ phân bố cuộn CA 66,8℃, cuộn HA 75℃ + Trong chế độ 150% tải định mức: Nhiệt độ phân bố cuộn CA 105℃, cuộn HA 113,1℃ + Trong chế độ ngắn mạch: Nhiệt độ tập trung cao cuộn CA 151,39℃, nhiệt độ tập trung cao cuộn HA lên tới 171,73℃ Từ thông số nhiệt độ cuộn dây CA HA phân tích được, cho thấy MBA rơi vào chế độ ngắn mạch gây lực điện từ lực nhiệt lớn nhất, gây hậu vô nặng nề cho MBA Khuyến cáo: Nhà sản xuất người vận hành có phương án thiết kế vận hành sau để đạt hiệu suất tối ưu cho MBA: + Đối với nhà sản xuất: Trong phương án thiết kế MBA cần quan tâm đến việc gia cố chắn vị trí phát sinh ứng suất lực tổng hợp lớn vùng biên bên ngồi cuộn HA, từ hạn chế tối đa phá vỡ kết cấu MBA Đồng thời, cần có phương án tản nhiệt cưỡng vị trí phát sinh nhiệt độ cao cuộn CA HA như: Lắp đặt quạt tản nhiệt d ng phương pháp làm mát ằng chất lỏng bề mặt MBA lõi Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 61 thép vơ định hình đảm bảo nhiệt độ không vượt giá trị cho phép, hạn chế tối đa hư hỏng cách điện, đảm bảo tuổi thọ cho MBA + Đối với người vận hành: Vận hành quy trình, định cơng tác kiểm tra – bảo dưỡng MBA để hạn chế tối đa cố phát sinh MBA Đặc biệt, người vận hành cần tránh MBA rơi vào tình trạng ngắn mạch làm hư hỏng MBA Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Luận văn giải vấn đề sau: + Chỉ ưu điểm sử dụng MBA lõi thép VĐH; Phân tích mơ hình truyền nhiệt MBA; Tìm hiểu ứng dụng phương pháp PTHH vào tính tốn phân bố nhiệt độ MBA; + Áp dụng cho MBA lõi thép VĐH cơng suất 1000kVA – 22/0,4kV tính tốn d ng điện ngắn mạch cực đại, từ tính lực ngắn mạch lớn tác dụng vào dây quấn; Bên cạnh đó, luận văn tính tốn ứng suất ngắn mạch tổng hợp dựa kết ứng suất nhiệt độ dây quấn – epoxy lực điện từ tác dụng vào dây quấn; + Sử dụng phương pháp PTHH ằng chuỗi phần mềm ANSYS để tính tốn, mơ phân bố nhiệt độ cuộn dây chế độ: định mức, tải 150% ngắn mạch cố Từ vị trí có phân bố nhiệt độ lớn Đưa khuyến cáo sản xuất vận hành MBA Kiến nghị: Hướng nghiên cứu đề tài: + Mở rộng tốn cho mơ hình máy biến áp dầu khơ công suất lớn với kiểu quấn dây khác nhau; + Nghiên cứu phân bố nhiệt có tính đến thay đổi tính chất nhiệt vật lý , cp,  epoxy Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 63 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Đoàn Thanh Bảo - Luận văn thạc sĩ khoa học (2010) “Nghiên cứu chế tạo máy biến áp có lõi thép sử d ng vật liệu vơ định hình,” Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà nội Đinh Văn Thuận - Luận án Phó Tiến Sĩ Khoa Học (1996), “Xác định thực nghiệm đặc trưng truyền dẫn nhiệt vật liệu cách điện tính tốn hợp lý cách nhiệt kho lạnh điều kiện Việt Nam,” Đại Học Bách Khoa Hà Nội, pp 45–49 Nhữ Mai Phương (2009) “Lý thuyết đàn hồi,” NXB Giáo Dục Việt Nam, pp 1–81 Bộ Công thương (2009) “Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy biến áp có tổn hao không tải thấp, sử 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 Phạm Văn Bình - L Văn Doanh (2011) “Máy biến áp – Lý thuyết – Vận hành – Bảo dưỡng – Thử nghiệm,” Nx Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, vol 2, pp 1–619 Đoàn Thanh Bảo - Luận văn tiến sĩ (2016) - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội (2016), “Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp tác d ng lên dây quấn máy biến áp khô bọc epoxy sử d ng lõi thép vơ định hình.” M Xiao and B X Du (2016), “Effects of high thermal conductivity on temperature rise of epoxy cast winding for power transformer,” IEEE Trans Dielectr Electr Insul., vol 23, no 4, pp 2413–2420 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 64 M Eslamian, B Vahidi, and A Eslamian (2011), “Thermal analysis of castresin dry-type transformers,” Energy Convers Manag., vol 52, no 7, pp 2479–2488 E Rahimpour and D Azizian (2007), “Analysis of temperature distribution in cast-resin dry-type transformers,” Electr Eng., vol 89, no 4, pp 301–309 10 W Satterlee (1944), “Design and Operating Characteristics of Modern DryType Air-Cooled Tran former ,” Tran Am In t Electr …,” vol 63, pp 701–704 11 L C Whitman (1956), “Co-ordination Models Transformer witk Geometry,” Trans Am Inst Electr Eng Part III Power Appar Syst., vol 75, no 3, p Papers (12) 12 Y Chen, C Zhang, Y Li, Z Zhang, W Ying, and Q Yang (2019), “Comparison between Thermal-Circuit Model and Finite Element Model for Dry-Type Transformer,” 2019 22nd Int Conf Electr Mach Syst ICEMS 2019 13 W Ning and X Ding (2012), “Three-Dimensional Finite Element Analysis on Fluid Thermal Field of Dry-Type Transformer,” Instrumentation, Meas Comput Commun Control (IMCCC), 2012 Second Int Conf., pp 516–519 14 Y Li, Y J Guan, Y Li, and T Y Li (2014), “Calculation of Thermal Performance in Amorphous Core Dry-Type Transformers,” Adv Mater Res., vol 986–987, pp 1771–1774 15 J A Dudek and J A Kargol (1988), “Linear thermal expansion coefficients for an epoxy/glass matte-insulated solid cast transformer,” Int J Thermophys., vol 9, no 2, pp 245–253 16 S S L.B Freund (2003), “Thin Film Materials: Stress, Defect Formation, and Surface Evolution,” Cam ridge Univ Press Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 65 17 K Wang (1943), “Thermal expansion of copper alloys,” J Franklin Inst., vol 236, no 3, pp 305–306 18 M Mohan (2012), “An Overview on Amorphou Core Tran former ,” Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences (JETEAS),” vol 3, no pp 217–220, 2012 20 LUPI S (1987) “The application of amorphous magnetic alloys in induction heating medium-frequency transformers,” vol 23, no 5, pp 3026–3028 21 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 22 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 23 Hyun-mo Ahn - Ji-yeon Lee, - Joong-kyoung Kim, Yeon-ho Oh - Sangyong 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 24 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 25 Constantin V Bălă - Alexandru M Morega (2011) “A High Short-Circuit Impedance Electrical Transformer,” 2011 The 7th international Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 66 Symposium on Advanced Topics in Electrical Enggineering, vol IEEE, pp 1–4 26 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 27 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 28 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 29 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 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 67 PHỤ LỤC Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an PHIẾU THỬ NGHIỆM XUẤT XƯỞNG MÁY BIẾN ÁP Công suất: 1000 kVA Số máy: Điện áp: 22 / 0.4 kV Dòng điện: 26.24 / 1443.4 A Số nấc điều chỉnh: Tổ đấu dây: Dyn-11 Phần trăm điều chỉnh: ± x 2.5 % Dầu: Kixx Trans I Năm sản xuất: 2022 Tần số: 50 Hz Số pha: TỶ SỐ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN Nấc Nấc Nấc Nấc Nấc Nấc Điện áp thử : 2500 V Điện áp (V) 23100 R60/R15 Vị trí đo R60(MΩ) 22550 22000 21450 20900 4670 2.21 Tỷ số Cao- vỏ 57.750 56.375 55.000 53.625 52.250 3760 1.41 Hạ- vỏ Pha A 57.734 56.361 54.992 53.613 52.241 8130 1.29 Cao- Hạ Pha B 57.730 56.361 54.991 53.613 52.245 Kết Pha C 57.734 56.365 54.992 53.625 52.250 Đạt Luận % 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 ĐO ĐIỆN TRỞ MỘT CHIỀU CUỘN DÂY Nhiệt độ : 31 °C Cao (Ω) Hạ (mΩ) Pha Kết luận 0.4 kV Nấc Nấc Nấc Nấc Nấc AB 3.541 3.451 3.360 3.270 3.178 Rab 0.9501 BC 3.540 3.450 3.359 3.270 3.179 Rbc 0.9484 Đạt CA 3.543 3.454 3.363 3.272 3.181 Rca 0.9398 % 0.08 0.12 0.12 0.06 0.09 % 1.09 TỔN THẤT VÀ DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI Điện áp thử (V) Dịng điện không tải (A) Io (%) Tổn hao không tải (W) 400 0.66 0.90 0.05 275 Ia Ic Po TỔN THẤT CĨ TẢI VÀ DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH QUY VỀ 75°C Dòng điện ngắn mạch (A) Uk (%) Pk (W) Điện áp thử (V) Pk75 (W) 723 15.36 15.33 5.62 7356 8288 Ia Ic THỬ CÁCH ĐIỆN CẢM ỨNG (1 Phút) : 7.THỬ ĐIỆN ÁP TĂNG CAO (1 phút) Kết luận Tần số 100 Hz Kết luận Tần số 50 Hz U đm (V) 400 Cao áp (kV) 50 Đạt Đạt U thử (V) 800 Hạ áp (kV) THỬ ĐIỆN ÁP ĐÁNH THỦNG DẦU VÀ KIỂM TRA ĐỘ KÍN Khoảng cách điện cực (mm): 2.5 Điện áp đánh thủng (kV): 72 Áp lực thử nghiệm (at): 0.3 Thời gian trì áp lực (giờ): TRỌNG LƯỢNG (kg) VÀ KÍCH THƯỚC MÁY (mm) Trọng lượng dầu 578 Trọng lượng ruột 2402 Trọng lượng tổng 3610 Chiều dài 2130 Chiều rộng 1120 Chiều cao 1480 Bánh xe 820 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn Nẹp Nẹp Phiên Căn thông dầu 70 Khoảng cách Cao-Hạ Dnc 80 H H 33 33 Cách điện lớp 1168 33 33 Nội dung Ngày 100 X Họ tên - Đo điện trở bối dây trước lắp ráp - Cuộn dây chuẩn kích thước , đảm bảo chặt chẽ không bị nở mức cho phép - Độ nở cho phép