Luận văn thạc sĩ Thiết bị, mạng và nhà máy điện: Mô phỏng quá độ máy biến điện áp bằng phần mềm ATP-EMTP

NHIEM VU VA NOI DUNG: Chuong 1 Téng Quan Vé Dé TaiChương 2 Các Loại Máy Biến Điện Áp Trong Hệ Thống ĐiệnChương 3 Tính Toán Cuộn Dây Và Thông Số Máy Biến Điện ÁpChương 4 Lý Thuyết Quá Độ

MAI CHÍ CƯỜNG

MO PHONG QUÁ ĐỘ MAY BIEN ĐIỆN ÁP

BANG PHAN MEM ATP-EMTP

Chuyén nganh: THIET BI, MANG VA NHA MAY DIENMã số: 605251

TP HO CHI MINH, tháng 06 năm 2013

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc: TS VŨ PHAN TU

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, DHQGTP.HCM ngày tháng năm 2013

Thành phân Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Họ tên, học ham, học vi, của Hội đồng châm bảo vệ luận văn thạc Si)

na a .Ẻ.Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Mai Chí Cường MSHV: 12820131Ngày, tháng, năm sinh: 1987 Nơi sinh: An GiangChuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số: 605251I TÊN DE TÀI: MO PHONG QUÁ ĐỘ MAY BIEN ĐIỆN ÁP BANG PHANMEM ATP-EMTP

II NHIEM VU VA NOI DUNG:

Chuong 1 Téng Quan Vé Dé TaiChương 2 Các Loại Máy Biến Điện Áp Trong Hệ Thống ĐiệnChương 3 Tính Toán Cuộn Dây Và Thông Số Máy Biến Điện ÁpChương 4 Lý Thuyết Quá Độ Và Giới Thiệu Phần Mềm ATP-EMTPChương 5 Mô Phỏng Quá Độ Máy Biến Điện Áp Kiểu Tụ

TRUONG KHOA DIEN-DIEN TỬ

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn quý thây cô Khoa Điện - Điện tử đã nhiệttình truyền đạt những kiến thức quý báu và quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợigiúp đỡ tôi trong thời gian qua.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Vũ Phan Tú, người đã giúpđỡ, chi dan tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh than trong thời gian tôi thựchiện để tài Luận văn Thây đã truyền đạt cho tôi hiểu được phương thức tiếp cận vàgiải quyết một van dé khoa hoc, đây là hành trang qui giá mà tôi sẽ gìn giữ cho quátrình học tập và làm việc tiếp theo của mình

Cuôi cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu đã động viên,giúp đỡ tôi trong thời gian học tập vừa qua.

11

May bién dién ap là một bộ phận rat quan trong trong hé thong điện Việcthực hiện đo điện áp xoay chiều với điện áp cao thì dụng cụ thông thường không thểđáp ứng được vì điện trở cách điện của thiết bị không cho phép Vì vậy để đo lườngvà bảo vệ ở điện áp cao người ta phải dùng một thiết bị trung gian để giảm điện ápxuống thiết bị này gọi là máy biến điện áp.

Do đó dé hiểu hơn về máy biến điện áp nên trong luận văn nay tập trungchủ yếu tìm hiểu về chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, mô hình cũng nhưcách đâu nối một số máy biến điện áp một pha trong hệ thống điện Qua đó nghiêncứu xây dựng mô hình máy bién điện áp một pha kiểu tụ và thực hiện một số môphỏng quá độ (như đóng cat điện, ngắn mach, dòng điện sét ảnh hưởng lên máybiến điện áp) băng phần mềm ATP-EMTP Từ các kết quả mô phỏng trong luậnvăn, cũng nêu ra những nhận xét ứng với từng trường hợp cụ thể và rút ra một sốkết luận cho luận văn.

11

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từGiảng viên hướng dẫn là TS Vũ Phan Tú Các nội dung nghiên cứu và kết quảtrong dé tai này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bat cứ công trìnhnghiên cứu nào trước đây.

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nảo tôi xin hoản toàn chịu trách nhiệmtrước Hội đông, cũng như kết quả luận văn của mình.

TP.HCM, ngay tháng năm 2013

Người thực hiện

Mai Chí Cường

1V

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨ - - ST SE TT 1111 1111111811011 rêt iLOI CAM ON 1 1 1 E11 E11 111111 1111011 11t ng iiTOM TAT LUẬN VAN uoceecccsccscssessssescsssecsececsecsvesvsceeceeetsassnsesensessesensesevensevsetee, iiiLOI CAM DOAN ooeececccecccecscsececsescececscevsussessececevevscevsussesessstsevetivevevivstsvessetenensees ivMỤC LUC wiececcccccccccccccecsescssececscecssecsescessussecevevevsvevevsesvessesssesevevevsvevsnsesesvsenevevens VvDANH MỤC CAC BANG c1 1112211 1n ra ixDANH MỤC CÁC HÌNH - S2 1E 1 1121E112111111 1171111 111111110111 11g aes xDANH MỤC CAC CHU VIET TẮTT 22C 121111111 1815111121111 121 1tr xivChuong 1 TONG QUAN VE DE TAI

1.1 Lý do chon dé tai o ccccccccccceccscseecscesesesescececscevsesesesvivsseveevevevevrevesen |1.2 Mục tiêu của nghiên cứu - - 2c C2 22211111111 11111 111111111111 111 1113 |1.2.1 Mục tiêu chung cece ccc 1110011111111 11111 1111111111111 1111 ko |1.2.2 Mục tiêu cụ thỂ - 5 C11 121E1E11111E11111011111E111 E111 tt |1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên CỨu - - + 2 1E k x2 EEEEEEESEEErErrree |1.3.1 Đối tượng - ác tcncTx E11 5111 1T HH1 Hà HH HH nh |1.3.2 Pham vi nghiên cứỨu CS 1211211111111 111111111111 xa |1.4 Giá trị thực tiễn của luận văn - cS St s12 E152 1 112155 8tr 2

Chương 2 CÁC LOẠI MAY BIEN ĐIỆN ÁP CAO THE TRONG HỆ THONG

ĐIỆN

2.1 Khái niệm chung 2 E2 222110111 111111 1111111111111 1 111111111 1k vi 32.2 Nguyên lý làm việc của máy biến điện áp - ¿+ St crsxssee: 32.3 Phân loại và các kiểu máy bién điện áp 2 tt + 2E 2E ceErree 52.3.1 Phân loạI - - - Lc CS n1 SE SH TK TK TT TT kh chen 52.3.2 Giới thiệu một số loại may biến điện áp eeeeeeeeeseeeeeeeee 52.3.2.1 Máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ - eee 52.3.2.2 Máy biến điện áp kiểu tụ ceceeeeeseeesseseseeceeseseesesereseeeees 72.3.2.2.1 Mô tả và câu tạO nh HH Hye 72.3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy biến điện áp kiểu tụ 8

2.3.2.3.2 Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLS 102.4 Sai số của máy biến điện áp và hiệu chỉnh sai sỐ - 7c c5: 112.4.1 Sai số của máy biến điện Ap oo ceeccecceeececseeceseecesecececesesvevevseeeeeen 112.4.1.1 Hệ số bién đồi điện Ap ooo cece ccccececeecseseeseseseecseseseeseseeeseees 112.4.1.2 Chế độ không tải - ¿St SE E111 1151111111 11211111 kttg 122.4.1.3 Chế độ có tải c cc TT HH HH He 142.4.1.4 Sai số của máy biến điện áp cece cece eeceeeseseeeetseeeeeeees 152.4.1.4.1 Sai số ở chế độ không tải ¿+ 5S SxcsEEeEsreexi 152.4.1.4.2 Sai số khi có tải - c c nn ng ng ườu l62.4.2 Hiệu chỉnh sai số của máy bién điện áp - ¿- + cv see: 172.5 Phạm vi ứng dụng của máy bién điện áp - + + 2x2 re: 18Chương 3 GIỚI THIEU VAN DE LIEN QUAN MO HÌNH VÀ PHƯƠNG PHAPTINH THONG SO MAY BIEN DIEN AP

3.1 Các van dé liên quan đến mô hình cuộn dây máy biến điện áp 203.1.1 Thành lập hệ số tự cảm - ¿+ 2 SE S 9E EEEEEE E21 EEEEkrrk 203.1.2 Thành lập hệ số hỗ cảm 2 + 2k E393 EEEEEESE2E2E E221 zEe, 223.2 Phương pháp tính thông số máy biến điện áp - + +s+s+sxcxzse2 243.2.1 Điện trở ngắn mạch của đây quấn ¿+ s1 E2EErkrekrees 243.2.1.1 Điện trở của dây quan sơ cấp :-scstct ch HH ng 243.2.1.2 Điện trở của dây quan thứ cấp - cty 243.2.1.3 Điện trở ngăn mạch ¿2s k xcv S121 11111122111 E81 pH 243.2.2 Điện kháng ngắn mạch ¿2 SE SE E13 EEEEEE 112111222 1tr e 243.2.2.2 Điện kháng sơ cấp - ¿ST S 1S E1 E1 11111111211 E8 go 243.2.2.2 Điện kháng thứ cấp ¿ ¿2s 1 x23 EEEE E21 112511 E1 ke trre 253.2.1.3 Điện kháng ngắn mạch - 5-11 x2 SE E21 EEkkersreki 25Chương 4 LÝ THUYET QUA DO MAY BIEN ĐIỆN AP VÀ GIỚI THIỆU PHANMEM ATP-EMTP

VỊ

4.1.2 Quá độ điện từ QC 12111111122 11111 TH 011111 1kg 264.1.2.1 Sóng quá độ dạng sóng xung - cc +ccc ca 264.1.2.2 Sóng quá độ dạng sóng dao động -.- 2c cccccccc+ss°2 274.1.3 Quá độ xảy ra trong khoảng thời gian ngắn - 7s sec sec: 284.1.3.1 Sự gián đoạn cung cấp điện trong thời gian ngắn 284.1.3.2 SU SUt ápP QQQQnnn HS TT n HH TT 21k kg kh 284.1.3.3 Sự vọt lỗ điện áp + + ST T11 5111111115112 rH ra 294.1.4 Quá độ điện áp xảy ra trong khoảng thời gian đài 29AVAL QUA na ccc -ad ă 29¬" “Z6 mẽ ägã4(:ã1R[[N[NcTẶY_T_T.n ố.ố.ốỐốẦố 304.1.5 Quá độ điện áp trong máy biến điện áp - ¿+ +s cv cec: 304.1.5.1 Nguyên nhân gây quá điện áp - - 52222 ssssss2 304.1.5.2 Mạch điện thay thé và phương trình vi phân 314.1.5.3 Sự phân bồ điện áp ban dau dọc dây quấn -: 324.2 Giới thiệu phần mềm ATP-EMTP - 2E +2 SE SEE+EEEEErkskrxes 334.2.1 Tổng quan về phần mềm ATP-EMITP 5+ ++x2E SE £EzE£zxrxs: 334.2.1.1 Nguyên tắc hoạt động -.- - c1 E3 2111 22H Hi 344.2.1.2 Các thành phan trong thư viện của A'TP - -ccscxsezce2 344.2.1.3 Mô hình hợp nhất các Module mô phỏng trong ATP 344.2.1.4 Cac Module chính trong A'TP - 2 22c c2 SsSsskrsese 354.2.1.5 Ứng dụng của ATTP - sS TS TT Hee ri 354.2.1.6 Module ATP DRAW Q.2 n1 HH Hs ST nen tk re 364.2.1.7 Các file hỗ trợ trong ATP DRAW nen e« 36

4.2.2 Cách cài đặt ban đầu dé chạy mô phỏng trong ATP DRAW 37Chương 5 MÔ PHONG QUÁ ĐỘ MAY BIEN ĐIỆN ÁP KIEU TU

5.1 Mô hình tong quát - 5c 2121 EE S11 111115571 15E51E151151 8.1181 1xnErrg 405.2 Mô phỏng - c c1 0111011110111 nh ng HH HH va 4]5.2.1 Khảo sát tải thuân trở R :- 2222 122122122122 2212111121 41

Vil

5.2.4 Khảo sát tải hỗ hợp Ry L, C - c cv S111 tài 555.2.5 Khảo sát Ld cece cect 111111 111111112 5122111111111 khen vờ 595.2.6 Khảo sát thời gian đóng, mở công tắc S1 và S2 - sẻ 635.2.7 Khao sát AFSC và PFSC c0 11 H1 nn SH nen ke 665.2.8 Khảo sát điện dung C 2c 2222121111 11111111111111 11111111 kg 695.2.9 Khảo sát dòng sét tác động lên mô hình máy biến điện áp kiểu tụ 74Chương 6 KẾT LUẬN

{nh éẽHa 786.2 Hướng nghiên cứu mở rộng dé tài eeseseeseeeseseseeseseeereeeees 78“01h 78IY.900I508957.)84.7 6001 .a 79LÝ LICH TRÍCH NGANG -©2:- 2 2222222122122112112111121112111 2 83

Vill

Bang 5.1:Bang 5.2:Bang 5.3:Bang 5.4:Bang 5.5:Bang 5.6:Bang 5.7:

Kết quả mô phỏng của các giá trị tai thuần trở Roo eee eens 45Kết quả mô phỏng của các giá trị tải cảm LL -.- 2c c2 szszsx2 49Kết quả mô phỏng của các giá trị tải dung C -ccccccssscsrsxesi 54Kết quả mô phỏng của các giá trị tải hỗn hợp RLC 5: 58Kết quả mô phỏng của các giá trị Ld ooo cceeececcseeesesesesssesereeeeeeeeees 62Kết quả mô phỏng của bộ AFSC và PESC - 5 St re sreeti 68Kết quả mô phỏng của các giá trị điện dung C -:- c2 cccsxssss2 72

1X

Hình 2.1: Sơ đỗ dau day máy biến điện áp một pha - 2222 2k2 3Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của máy biến điện áp một pha eee 4Hình 2.3: Sơ đỗ Yo-Yo có trung tính của sơ cấp và thứ cấp nối đất 6Hình 2.4: Sơ dé tam giác hở gồm 2 máy biến điện áp một pha - 6Hình 2.5: Các bộ phận chi tiết của máy biến điện áp kiỂu tụ - s5 7Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý máy biến điện áp kiỂu tụ -¿ c2 cxSEcrezxssee: 8Hình 2.7: Mach tương đương Thevenin của máy bién điện áp kiểu tụ 8Hình 2.8: So đồ nguyên lý may biến điện áp phân áp kiêu tụ điện khuếch dai 9Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLS 10Hình 2.10: Đường cong đô thị của từ thông 5 25k 12x SE EE SE EEEEEErksere 12Hình 2.11: Dé thị máy biến điện áp không tổn hao năng lượng - 12Hình 2.12: Dé thị máy biến điện áp tồn hao năng lượng ccsxssssc: 12Hình 2.13: Dé thị vecto của máy biến điện áp với trường hợp không tải 13Hình 2.14: Đồ thị vecto của máy biến điện áp với trường hop tải cảm 14Hình 2.15: Sơ đồ nối dây của máy biến điện áp kiểu 3HOM 5-5: 18Hình 2.16 :Sơ đồ A hở dùng dé dau rowle bảo vệ tiếp đất 7c ccccăc: 19Hình 2.17: Sơ đồ Y của máy biến điện áp ba pha trụ hai dây quấn 19Hình 3.1: Sơ đô thay thế cuộn dây cao áp của MBA ở tần số cao 20Hình 3.2: Đường lay tích phân để tìm độ tự cảm - 55c Scc E22 seen 21Hình 3.3: Kích thước của mặt cat ngang hình chữ nhật của lõi - 22Hình 3.4: Hai sợ dây dẫn tiết điện nhỏ song song - 5+ sex sxe2 23Hình 3.5: Hỗ cảm lẫn nhau giữa hai cuộn day có tiết điện nhỏ -5 23Hình 4.1: Dạng xung dòng điện tạo ra - c2 2222222225323 x2 26Hình 4.2: Dạng sóng điện áp do đóng trạm tụ - 2 22-2 222cc +ssssssseses 27Hình 4.3: Dạng sóng điện áp do sự cố đóng trở lại đưới mức bình thường 28Hình 4.4: Dang sóng khi xảy ra SUt áp - 2222222211121 1111 khen 29Hình 4.5: Sóng quá điện áp - c2 c2 202212102222 212 20 x11 n nghe 30Hình 4.6: Sóng quá điện áp trước và sau chống sét - cv trsrxi 30

Hình 4.9: Mô hình hợp nhất các Module mô phỏng A'TP - 72 se 34Hình 4.10: Cửa số ATP DRAW Options, thẻ Preferences + -cscs sec sec: 37Hình 4.11: Cửa số ATPDraw Options trong, thẻ Direcfories -ssssc: 38Hình 4.12: Cửa số ATP Setting, thé Simulation -c s cnccE SE EErrkreexsee, 38Hình 4.13: Cửa số ATP Setting, thẻ Output cece 5c s11 SE 1E ren 39Hình 4.14: Cửa số Edit Commands - c2 2x x2212E12EtEt2Etttrrrrrrre 39Hình 5.1: Mô hình máy biến điện áp kiểu tụ - ¿5S tt 2111121221211 40Hình 5.2: Mạch khảo sát điện áp ngõ ra của MBA, khi thay đồi tải thuần trở R 41Hình 5.3: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=10 Ohm -cccccccc‡‡++sssss2 42Hình 5.4: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=100 Ohm - 5552 cee eeeeeeeees 42Hình 5.5: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=400 Ohm - - 552 cee seeeeeeees 43Hình 5.6: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=600 Ohm - c5 cecee eee eeeeees 43Hình 5.7: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=800 Ohm - 55+ ‡‡+‡++*++sss2 44Hình 5.8: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=1000 Ohm - - 5 cSS++‡++sss2 44Hình 5.9: Mạch khảo sát điện áp ngõ ra cua MBA, khi thay đổi tải cảm L 46Hình 5.10: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=100 mH 5 c5 c+‡‡+‡++s++sss2 46Hình 5.11: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=300 mH - c5 c2 cee eeeeeeeees 47Hình 5.12: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=700 mH c5 ce cee eee eeeeees 47Hình 5.13: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=1000 mH ¿5 c+++++‡+++ss2 48Hình 5.14: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=1500 MH - ¿5c ‡+++++*+++ss2 48Hình 5.15: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=2000 mH - ¿5 c+++++*+++ss2 49Hình 5.16: Mạch khảo sát điện áp ngõ ra của MBA, khi thay đồi tai dung C 50Hình 5.17: Điện áp ngõ ra của MBA, với C=] uE -cccccccsssssssssssssseei 51Hình 5.18: Điện ap ngõ ra của MBA, với CHS uF eeeeeceeeeeteeeees 51Hình 5.19: Điện ap ngõ ra cua MBA, với C=10 u†FF -ccccccccssssersrsss 52Hình 5.20: Điện ap ngõ ra của MBA, với C=]Š5 UP oon eeeeeeeecete ete eeeeeeeees 52Hình 5.21: Điện ap ngõ ra của MBA, với C=20 u†FF -ccccccssvksersrsss 53Hình 5.22: Điện áp ngõ ra cua MBA, với C=40 u†FF -cc si eee eeeeees 53

XI

Hình 5.25:Hình 5.26:Hình 5.27:Hình 5.28:

Điện áp ngõ ra của MBA, với R=100 Ohm, L=300 mH, C=5 uF 56Điện áp ngõ ra của MBA, với R=400 Ohm, L=700 mH, C=10 uF 56Điện áp ngõ ra của MBA, với R=600 Ohm, L=1000 mH, C=15 uF 57Điện áp ngõ ra của MBA, với R=800 Ohm, L=1500 mH, C=20 uF 57Hình 5.29: Điện áp ngõ ra của MBA, với R=1000 Ohm, L=2000 mH, C=40 uF 58Hình 5.30: Mach khảo sát điện áp ngõ ra của MBA, khi thay đối Ld 59Hình 5.31: Điện ap ngõ ra của MBA, với Ld=lmH - cccc cece eee eeeeees 60Hình 5.32: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=10 mH -cccc‡++‡‡‡++s++ss2 60Hình 5.33: Điện áp ngõ ra của MBA, với L=100 mH 555 ccc ee eee eee eee 61Hình 5.34: Điện ap ngõ ra cua MBA, với L=1000 mH cece ee eeees 61Hình 5.35 Mach khảo sat điện ap ngõ ra của MBA, khi đóng mở ST và S2 63Hình 5.36: Điện áp ngõ ra của MBA, với S1:T-cl=0,2s; T-op=0,9s,S2:T-cl=0,6s;

xH

Hình 5.51:Hình 5.52:Hình 5.53:Hình 5.54:Hình 5.55:Hình 5.56:Hình 5.57:

Điện áp ngõ ra của MBA, với C=1,1 uF và I00uF 73Mạch khảo sát điện áp ngõ ra MBA, khi thay đổi dong sét 74Điện áp ngõ ra của MBA, với dòng sét=4000 A c 75Điện áp ngõ ra của MBA, với dòng sét=10000 A 75Điện áp ngõ ra của MBA, với dòng sét=100000 A 76Điện áp ngõ ra của MBA, với dòng sét=200000 A 76Điện áp ngõ ra của MBA, với dòng sét=400000 A T7

xII

ATP: Alternative Transients ProgramEMTP: Electromagnetic Transient ProgramCVT: Capacitor Voltage TransformerAFSC: Active Ferroresonance Suppression CircuitPFSC: Passive Ferroresonance Suppression CircuitMOV: Metal Oxide Varistor

MBDA: May biến điện áp

XIV

Chương 1TONG QUAN VE DE TÀI1.1LLý do chon đề tài

Tình hình chất lượng điện năng ở Việt Nam ngày được nâng cao nhưng hiệnnay vẫn còn thấp hon rất nhiều so với các nước trong khu vực, một trong các yếu tốdẫn đến tinh trạng đó phải kế đến sự cố trên hệ thống điện Dé vận hành hệ thốngđiện được an toàn ta cần phải đo lường và bảo vệ dé biết được các thông số của nórồi từ đó có phương pháp điều chỉnh hợp ly, cũng như tránh được thiệt hại khi có sựcó xảy ra, vì thế dé hạn chế sự cố cũng như góp phan tăng chất lượng điện năng ởViệt Nam, chúng ta can tìm ra phương pháp hiệu quả hơn góp phan dé ngăn chặnnhững sự cố xảy ra, đó cũng là lý do mà dé tai mô phỏng quá độ máy biến điện ápbang phan mềm ATP-EMTP được chọn

1.2iMục tiêu của nghiên cứu1.2.1iMục tiêu chung

Khảo sát quá trình quá độ máy biến điện áp băng phần mềm ATP-EMTP, từđó đánh giá tình hình hoạt động máy biến điện áp nói riêng, hệ thống điện nóichung.

1.2.2iMục tiêu cụ théTìm hiểu phan mém ATP-EMTP.Nghiên cứu phương pháp tính toán thông số máy biến điện áp.Cách nhập các thông số máy biến điện áp vào phần mềm ATP-EMTP.Xây dựng mô hình máy biến điện áp trong phần mềm ATP-EMTP.Khảo sát quá trình quá độ máy biến điện áp

Đánh giá trạng thái máy biến điện áp.1.3! Đối tượng và phạm vi nghiên cứu1.3.1 Đối tượng

Các loại máy biến điện áp một pha, máy biến điện áp ba pha.1.3.2iPhạm vi nghiên cứu

Khảo sát quá trình quá độ điện áp của máy biến điện áp khi thay đối các thôngsô đặc trưng, ngăn mạch.

Khảo sát quá trình quá độ điện áp khi bị ảnh hưởng bởi dòng sét tác động lênmáy biến điện áp.

Đánh giá trạng thái của máy biến điện áp

1.4 Giá trị thực tiễn của luận văn

Nghiên cứu việc sử dụng phan mềm ATP-EMTP vào phân tích quá trình quađộ máy biến điện áp

Khả năng áp dụng vào thực tế nhanh, chính xác cao nhăm đánh giá tình hìnhvận hành của hệ thống điện dé giảm rủi ro xảy ra sự cố, tăng chất lượng điện năng

Mở ra hướng mới cho việc phân tích qua độ điện áp, ứng dụng rộng rãi vào cácthiết bị điện lực, giúp nâng cao khả năng quản lý và vận hành hệ thống điện tốt hơn

Chương 2CÁC LOẠI MAY BIEN ĐIỆN ÁP TRONG HE THONG ĐIỆN2.1 Khái niệm chung

Máy biến điện áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp cao xoay chiều thànhđiện áp thích hợp hơn cho các mạch đo lường hoặc cung cấp cho mạch bảo vệ Trênhình 2.1 trình bày sơ đồ dau dây của máy biến điện áp một pha Cuộn dây sơ cấpnối với phía điện áp cao qua cau chì bảo vệ cao áp Cuộn dây thứ cấp cấp nguồn chocác thiết bị đo lường và bảo vệ qua cau chi bảo vệ ha ap Để an toàn một đầu cuộnhạ áp và lõi thép của máy biên điện áp được nôi đât.

Gia sử điện ap xoay chiều đặt vào là một hàm số sin, thì từ thông do nó sinh racũng là một hàm số hình sin:

œ = ®„sInotf (2.1)

Là gia trị hiệu dung của các suât điện động dây quân thứ cap và so cap, cácbiểu thức (2.1), (2.2) cho thay suất điện động cảm ứng trong dây quan chậm pha so

với từ thông sinh ra nó một góc 2

Dựa vào biểu thức (2.3) người ta định nghĩa tý số biến điện áp của máy biếnđiện áp như sau:

kat = (2.4)

Nếu không ké đến điện áp rơi trên các dây quan thi có thé coi U, x E,,U, x E,do đó k được xem như ty số điện áp giữa hai dây quan

- Loại 2 dây quấn.- Loại 3 dây quấn.e Theo phương thức làm mát

- Máy biến điện áp dau.- Máy biến điện áp khô (không khi).2.3.2 Giới thiệu một số loại máy biến điện áp

Trong hệ thống điện hiện nay có thể có 3 loại máy biến điện áp:- Loại cảm ứng điện từ

- Loại tụ điện phân áp- Các máy biến điện áp kiểu mới2.3.2.1 Máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ

Máy biến điện áp có thể được chế tạo 3 pha (thường cho cấp điện áp U<35kV)hiệu chỉnh một pha (cho U >66 kV), với một hiệu chỉnh hai cuộn dây thứ cấp Tùytheo điện áp cân thiết ở phía thứ cấp ta có thé sử dụng các loại máy biến điện ápkhác nhau, đâu nói theo những sơ đồ khác nhau Sơ đồ hinh 2.3 sử dụng 3 máy biếnđiện áp một pha, hai cuộn dây.

Các máy biến điện áp một pha hai dây quấn đến 35kV có thể được nối thànhto máy biến điện áp ba pha theo sơ đồ Yo-Yo có trung tính của sơ cấp và thứ cap nốidat hình 2.3

Vv b vy © —_——

\Hình 2.3: Sơ đồ Yo-Yo có trung tinh cua sơ cấp và thứ cấp nỗi đấtSơ đồ tam giác hở gồm 2 máy biến điện áp một pha nối với hệ thống ba pha nhưhình 2.4 Khác với sơ đồ tam giác, đồ thị vectơ của sơ đồ tam giác hở chỉ là 2 cạnhcủa tam giác déu Đặc điểm của sơ dé nay là khi tải của ba pha đối xứng, công suấtcủa cả hai máy biến điện áp băng công suất của một máy biến điện áp nhân với V3

Tức là nhỏ hơn 13% so với tổng công suất của chúng

[ : lÌ

|Hình 2.4: Sơ đồ tam giác hở gom 2 máy biến điện áp một phaQuá trình quá độ trong máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ, từ thông khôngcó ảnh hưởng gi lớn đến sự làm việc của thiết bi bảo vệ

Thành phan một chiều của điện áp quá độ cũng được phản anh dé dàng sangphía thứ cấp, hài bậc cao cũng vậy Trong một số trường hợp có thể xảy ra cộnghưởng nếu tần số của hài bậc cao trùng với tần số cộng hưởng của máy biến điệnáp Khả năng cộng hưởng sẽ được giảm thấp nếu phụ tải phía thứ cấp là điện trở tácdụng, hiệu chỉnh ton hao công suất phía thứ cap khá lớn

2.3.2.2 Máy biến điện áp kiểu tụĐối với hệ thông điện áp cao đến 765kV, cũng có thé sử dụng máy biến điệnáp làm việc theo nguyên lý phân áp điện dung.

Máy biến điện áp kiểu tụ có thể được nối với các dụng cụ đo lường thôngthường va role bảo vệ Chúng cũng có thé được dùng mục dich đo đếm tiền điện.2.3.2.2.1 Mô tả và cau tạo

Các máy biến điện áp phía 110kV và 220 kV là loại máy biến điện áp rời (03pha riêng biệt) Mỗi pha có dạng hình trụ, được đặt trên giá đỡ băng kim loại riêngvà giá đỡ được nối đất

Máy biến điện áp kiểu tụ (CVT) là một thiết bị có tác dụng cách ly phan so

cấp với thứ cấp, nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới từ tri SỐ cao xuống trị số thấp, cung

cấp cho các thiết bị đo lường, bảo vệ, tự động hóa.Máy biến điện áp kiểu tụ có cầu tạo gồm 01 hoặc 02 tang sứ (tùy theo cấp điệnáp) được đặt trên một hộp đáy băng nhôm đồ đây dầu cách điện Bên trong hộp đáygdm có các thiết bị như máy biến áp trung gian, cuộn kháng và các thiết bị phụkhác Ngoài ra, còn có hộp đấu nói thứ cấp đề lây tín hiệu điện áp cung cấp cho cácthiết bị đo lường, bảo vệ

Đầu nối sơ cấp Su cách ly Ông xếp giản nở Các bảng trụ Đầu nối cao tân Biển áp trung gian Phụ kiện cao tân Các cuộn kháng điện Bộ phận hiển thị mức dau10 Điểm nói dat vỏ

11 Hộp nới thứ cấp

\© G© ~I Œ mM B WN

Hình 2.5: Các bộ phận chỉ tiết của máy bién điện áp kiểu tu

2.3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp kiểu tụ1 Đầu nối sơ cấp 6 Bộ lọc sóng hài2,3 Các tụ điện 7 Hộp nôi thứ câp4 Đâu noi cao tân 8 Các cuộn kháng điện5 Biên áp trung gian 9 Cân nôi dat

Máy biến áp trung gian là loại máy biến áp cách ly có tác dụng biến điện áp đãđược phân áp sang tín hiệu điện áp thấp, đưa ra hộp đâu nối đặt bên dưới chân décủa máy biên điện áp.

T

xyca

Ve x2

x3

Hình 2.7: Mạch tương đương Thevenin của máy biến điện áp kiểu tụ

Cuộn kháng điện (có điện kháng X,) đấu nối tiếp với sơ cấp của máy biến áptrung gian có tác dụng triệt dung kháng Xe: của tụ điện Vi vậy, tín hiệu thứ cấp vàsơ cap của máy biến điện áp sẽ có cùng pha với nhau Trong thực tế, cuộn kháng vàcuộn sơ cấp của biến áp trung gian được sản xuất theo từng nắc đề có thé điều chỉnhtỷ số biến áp và góc pha Công việc này đã được thực hiện ở tại nhà máy và khôngcần phải thay đối.

Bộ lọc sóng hài có tác dụng chống cộng hưởng sắt từ.Ngoài ra phía thứ cấp của máy biến áp trung gian còn được gắn bộ lọc sónghài và bộ chống cộng hưởng sắt từ

Tất cả các bộ phận trên đều được ngâm trong dầu cách điện Bên ngoài phânđế máy biến điện áp có lắp đặt một mặt kính cho phép quan sát tình trạng dầu bên

Điện áp đầu ra của bộ tiền khuếch đại 1 sẽ được dẫn theo cáp đồng trục 2 đến

bộ khuếch đại công suất 3, với nguôn nuôi 4 Đầu ra của bộ khuếch đại 3 được nối

với phía sơ cấp của máy biến áp cách ly 5, còn phía thứ cấp có hai cuộn dây, mộtcuộn dùng cho đo lường, một cuộn dùng cho bảo vệ, với tổng công suất khoảng vàichục vôn-ampe.

Ưu điểm của loại biến áp này là kết cầu đơn giản, làm việc trong quá trình quáđộ tương đối tốt Hạn chế chính của loại nay là công suất của dau ra thấp nên chiđược dùng cho các role số hoặc role tĩnh có công suất tiêu thụ bé Máy biến điện ápkiểu tụ có khuếch đại đã được chế tạo và được sử dụng nhiều năm trong lưới điệncao áp.

2.3.2.3.2 Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLSKhi cho hai sóng ánh sáng chạy qua một tinh thể khúc xạ kép được đặt dướitac dụng của một điện trường E, ta có thé do được góc lệch pha 8 giữa hai sóng naytheo hiệu ứng điện quang tuyến tính POCKELS

ồ = Kgg-E.LTrong đó: Kg, là hệ số điện quang, Ka = 8,2.10° rad/v.m đối với tinh thé thạch anh

E là cường độ điện trường trong tinh thé, V.L chiều dài đường đi của ánh sáng trong tinh thé, m.Trên hình trình bày sơ đồ nguyên lý của loại máy biến điện áp này

Bộ phận phân áp gồm tụ C¡ và phần tử POCKELS với điện dung C; được

đánh dấu với điện áp cần đo U, Điện áp đặt lên phần tử 2 tạo trong tinh thể một

điện trường E, tỷ lệ với điện áp cần đo Chùm ánh sáng từ nguồn sáng 3 được đưa

qua bộ phân cực 4 dé phân thành hai sóng quang lệch pha nhau một góc 2 và

chúng được chiếu qua phân tử 2.Dưới tác động của điện trường E trong tinh thé của phan tử 2 sóng sẽ có tốc độlan truyền khác nhau và làm tăng góc lệch pha 8 giữa chúng, sau đó sẽ di qua bancực 5 có bề dày băng bước sóng để tiếp tục làm lệch pha thêm trước khi đưa đến bộphận phân tích 6 Độ sáng đầu ra ở bộ phận 6 tỷ lệ với góc lệch pha 6, vì vậy nócàng tý lệ với điện áp được đo Điốt quang 7 có chức năng biến đối cường độ ánhsáng nhận được từ bộ phân tích 6 thành tín hiệu da, qua bộ khuếch đại 8 dé cho điệnáp U, tỷ lệ với điện áp U,.

Loại máy biến điện áp kiểu này có cấu trúc khá phức tạp nên phạm vi ứng

_ #¡_Ủ, — U,

k= =—Lx~_—_k

Trong đó: U¡, Up2 là điện áp so cấp va thứ cấp

E¡, E> là sức điện động sơ cấp và thứ cấpW¡, W; là số vòng của cuộn sơ cap và thứ cấpVề góc pha đối với máy biến áp điện lực khi không tải chúng ta cũng bỏ quasự lệch pha của điện áp dây quan sơ cấp và thứ cấp Đối với máy biến điện áp thìkhông thé bỏ qua van dé này vì nó sẽ gây ra sai số điện áp và làm cho cấp chính xáccủa máy biến điện áp ở các chế độ làm việc của máy biến điện áp, chúng ta sẽ xétriêng các quá trình xảy ra khi không tải và khi có tải.

11

2.4.1.2 Chế độ không tảiKhi đặt điện áp xoay chiều U¡ vào dây quân sơ cấp W; thi trong dây quan socấp cảm ứng một sức điện động E¡ ngược chiều với U¡ va do có dòng điện khôngtải sẽ xuất hiện sụt áp trên day quan so cấp Nếu bỏ qua sụt áp đó thì sức điện độngE¡=U; và đường cong đồ thị của từ thông sẽ có dang hình sin.

+ LI,E,< Us œ Ea

Hình 2.10: Đường cong đồ thị của từ thôngĐồ thị vectơ hinh 2.11 chỉ đúng với một máy biến điện áp lý tưởng nghĩa làmáy biến điện áp không có ton hao năng lượng

+ Uy

os EyHình 2.12: Dé thị máy bién điện áp tốn hao năng lượng

12

Ở trường hợp biến áp lý tưởng với chế độ không tải thì trong cuộn sơ cấp códong điện I,=I,, di qua, va tạo nên từ thông ©, từ thông móc vòng với cuộn dây sơcấp và thứ cấp của biến áp Còn ở máy biến điện áp thực tế thì dong không tải nàygôm 2 thành phân tác dụng I,„ và thành phan phản kháng I,, tạo nên sự tôn hao ởchế độ không tải Vecto dong điện toàn phân I, là tong hình học của hai vecto I,, vàIo như hinh 2.12 Dòng điện không tải chạy qua cuộn sơ cấp và gây ra trong cuộnsơ cấp sụt áp:

ơn = lọ (2.7)Mặc khác dòng điện lạ còn tạo ra từ thông ®,,, từ thông tan này tao ra sứcđiện động E x) Lấy dau ngược lại của sức điện động E,,; thi ta được sụt ap Ux; cónghĩa là U,„¡=-Eo„¡ vì sức điện động E,,; chậm pha so với từ thông ®,, một góc 90°kế từ dong điện Ip, cũng như đã được biéu thi ở hình sau

AA -Un

Ở hình 2.13 vectơ U,x; sớm trước vecto I, một ÓC 90° Vecto ¿ri cùng chiều,

hướng với vectơ I„ Từ hình vẽ ta thấy điện áp sơ cấp U, cần được bù hết cho E,) vacả 2 sụt ap Up và U,„¡ do đó ta có

Ui=-Eai + ơn + xi (2.8)

15

2.4.1.3 Chế độ có tảiTrường hợp khi có tải có thể là tải điện trở, tải điện cảm, tải dung hoặc tải hỗnhợp Khi có tải thì cuộn sơ cấp và thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện tải và nó gây ratrong cuộn sơ cấp và thứ cấp thì các sụt áp được cộng lại (tổng hình học) cùng vớisụt áp do dòng điện không tải tạo ra.

Dé tiện cho việc nghiên cứu dé thị vectơ ta cần phải qui đổi các vectơ sức điện

động và dòng điện được thực hiện bang cách nhân sức điện động thứ cấp với hệ số

biến áp K, còn dòng điện thứ cấp thì chia cho K:

Ur Ux là sụt áp tac dụng và phản kháng trong dây quan sơ cấp do dòng điệntải I).

U’», Ux là sụt áp tác dụng va phản kháng trong dây quan thứ cấp qui đồi vềdây quấn sơ cấp

U, là điện áp sơ cấpEo¡ sức điện động sơ cấp ngược chiều khi không tảiE¡ là sức điện động sơ cấp ngược chiều khi có tải.E’, là sức điện động thứ cấp khi có tải, qui đối về dây quân sơ cấp.U’, điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp

I, và I’, dòng điện có tải sơ cấp và thứ cấp đã qui đối về sơ cấpI, là dòng điện không tải

AU là sai số điện áp5 là sai sỐ gócVi dòng điện tải thứ cấp I’, gây ra ở cuộn thứ cấp sụt áp do điện trở và điệnkháng U’» ,U”x; của cuộn thứ cấp cho nên sức điện động thứ cấp E’, , ngoài điện ápthứ cấp U¿ cần phải bù thêm các sụt áp đó Từ đó suy ra điện áp thứ cấp trên cácdau ra của dây quan thứ cấp sẽ nhỏ hơn sức điện động một lượng sụt áp

U;=E;+U;a+U (2.30)

Dòng điện sơ cấp khi có tải I, cũng gây ra trong dây quan sơ cấp sụt áp U,¡ và

Ux Các sụt áp này cộng với các sụt áp khi không tải Ug, Uoxi va can bù thêm bangđiện ap U).

Uy = - E’st Uo +U oxi + Un + Ux (2.31)

2.4.1.4 Sai số của máy biến điện ápTrên cơ sở đồ thị vectơ có thể rút ra công thức tính sai số của máy biến điện áp2.4.1.4.1 Sai số ở chế độ không tải

Sai số của điện áp khi không tải AUo có thé xác định băng cách dùng đồ thịvectơ hình 2.13

Theo định nghĩa ở chế độ không tải thì

AU, = -Eại - Un (2.32)

15

Do góc do (góc giữa vectơ U; và Eo¡) có giá tri nhỏ cho nên có thể coi vectơU¡ băng hình chiếu của nó trên trục tung Khi đó ta tính được sai số điện áp biểu thibằng %:

AU,=-(U,zisinơ + U;¡cosơ) (2.33)Trong đó:

Uor và Ưạx¡ là sụt áp tác dụng và phan kháng ở cuộn sơ cấpa là góc từ trễ (góc giữa vectơ dòng điện không tải lạ và thành phan phankháng của nó).

Dau (-) thé hiện sai số âm.Trị sô Ug và Ux; được phân tích như sau:

lạ và ix là tỷ số giữa thành phan dòng điện tác dụng va dong điện phản khangcủa dòng điện không tải và dòng điện định mức.

Thay các giá tri U¿¡ và Ux; ở công thức (2.34) vào công thức (2.33) ta được

AU, = -(U/n.1„y + Uy¡.1ox) (2.35)Sai số về góc ở chế độ không tải theo định nghĩa là góc 8, giữa các vectơ Uvà -Eại Vì giá trị của góc 8, rất nhỏ cho nên ta có thé coi

"¬ tay SỔ, (236)

Nêu sai sô góc được biêu thi băng phút thi tương tự như công thức cho sai sôđiện áp, từ giản đô vecto ta rut ra công thức tính sai sô góc.

_ 3440100

=34,4 (Un lox —Ux1-1or)

Trong đó : hăng số 3440 = 360.60/2z (phút /rad)Sai số về góc được coi là đương nếu vectơ —Eo¡ sớm trước vectơ U¡ như vậy ởtrường hợp như vẽ ở hinh 2 13 thì sai số góc là âm

do (Up1.cosa - Ứ¿„¡ SInŒ) (2.37)

16

2.4.1.4.2 Sai số khi có tảiSai số điện áp khi có tai được xác định: AUn =-(U,rcos@› + UpxSin @;) (2.38)Trong đó:

U, = Un + Up; Unx = U¡ + Ugo là các sụt áp tác dụng và các sụt áp phan khángtrong dây quấn sơ cấp và thứ câp khi có tải

Cosọ; là hệ số công suất của tải.Sai số về góc ở chế độ có tải là 5 quá nhỏ cho nên người ta coi:

tốn ~Ồn (2.39)Trên cơ sở đồ thị vectơ hừnh 2 14 ta có:

ðn=34.4 (Ursin0›-Un„cos@2) (2.40)Do đó sai số điện áp và sai số về góc toàn phan khi có tải được xác định bằngtổng sai số do dòng điện không tải và có tải gây ra:

AU = AU,+ AUy

Và ö =8, + dy } (2.41)

2.4.2 Hiệu chỉnh sai số của máy biến điện ápSut áp của máy biến điện áp có thé bù bằng cách hiệu chỉnh Sự điều chỉnhđiện áp AU, là sự cố ý thay đồi hệ số biến đồi về phía tăng điện áp thứ cấp, đượctính bằng % Từ công thức (2.32) và (2.38) ta thấy sai số điện áp luôn âm Ta đưađiện áp hiệu chỉnh đương AU, vào làm giảm giá trị tuyệt đối của sai số điện áp

Sự hiệu chỉnh được thực hiện băng cách sao cho ở chế độ không tải của máybiến điện áp có một chút sai số dương nam trong giới han cho phép của cấp chínhxác, có nghĩa là tăng một chút điện áp thứ cấp Đề làm điều này ta tăng số vòng dâycủa cuộn thứ câp lên một lượng nảo đó Nhưng trong thực tế người ta thường giảmsô vòng dây của cuộn sơ cap, bởi vì như vậy sẽ tiét kiệm được dây dan và chính xáchơn.

Việc hiệu chỉnh số vòng dây AW được xác định theo công thức:

AW=Wi AU (2.42)

100

Trong do:W, là sô vòng dây của cuộn so cap

17

Với việc điều chỉnh sai số kiểu này thì cho phép ta tiết kiệm được các vật liệu.Sau khi hiệu chỉnh ta có sai số điện áp sẽ là:

AU = AU/+ AU,+ AUn (2.43)Ngoài việc hiệu chỉnh điện áp còn phải hiệu chỉnh sai số góc, với máy biếnđiện áp một pha không thé thực hiện hiệu chỉnh góc

2.5 Phạm vi ứng dụng của máy biến điện ápCác máy bién điện áp được sử dung trong lưới điện xoay chiều khi điện áp caohon 400 V, chúng ta cũng dùng dé nối dung cu do (tan số kế, công tơ mét, woats, vacác role điều khiến, bảo vệ)

Dưới đây giới thiệu một số sơ dé máy biến điện áp thông dụng nhất được sửdụng trên mạng điện Trong mạng thứ cấp của máy biến điện áp có đấu câu chi vàcác điện trở dé hạn chế dong sao cho những trường hop sự có không ảnh hưởng đếnmáy biến điện áp

Việc đấu máy biến điện áp vào mạng điện được tiến hành băng cách dùng cầudao cao áp Cầu chì đặt trong mạch thứ cấp máy biến điện áp để bảo vệ ngắn mạchcó thé xảy ra, cầu dao, điện trở trong các sơ đồ thì thường không được vẽ ra

Máy biến điện áp một pha hai dây quan được dùng trong các thiết bị một phahoặc ba pha Khi dùng trong lưới ba pha thường đâu với điện áp dây của lưới ba phanhư hinh 2.15.

Một trong các dau dây của dây quấn thứ cấp dé bảo đảm an toàn khi vận hànhphải được nối đất, hai máy biến điện áp một pha được nối thành sơ đồ tam giác hởcó thé dùng dé dau (w), công tơ, hoặc các bộ điều khiến điện áp

Các máy biến điện áp một pha loại dây quấn kiểu 3HOM được chế tạo theokiểu một cực tính nghĩa là chỉ có một đầu dây A của dây quấn sơ cấp cao áp có cáchđiện tương ứng với điện áp toàn phan

CAU

PY =a xX & X

Hình 2.15: Sơ đô nồi dây của máy biến điện áp kiểu 3HOM

18

Dây quân SƠ cấp của may biến điện áp một pha được nỗi với lưới, một đầuđược nối với đất, do đó được tính toán với điện áp một pha tức là điện áp dây chiacho 43 Tuy nhiên theo tiêu chuẩn các máy biến điện áp kiểu 3 HOM có điện ápđịnh mức đến 35kV phải chịu được điện áp dây (ở chế độ sự có không dưới 4 giò).

CcB

a 4

Hình 2.16: So đồ A hở dùng để dau role bảo vệ tiếp datDây quấn thứ cấp phụ của máy biến điện áp được đấu theo sơ đồ A hở dùng đểdau role bảo vệ tiếp dat, sơ đồ hinh 2.16

Các máy biến điện áp ba pha ba trụ hai đây quan kiểu HTMK có dây quan sơcấp được nối thành hình Y có dây quấn bù, còn dây quấn thứ cấp cũng nối Y và cótrung tính nối đất như hinh 2 17

A

a b Cc

Hình 2.17: So đồ Y máy biến điện áp ba pha ba trụ 2 day quần

19

Chương 3TÍNH TOÁN CUỘN DAY VA THONG SO MAY BIEN ĐIỆN ÁP

3.10Cac van dé liên quan đến mô hình cuộn dây máy biến điện ápNhìn chung quá trình quá độ trong cuộn dây máy biến điện áp cũng có tínhchất giỗng như trên đường dây truyén tải Tuy nhiên do dây dẫn của cuộn sơ cấp cóchiều dài khá lớn lại tập trung nên quá trình phat sinh điện cảm, hỗ cảm, điện dungtrong bản thân cuộn dây là rât phức tạp Sự phức tạp nội tai của cuộn dây là nguyênnhân của các quá trình dao động điện từ phức tạp khi có sóng quá điện áp khí quyểntruyền đến, điều nay dẫn đến quá điện áp nguy hiểm cho cách điện chính và cáchđiện dọc của máy biến điện áp

Trong so đô thay thé thông số tập trung cuộn dây sơ cấp của máy biến điệnáp ở tan số cao: số nút trên sơ dé bằng với số vòng dây của cuộn dây: biểu diễn hỗcảm giữa các vòng dây trong cuộn và điện dung giữa các vòng dây kê tiép nhau.

Gia thiệt răng B tỉ lệ với H (chỉ trong các vật liệu tuyên tính) từ thông xuyên

qua vòng tỉ lệ đối với dong tổng được mang bởi mạch kín Tỉ số này mô ta độ từcảm của mạch kín này.

20

Từ thông tong xuyên qua mạch kín được biểu diễn bang :

ø = [[(.n)d4= §(A.ds) = L-1 (3.2)

Từ thông xuyên qua mạch kín của cuộn dây hình tròn được xác định bởi :

Và khi đó : 6 = Oyu, = (| ft GSE Lấy, = otf FS (3.3)

ễ, An cr An Go, OT

L=L, = Ho fp Bi Be (3.4)

4n r

Hai đường lay tích phân được trình bay ở hinh 3.2, trong đó ds, là lượng vecto

phan tử đơn vị dọc theo đường giữa của vòng va ds, là vecto phan tử đơn vi dọc

theo một đường cong kín trên bề mặt của cuộn dây, r khoảng cách giữa hai phân tử

21

3.1.2 Thành lập hệ số hỗ cảmHệ số tự cảm được tính toán băng cách tiếp cận giống với cách bắt đầu thànhlập biểu thức tính độ tự cảm, ở đó hệ số tự cảm giữa hai dây dẫn nhỏ song songđược tinh toán sử dụng theo công thức:

Tích phân này có thể được biéu diễn như sau :

2HoA|T, ¡M =——————|K(k )- E(k 3.8Ụ TP [K(k’)- sứ )] (3.8)

Trong đó :r¡ t; là bán kính của hai vòng tròn kín và d là khoảng cách giữa chúng.

23

Đối số của các tích phân dạng elíp được cho bởi các công thức:

Ip, là chiêu dài trung bình của một vòng day sơ cap.3.2.1.2 Điện trở của dây quan thir cap

rp =k, p watnsig ~ (3.12)

Trong đó:k, là hệ số ké đến tồn hao gây nên bởi từ trường tanp là điện trở suất của đồng ở 75°

Ip2 là chiêu dai trung bình của một vòng dây thứ cap.3.2.1.3 Điện trở ngắn mạch

r= + (4), (3.13)

2

Trong đó:r, là điện trở dây quan sơ cấpTa là điện trở day quan thứ cấpw SO vòng day sơ cap

24