Nghiên cứu quá trình điện từ của máy biến áp khi đóng vào lưới điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HÀ HUỲNH HUY VŨ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP KHI ĐÓNG VÀO LƯỚI ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Bình Định – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HÀ HUỲNH HUY VŨ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP KHI ĐÓNG VÀO LƯỚI ĐIỆN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 52 02 01 Người Hướng Dẫn: TS Đoàn Thanh Bảo i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận văn thành nghiên cứu thân suốt thời gian nghiên cứu Các kết đạt xác trung thực Tác giả luận văn Hà Huỳnh Huy Vũ ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin bày tỏ lời cảm ơn 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 hỗ trợ mặt để tơi hồn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, trường Đại học Quy Nhơn, tạo điều kiện thuận lợi cho học viên suốt trình học tập nghiên cứu Chân thành cảm ơn Giảng viên cán Khoa Kỹ thuật & Cơng nghệ, hỗ trợ tận tình giúp đỡ q trình thực luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Ban Quản lý Cấp Thoát nước huyện Tây Sơn, tạo điều kiện thuận lợi cho tập trung học tập nghiên cứu trường ĐH Quy Nhơn suốt thời gian qua Xin chân thànhcảm ơn quan tâm, giúp đỡ động viên đồng nghiệp Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến cha mẹ, vợvà ln bên tơi lúc khó khăn, hỗ trợ tinh thần trình học tập nghiên cứu Tác giả luận văn Hà Huỳnh Huy Vũ iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC………………… iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x 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 Cấu trúc nội dung luận văn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP…………………………………………………………………… 1.1.Các phương trình cân điện áp máy biến áp 1.1.1 Phương trình cân sức điện động 1.1.2 Phương trình cân điện áp dây quấn sơ cấp thứ cấp 1.2 Mạch điện thay máy biến áp 1.3 Những tượng xuất từ hóa lõi thép máy biến áp 10 1.3.1 Máy biến áp pha: 10 1.3.2 Máy biến áp ba pha: 12 1.4 Kết luận chương 17 CHƯƠNG DỊNG ĐIỆN KHI ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP VÀO LƯỚI ĐIỆN ………… ……………… ……… ……………18 iv 2.1.Từ thơng dịng điện đóng máy biến áp pha vào lưới điện 18 2.2.Tính ước lượng cường độ từ cảm B cực đại: 22 2.3.Đóng máy biến áp ba pha vào lưới điện 22 2.4 Phương pháp giảm dịng điện xung đóng máy biến áp vào lưới điện 24 2.5.Một số tiêu chuẩn dòng điện MBA 24 2.6.Kết luận chương 2: 27 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TỪ KHI ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP VÀO LƯỚI ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM ANSYS MAXWELL 28 3.1.Giới thiệu 28 Q trình giải tốn Ansys Maxwell 28 3.2 Mô MBA pha 250kVA – 35/0,4kV 29 3.2.1 Các thơng số điện kích thước MBA 29 3.2.2 Xác định điều kiện đầu vào mô MBA 31 3.2.3 Mơ đóng MBA dịng hạ áp định mức (đầy tải) 32 3.2.4 Mô chế độ đóng cuộn cao áp vào lưới điện không tải 40 3.2.5 Thảo luận kết MBA 250kVA: 46 3.3 Mô MBA pha 1500kVA – 35/0,4kV 47 3.3.1 Các thơng số điện kích thước MBA 47 3.3.2 Xác định điều kiện đầu vào mô MBA 49 3.3.3 Mơ chế độ đóng cuộn cao áp vào lưới điện không tải.50 3.3.4 Thảo luận kết MBA 1500 kVA: 57 3.4 Mô MBA pha 2200kVA – 22/0,4kV 58 v 3.4.1 Các thông số điện kích thước MBA 58 3.4.2 Xác định điều kiện đầu vào mô MBA 60 3.4.4 Mô chế độ đóng cuộn cao áp vào lưới điện không tải.61 3.4.5 Thảo luận kết MBA 2200kVA: 69 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC .76 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Viết tắt Ý nghĩa MBA Máy biến áp CA Cao áp HA Hạ áp MBD Máy biến dòng PTHH Phần tử hữu hạn FEM Finite Element Method vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy biến áp pha Hình 1.2 Sơ đồ điện máy biến áp mang tải Hình 1.3 Sơ đồ thay MBA (hệ số biến đổi k=1:1) 10 Hình 1.4 Từ thơng mạch từ 10 Hình 1.5 Ảnh hưởng từ trễ đến đường cong dịng điện [2,18] 12 Hình 1.6 Dịng điện từ hóa với thành phần 12 Hình 1.7.Đường cong biểu diễn từ thông a) s.đ.đ; b) tổ MBA ba pha nối Y/Y 13 Hình 1.8 Từ thơng điều hịa bậc ba 13 Hình 1.9 Dịng điện điều hịa bậc dây quấn nối Y/Δ 14 Hình 1.10.Từ thơng điều hịa bậc 14 Hình 1.11 Dòng điện điều hòa bậc dây quấn nối Δ/Y khơng tải 15 Hình 1.12.Dịng điện điều hịa bậc dây quấn nối Y/Δ 16 Hình 1.13.Tác dụng dịng điện i23 đấu dây quấn Y/Δ 16 Hình 2.1 Sơ đồ đóng MBA vào lưới điện lúc khơng tải 18 Hình 2.2 Sự biến thiên từ thơng Φ=f(t) lúc đóng mạch bất lợi 20 Hình 2.3 Mạch từ có mối ghép tù 21 Hình 2.4 Mạch từ có mối ghép xen kẽ 450 21 Hình 2.5.Phân bố dịng điện đóng MBA nối – tam giác thời điểmdòng điện pha A cực đại 23 Hình 3.1 Q trình giải tốn phương pháp PTHH [6] 29 Hình 3.1 Máy biến áp 250kVA phần mềm 31 a) Ansys Maxwell 2D b) Ansys Maxwell 3D 31 Hình 3.2 Chia lưới mơ hình 3D 32 Hình 3.3 Nhập giá trị cuộn CA 32 viii Hình 3.4 Nhập giá trị cuộn HA 32 Hình 3.5 Điện áp cuộn CA 34 Hình 3.6 Điện áp cuộn HA 34 Hình 3.7 Dịng điện HA định mức 35 Hình 3.8 Dịng điện CA định mức 35 Hình 3.9 Phân bố từ cảm B thời điểm t = 10ms (dạng Mag) 36 Hình 3.10.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 10ms (dạng vectơ) 37 Hình 3.11 Đường khảo sát pha B 38 Hình 3.12.Từ cảm trụ pha B t =10ms 38 Hình 3.13.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 500ms (dạng Mag) 39 Hình 3.14.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 500ms (dạng vectơ) 39 Hình 3.15.Từ cảm trụ pha B t =500ms 39 Hình 3.16.Nhập giá trị cuộn CA 40 Hình 3.17.Nhập giá trị cuộn HA 40 Hình 3.18.Điện áp cuộn CA 41 Hình 3.19.Điện áp cuộn HA 41 Hình 3.20.Dịng điện HA khơng tải 42 Hình 3.21.Dịng điện CA không tải khoảng 0,5s 42 Hình 3.22.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 10ms (dạng Mag) 43 Hình 3.23.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 10ms (dạng vectơ) 44 Hình 3.24.Đường khảo sát pha B 44 Hình 3.25.Từ cảm trụ pha B t =10ms 45 Hình 3.26.Phân bố từ cảm B thời điểm t = 500ms (dạng vectơ) 45 Hình 3.27.Từ cảm trụ pha B t =500ms 46 Hình 3.28.Máy biến áp 1500kVA phần mềmAnsys Maxwell 3D 49 Hình 3.29.Chia lưới mơ hình 3D 49 Hình 3.30.Nhập giá trị cuộn CA 50 Hình 3.31.Nhập giá trị cuộn HA 50 ... nghiệm máy biến áp, quy trình đóng máy biến áp vào lưới điện số tiêu chuẩn quy định đóng máy biến áp vào lưới điện Chương Dịng điện đóng máy biến áp vào lưới điện Ở chương đề tài giải vấn đề dòng điện. .. phương pháp phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu  Phân tích dịng điện, điện áp từ thơng đóng máy biến áp phân phối vào lưới điện  Tính tốn dịng điện đóng máy biến áp phân phối vào lưới điện trường... đóng điện vào lưới cho phù hợp 5 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĐIỆN TỪ CỦA MÁY BIẾN ÁP 1.1 Các phương trình cân điện áp máy biến áp Xét sơ đồ nguyên lý máy biến áp vẽ Hình 1.1 Đây máy biến áp