Tất cả các máy biến áp điện lực đều có bộ phận điều chỉnh điện áp, có hai loại điều chỉnh điện áp là: điều chỉnh ngoài tải, khi điều chỉnh phải cắt tải và điều chỉnh dƣới tải bằng tay hoặc tự động.
a) Máy biến áp điều áp ngoài tải
Các đầu phân áp đƣợc bố trí phía cao áp, đầu phân áp 0 là đầu giữa cho hệ số biến áp K0=UCđm/UHđm trong chế độ không tải.
Khi dùng đầu phân áp n hệ số biến áp Kn tăng n.e/100 còn khi dùng đầu phân áp – n hệ số biến áp giảm n.e0/100 so với K0.e0 là độ tăng, giảm điện áp với máy biến áp có đầu phân áp cố định thƣờng e0=2,5%.
50 ( ) d 0 (1 .2,5 / 100) (1 .2,5 / 100) C m pa n n Hdm Hdm U U n K K n U U (2.12) ( ) (1 .2,5 / 100) pa n Cdm U U n (2.13) ( ) pa n
U là điện áp của đầu phân áp n, ý nghĩa của nó là: trong chế độ không tải của máy biến áp nếu muốn có điện áp phía hạ là UHdm khi dùng đầu phân áp n thì phải đặt vào phía cao điện áp Upa(n).
Giá trị của UCdm và UHdm phụ thuộc vào máy tăng hay giảm áp và nhà chế tạo. Máy biến áp giảm áp có UCdm=Udđ của lƣới điện phía cao còn UHđm=1,05 hoặc 1,1 lần Udđ của lƣới điện phía hạ. Ta có thể tính đƣợc một cách đơn giản điện áp của đầu phân áp Upa(n)của máy biến áp 16.000kVA-110/11 với UCđm=110kV,
UHđm=11kV cho trong bảng sau:
Đầu phân áp Upa(n) UCdm(1n.2,5 / 100) +2 +1 0 -1 -2 115,5 112,75 110 107,25 104,5
b) Máy biến áp điều áp dưới tải
Các máy biến áp nguồn thƣờng đƣợc trang bị điều áp dƣới tải (ĐADT) cho phép thay đổi đầu phân áp trong vận hành để đạt điện áp ra cần thiết. Thay đổi đầu phân áp tức là tăng hoặc giảm số vòng dây nhất định của cuộn cao áp do đó làm thay đổi hệ số biến áp. Có hai loại điều áp dƣới tải:
- Điều chỉnh dọc: điều chỉnh modul của điện áp.
- Điều chỉnh ngang: điều chỉnh góc pha giữa các điện áp trong lƣới điện kín. Máy biến áp điều chỉnh ngang dùng để điều chỉnh dòng công suất tác dụng trong lƣới điện kín, còn máy biến áp điều chỉnh dọc điều chỉnh dòng công suất phản kháng và modul điện áp. Điều chỉnh điện áp dọc và ngang có thể thực hiện nhờ máy biến áp bổ trợ đấu vào máy biến áp chính để điều chỉnh điện áp.
51
Một bước thô Nhiều bước thô
a) Tuyến tính b) Cộng/Trừ c) Chỉnh tinh/thô
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí cơ bản của cuộn dây có điều áp
Hình 2.6: Bộ điều áp của các cuộn dây đấu hình sao
a) Đặt ở cuối ba cuộn dây b) Hai đầu đầu, một đầu cuối c) Đặt ở giữa
52
Hình 2.8: Bộ điều áp trong máy biến áp tự ngẫu
C) Cấu tạo của bộ điều chỉnh điện áp dưới tải
a) b) c)
Hình 2.9: Cấu tạo bộ điều chỉnh điện áp
Các bộ điều áp dƣới tải bao giờ cũng đƣợc chế tạo đặt ở phía cuôn cao của máy biến áp do dòng điện phía cao của máy biến áp nhỏ và dễ dập đƣợc hồ quang khi chuyển nấc. Hiện nay trên lƣới điện Việt Nam đang sử dung hai loại ĐADT có cấu tạo nhƣ hình vẽ: hạn chế dòng điện bằng cuộn kháng X (hình 2.9.b) và hạn chế dòng điện bằng điện trở R (hình 2.9.c).
53
Bộ ĐADT sử dụng hạn chế dòng điện bằng cuộn kháng X với : P1,P2 là các kháng điện; L1, L2 là các tiếp điểm động còn gọi là tiếp điểm lựa chọn; K1,K2 là các tiếp điểm dập lửa; 1-9 là các tiếp điểm tĩnh nối với các đầu phân áp. Quá trình chuyển nấc của bộ ĐADT từ nấc 9 về nấc 8 đƣợc thực hiện nhƣ sau:
- K2 cắt : Dòng điện chạy qua các điểm : A 9 L1 P1 K1 X Trong nhánh L2 , P2 , K2 không có dòng điện
- L2 tách khỏi điểm 9 : Dòng điện chạy qua các điểm : A 9 L1 P1 K1 X
Trong nhánh L2 , P2 , K2 không có dòng điện
- L2 nối với điểm 8 : Dòng điện chạy qua các điểm : A 9 L1 P1 K1 X. Trong nhánh L2 , P2 , K2 không có dòng điện
- K2 đóng lại :
Dòng điện chạy qua các điểm : A 9 L1 P1 K1 X 8 L2 P2 K2
- Lúc này do giữa 2 điểm 8 và 9 có điện áp nên tồn tại dòng ngắn mạch chảy qua các điểm: 9 L1 P1 K1 X K2 P2 L2 8 9 - K1 mở
Dòng điện chạy qua các điểm : A 8 L2 P2 K2 X Trong mạch : 9 L1 P1 K1 X không có dòng điện
- L1 tách khỏi 9 và chuyển đến nối vào 8
Dòng điện chạy qua các điểm : A 8 L2 P2 K2 X Trong mạch : 8 L1 P1 K1 X không có dòng điện - K1 đóng
Dòng điện chạy qua các điểm : A 8 L1 P1 K1 X L2 P2 K2
- Quá trình chuyển nấc kết thúc.
Bộ ĐADT sử dụng hạn chế dòng điện bằng điện trở R với : R1,R2 là các điện trở hạn chế dòng; L1, L2 là các tiếp điểm động còn gọi là tiếp điểm lựa chọn; K1,K2 là các tiếp điểm dập lửa; L3 là dao đảo chiều; 1 , 2 là các tiếp điểm chính; 1-9 là các tiếp điểm tĩnh nối với các đầu phân áp. Khi đang ở một nấc thì các tiếp điểm dập lửa,
54
tiếp điểm chính tiếp điểm lựa chọn tƣơng ứng đóng, các tiếp điểm dập lửa tiếp điểm chính tiếp điểm lựa chọn còn lại mở. Quá trình chuyển nấc của bộ ĐADT từ nấc 2 sang nấc 3 đƣợc thực hiện nhƣ sau:
- L1 chuyển tách khỏi vị trí số 1 - L1 tiếp vào vị trí số 3
- Tiếp điểm 2 mở - Tiếp điểm K1 đóng - Tiếp điểm K2 mở
- Tiếp điểm 1 đóng, dòng điện chạy qua cuộn dây chính L3 + 3 L1 1 X
- Quá trình chuyển nấc kết thúc.
d) Tính chọn đầu phân áp ở máy biến áp
Ta có thể tính đƣợc đầu phân áp cần đặt cho từng chế độ vận hành khi biết điện áp đầu vào trạm trung gian UC và điện áp yêu cầu ở phía trung áp Uyc một cách gần đúng nhƣ sau:
Tính chuyển đổi điện áp yêu cầu Uyc về phía cao áp:
U’C = Uyc.kB + ∆UB (2.14) kB là hệ số biến áp, kB = Upa/UTđm
Upa là điện áp của đầu phân áp cần lựa chọn
UT là điện áp định mức phía trung và thƣờng bằng 1,1 hay 1,05.Uđm của lƣới phân phối trung áp( ở đây dùng ký hiệu T thay cho H vì tính cụ thể cho lƣới trung áp).
Giả thiết rằng điện áp này phải bằng điện áp hiện có UC: U’C = Uyc. Upa/UTđm + ∆UB = UC Ta rút ra đƣợc : Upa = (UC - ∆UB). Tdm yc U U (2.15) Hyc Hdm B C pa U U U U U ( ). UC UH ΔUB ZB UC U'C U H kB = Upa/UHđm Upa
55 ) 100 / 78 , 1 . 1 ( n Upan
Sau khi tính đƣợc Upa ta chọn đầu phân áp gần nhất. Với Upa đã chọn theo công thức (2.15) và với UC cho trƣớc thì điện áp phía trung áp gần bằng điện áp yêu cầu Uyc (lớn hơn hoặc nhỏ hơn một chút).