Bảng 3.9 Thông số chính CKBN một pha công suất 35 MVAr
Thông số Ký hiệu Giá trị
Công suất phản kháng Q (MVAr) 35
Điện áp định mức U (kV) 500 √3 ⁄ Dòng điện định mức I (A) 121,24 Điện cảm tổng L (H) 7,5788 Đường kính trụ Dc (mm) 701
Chiều cao trụ Hc (mm) 1793
Tổng chiều dài khe hở trên trụ lg (mm) 386
Số vòng dây quấn N (vòng) 2018
Chiều rộng dây quấn Ww (mm) 254
Chiều cao dây quấn Hw (mm) 1523
Giá trị điện cảm tổng tính qua năng lượng được so sánh với giá trị theo yêu cầu tính qua giải tích thể hiện trên Bảng 3.10.
Bảng 3.10 Sai số điện cảm giữa hai phương pháp của CKBN một pha 35 MVAr
Thông số Phương pháp
PTHH
Phương pháp
Giải tích Sai số
Điện cảm tổng L (H) 7,5876 7,5788 0,12%
Luận án tiếp tục thực hiện tính toán mô phỏng tương tự cho các CKBN khác, kết quả thông số kích thước của các CKBN một pha có công suất 50/3 MVAr, 64/3 MVAr, 80/3 MVAr, 128/3 MVAr, 190/3 MVAr, 260/3 MVAr và 330/3 MVAr dùng trong lưới điện cao áp 110 kV, 220 kV và siêu cao áp 500kV theo tổ ba cuộn kháng một pha thể hiện trong Phụ lục 3. Kết quả nhận được trong các tính toán này sẽ giúp có được thông số kích thước của mô hình đối tượng để thực hiện các nghiên cứu phân tích trong những nội dung tiếp theo.
3.5 Nghiên cứu xác định điện cảm rò trong CKBN
Điện cảm rò là một trong những thành phần điện cảm cần được xác định ngay tại những bước đầu khi tính toán thông số CKBN. Trên lưu đồ Hình 3.18 cho thấy, thông số dây quấn của CKBN được xác định thông qua thành phần điện cảm khe hở trên trụ, tổng thành phần điện cảm này cùng với điện cảm tản xung quanh khe hở và điện cảm rò là điện cảm tổng của CKBN. Điện cảm tổng dễ dàng xác định được từ công suất yêu cầu và điện áp lưới điện, do đó xác định được giá trị hay tỷ lệ giữa điện
cảm rò so với điện cảm tổng là cần thiết đối với các nhà nghiên cứu, thiết kế hay chế tạo CKBN. Đây là một trong những đại lượng chính cần lựa chọn sơ bộ trong quá trình tính toán giải tích, giá trị phần trăm điện cảm rò chọn sơ bộ càng chính xác sẽ giúp giảm số lượng mô hình ảo đối tượng khi thực hiện nghiên cứu.
Tương ứng với từng CKBN có công suất, điện áp và các thông số kích thước đã xác định được ở nội dung trước và được tổng hợp trong Phụ lục 3, luận án thực hiện xác định các thành phần điện cảm thông qua năng lượng, từ đó đưa ra quan hệ giữa tỉ lệ giá trị điện
cảm rò so với điện cảm tổng ứng với các giá trị công suất tại từng cấp điện áp như thể hiện trên Hình 3.22.
Từ kết quả trên Hình 3.22 cho thấy, tại cùng một cấp điện áp, khi tăng công suất của CKBN thì tỉ lệ giữa điện cảm rò so với
điện cảm tổng tăng. Từ kết quả nhận được, tác giả thiết lập đa thức là hàm quan hệ giữa % điện cảm rò theo công suất và điện áp, thông qua phương pháp nội suy Lagrange. Theo lý thuyết nội suy Lagrange [96], có thể xác định được đa thức P(x) có bậc nhỏ hơn hoặc bằng n thỏa mãn các điều kiện P(xi) = yi với i từ 1 đến n+1. Chi tiết phương pháp nội suy Lagrange mô tả trong Phụ lục 4. Công thức tổng quát như phương trình: 𝑃(𝑥) = ∑ 𝑦𝑖 𝑛+1 𝑖=1 ∏ 𝑥 − 𝑥𝑗 𝑥𝑖 − 𝑥𝑗 𝑗≠𝑖 (3.35) Áp dụng công thức (3.35) thông qua công cụ Matlab dựng được đa thức quan hệ giữa tỉ lệ điện cảm rò theo công suất và các cấp điện áp 110 kV, 220 kV, 500 kV:
%𝐿𝑙 = 𝑓(𝑄, 𝑈)
= (−9,913. 10−10. 𝑈2+ 6,116. 10−7. 𝑈 − 3,451. 10−4). 𝑄2
+ (1,329. 10−7. 𝑈2− 8,83. 10−5. 𝑈 + 9,037. 10−2). 𝑄 − (9,008. 10−7. 𝑈2+ 3,002. 10−5. 𝑈 − 8,289)
(3.36)
Hình 3.22 Quan hệ giữa giá trị điện cảm rò so với điện cảm tổng theo công suất tại các cấp điện áp khác nhau
Đa thức (3.36) giúp dễ dàng xác định % điện cảm rò tại các giá trị công suất và điện áp khác nhau. Thêm nữa, điện cảm rò phụ thuộc đáng kể vào hình dáng cao thấp của mạch từ hay cửa sổ mạch từ. Theo phương pháp tính toán kích thức mạch từ cho thấy, hệ số hình dáng dây quấn kw trong cửa sổ mạch từ quyết định đến hình dáng tổng thể
của mạch từ. Tại mỗi CKBN có công suất và điện áp khác nhau, luận án thực tính toán điện cảm rò với các giá trị kw thay đổi từ 4 đến 12 với bước thay đổi 0,2 như giá trị thiết lập trên Hình 3.23. Quan hệ giữa tỉ lệ giá trị điện cảm rò so với điện cảm tổng ứng với hệ số