Bộ điều áp dưới tải (On-load tap changer, OLTC) làm nhiệm vụ điều chỉnh điện áp của máy biến áp trong điều kiện có tải. Khi điều chỉnh vị trí đầu phân áp, tỷ số vòng dây cuộc sơ cấp và thứ cấp thay đổi, cộng thêm hoặc trừ bớt một số vòng dây của cuộc dây điều chỉnh (thường phía cao áp). Từ đó điều chỉnh điện áp đầu ra của máy biến áp. Sơ đồ nguyên lý bộ OLTC trong hình sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý OLTC.
Cấu tạo bộ OLTC gồm 2 phần:
- Bộ công tắc P còn gọi là dao lựa chọn làm nhiệm vụ chọn trước nấc điện áp làm việc của máy biến áp. Bộ công tắc P nằm trong thùng dầu chính ngay bên cạnh máy biến áp, các đầu dây của cuộn dây điều chỉnh đấu vào công tắc P.
- Bộ công tắc K còn gọi là bộ công tắc dập hồ quang nằm trong một thùng dầu riêng gọi là thùng dầu công tắc K. Bộ công tắc K có vai trò gần giống như một máy cắt điện, có tốc độ làm việc cực nhanh từ 45 miligiây đến 50miligiây chịu được dòng điện ngắn mạch tạm thời từ 200 đến 600A, thời gian ngắn mạch tạm thời 0,1 đến 6 miligiây là thời gian hai tiếp điểm lựa chọn P cùng đóng một lúc tạo ra ngắn mạch một số vòng dây của một nấc điều chỉnh phân áp.
Nguyên lý làm việc bộ OLTC được mô tả như sau:
- Khi dao lựa chọn P chuyển động trước và chọn xong phân nấc máy biến áp, bộ tắc K mới chuyển động. Mỗi pha của bộ công tắc K có 4 cặp tiếp điểm, từng đôi cặp tiếp điểm có lắp điện trở hạn chế dòng điện, còn gọi là điện trở ngắn mạch.
- 4 tiếp điểm động cơ công tắc K được nối chung, 2 tiếp điểm tĩnh đầu và cuối của công tắc K được nối vào hai đầu dao chẵn lẻ của công tắc P. 4 cặp tiếp điểm của công tắc K có cấu tạo hình khối chữ nhật, tiếp điểm làm việc theo kiểu đóng thẳng tạo ra tiếp xúc mặt. Công tắc K theo chuyển động theo kiểu cơ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
cấu cu lít nghĩa là biến chuyển động quay của trục truyền thành chuyển động thẳng. Các nấc điều chỉnh của cuộn dây điều chỉnh điện áp đấu vào dao lựa chọn theo hệ chẵn (2,4,6,8,10) và lẻ (1,3,5,7,9).
Sơ đồ thay thế bộ OLTC:
Do tỷ số biến áp của máy biến áp thay đổi khi làm việc, máy biến áp tích hợp bộ OLTC được mô hình hóa bằng sơ đồ thay thế như sau.
Hình 2.4. Mô hình máy biến áp OLTC.
Trong đó Vi và Vi' là điện áp sơ cấp và thứ cấp, Yeq là điện dẫn tương đương của các máy biến áp (Yeq = 1/Zeq) và n là hệ số chuẩn hóa của tỷ số biến áp. Để điều khiển OLTC, các thiết bị đo lường như biến áp (Potential transformer, PT) và biến dòng (Curent transformer, CT) được sử dụng. Sơ đồ điều khiển máy biến áp OLTC được thể hiện trong hình 2.5.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Hình 2.5. Sơ đồ điều khiển máy biến áp OLTC.
Nhiệm vụ của OLTC là điều chỉnh giữ điện áp tại thiết bị tiêu thụ điện (nút phụ tải) trong phạm vi cho phép. Điện áp nút phụ tải (nút j) trong khoảng sau:
0.5 0.5
LB j UB
LB set DB
UB set DB
V V V
V V V
V V V
(2.3)
Trong đó Vset là điện áp đặt, VDB là dải điện áp điều chỉnh, VLB, VUB là điện áp giới hạn dưới và trên. Để hạn chế sử dụng các mạng truyền thông, điện áp tại các nút phụ tải thường được ước tính theo các giá trị đo tại trạm biến áp:
điện áp và dòng điện, và được bù bởi điện trở đặt (Rset) và điện kháng đặt (Xset).
j PT CT set set
V V I R jX
(2.4)
CT
set ij
PT CT
set ij
PT
R N R
N
X N X
N
(2.5)
Trong đó VPT, ICT là giá trị vật lý đo lường của điện áp và dòng điện; NCT, NPT lần lượt là tỷ số biến đổi của CT và PT. Lưu ý rằng điện áp cũng bị giới
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
hạn tại nguồn, do đó, phạm vi điều chỉnh của OLTC tại các nút phụ tải (Vj) được ước lượng như sau:
,max ,max ,max
,min ,min ,min
cos sin
cos sin
j i ij ij ij
j i ij ij ij
V V I R X
V V I R X
(2.6)
Trong đó Vi,max và Vi,min là điện áp cực đại và cực tiểu tại trạm, Iij,max và Iij,min
là dòng điện cực đại và cực tiểu của tải và cosφ là hệ số công suất.