19
Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực CHƯƠNG I: CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP I- MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA: 1)Định nghĩa máy biến áp: Máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi. - Do đó máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không biến đổi năng lượng. - Nếu một cuộn dây được đặt vào một nguồn điện áp xoay chiều (gọi là cuộn dây sơ cấp), thì sẽ có một từ thông sinh ra với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và số vòng dây quấn sơ cấp. - Từ thông này sẽ móc vòng các cuộn dây quấn khác (dây quấn thứ cấp) và cảm ứng trong dây quấn thứ cấp có một sức điện động mới, có giá trị phụ thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp. CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Định nghĩa máy biến áp

  • Upload
    nhgia

  • View
    15.263

  • Download
    5

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

CHƯƠNG I: CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP

I- MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA:

1)Định nghĩa máy biến áp:Máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi. - Do đó máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không biến đổi năng lượng. - Nếu một cuộn dây được đặt vào một nguồn điện áp xoay chiều (gọi là cuộn dây sơ cấp), thì sẽ có một từ thông sinh ra với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và số vòng dây quấn sơ cấp. - Từ thông này sẽ móc vòng các cuộn dây quấn khác (dây quấn thứ cấp) và cảm ứng trong dây quấn thứ cấp có một sức điện động mới, có giá trị phụ thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp. - Với tỷ số tương ứng giữa số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp chúng ta sẽ có tỷ lệ tương ứng giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp. 1)Cấu tạo máy biến áp- Máy biến áp có các bộ phận chính như sau: lõi thép (mạch từ), dây quấn và vỏ máy. Lõi thép máy biến áp - Lõi thép dùng làm mạch từ, để dẫn từ thông, đồng thời làm khung để đặt dây quấn. - Thông thường để giảm tổn hao do dòng điện xoáy sinh ra, lõi thép cấu tạo gồm các lá thép kỹ thuật điện (tole silic) dày 0,35 mm ghép lại đối với máy biến áp hoạt động ở tần số đến vài trăm Hertz.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 2: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

- Đối với các máy biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao, thường cấu tạo bởi các lá thép permalloy ghép lại. - Theo hình dạng lõi thép, có hai loại mạch từ: - Kiểu trụ: gồm hai cuộn dây nằm trên hai trụ của lỏi thép chữ nhật. Loại này có khuyết điểm là từ tản giữa hai cuộn quá lớn nên máy bị sụt áp nhiều. So với máy biến áp cùng công suất, mạch từ máy biến áp một pha kiểu năm trụ sẽ thấp hơn. Máy biến áp bốn trụ và hai trụ có công suất mỗi trụ chỉ bằng một nửa công suất tổng, trong khi máy biến áp năm trụ, có công suất mỗi trụ chỉ bằng một phần ba công suất tổng. - Kiểu bọc: gồm hai cuộn dây đồng tâm, cuộn hạ áp nằm trong (sát lỏi thép), cuộn cao áp nằm ngoài để dễ cách điện. Dây quấn máy biến áp - Dây quấn máy biến áp làm nhiệm vụ truyền dẫn năng lượng, thường bằng đồng hoặc nhôm. - Theo cách sắp xếp và bố trí của dây quấn cao áp và hạ áp người ta chia thành hai loại dây quấn chính: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẻ. + Dây quấn đồng tâm: tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Dây quấn hạ áp thường quấn phía trong gần trụ thép, còn dây quấn cao áp quấn phía ngoài bọc lấy dây quấn hạ áp. + Dây quấn xen kẽ: các bánh dây của dây quấn cao áp và hạ áp quấn xen kẽ nhau dọc theo trụ thép.

Vỏ máy Gồm hai bộ phận: thùng và nắp thùng

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 3: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

a - Thùng máy biến áp: thường cấu tạo bằng thép, có dạng tròn hay bầu dục. - Để đảm bảo tuổi thọ vận hành của máy biến áp, phải tăng cường làm mát máy, bằng cách ngâm máy biến áp trong thùng đựng đầy dầu. - Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệt truyền từ các bộ phận bên trong máy biến áp sang dầu, rồi từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh. - Tùy theo dung lượng của máy biến áp, chúng ta có hình dáng và kết cấu của thùng dầu khác nhau. - Đối với máy biến áp dung lượng từ 30 kVA trở xuống, thường dùng loại thùng dầu đơn giản vỏ ngoài phẳng. - Đối với máy biến áp cở trung bình và lớn, người ta thường dùng loại thùng có cánh tản nhiệt (Hình 3.5). b - Nắp thùng: dùng để đậy kín thùng dầu, và trên đó có các chi tiết khác như: - Sứ cách điện đầu ra của dây quấn hạ và cao thế. - Bình giãn dầu: dầu trong thùng máy biến áp thông qua bình giãn dầu giãn nở tự do. - Ống bảo hiểm: làm bằng thép, thường là hình trụ nghiêng. Một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh. Nếu vì một lý do nào đó, áp suất trong thùng dầu tăng lên đột ngột, đầu thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó phụt ra ngoài để giảm áp suất nén trong thùng (Hình 3.6).

3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp- Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dựa trên ý niệm về cảm ứng điện từ. - Để tăng hiệu quả, mạch từ được cấu tạo bởi vật liệu dẫn từ tốt (vật liệu tole silic) thay vì dùng mạch từ là không khí. - Ta hãy xét sơ đồ nguyên lý của một máy biến áp như hình 3.1.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 4: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

- Dây quấn 1 có N1 vòng dây và dây quấn 2 có N2 vòng dây được quấn trên lõi thép 3- Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn 1 (dây quấn sơ cấp), sẽ có dòng điện i1 chạy trong dây quấn 1- Trong lõi sinh ra từ thông F móc vòng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2. - Dây quấn 2 (dây quấn thứ cấp) có sức điện động e2, sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp xoay chiều u2. - Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2. - Nếu N2> N1 thì U2 > U1, I2< I1: máy tăng áp - Nếu N2< N1 thì U2 < U1, I2> I1: máy giảm áp

3.1.5 Công dụng của máy biến áp - Bộ điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp. - Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải. - Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử. - Nghiên cứu chế độ hoạt động không tải của máy biến áp là rất cần thiết. - Qua đó, chúng ta có thể xác định được các đại lượng chính của máy biến áp, bằng phương pháp tính toán và phương pháp thực nghiệm như: tỷ số biến áp, dòng điện không tải và tổn hao không tải. - Hơn nữa, phối hợp giữa đặc tính không tải và đặc tính có tải, chúng ta có thể xác định được hiệu suất của máy biến áp. Máy biến áp 3 pha:Máy biến áp ba pha so với máy biến áp một pha có trọng lượng nhỏ hơn, nên rẻ hơn, mặt khác hiệu suất lại cao hơn. Việc hạn chế sử dụng máy biến áp ba pha công suất lớn do khó khăn về phương tiện vận chuyển. Công suất đơn chiếc máy biến áp ba pha hiện nay lớn hơn 700 MVA với tần số 50 Hz, điện áp 500 KV.Cấu tạo máy biến áp ba pha:

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 5: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

Theo cấu tạo của lõi thép người ta chia máy biến áp ba pha thành kiểu bọc và kiểu lõi trụ. Máy biến áp kiểu bọc có thể xem như là ba máy biến áp một pha kiểu bọc có ghép chung mạch từ. Biên độ từ thong ở gông bằng nửa biên độ từ thông ở trụ. Máy biến áp kiểu bọc thường dùng dây quấn xen kẽ.Máy biến áp ba pha kiểu trụ có thể chia làm hai loại: loại đối xứng và loại không đối xứng.

II) MÁY BIẾN ÁP BA PHA:

CÁC LOẠI MẠCH TỪ:- Đối với máy biến áp ba pha, có hai loại hệ thống mạch từ: hệ thống mạch từ riêng và hệ thống mạch từ chung. - Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ, trong đó từ thông của ba pha độc lập đối với nhau, giống như trường hợp ba máy biến áp một pha, thường gọi là tổ máy biến áp ba pha. - Nếu giả sử điện áp vào ba pha là đối xứng, nghĩa là:

thì từ thông tương ứng sẽ là:

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 6: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

- Do đó ở trụ ghép của cả ba pha từ thông tổng F = 0 ở mọi thời điểm, do đó có thể cắt bỏ trụ ghép chung mà không ảnh hưởng đến tình trạng làm việc của máy biến áp. Như vậy chúng ta có máy biến áp ba pha có hệ thống mạch từ chung. - Trong thực tế, để đơn giản về cấu tạo và công nghệ chế tạo, người ta thường bố trí ba trụ còn lại nằm trong cùng mặt phẳng. - Tất nhiên kết cấu lõi sắt trong trường hợp này rõ ràng là không đối xứng, ở trụ giữa mạch từ ngắn hơn, do đó dòng điện từ hóa của ba pha cũng không đối xứng:

Sơ đồ mạch từ của máy biến áp ba pha ba trụ

- Vì dòng điện từ hóa rất nhỏ so với dòng điện định mức, nên sự không đối xứng này ảnh hưởng không đáng kể đối với sự làm việc bình thường của máy biến áp.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 7: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

- Thực tế hiện nay, máy biến áp ba pha 3 trụ, được dùng cho các máy biến áp có dung lượng nhỏ và trung bình (Pđm< 3000 kVA) - Tóm lại tổ máy biến áp ba pha dùng cho các máy biến áp cỡ lớn (Pđm > 3600 kVA). - Một số trường hợp để đảm bảo được kết cấu đối xứng của mạch từ người ta có thể chế tạo máy biến áp ba pha có ba trụ bố trí theo đỉnh của tam giác đều như.

Máy biến áp ba pha ba trụ có mạch từ đối xứng

CHƯƠNG II: CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP

I) KẾT CẤU CÁCH ĐIỆN MÁY BIẾN ÁP:

1- Cách điện của máy biến áp công suất, điện áp cao đóng một vai trò rất quan trọng và ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của trạm phân phối và nhà máy điện như: sự làm việc đảm bảo, tin cậy, thời gian phục vụ, kích thước, trọng lượng, giá thành.2- Theo môi trường làm việc, cách điện của máy biến áp được chia làm hai loại: cách điện ngoài và cách điện trong.

cách điện ngoài tiếp xúc với môi trường khí quyển, chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường và thời tiết, đó là các khoảng cách không khí thuần túy giữa đầu ra của cách pha khác nhau, giữa đầu vào và đầu ra của cùng một pha và khoảng cách không khí men theo bề mặt của cách điện xuyên đến vỏ máy biến áp nối đất.

cách điện trong gồm tất cả các phần cách điện đặt trong vỏ máy, ngâm trong dầu và cách ly với môi trường khí quyển bên ngoài.

a)Cách điện giữa dây quấn cao áp-hạ áp và với đất:- Để cách điện giữa dây quấn hạ áp và dây quấn cao áp người ta dùng ống giấy bakelit. Số ống cách điện phụ thuộc vào điên áp. Tới 50kv, ống cách điện có độ dày 4 đến 8 mm, tùy thuộc điện áp. Điện áp từ 50 đến 120 kv người ta đặt giữa dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp 2 đến 3 ống giấy bakelit; 120 đến 160 đặt 4

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 8: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

ống. Với điện áp 6kv người ta có thể dung bìa 3 đến 4 mm để thay cho ống cách điện.

- Để cách điện với trụ, điện áp thấy dưới 6kv dùng ống bìa cách điện 3 đến 4 mm. Điện áp cao hơn dùng ống giấy bakelit. Cách điện giữa các pha điện áp trung bình cũng dùng ống bakelit.

- Ở máy biến áp điện áp cao, người ta lồng ống cách điện bên ngoài để cách điện với lõi thép và cả với vỏ máy.

- Cách điện giữa dây quấn và gong. Giữa đầu các dây quấn và gong phải đảm bảo khoảng cách. Trong đó còn đặt thêm bìa để tăng cường cách điện. khoảng cách này lớn sẽ lớn này sẽ làm tăng kích thước máy biến áp, đồng thời tăng tổn hao sắt từ. Để làm giảm khoảng cách mà vẫn đảm bảo cách điện, người ta dùng vành guốc và đặt giữa dây quấn và gong.

- Ví dụ, với máy biến áp điện áp 100kv, khoảng cách điện là 250mm, nếu dùng vành guốc khoảng cách đó chỉ cần bằng 150mm.Ngoài ra còn có phương án khác về cách điện dây quấn và gông. Cách điện dây quấn theo cách này làm giảm tối đa tác hại song sét. Day cao áp được bố trí như sau: đầu vào và đầu ra nối với màn điện dung làm từ giấy cứng phủ kim loại. Màn điện dung đầu vào nối với đất, đầu ra nối với đầu ra của máy biến áp. Giữa các lớp dây có ống cách điện hoặc giấy cách điện và rãnh thong dầu.

- Dây quấn cao áp dùng loại cách điện bằng giấy mềm. Không gian giữa dây quấn hạ áp và dây quấn cao áp được cách điện bằng các lớp giấy 0,15 đến 0,18 mm ngâm trong dầu và các lớp giấy này dùng để tạo nên ở hai đầu dây quấn trong dầu và các lớp giấy này dùng để tạo nên hai đầu dây quấn các vành guốc cách điện. Cách thực hiện như sau: Đầu tiên ta cắt phía đầu của một lớp giấy ở nhiều vị trí, sau đó bẻ vuông góc phần giấy đã cắt. Đến lớp giấy tiếp theo ta lại cách ở các vị trí lệch đi so với lớp trước, sao cho khi bẻ vuông góc các lớp giấy không hoàn toàn trùng nhau, tiếp tục làm như vậy cho đến khi tạo nên được một vành cách điện bằng giấy hoàn chỉnh ở đầu dây quấn. Có thể tạo nhiều vành cách điện như trên. Như vậy dùng giấy mềm cách điện giữa cao áp và hạ áp có thể kết hợp tạo nên các vành guốc cách điện ở hai đầu dây quấn.

- So sánh về cách điện cứng và cách điện mềm ta nhận thấy cách điện mềm có thuận lợi hơn cách điện cưng nhưn lại bất lợi về truyền nhiệt bề mặt dây dẫn, vì vậy giữa dây quấn phải làm rãnh thong dầu và không thích hợp dùng cho máy biến áp thí nghiệm, do thường xuyên ngắn mạch.

- Cần tránh không khí lọt vào giữa các lớp giấy. Cường độ điện trường giữa dây quấn tỉ lệ nghịch với hằng số điện môi, như vậy chỗ có không khí cường độ điện trường bằng 4 lần ở giấy. Bên cạnh đó cường độ đánh thủng của không khí 1/10 của giấy. Khi bị đánh thủng, không khí bị ion hóa, làm cho cách điện hóa già dẫn đến toàn thể lớp cách điện bị đánh thủng.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 9: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

Khoảng cách điện cho 440kVKích thước mm Cách điện cứng Cách điện mềm Tiết diện %d

145250 đến 280

50108 đến 135

6556 đến 52

Điện ápkV

Khoảng cách cách điệne c d

20406080100

1315202325

2535455560

2540507075

255585113140

- Máy biến áp điện áp cao, đầu và cuối bối dây còn phải đặt vòng điện dung. Vành điện dung bằng sắt dùng cho máy biến áp có công suất tới 30 MVA. Loại lớn hơn làm bằng đồng đỏ, đồng vàng… có cách điện cẩn thận. Tác dụng của vành điện dung là phân bố điện áp đồng đều các vòng đầu. Điện dung đầu vào lớn giúp dây quấn chống được sóng sét. Để tiết kiệm kim loại màu, người ta chế tạo vành điện dung bằng cách phủ lên bìa cứng của lớp đồng, nhôm, kẽm… Chiều dày của vành điện dung chọn theo bảng sau:

Điện áp định mức, kV Độ dày vành điện dung, mmKhông cách điện Cách điện

85110150200220

1013151822

1519233036

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 10: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

b) Cách điện dây quấn máy biến áp:- Dây quấn máy biến áp có thể chế tạo tiết diện tròn đến 8 mm2, loại có tiết diện lớn thường chế tạo hình chữ nhật có các góc được vê tròn, bên ngoài có bọc hai đến ba lớp vải cách điện. Trước đây, cách điện của dây quấn hay làm bằng vải, sợi tự nhiên. Máy biến áp nhỏ dùng dây tráng men rồi bọc sợi. Ngày nay, chủ yếu dùng bằng giấy hoặc giấy và sợi để cách điện dây quấn. chiều dày của giấy tùy thuộc kích thước dây dẫn và thường từ 0,02 đến 0,1 mm. Chiều rộng băng giấy thường là từ 10 đến 25 mm. Giấy quấn đè lên nhau khoảng nửa bước, sao cho độ tăng đường kính về hai phía của dây từ 0,3 đến 0,8 mm, thường chọn 0,5 đến 0,6 mm.

- Máy biến áp điện áp cao phải quan tâm đến cách điện các vòng dây nhiều hơn. Vải lụa không cho phép làm cách điện, trừ khi có tẩm sấy cẩn thận bằng sơn cách điện hoặc bakelit trong bồn chân không.Bảng sau cho biết độ bền cách điện của giấy như sau: Thí nghiệm ứng với dòng có tần số 50Hz. Kết quả cho thấy: tăng độ dày lớp cách điện thì cường độ đánh thủng giảm. Tẩm giấy dầu trong chân không, tăng cường độ( độ bền) cách điện. Ví dụ, 30 lớp giấy tẩm dầu có chiều dày 1,9 mm. Thử nghiệm bằng hai điện cực phẳng, có độ bền 21,6 kV/mm ở 250C và 19kV/mm ở 1000C. Hằng số điện môi của dầu vào khoảng 4 - 4,3.

Số tờ giấy một lớp

Độ dày của giấy mm

Độ dày của lớp mm

Cường độ đánh thủngkV/mm ở 250C

kV/mm ở 1000C

1 0.064 0.064 9.3 9.31 0.127 0.127 8.7 7.91 0.254 0.254 7.9 7.3

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 11: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

4 0.064 0.256 8.7 8.34 0.127 0.508 7.5 6.74 0.254 1.016 6.6 6.2

Độ bền cách điện của giấy

- Ngoài ra người ta còn dùng vải sơn, chủ yếu ở đầu ra, độ bền loại này ở sau:

Số tờ giấy mỗi lớp Chiều dày Cường độ đánh thủngkV/mm ở 250C kV/mm ở 1000C

1 0.305 26.2 23.62 0.61 20.5 19.73 0.91 18.5 174 1.22 16.8 14.95 1.52 15.5 13.16 1.83 14.6 12.57 2.13 14 10.38 2.44 13.3 9.29 2.74 12.8 8.310 3.05 12.3 7.5

Độ bền cách điện vải sơn

- Cách điện dây quấn cao áp: cách điện giữa các lớp dây thường là giấy cách điện có chiều dày từ 0,05 đến 0,12 mm. Những bánh dây lớn người ta dùng bìa dày từ 0,2 đến 3mm. Sau khi quấn dây, cần sấy khô trong chân không và tẩm cách điện. Khi tẩm sơn cách điện cần đặt dưới áp suất để sơn vào khắp các khe hở. Sauk hi tẩm sơn cách điện lại đưa vào sấy khô. Sơn cách điện làm cho cuộn dây bền hơn. Điện áp từ 100 kV trở lên dây quấn bắt buộc phải ngâm trong dầu. Ngăn cách giữa trụ và dây quấn bằng gỗ, bìa hoặc căn bìa cactông. Gỗ cần tẩm sấy tốt. căn cần được giữ chặt bằng các băng bìa hoặc được côt vào dây quấn.

- Bánh dây đầu và bánh dây ở các nút được tăng cường cách điện để chống quá điện áp. Những vòng dây đầu ở điện áp trung bình và thấy có thể chịu điện áp xung bằng điện áp pha. Máy biến áp có điện áp từ 50 kV, những vòng đầu chịu điện áp đến 2/3 điện áp pha. Đối với máy biến áp điện lực, người ta tăng cường cách điện để vòng đầu chịu được điện áp pha , vòng hai chịu được nửa điện áp pha, vòng thứ ba chịu được một phần tư điện áp pha. Cách điện dây quấn hạ áp: dây quấn hạ áp thường dây loại dây chữ nhật, có thể quấn đứng hoặc quấn nằm, thực hiện thành một, hai hay nhiều lớp. Giữa các lớp cách điện với nhau.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

Page 12: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

II) CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ CHO CÁCH ĐIỆN TRONG CỦA MÁY BIẾN ÁP:

- Để khắc phục nguyên nhân làm xuất hiện quá điện áp quá điện áp tác dụng trên cách điện dọc và cách điện chính của cuộn dây máy biến áp phải kết hợp các biện pháp cải thiện trường và tăng cường cách điện ở những vị trí xung yếu của cuộn dây.

- Nguyên tắc chung của những biện pháp cải thiện trường là tăng cường điện dung dọc của những phần tử đầu của cuộn dây và khử bớt ảnh hưởng của điện dung đối với đất của chúng, sao cho phân bố điện áp lúc ban đầu đồng nhất hơn và không chênh lệch nhiều với phân bố điện áp lúc ổn định dọc theo chiều dài cuộn dây.Đối với máy biến áp tử 110kV trở lên dùng một vòng kim loại hở, gọi là vòng điện dung nối với phần tử đầu của cuộn dây 2. Vòng kim loại hở này có tác dụng nâng cao điện dung dọc K của các phần tử đầu cuộn dây. Cách điện của nó phải chịu được điện áp tác dụng trên phần tử đầu của cuộn dây. Ngoài ra, bao quanh một số các cuộn hoặc đĩa dây đầu của cuộn dây cũng đặt những vòng kim loại hở tương tự có đường kính lớn dần, tất cả được nối liền nhau tạo thành một màn điện dung và nối vào đĩa dây đầu và đầu ra 2 của cuộn dây. Màn điện dung này, do đó cũng phải có cách điện tương đương với cách điện của đầu ra. Tác dụng của màn điện dung (còn gọi là màn che) là nhằm khử bớt ảnh hưởng của điện dung đối với đất của những phần tử đầu cuộn dây.

- Nếu điện dung Cm của màn được chọn sao cho dòng điện qua nó bằng dòng điện qua C ở vị trí tương ứng thì dòng qua các điện dung dọc k sẽ bằng nhau, do đó phân bố áp sẽ đều trên các phần tử của cuộn dây, có nghĩa là dqc = dqcm

Hay: U(x)*Cdx = [Uo – U(x)]*Cm*dx U(x)*C = [Uo – U(x)]*Cm

Trong đó: Uo- là trị số điện áp truyền vòa đầu cuộn dây; U(x)- là trị số điện áp ở điểm x cách điện cuộn dây.

Giả sử đã đạt được phân bố điện áp ban đầu đều nhau, tương tự phân bố lúc ổn định đối với cuộn dây máy biến áp có trung tính trực tiếp nối đất, ta có:

Ubd(x) = Ubd(x) = Uo*

Từ đó suy ra: Cm = C*

Như vậy, càng gần phía đầu cuộn dây ( x ) thì điện dung bảo vệ phải tăng. Thực nghiệm cho thấy, bằng vòng điện dung và màn điện dung có thể giảm gradient điện áp cực đại trên điện dọc xuống đến 2 – 3 lần.

- Nhiều năm gần đây, để cải tiến phân bố áp trong cuộn dây người ta áp dụng một phương pháp đơn giản và ít tốn kém là phương pháp quấn dây xen kẽ. Trong mỗi đĩa dây có xen kẽ những vòng dây của các đĩa dây kế tiếp.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

8 7 6 5 4 3 2 1

Page 13: Định nghĩa máy biến áp

Đồ án kĩ thuật điện: tìm hiểu phương pháp thử nghiệm cách điện MBA điện lực

Ví dụ về quấn dây bình thường

Ví dụ về quấn dây xen kẽ

- Với phương pháp quấn dây xen kẽ này, điện dung dọc của cuộn dây được tăng cao rất nhiều ( hàng trăm lần so với cách quấn dây thông thường ) và giảm thấp rất nhiều ảnh hưởng của điện dung với đất, do đó mà phân bố điện áp ban đầu dọc cuộn dây đều đặn hơn.

- Cũng cần chú ý là bản thân việc chia cuộn dây thành cuộn con, thành đĩa dây không những thuận lợi trong chế tạo sản xuất hàng loạt mà còn có tác dụng nâng cao điện dung dọc giữa chúng với nhau và giảm bớt điện dung đối với lõi thép (đất). Việc đưa đầu vào của cuộn cao áp vào giữa cuộn dây, nơi điện trường tương đối đồng nhất hơn ( so với gần gông từ) cũng là một biện pháp cải thiện điều kiện làm việc của cách điện.

CBHD: Nguyễn Văn Dũng SVTH: Nguyễn Hoàng Gia

9 10 11 12 13 14 15 16

12 4 11 3 10 2 9 1

5 13 6 14 7 15 8 16