(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp có tính đến ảnh hưởng phân bố nhiệt trong máy biến áp khô có lõi thép vô định hình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM HỒNG HẢI

NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP CĨ TÍNH ĐẾN
ẢNH HƯỞNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG MÁY BIẾN ÁP KHƠ
CĨ LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Hà Nội – 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẠM HỒNG HẢI

NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP CĨ TÍNH ĐẾN
ẢNH HƯỞNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG MÁY BIẾN ÁP KHƠ
CĨ LÕI THÉP VƠ ĐỊNH HÌNH

Ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 9520201

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS. TS. LÊ ĐỨC TÙNG
2. PGS. TS. PHẠM VĂN BÌNH

Hà Nội – 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng các kết quả khoa học được trình bày trong luận án này là thành
quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian làm nghiên cứu sinh và chưa từng
xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung
thực.
XÁC NHẬN CỦA TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Hà Nội, ngày 30 tháng 09 năm 2021
GV. HƯỚNG DẪN 1

PGS. TS Lê Đức Tùng

GV. HƯỚNG DẪN 2

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

PGS. TS. Phạm Văn Bình

Phạm Hồng Hải


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến hai thầy hướng dẫn
khoa học trực tiếp, PGS. TS. Lê Đức Tùng và PGS. TS. Phạm Văn Bình đã trực tiếp
hướng dẫn, định hướng khoa học trong quá trình nghiên cứu. Hai thầy đã dành nhiều thời
gian và tâm huyết, hỗ trợ về mọi mặt để tác giả hoàn thành luận án. Bên cạnh đó, tơi cũng
xin được cảm ơn thầy PGS. TS. Đặng Quốc Vương cũng đã luôn đồng hành, hỗ trợ và

chia sẻ với tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Tác giả trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo nhà máy sản xuất máy biến áp SANAKY –
khu công nghiệp Quất Động, Thường Tín Hà Nội đã tạo điều kiện cho tác giả lấy mẫu
epoxy, đo đạc thực nghiệm MBA khô 320kVA 22/0,4kV tại nhà máy. Tác giả xin trân
trọng cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Việt Hùng, Giám Đốc Công ty cổ phần Advantech, đã tạo
điều kiện thuận lợi cho phép tác giả sử dụng chương trình phần mềm Ansys được hỗ trợ
bản quyền, tại phòng nghiên cứu của công ty để thực hiện bài toán mô phỏng máy biến
áp. Tác giả cũng xin trân trọng TS. Lê Kiều Hiệp – Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt
Lạnh – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã phối hợp cùng tác giả nghiên cứu, chế tạo thành
công thiết bị đo QTT01 phục vụ cho quá trình thực nghiệm của luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phòng
đào tạo, Viện Điện, Bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử và Trung tâm đào tạo thực hành kỹ
thuật điện đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu. Chân thành cảm ơn các thầy, cô và cán bộ Bộ môn Thiết bị điện Điện tử, đã hỗ trợ tận tình giúp đỡ trong q trình thực hiện luận án.
Cuối cùng, tơi thực sự cảm động và từ đáy lòng mình xin bày tỏ lòng biết ơn đến
các bậc sinh thành và người vợ yêu quý cùng hai con trai thân yêu đã ln ở bên tác giả
những lúc khó khăn nhất, những lúc mệt mỏi nhất, để động viên, để hỗ trợ về tài chính và
tinh thần, giúp tác giả có thể đứng vững trong q trình nghiên cứu và hồn thiện bản
luận án này.
Tác giả luận án

Phạm Hồng Hải


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................iv
MỤC LỤC ........................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ........................................................ix

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU ....................................................................................... xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ..................................................................... xiii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... xvii
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................................1
1.

Tính cấp thiết của đề tài .............................................................................................1

2.

Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu.......................................3

3.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................................4

4.

Các đóng góp mới của luận án ..................................................................................5

5.

Cấu trúc nội dung của luận án ...................................................................................5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ............................................................................................8
1.1

Giới thiệu chung ....................................................................................................8

1.2

Mô phỏng số các thiết bị điện – điện tử ................................................................8

1.3

MBA trong hệ thống điện ....................................................................................10
1.3.1

MBA khơ ..............................................................................................11

1.3.2

MBA có lõi thép VĐH..........................................................................14

1.4
Tổng quan nghiên cứu MBA khơ có cuộn dây đúc trong epoxy và lõi thép VĐH
trên thế giới ......................................................................................................................18
1.4.1

Nghiên cứu về lực điện từ tác dụng lên dây quấn MBA trên thế giới..18

1.4.2

Nghiên cứu về phân bố nhiệt ở MBA khô trên thế giới .......................20

1.5

Những nghiên cứu ở trong nước về MBA lõi thép VĐH ....................................23

1.6

Những nghiên cứu về thông số nhiệt của vật liệu epoxy.....................................24

1.7

Những vấn đề còn tồn tại .....................................................................................28

1.8

Đề xuất hướng nghiên cứu...................................................................................28

1.9

Kết luận chương 1 ................................................................................................29


CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH TỐN TÍNH LỰC NGẮN MẠCH TỔNG
HỢP TÁC DỤNG VÀO DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP ..............................................30
2.1

Giới thiệu .............................................................................................................30

2.2

Hệ phương trình Maxwell và bài toán điện từ .....................................................30
2.2.1

Các đặc tính vật liệu .............................................................................31

2.2.2

Điều kiện bờ tổng qt .........................................................................32

2.2.3

Điều kiện biên tổng qt .......................................................................34

2.2.4

Mơ hình bài tốn từ động .....................................................................34

2.2.5

Mơ hình bài tốn từ tĩnh .......................................................................35

2.3

Mơ hình bài toán điện từ bằng phương pháp tích phân số ..................................35

2.4

Nghiên cứu mơ hình tốn tính ứng suất lực điện từ dây quấn theo từ thế vectơ A
41

2.5

2.4.1

Điều kiện biên:......................................................................................42

2.4.2

Tính hằng số tích phân Aj,k ...................................................................43

2.4.3

Phương trình ứng suất lực trên dây quấn viết theo từ thế vectơ A(x,y)
45

Bài toán áp dụng MBA 320kVA 22/0,4kV .........................................................45
2.5.1

Tính dịng ngắn mạch trên các cuộn dây ..............................................46

2.5.2
mạch

Kết quả về ứng suất lực điện từ trên cuộn CA và HA khi MBA ngắn
48

2.6
Nghiên cứu mơ hình giải tích tính ứng suất nhiệt trên dây quấn MBA khơ khi ngắn
mạch 53

2.7

2.6.1

Mơ hình MBA 320 kVA 22/0,4kV.......................................................53

2.6.2
epoxy

Tính ứng lực vào dây quấn khi có chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và
54

2.6.3

Tổng ứng suất vùng biên ......................................................................58

Kết luận chương 2 ................................................................................................60

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN PHÂN BỐ NHIỆT MBA KHƠ
VỚI CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT VẬT LIỆU EPOXY THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ
.........................................................................................................................................61
3.1

Giới thiệu .............................................................................................................61

3.2

Nghiên cứu mơ hình tính tốn phân bố nhiệt MBA khô .....................................61
3.2.1

Nguồn nhiệt trong MBA .......................................................................61

3.2.2

Dẫn nhiệt...............................................................................................63

3.2.3

Trao đổi nhiệt đối lưu ...........................................................................69

3.2.4

Trao đổi nhiệt bức xạ ............................................................................71

3.2.5

Mơ hình tốn q trình truyền nhiệt MBA khơ ....................................72

3.3
Nghiên cứu phương pháp mạch nhiệt thay thế tương đương MBA khơ và áp dụng
tính tốn cho một bài tốn cụ thể .....................................................................................74
3.3.1

Thiết lập mạch nhiệt thay thế tương đương MBA ...............................74

3.3.2

Mạch nhiệt thay thế tương đương MBA khô 320kVA 22/0,4kV.........77

Đặc tính nhiệt vật liệu epoxy ...............................................................................87

3.4

3.4.1

Cấu tạo và tính chất lí hóa vật liệu epoxy ............................................87

3.4.2

Hệ số dẫn nhiệt .....................................................................................90

3.4.3

Hệ số khuếch tán nhiệt và nhiệt dung riêng .........................................93

Thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt vật liệu epoxy ........................................94

3.5

3.5.1

Nguyên vật liệu sử dụng trong thực nghiệm ........................................94

3.5.2

Cấu tạo thiết bị đo QTT01 đo hệ số dẫn nhiệt ......................................95

3.5.3

Quy trình thí nghiệm và kết quả .........................................................100

Kết luận chương 3 ..............................................................................................106

3.6

CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN PHÂN BỐ NHIỆT VÀ LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP
MBA KHƠ ....................................................................................................................108
4.1

Giới thiệu ...........................................................................................................108

4.2

Mơ phỏng 3D phân bố nhiệt MBA khô 320kVA ..............................................108
4.2.1

Thực nghiệm xác định điều kiện biên nhiệt độ MBA 320kVA 22/0,4kV
109

4.2.2

Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA ở những điều kiện tải khác nhau
111

4.3
Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA 22/0,4kV khi làm việc ở chế độ quá tải
và khi có ngắn mạch sự cố .............................................................................................118
4.3.1
mức

Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA làm việc ở chế độ 150% tải định
118

4.3.2

Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA trong trường hợp ngắn mạch sự
120

cố

4.4
Phân tích ứng suất nhiệt MBA 320kVA ở trường hợp ngắn mạch bằng phương
pháp PTHH ....................................................................................................................121
4.5

Tính ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA 320kVA ..........................................123


4.6
Áp dụng phân tích ứng suất ngắn mạch tổng hợp bằng phương pháp PTHH trên
MBA khô lõi thép VĐH ................................................................................................124
4.6.1

Phân bố nhiệt MBA VĐH 630kVA ở chế độ ngắn mạch sự cố .........124

4.6.2

Ứng suất nhiệt ngắn mạch MBA VĐH 630kVA................................125

4.6.3

Ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA VĐH ........................................128

4.7
Đánh giá sự phụ thuộc cường độ điện trường lớn nhất vào bán kính cong r của

cuộn dây .........................................................................................................................130
4.8

Kết luận chương 4 ..............................................................................................134

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................136
Đóng góp khoa học của luận án .....................................................................................136
Hướng phát triển của luận án .........................................................................................136
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .....................137
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................138
PHỤ LỤC 1 ..................................................................................................................144
PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................................145


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
Đơn vị

Kí hiệu /
Viết tắt
Hc
td
ρ

S
u
U
Uđm
Un
ux%
uR%

uk%
i
Iđm
In
Imax

Φ
W1
W2
Ψ

Lt
X1 (X2)
X’2
Xn
R1 (R2)
R’2
Rn

A
A
A
A
Wb
Wb
vịng
vịng
Wb.vịng
rad
H








Z
Zn
φn



rad

Ý nghĩa

A/m
mm
µΩcm
rad

Lực kháng từ
Độ dày của lá thép
Điện trở suất
Tần số góc dòng điện

kVA
V
V

V
V

Cơng suất máy biến áp
Điện áp tức thời
Điện áp hiệu dụng
Điện áp hiệu dụng định mức
Điện áp ngắn mạch
Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch
Thành phần tác dụng của điện áp ngắn mạch
Điện áp ngắn mạch phần trăm
Dòng điện tức thời
Dòng điện định mức hiệu dụng
Dòng điện ngắn mạch hiệu dụng
Dòng điện ngắn mạch cực đại
Từ thông tức thời
Từ thông hiệu dụng
Số vòng dây của sơ cấp
Số vòng dây của thứ cấp
Từ thơng móc vịng
Góc ban đầu của điện áp
Hệ số tự cảm của cuộn dây
Điện kháng tản của dây quấn sơ cấp (thứ cấp)
Điện kháng thứ cấp quy đổi
Điện kháng tản ngắn mạch của dây quấn
Điện trở của dây quấn sơ cấp (thứ cấp)
Điện trở thứ cấp quy đổi
Điện trở ngắn mạch của dây quấn
Tổng trở
Tổng trở ngắn mạch

Góc lệch pha của dòng điện và điện áp


F
Fx
Fy
σx
σy
σxy
σxyz
σcp
E
D
H
B

N
N
N
N/m2
N/m2
N/m2
N/m2
N/m2
Vm-1
Cm-2
A.m-1
T = kg.m-2.A-

Lực điện từ

Lực hướng kính
Lực hướng trục
Ứng suất hướng kính
Ứng suất hướng trục
Ứng suất tổng theo 2D
Ứng suất tổng theo 3D
Ứng suất cho phép
Vectơ cường độ điện trường
Vectơ cảm ứng điện
Vectơ cường độ từ trường
Vectơ cảm ứng từ

1

J
A
Aj,k
B
Bx
By
ε
μ
μ0
γ
η
h
d

A/m2
Wbm-1

h1 1
h1 2
h2 1
h2 2
d1 1
d1 2
d2 1
d2 2
b1
b2
axb

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm

T
T
T
Fm-1
Hm-1

Hm-1
Ω-1m-1
Cm-3
mm
mm

Vectơ mật độ dòng điện
Vectơ từ thế
Hằng số tích phân
Cảm ứng từ (từ cảm)
Từ cảm hướng kính
Từ cảm hướng trục
Hệ số điện mơi
Hệ số từ thẩm
Hệ số từ thẩm khơng khí
Điện dẫn suất
Mật độ điện tích khối
Chiều cao cửa sổ mạch từ
Chiều rộng cửa sổ mạch từ tính đến trục đối
xứng
Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành dưới cuộn HA
Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành dưới cuộn CA
Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành trên cuộn HA
Chiều cao từ gốc tọa độ tới thành trên cuộn CA
Khoảng cách từ trụ đến thành trong cuộn HA
Khoảng cách từ trụ đến thành trong cuộn CA
Khoảng cách từ trụ đến thành ngoài cuộn HA
Khoảng cách từ trụ đến thành ngoài cuộn CA
Chiều cao cuộn dây HA
Chiều cao cuộn dây CA

Kích thước mạch từ


htrụ
Ctrụ
Hcs
Ccs
r
a
D’1 x D’1b
D”1a x D”1b
D’2a x D’2b
D”2a x D”2b

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm

Chiều cao trụ
Khoảng cách tâm hai trụ
Chiều cao cửa sổ mạch từ
Chiều rộng cửa sổ mạch từ
Bán kính cong của dây quấn
Kích thước bên trong cuộn HA

Kích thước bên ngồi cuộn HA
Kích thước bên trong cuộn CA
Kích thước bên ngồi cuộn CA


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU
Ý nghĩa

Viết tắt
s.đ.đ

sức điện động

k

Tỉ số biến áp



Tốn tử Napla

Δ

Tốn tử Laplace

MBA

Máy biến áp

VĐH

Vơ định hình

MBAVĐH

Máy biến áp lõi thép vơ định hình

HA

Hạ áp

CA

Cao áp

PTHH

Phần tử hữu hạn

NM

Ngắn mạch

FEM

Finite Element Method

CFD

Computational Fluid Daynamics

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Hình ảnh minh hoạ MBA khô đúc epoxy kiểu khô [17] ...................... 12
Hình 1.2 MBA có dây quấn được quấn bằng giấy cách điện Nomex ................. 13
Hình 1.3 Hình ảnh tác giả cùng các thầy trong chuyến khảo sát điều kiện thử
nghiệm MBA khơ tại nhà máy SANAKY ........................................................... 14
Hình 1.4 Hình ảnh lõi thép VĐH MBA .............................................................. 15
Hình 1.5 Đường cong từ trễ của vật liệu VĐH và thép silic [18] ....................... 15
Hình 1.6 Mơ tả cấu trúc ngun tử thép silic (trái) và thép VĐH (phải) ............ 16
Hình 1.7 Chu trình chế tạo vật liệu VĐH [19] .................................................... 16
Hình 1.8 Ứng suất điện từ phân bố theo chiều cao cuộn CA [22] ...................... 19
Hình 1.9 Lực hướng kính (a) và hướng trục (b) trên cuộn CA [23].................... 19
Hình 1.10 Lực hướng kính (a) và hướng trục (b) trên cuộn HA [23] ................. 19
Hình 1.11 Cuộn HA và CA máy VĐH sau khi bị tác dụng của lực điện từ ngắn
mạch [8]................................................................................................................ 20
Hình 1.12 Mơ hình MBA khơ (a) phần nghiên cứu phân bố nhiệt, (b) Mạch nhiệt
cho phần nghiên cứu [46] ..................................................................................... 22
Hình 1.13 So sánh điểm nghiên cứu nhiệt độ giữa phương pháp TLPN và FEM
[46] ....................................................................................................................... 22
Hình 1.14 (a)Mô phỏng phân bố nhiệt độ MBA khô và (b) nhiệt độ cuộn cao áp,
(c)nhiệt độ cuộn HA [46] ..................................................................................... 22
Hình 1.15 Mơ phỏng phân bố nhiệt MBA bằng phần mềm COMSOL Multiphysics
[42] ....................................................................................................................... 23
Hình 1.16 Phân bố nhiệt độ (a) lõi thép VĐH, (b) cuộn HA, (c) cuộn CA [47] . 23
Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý thiết bị đo địa nhiệt [57] ......................................... 27
Hình 1.18 Cấu tạo que thăm và sơ đồ nguyên lý thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt [50]
.............................................................................................................................. 27
Hình 1.19 Thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt (a) cầm tay và (b), (c) đặt bàn ................. 28
Hình 2.1 Điều kiện chuyển tiếp bề mặt giữa hai miền khác nhau Ω1 và Ω2 [61] 33

Hình 2.2 Mơ hình mặt cắt vùng vỏ mỏng............................................................ 36
Hình 2.3 Mạch điện thay thế tương đương của một vòng dây ............................ 38
Hình 2.4 Cấu trúc nghiên cứu bao gồm vùng vỏ mỏng và hệ dây dẫn ............... 39
Hình 2.5 Thành phần từ cảm theo trục x, y tại các đường biên của cửa sổ mạch từ
MBA [12] ............................................................................................................. 43
Hình 2.6 Dịng ngắn mạch cuộn CA ................................................................... 47
Hình 2.7 Dòng điện ngắn mạch cuộn HA ........................................................... 48
Hình 2.8 Các kích thước mạch từ và cuộn dây của MBA ................................... 49
Hình 2.9 Các điểm khảo sát theo bề dày cuộn CA và HA .................................. 51


Hình 2.10 Đồ thị lực điện từ (a) hướng kính và (b) hướng trục cuộn HA ứng với
vị trí x1 và x2 ......................................................................................................... 51
Hình 2.11 Đồ thị lực điện từ (a) hướng kính và (b) hướng trục cuộn CA ứng với
vị trí x3 và x4 ......................................................................................................... 51
Hình 2.12 Đồ thị phân bố ứng suất σxy tại cạnh ngoài cùng cuộn HA(a) và tại cạnh
trong cùng cuộn CA (b)........................................................................................ 52
Hình 2.13 Các kích thước của cuộn dây và lớp epoxy [9] .................................. 53
Hình 2.14 Áp suất thay đổi chiều cao dây quấn [9] ............................................ 55
Hình 3.1 Véc tơ Grad(t) [73] ............................................................................... 64
Hình 3.2 Cân bằng nhiệt cho phân tố thể tích dv ................................................ 65
Hình 3.3 Dẫn nhiệt qua vách trụ n lớp [50] ......................................................... 67
Hình 3.4 Dẫn nhiệt qua vách trụ khi có nguồn nhiệt bên trong .......................... 68
Hình 3.5 Tổn thất tại một nút (qm,n) trên một phần tử dây dẫn [35] .................... 75
Hình 3.6 Cấu hình nút nhiệt cho dịng chảy nhiệt theo một hướng duy nhất và
khơng có nguồn nhiệt nội [74] ............................................................................. 76
Hình 3.7 Cấu hình nút nhiệt cho dòng chảy một chiều với nguồn nhiệt nội [74] 76
Hình 3.8 (a) Cấu hình nút nhiệt cho dịng chảy nhiệt hai chiều với nguồn nhiệt nội,
(b) khơng có nguồn nhiệt nội ............................................................................... 77
Hình 3.9 (a) Mơ hình hình học MBA khơ 320kVA, (b) Mơ hình mặt cắt lõi thép

và dây quấn........................................................................................................... 77
Hình 3.10 Mơ hình học các phần tử truyền nhiệt trong MBA ............................ 78
Hình 3.11 Sơ đồ chia phần tử nhiệt MBA ........................................................... 79
Hình 3.12 Sơ đồ chia các nút nhiệt (a) và cấu tạo nút nhiệt C1 trên lõi thép (b) 80
Hình 3.13 Mơ hình mạch nhiệt trở cho phần lõi thép ......................................... 81
Hình 3.14 Mơ hình mạch nhiệt thay thế tương đương MBA khơ 320kVA ........ 85
Hình 3.15 Phân bố nhiệt độ MBA giải bằng mạch nhiệt thay thế tương đương . 86
Hình 3.16 So sánh phân bố nhiệt độ theo hướng kính giữa tính tốn bằng mạch
nhiệt thay thế tương đương và mơ phỏng bằng CFD ........................................... 86
Hình 3.17 Phân bố nhiệt độ MBA 320kVA mơ phỏng CFD 2D ........................ 87
Hình 3.18 Một số ứng dụng của epoxy [78] ........................................................ 88
Hình 3.19 Giai đoạn 1 của phản ứng tổng hợp nhựa epoxy [78] ........................ 89
Hình 3.20 Giai đoạn 2 của phản ứng tổng hợp nhựa epoxy [78] ........................ 89
Hình 3.21 Hệ tọa độ trụ của bài tốn dẫn nhiệt nguồn đường............................. 91
Hình 3.22 Que thăm ống thủy tinh acryl của Wagner (a) và que thăm ceramic của
Schneider (b) [50] ................................................................................................ 92
Hình 3.23 Vùng xử lí số liệu theo tiêu chuẩn ASTM D5334-00 [83] ................. 93
Hình 3.24 Mơ hình (a) khối epoxy và (b) chia lưới tính tốn ............................. 94
Hình 3.25 Đo kích thước mẫu (a,b) và sấy mẫu trong tủ ổn nhiệt (c)................. 95


Hình 3.26. Bộ thiết bị QTT01 đo hệ số dẫn nhiệt ............................................... 95
Hình 3.27 (a)Cấu tạo kim đo hệ số dẫn nhiệt theo tiêu chuẩn ASTM D 5334-00
[83] (b) cấu tạo que thăm nhiệt ............................................................................ 96
Hình 3.28 Que thăm (a) và ảnh nhiệt quá trình sinh nhiệt que thăm (b) ............. 96
Hình 3.29 Giản đồ của mẫu thử và thiết bị QTT 01 để đo hệ số dẫn nhiệt ......... 97
Hình 3.30 Sơ đồ nguyên lý board mạch thiết bị đo QTT01 ................................ 98
Hình 3.31 Hình ảnh board mạch của thiết bị QTT01 .......................................... 99
Hình 3.32 Hình ảnh giao diện phần mềm QTTsoftware1.2 ................................ 99
Hình 3.33 Buồng ổn nhiệt (a) và máy đo nhiệt độ Fluke (b) ............................ 100

Hình 3.34 Mẫu chuẩn Nylon 27004-885 (a) và giá trị hệ số dẫn nhiệt của mẫu
chuẩn được cung cấp bởi nhà sản xuất (b) ......................................................... 100
Hình 3.35 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian thu được từ phép đo ở 25℃ ....... 102
Hình 3.36 Đường thẳng tuyến tính giữa logarit thời gian và nhiệt độ .............. 102
Hình 3.37 Sự thay đổi hệ số dẫn nhiệt vật liệu epoxy theo nhiệt độ ................. 103
Hình 3.38 Đường cong mơ phỏng sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian ứng với các
nhiệt dung riêng khác nhau tại nhiệt độ thí nghiệm ban đầu 25 ℃ ................... 104
Hình 3.39 Sự thay đổi nhiệt dung riêng của epoxy theo nhiệt độ ..................... 105
Hình 3.40 Sự thay đổi của hệ số khuếch tán nhiệt của epoxy theo nhiệt độ ..... 106
Hình 4.1 Sơ đồ q trình mơ phỏng ứng suất nhiệt MBA khi ngắn mạch trên môi
trường Ansys Workbench .................................................................................. 108
Hình 4.2 Hình ảnh đo nhiệt thực tế MBA (a) và sơ đồ điểm gắn can nhiệt trên cuộn
CA và HA (b) ..................................................................................................... 110
Hình 4.3 Mơ hình mơ phỏng MBA khơ 320 kVA ............................................ 111
Hình 4.4 Lưới mơ phỏng MBA khơ 320 kVA .................................................. 112
Hình 4.5 Phân bố nhiệt độ MBA 320kVA 22/0,4kV ở chế độ tải định mức. ... 112
Hình 4.6 Phân bố nhiệt độ và điểm nóng nhất trên (a) cuộn CA và (b) trên cuộn
HA tại trường hợp tải định mức. ........................................................................ 113
Hình 4.7 MBA khô 320kVA trong thử nghiệm của tác giả tại nhà máy Sanaky Hà
Nội ...................................................................................................................... 113
Hình 4.8 Phân bố nhiệt độ MBA 320kVA ở chế độ 70% tải định mức ............ 114
Hình 4.9 Phân bố nhiệt độ và điểm nóng nhất trên cuộn CA (a) và trên cuộn
HA (b) tại trường hợp 70% tải định mức ........................................................... 114
Hình 4.10 Phân bố nhiệt độ MBA 320kVA ở chế độ 50% tải định mức .......... 115
Hình 4.11 Phân bố nhiệt độ và điểm nóng nhất trên cuộn CA (a) và trên cuộn HA
(b) tại trường hợp 50% tải định mức .................................................................. 115
Hình 4.12 So sánh giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm tại các điều kiện tải
khác nhau............................................................................................................ 116