Nghiên cứu đánh giá chất lượng máy biến áp sử dụng phương pháp đáp ứng tần số quét áp dụng cho máy biến áp 110KV 63MVA tại công ty cổ phần thiết bị cẩm phả VEE

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------

VŨ HỒNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG TẦN SỐ QUÉT.
ÁP DỤNG CHO MÁY BIẾN ÁP 110kV – 63MVA TẠI CÔNG TY
CỔ PHẦN THIẾT BỊ ĐIỆN CẨM PHẢ -VEE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN - HỆ THỐNG ĐIỆN

HÀ NỘI – 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------

VŨ HỒNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÁY BIẾN ÁP
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG TẦN SỐ QUÉT.
ÁP DỤNG CHO MÁY BIẾN ÁP 110kV – 63MVA TẠI CÔNG TY
CỔ PHẦN THIẾT BỊ ĐIỆN CẨM PHẢ -VEE

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT ĐIỆN - HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH THẮNG

HÀ NỘI – 2018


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Vũ Hồng Khương
Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá chất lượng máy biến áp sử dụng
phương pháp đáp ứng tần số quét. Áp dụng cho máy biến áp 110kV-63MVA tại
công ty cổ phần thiết bị điện Cẩm Phả - VEE
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện - Hệ thống điện
Mã số HV: CB160520
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp hội đồng, với các nội
dung sau:
1. Tác giả đã chỉnh sửa những lỗi nhỏ về trình bày.
2. Đã sửa lại lỗi chính tả theo ý kiến của thầy Phản biện.
3. Đã sửa chữa, bổ sung và chú thích các thuật ngữ.
4. Đã nêu ra những điều kiện cần có để thực hiện được một phép đo chuẩn
đốn chính xác theo ý kiến của thầy phản biện.
5. Đã chỉnh sửa các lỗi in ấn.
Hà Nội, ngày …… tháng 11 năm 2018
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


Luận văn thạc sĩ

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Vũ Hồng Khƣơng
Sinh ngày 03 tháng 09 năm 1990
Học viên lớp cao học khố 2016B - Bộ mơn Hệ thống điện - Viện Điện - Trƣờng
Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hiện đang cơng tác tại “Phịng cao áp cơng ty TNHH
MTV thí nghiệm điện miền Bắc”.
Xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lƣợng máy biến áp sử dụng
phƣơng pháp đáp ứng tần số quét. Áp dụng cho máy biến áp 110kV - 63MVA tại
công ty cổ phần thiết bị điện Cẩm Phả - VEE” đƣợc giảng viên PGS.TS Nguyễn Đình
Thắng hƣớng dẫn là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Tất cả các tài liệu tham khảo
đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng.
Tác giả xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng nhƣ nội dung
trong đề cƣơng và yêu cầu của thầy giáo hƣớng dẫn. Nếu có vấn đề gì trong nội dung
của luận văn thì tác giả xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.

Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2018
Tác giả

Vũ Hồng Khƣơng

i

Luận văn thạc sĩ

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP ........................................................3
1.1. Vai trò của máy biến áp trong hệ thống điện và ảnh hƣởng của máy biến áp
trong hệ thống điện. ..................................................................................................... 3
1.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu. .................................................................................4
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu. ....................................................................................4
1.2. Nguyên lí làm việc của máy biến áp. ................................................................. 4
1.3. Cấu tạo máy biến áp. .......................................................................................... 6
1.4. Các đại lƣợng định mức của máy biến áp. ......................................................... 6
1.5. Tổ đấu dây và mạch từ của máy biến áp. ........................................................... 7
1.5.1. Cách kí hiệu đầu dây và tổ nối dây máy biến áp. ........................................7
1.5.2. Mạch từ máy biến áp....................................................................................7
1.6. Quan hệ mạch từ trong máy biến áp. ................................................................. 9
1.6.1. Phƣơng trình cân bằng sức điện động..........................................................9
1.6.2. Phƣơng trình cân bằng điện áp dây quân sơ cấp. ......................................10
1.6.3. Phƣơng trình cân bằng điện áp dây quấn thứ cấp. .....................................11
1.6.4. Phƣơng trình cân bằng dịng điện. .............................................................11
1.6.5. Mạch điện thay thế máy biến áp. ...............................................................13
1.6.6. Quy đổi đại lƣợng thứ cấp về sơ cấp. ........................................................13
1.6.7. Mạch điện thay thế chính xác máy biến áp................................................14
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG TẦN SỐ
QUÉT VÀ CÁC YÊU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KẾT QUẢ ĐO .................................16
2.1. Giới thiệu phƣơng pháp đáp ứng tần số quét. .................................................. 16
2.2. Cơ sở lí thuyết của phƣơng pháp đáp ứng tần số quét. .................................... 18
2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo .................................................................. 20
2.3.1. Cuộn dây thứ 3 đấu tam giác .....................................................................20
2.3.2. Đấu nối sao có trung tính ...........................................................................21

2.3.3. Dây dẫn bên trong đấu từ phân áp của cuộn dây điều chỉnh điện áp đến
tiếp điểm bộ điều chỉnh .........................................................................................23
2.3.4. Hƣớng đấu nguồn phát và nguồn thu nhận tín hiệu đáp ứng. ....................23
2.3.5. Ảnh hƣởng của chất lỏng cách điện. ..........................................................26

ii


Luận văn thạc sĩ
2.3.6. Ảnh hƣởng của thí nghiệm đƣa dòng điện DC vào đối tƣợng đo..............27
2.3.7. Ảnh hƣởng của sứ xuyên ...........................................................................28
2.3.8. Ảnh hƣởng của nhiệt độ. ............................................................................29
2.3.9. Ví dụ về thực hiện một phép đo không tốt. ...............................................30
2.4. Khử từ dƣ trong máy biến áp. .......................................................................... 31
2.4.1. Ảnh hƣởng của từ dƣ trong các phép đo biểu đồ và chuẩn đoán...............31
2.4.2. Ảnh hƣởng trên các phép đo đáp ứng tần số quét......................................31
2.4.3. Cách khử từ chính xác. ..............................................................................33
2.4.4. Phƣơng pháp đo khử từ. .............................................................................34
CHƢƠNG 3. TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG VÀ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CHO
PHƢƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG TẦN SỐ QUÉT TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƢỢNG MÁY BIẾN ÁP. .............................................................................................36
3.1. Các tiêu chuẩn áp dụng cho phƣơng pháp đáp ứng tần số quét. ...................... 36
3.1.1. Tiêu chuẩn IEC. .........................................................................................36
3.1.2. Tiêu chuẩn IEEE. .......................................................................................37
3.1.3. Tiêu chuẩn CIGRÉ.....................................................................................37
3.1.4. Tiêu chuẩn Trung Quốc. ............................................................................38
3.2. Các điều kiện kỹ thuật cần thiết khi đo và yêu cầu khi đấu nối để có độ lặp lại
tốt nhất. ...................................................................................................................... 38
3.2.1. Theo tiêu chuẩn IEC 60076-18 cần phải đáp ứng các điều kiện sau: ........38
3.2.2. Các điều kiện kỹ thuật đƣợc yêu cầu khi đo. .............................................39

3.3. Giải thích và đánh giá đáp ứng tần số quét. ..................................................... 43
3.3.1. Đánh giá dựa trên dải tần số và các cách thức so sánh. .............................43
3.4. Áp dụng tiêu chuẩn DL/T 911-2004. ............................................................... 45
CHƢƠNG 4. ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG TẦN SỐ QUÉT THỰC
TIỄN TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ MÁY BIẾN ÁP 110kV - 63MVA TẠI CÔNG TY
CỐ PHẦN THIẾT BỊ CẨM PHẢ - VEE ......................................................................48
4.1. Dữ liệu đo MBA thực tế tại nhà máy VEE sau khi MBA bị sự cố do vận
chuyển bằng thiết bị phân tích đáp ứng tần số quét TETTEX SFRA 5310 .............. 48
4.1.1. Giới thiệu về thiết bị phân tích đáp ứng tần số quét TETTEX SFRA 5310 ..
....................................................................................................................48
4.1.2. kết quả của các phép đo đáp ứng tần số quét ở các chế độ hở mạch và ngắn
mạch của các cuộn dây máy biến áp. ....................................................................49
4.1.3. Thực hiện khử từ ở I=0.5A và I=1A bằng thiết bị TETTEX 2293............68

iii


Luận văn thạc sĩ
4.1.4. Phƣơng pháp so sánh theo thời gian áp dụng theo IEC 60076-18.............68
4.2. So sánh giữa 2 lần đo SFRA (lần 1 tại nhà máy VEE và lần 2 sau khi máy
biến áp gặp sự cố khi vận chuyển) ............................................................................ 69
4.2.1. So sánh giữa 2 lần, sau khi phát hiện sự cố và sau khi xử lý sự cố: ..........77
KẾT LUẬN

...............................................................................................................82

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................84

iv

Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3-1Miền tần số điển hình đối với cuộn dây của MBA có cơng suất lớn hơn
100MVA ........................................................................................................................40
Bảng 3-2 Miền tần số điển hình đối với cuộn dây của MBA có cơng suất nhỏ hơn 30
MVA ..............................................................................................................................40
Bảng 3-3Miền tần số đối với tiêu chuẩn Trung Quốc và IEC .......................................40
Bảng 3-4 Trình tự thực hiện kết nối phép đo đối với các cuộn dây Y/trung tính theo
IEC .................................................................................................................................42
Bảng 3-5 Trình tự thực hiện kết nối thực hiện phép đo với cuộn dây tam giác ............42
Bảng 3-6 Vùng ảnh hƣởng qua hệ số tƣơng đối ............................................................46
Bảng 4-1 Kết quả khử từ dƣ bằng thiết bị TETTEX 2293 ............................................68

v


Luận văn thạc sĩ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Ngun lí làm việc của máy biến áp. ...............................................................4
Hình 1-2 tổ đấu dây máy biến áp ba pha. ........................................................................7
Hình 1-3 máy biến áp ba pha kiểu trụ .............................................................................8
Hình 1-4 Tổ máy biến áp ba pha. ....................................................................................8
Hình 1-5 Từ thơng máy biến áp một pha hai dây quấn. ..................................................9
Hình 1-6 mạch điện thay thế máy biến áp .....................................................................13
Hình 1-7 mạch điện thay thế của máy biến áp một pha hai dây quấn. ..........................15
Hình 2-1 Nguyên lí hoạt động của phân tích đáp ứng tần số quét. ...............................16
Hình 2-2 Sơ đồ đo của phƣơng pháp đáp ứng tần số quét ............................................17

Hình 2-3 Mối quan hệ chung giữa đáp ứng tần số và cấu tạo máy biến áp, thiết lập
phép đo cho cuộn dây cao áp của máy biến áp tự ngẫu. ...............................................19
Hình 2-4 Ảnh hƣởng của cuộn dây thử 3 đấu tam giác đến SFRA của cuộn dây.........21
Hình 2-5 Ảnh hƣởng đấu nối trung tính sao đến đáp ứng tần số của cuộn thứ 3 ..........22
Hình 2-6 Ảnh hƣởng của đầu cực trung tính đấu sao đến SFRA cuộn dây ..................22
Hình 2-7 Các kết quả đo cho thấy ảnh hƣởng khác nhau của dây dẫn giữa các pha đấu
từ đầu phân áp của cuộn đây điều chỉnh đến tiếp điểm bộ OLTC ................................23
Hình 2-8 đấu nối nguồn phát vào pha A phía 110kV ....................................................24
Hình 2-9 Đấu nối thiết bị nhận tín hiệu vào pha N phía 110kV....................................25
Hình 2-10 Ảnh hƣởng của hƣớng đấu nguồn phát và nguồn thu nhận tín hiệu đáp ứng
trong đo đáp ứng tần số .................................................................................................25
Hình 2-11 Ảnh hƣởng của các dạng chất lỏng cách điện khác nhau đến đáp ứng tần số
.......................................................................................................................................26
Hình 2-12 Ảnh hƣởng của việc chứa đầy dầu cách điện đến đáp ứng tần số................27
Hình 2-13 Ảnh hƣởng của thí nghiệm đo điện trở 1 chiều cuộn dây máy biến áp khi
bơm dịng điện DC ........................................................................................................28
Hình 2-14 Ảnh hƣởng của sứ xuyên đối với đáp ứng tần số .........................................28
Hình 2-15 Ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với đáp ứng tần số ..........................................29
Hình 2-16 Ví dụ của việc thực hiện phép đo khơng tốt.................................................30
Hình 2-17 Các điểm cộng hƣởng đặc trung của máy biến áp ba trụ .............................32
Hình 2-18 Khử từ bằng cách sử dụng tín hiệu hình Sin ................................................33
Hình 2-19Đấu nối sơ đồ khử từ dƣ máy biến áp tại hiện trƣờng ..................................35
Hình 2-20 Sơ đồ đấu nối khử từ dƣ bằng thiết bị TETTEX 2293 .................................35
Hình 3-1 Đáp ứng tần số của đầu phân áp cuộn dây đầu ra trƣớc và sau khi bị sụp đổ
một phần trục hƣớng tâm và bị ngắn mạch nội bộ bên trong cuộn dây với hình ảnh
chụp lại khi bị hƣ hỏng ..................................................................................................43
Hình 3-2 Đáp ứng tần số của một cuộn dây hạ thế trƣớc và sau khi bị gãy trục dẫn đến
vỡ đai vịng kẹp với hình ảnh khi bị hƣ hỏng ................................................................44
Hình 3-3 Vùng đáp ứng tần số ......................................................................................44
Hình 4-1 Đƣờng đặc tính SFRA của pha A phía 110kV ở chế độ hở mạch .................50

vi


Luận văn thạc sĩ
Hình 4-2 Đƣờng đặc tính SFRA của pha A phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía
38.5kV ...........................................................................................................................51
Hình 4-3 Đƣờng đặc tính SFRA của pha A phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía 23
kV ..................................................................................................................................52
Hình 4-4 Đƣờng đặc tính SFRA của pha B phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía 23
kV ..................................................................................................................................53
Hình 4-5 Đƣờng đặc tính SFRA của pha B phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía 38.5
kV ..................................................................................................................................54
Hình 4-6 Đƣờng đặc tính SFRA của pha B phía 110kV ở chế độ hở mạch .................55
Hình 4-7 Đƣờng đặc tính SFRA của pha C phía 110kV ở chế độ hở mạch .................56
Hình 4-8 Đƣờng đặc tính SFRA của pha C phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía 38.5
kV ..................................................................................................................................57
Hình 4-9 Đƣờng đặc tính SFRA của pha C phía 110kV ở chế độ ngắn mạch phía 23
kV ..................................................................................................................................58
Hình 4-10 Đƣờng đặc tính SFRA của pha a phía 23kV ................................................59
Hình 4-11 Đƣờng đặc tính SFRA của pha b phía 23kV ................................................60
Hình 4-12 Đƣờng đặc tính SFRA của pha c phía 23kV ................................................61
Hình 4-13 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Am phía 38.5kV ở chế độ hở mạch ...........62
Hình 4-14 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Am phía 38.5kV ở chế độ ngắn mạch phía
23kV ..............................................................................................................................63
Hình 4-15 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Bm phía 38.5kV ở chế độ ngắn mạch phía
23kV ..............................................................................................................................64
Hình 4-16 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Bm phía 38.5kV ở chế độ hở mạch ...........65
Hình 4-17 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Cm phía 38.5kV ở chế độ ngắn mạch phía
23kV ..............................................................................................................................66

Hình 4-18 Đƣờng đặc tính SFRA của pha Cm phía 38.5kV ở chế độ hở mạch ...........67
Hình 4-19 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha a phía 23kV ...............69
Hình 4-20 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha B phía 23kV ...............70
Hình 4-21 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha C phía 23kV ...............70
Hình 4-22 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha A phía 110kV .............71
Hình 4-23 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha B phía 23kV ...............72
Hình 4-24 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha C phía 23kV ...............72
Hình 4-25 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha Cm phía 38.5kV .........73
Hình 4-26 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha Am phía 38.5 kV .......74
Hình 4-27 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 để so sánh pha Bm phía 38.5kV .........75
Hình 4-28 Đƣờng đặc tính SFRA của 3 pha Am, Bm, Cm ...........................................75
Hình 4-29 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch giữa pha Am và
pha Cm. ..........................................................................................................................76
Hình 4-30 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch pha Bm so với
pha Cm. ..........................................................................................................................76
Hình 4-31 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha A phía
110kV ............................................................................................................................77

vii


Luận văn thạc sĩ
Hình 4-32 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha B phía
110kV ............................................................................................................................77
Hình 4-33 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha C phía
110kV ............................................................................................................................78
Hình 4-34 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha Am
phía 38.5 kV ..................................................................................................................78
Hình 4-35 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha Cm
phía 38.5 kV ..................................................................................................................79

Hình 4-36 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha Bm
phía 38.5 kV ..................................................................................................................79
Hình 4-37 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha a phía
23 kV .............................................................................................................................80
Hình 4-38 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha B phía
23 kV .............................................................................................................................80
Hình 4-39 Sử dụng tiêu chuẩn DL/T911-2004 so sánh mức độ sai lệch của pha C phía
23 kV .............................................................................................................................81

viii


LỜI MỞ ĐẦU
Các máy biến áp lực là phần tử quan trọng, phức tạp, đắt tiền và là then chốt nhất
góp phần đảm bảo sự làm việc liên tục và tin cậy của hệ thống điện đã đƣợc liên kết với
nhau ở các cấp điện áp từ sản xuất điện, truyền tải điện và phân phối điện. Các máy biến
áp lực có tuổi thọ theo thiết kế khoảng từ 20÷35 năm. Trên thực tế tuổi thọ của máy biến
áp lực có thể đạt đƣợc đến 60 năm nếu nhƣ đƣợc bảo dƣỡng và vận hành phù hợp.
Tuy nhiên trong quá trình vận hành hoặc vận chuyển máy biến áp từ vị trí này đến vị
trí khác thƣờng tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ, hỏng hóc xơ lệch mạch từ, cuộn dây, các phần
tử bên trong máy biến áp. Tiêu tốn chi phí sửa chữa hoặc thay thế, gây gián đoạn cung
cấp điện tổn thất đến doanh thu và độ tin cậy cung cấp điện.
Để đánh giá đƣợc khả năng vận hành liên tục cũng nhƣ tuổi thọ làm việc của máy
biến áp lực chúng ta cần có những biện phƣơng pháp chuẩn đốn tính trạng thực tế của
các máy biến áp lực trên lƣới điện của hệ thống điện.
Khi vận hành lâu dài hoặc di chuyển máy biến áp chịu nhiều tác động về điện cũng
nhƣ về vật lý nhƣ: quá độ do thao tác , các dòng ngắn mạch hay các sự cố khác và đặc
biệt trong quá trình di chuyển máy biến áp rất dễ bị ảnh hƣởng bởi các tác động bên
ngoài gây ảnh hƣởng đến máy biến áp lực mà bằng mắt thƣờng chúng ta không thể nhìn
thấy đƣợc.

Việc nghiên cứu, thí nghiệm, kiểm tra để đánh giá tình trạng của máy biến áp sẽ
giúp ngăn ngừa và phát hiện sớm những hƣ hỏng cho máy biến áp sẽ và đang vận hành
trên lƣới điện. Dựa vào đó giúp tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện cũng nhƣ giảm chi
phí sửa chữa vận hành khắc phục sự cố, tăng thêm doanh thu, nhất là trong xu thế thị
trƣờng điện cạnh tranh sắp đến.
Lý do lựa chọn đề tài:
Khoảng năm 2004 thế giới đã nghiên cứu hạng mục thí nghiệm mới, tăng cƣờng
đánh giá giám sát bổ sung cho công tác đánh giá chất lƣợng máy biến áp rất hiệu quả.
Đó là hạng mục đo đáp ứng tần số quét nhằm phát hiện sớm hiện tƣợng xô lệch mạch
từ, bối dây hay các kết cấu cơ học trong nội bộ máy biến áp. Năm 2012 có tiêu chuẩn
quốc tế IEC 60076-18 và tiêu chuẩn IEEE C57.149 đƣợc ban hành.
Trong những năm gần đây việc phát triển sản xuất máy biến áp điện lực mới đi sâu
vào các khía cạnh vận hành an tồn, tin cậy , liên tục, kinh tế và sinh thái. EVN đã có
chủ trƣơng giảm thấp các chỉ số SAIDI, SAIFI và MAIFI yêu cầu ngày càng khắt khe
vv... Quá trình mua sắm, vận chuyển và lắp đặt, thí nghiệm nghiệm thu các máy biến
áp để đƣa vào vận hành an toàn và tin cậy đã đƣợc thực hiện từ trƣớc đến nay bằng các
hạng mục thử truyền thống nhƣ đã biết không đáp ứng đƣợc yêu cầu của tình hình

1


mới. Năm 2012 tiêu chuẩn quốc tế về phép đo đƣợc ban hành. Đề tài nhằm mục đích
khai thác triệt để, cụ thể, có hiệu quả về ứng dụng phép đo đối với các máy biến áp
trong các tình huống cụ thể.

2


Luận văn thạc sĩ

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP
1.1. Vai trò của máy biến áp trong hệ thống điện và ảnh hƣởng của máy biến áp
trong hệ thống điện.
Hiện nay trên lƣới điện của hệ thống điện Việt Nam nói chung cũng nhƣ lƣới điện
miền Bắc nói riêng, lƣới điện cấp điện áp 110kV hiện trở thành lƣới phân phối cao áp
chủ lực cung cấp điện cho các phụ tải lớn cho các tỉnh và thành phố.
Các máy biến áp lực 110kV này có vài trị rất quan trọng trong việc đảm bảo tính
liên tục và độ tin cậy của hệ thống điện trong khu vực. Trên lƣới điện hiện đang tồn tại
đa dạng nhiều chủng loại máy biến áp lực từ công suất đến các hãng sản xuất trong và
ngồi nƣớc ( trong đó các máy biến áp sản xuất trong nƣớc hiện chiếm tỉ trọng lớn hơn)
cùng với các ảnh hƣởng của yếu tố môi trƣờng đặc thù nhƣ: nắng nong, mƣa lũ, tần suất
sét cao, khí hậu vùng biển…khiến chất lƣợng của máy biến áp suy giảm theo thời gian
quá trình vận hành. Trong các đợt cải tạo nâng công suất, thay thế máy biến áp sẽ di
chuyển máy biến áp dễ gây ảnh hƣởng đến các thành phần bên trong cấu tạo máy biến
áp khiến chất lƣợng của máy biến áp bị thay đổi.
Tuy các máy biến áp trong nƣớc mặc dù thời gian vận hành trên lƣới điện chƣa lâu
nhƣng chất lƣợng, tuổi thọ, độ tin cậy trong vận hành của các máy biến áp này cần đƣợc
theo dõi và kiểm chứng thí nghiệm ngồi các phƣơng pháp thí nghiệm cơ bản chúng ta
cần đƣa thêm các phƣơng pháp thí nghiệm chuẩn đốn chuyên sâu và nâng cao để khẳng
định chất lƣợng máy biến áp trong vận hành, di chuyển cũng nhƣ trong thiết kế và công
nghệ sản xuất.
Theo quy định của tập đoàn điện lực Việt Nam – EVN các đơn vị quản lý vận hành,
sản xuất máy biến áp lực vẫn thực hiện đầy đủ các chế độ bảo dƣỡng vận hành thí
nghiệm xuất xƣởng, thí nghiệm bảo dƣỡng định kỳ.
Từ thực tế trên đặt ra vấn đề cần áp dụng các phƣơng pháp thí nghiệm chuyên sâu
và áp dụng các công nghệ mới trên thế giới cụ thể ở đề tài này là “Nghiên cứu đánh giá
chất lƣợng máy biến áp sử dụng phƣơng pháp đáp ứng tần số quét” qua phƣơng pháp
này làm sao xem xét đánh giá đúng thực chất tình trạng của các máy biến áp lực đồng
thời đƣa ra các khuyến cáo và giải pháp đánh giá mang tính định lƣợng và xếp loại về
tình trạng tổng thể của mỗi một máy biến áp trƣớc khi đƣợc đƣa lên lƣới điện cũng nhƣ

các máy đang vận hành trên lƣới điện. Điều này rất cần thiết cho công tác quản lý vận
hành và khai thác sử dụng máy biến áp.

3


Luận văn thạc sĩ
1.1.1. Đối tượng nghiên cứu.
Đánh giá tình trạng máy biến áp bao gồm:
 Đánh giá tình trạng máy biến áp lực đang vận hành trên lƣới điện cũng nhƣ
máy biến áp lực khi xuất xƣởng.
 Đƣa ra các khuyến cáo sau khi thực hiện đo đạc thí nghiệm máy biến áp
bằng phƣơng pháp đáp ứng tần số quét.
1.1.2. Phạm vi nghiên cứu.
 Bao gồm chủng loại của tất cả các máy biến áp lực 110kV đang vận hành
trên lƣới điện và các máy biến áp lực trƣớc khi xuất xƣởng sẽ đƣợc lắp đặt
trên lƣới điện.
 Luận văn khơng đi sâu vào việc phân tích đánh giá về mặt kinh tế mà chỉ tập
trung vấn đề liên quan đến phân tích đánh giá về phƣơng diện kỹ thuật của
máy biến áp lực.
1.2. Nguyên lí làm việc của máy biến áp.
Máy biến áp làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi đặt vào cuộn dây
sơ cấp có số vịng W1, một điện áp xoay chiều hình sin (hình 1.1) thì trong nó sẽ có
dịng điện i1. Trong lõi thép xuất hiện từ thơng móc vịng  móc vịng cả 2 dây quấn
sơ cấp và thứ cấp.

Hình 1-1 Ngun lí làm việc của máy biến áp.

Vì  biến thiên nên theo định luật cảm ứng điện từ trong dây quấn sơ cấp và thứ cấp
cảm ứng sinh ra suất điện động e1 và e2. Dây quấn thứ cấp có suất điện động sẽ sinh ra

dịng điện i2 đƣa ra tải với điện áp U2. Nhƣ vậy năng lƣợng của dòng điện xoay chiều đã
đƣợc truyền từ dây cuốn sơ cấp sang thứ cấp. Nếu điện áp xoay chiều đặt vào là một
hàm số hình sin thì từ thơng do nó sinh ra cũng là một hàm hình sin  = m sin t.

4


Luận văn thạc sĩ
Theo định luật cảm ứng điện từ suất điện động cảm ứng trong các cuộn dây sơ cấp
và thứ cấp sẽ là:

e1  W1

d m sin t
d
 W1
 W1 m cos t 
dt
dt



2 E1 sin  t  
2


(1.1)

e2  W2

d m sin t
d
 W2
 W2 m cos t 
dt
dt



2 E2 sin  t  
2


(1.2)

Trong đó:
E1 
E2 

 W1 m
2

 W2 m
2



2fW1 m
 4, 44 fW1 m
2



2fW2 m
 4, 44 fW2 m
2

(1.3)
(1.4)

E1 , E2 là giá trị hiệu dụng của các suất điện động dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ

cấp.
Các biểu thức (1.1) và (1.2) cho thấy suất điện động cảm ứng trong dây quấn chậm
pha so với từ thơng sinh ra nó 1 góc


.
2

Dựa vào các biểu thức (1.3) (1.4) ngƣời ta định nghĩa tỷ số biến đổi của máy biến áp
nhƣ sau: k 

E1 U 1

E2 U 2

(1.5)

Nếu không kể đến điện áp rơi trên các dây cuốn thì có thể coi U1  E1; U2  E2 do đó

k đƣợc xem nhƣ là tỷ số điện áp giữa dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
k

E1 U 1

E2 U 2

Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa: Máy biến áp là một thiết bị
điện từ đứng yên, làm việc trên 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.
Máy biến áp có hai dây quấn gọi là máy biến áp hai cuộn dây. Dây quấn có điện áp
cao gọi là cuộn cao áp. Dây quấn có điện áp thấp gọi là cuộn hạ áp. Nếu điện áp thứ cấp
bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp hơn điện áp sơ cấp

5


Luận văn thạc sĩ
ta có máy biến áp tăng áp. Nếu máy biến áp có thêm cuộn dây thứ ba với cấp điện áp
trung bình ta gọi là cuộn trung áp. Máy biến áp biến đổi dòng điện xoay chiều một pha
gọi là máy biến áp một pha. Máy biến áp biến đổi dòng điện xoay chiều bap pha gọi là
máy biến áp ba pha. Cuộn dây máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máy biến áp dầu.
1.3. Cấu tạo máy biến áp.
Máy biến áp gồm 2 phần chính là lõi thép và cuộn dây quấn:
 Lõi thép: Làm bằng vật liệu dẫn từ tốt để giảm dòng điện xoáy và hiện tƣợng
từ trễ. Lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau, giữa các lá
thép có sơn phủ cách điện.
 Dây quấn: làm bằng đồng hoặc nhơm, đồng có độ dẫn điện và độ bền cơ tốt
nên đƣợc dùng phổ biến hơn, bên ngoài dây cuốn đƣợc phủ lớp vecni cách

điện hoặc cách bằng băng sợi quấn. Dây quấn nối với nguồn điện gọi là cuộn
sơ cấp, cuộn còn lại là cuộn thứ cấp.
Cuộn dây và lõi thép máy biến áp thƣờng đƣợc đặt trong thùng vỏ kim loại có đổ
đầy dầu cách điện để làm mát và tăng cƣờng cách điện. phía ngồi vỏ thùng có các
cánh tản nhiệt, sứ xun, bình dãn dầu và các thiết bị khác để bảo vệ máy biến áp…
1.4. Các đại lƣợng định mức của máy biến áp.
 Công suất định mức của máy biến áp 2 cuộn dây: là cơng suất định mức tồn
phần (hay biểu kiến) đƣa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp tính bằng kVA.
 Cơng suất định mức của máy biến áp 3 cuộn dây: là công suất định mức của
cuộn dây lớn nhất.
 Tổn hao không tải: là tổn hao khi MBA khơng có tải, tổn hao chủ yếu là do
dịng điện xốy xuất hiện trong lõi thép MBA.
 Dịng điện khơng tải: là dịng điện để từ hố lõi thép MBA.
 Hệ số tổn hao điện mơi tgδ: là tỉ số của thành phần tác dụng và thành phần phản
kháng của dòng điện rò xoay chiều qua điện môi.
 Điện trở một chiều: là giá trị điện trở thuần của đối tƣợng đo, đƣợc đo bằng
dòng điện một chiều.
 Tổ đấu dây: là góc lệch pha giữa các véc tơ điện áp dây phía sơ cấp và phía thứ
cấp MBA.
 Tỉ số biến áp: là tỉ số độ lớn điện áp hiệu dụng phía sơ cấp và phía thứ cấp
tƣơng ứng của TU, MBA khi khơng tải.
 Tỉ số biến dòng: là tỉ số độ lớn dòng điện hiệu dụng phía sơ cấp và phía thứ cấp
tƣơng ứng của TI khi mang tải.
 Bộ điều áp dƣới tải: là thiết bị đổi nối các đầu phân thế MBA khi MBA mang
tải để cho điện áp ra theo yêu cầu.

6


Luận văn thạc sĩ

1.5. Tổ đấu dây và mạch từ của máy biến áp.
1.5.1. Cách kí hiệu đầu dây và tổ nối dây máy biến áp.
Các đầu tận cùng của dây quấn máy biến áp, một đầu gọi là đầu đầu, đầu kia gọi là
đầu cuối. Đối với dây quấn một pha có thể tùy chọn đầu đầu và đầu cuối. Đối với dây
quấn ba pha, các đầu đầu và đầu cuối phải chọn thống nhất: Giả sử dây quấn pha A đã
chọn đầu đầu đến đầu cuối theo chiều kim đồng hồ thì dây quấn các pha B, C còn lại
cũng phải đƣợc chọn nhƣ vậy. Điều này rất cần thiết vì nếu một pha kí hiệu dây quấn
ngƣợc thì điện áp dây lấy ra sẽ mất tính đối xứng.
Tổ nối dây máy biến áp đƣợc hình thành do sự phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp so
với kiểu đấu dây thứ cấp. Nó biểu thị góc lệch pha giữa các suất điện động của dây sơ
cấp và thứ cấp. Góc lệch pha này phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ chiều quấn dây, cách
kí hiệu các đầu dây, kiểu đấu dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Trong thực tế để thuận tiện,
ngƣời ta không dùng độ để chỉ góc lệch pha mà dùng phƣơng pháp kim đồng hồ để
biểu thị và gọi tên tổ nối dây của máy biến áp. Kim dài chỉ suất điện động dây sơ cấp
đặt cố định ở con số 12, kim ngắn chỉ suất điện động dây thứ cấp đăt tƣơng ứng ở các
số từ 1, 2,…, 12 tùy theo góc lệch pha giữa chúng là từ 30o ,60o ,.., 360o

Hình 1-2 tổ đấu dây máy biến áp ba pha.

1.5.2. Mạch từ máy biến áp.
Đối với máy biến áp 1 pha có kết cấu mạch từ kiểu bọc và kiểu lõi. Đối với máy
biến áp 3 pha ngƣời ta chia ra: Máy biến áp có hệ thống mạch từ riêng và máy biến áp
có mạch từ chung.

7


Luận văn thạc sĩ

Hình 1-3 máy biến áp ba pha kiểu trụ

Hệ thống mạch từ riêng là hệ thống mạch từ trong đó từ thơng của ba pha độc lập
với nhau nhƣ trƣờng hợp máy biến áp ba pha ghép từ ba máy biến áp một pha gọi tắt là
tổ máy biến áp ba pha.
Hệ thống mạch từ chung là hệ thống mạch từ trong đó từ thơng ba pha có liên
quan với nhau nhƣ ở máy biến áp ba pha kiểu trụ.
Thực vậy, khi ghép ba máy biến áp một pha lại, nếu điện áp vào ba pha là đối
.

.

.

xứng nghĩa là U A  U B  U C  0 thì tổng từ thơng tƣơng ứng của ba pha cũng bằng
.

.

.

.

không  A  B C     0 . Nhƣ vậy ở trụ ghép chung cả ba pha, từ thông không
tồn tại ở mọi thời điểm, do đó có thể cắt bỏ trụ ghép chung mà khơng ảnh hƣởng đến
tình trạng làm việc của máy biến áp.

Hình 1-4 Tổ máy biến áp ba pha.

8

Luận văn thạc sĩ
Mạch từ máy biến áp chế tạo khá khó khăn, để đơn giản hơn ngƣời ta rút ngắn trụ
giữa ở lại để cả 3 trụ cùng nằm trên 1 mặt phẳng thuận lợi cho việc sản xuất, chuyên
chở, lắp đặt. Với kết cấu lõi thép nhƣ vậy ở trụ giữa mạch từ ngắn hơn do đó dịng
điện từ hóa của 3 pha cũng khơng đối xứng Ioa  Ioc = 1,2 1,5 Iob. Nhƣng vì dịng từ
hóa của máy biến áp nhỏ hơn so với dòng định mức nên sự khơng đối xứng khơng ảnh
hƣởng gì đến chế độ vận hành của máy biến áp.
1.6. Quan hệ mạch từ trong máy biến áp.
1.6.1. Phương trình cân bằng sức điện động.

Hình 1-5 Từ thơng máy biến áp một pha hai dây quấn.

Hình 1-5 trình bày máy biến áp một pha hai dây quấn, trong đó dây quấn sơ cấp
nối với nguồn có số vịng dây W1, dây quấn thứ hai nối với tải có tổng trở Zt có số
vòng W2. Khi nối điện áp U1 vào dây quấn sơ cấp, trong dây quấn sơ cấp xuất hiện
dòng điện i1 chạy qua. Nếu phía thứ cấp có tải thì trong dây quấn thứ cấp sẽ có dịng
điện i2 chạy qua. Các dòng điện i1, i2 sẽ tạo nên suất điện từ động sơ cấp i1W1 và i2W2.
Phần lớn từ thông do hai sức từ động i1W1 và i2W2 sinh ra đƣợc khép mạch qua lõi thép
móc vịng với dây quấn sơ cấp và thứ cấp đƣợc gọi là từ thơng chính  . Từ thơng
chính gây nên trong các dây quấn sơ cấp và thứ cấp những sức điện động e1 và e2 nhƣ
đã nói trong phần 1.2:
e1  W1

d 1
d

dt
dt

(1.5)

e2  W2

d 2
d

dt
dt

(1.6)

Trong đó 1  W1 và  2  W2 là từ thơng móc vịng với dây quấn sơ cấp và
dây quấn thứ cấp ứng với từ thơng chính.

9


Luận văn thạc sĩ
Ngồi từ thơng chính chạy trong lõi thép, từ thông do sức từ động i1W1 và i2W2
sinh ra bị tản ra ngoài lõi thép khép mạch qua khơng khí hay dầu đƣợc gọi la từ thơng
tản  1 và  2 . Các từ thông tản cũng gây nên các sức điện động tản tƣơng ứng:
d  1
d  1

dt
dt

e 1  W1

e 2  W2

(1.7)

d 
d  2

dt
dt

(1.8)

Trong đó  1 =W1 1 và  2 =W2 2 là từ thơng tản móc vịng với dây quấn sơ cấp
và thứ cấp.
Do từ thơng tản móc vịng với không gian không phải vật liệu sắt từ nên tỉ lệ với
dịng điện sinh ra nó:
 1 =L 1i1

(1.9)

 2 =L 2i 2

(1.10)

Do đó các sức điện động tản sơ cấp và thứ cấp có thể viết:
e 1   L 1

di1
dt

(1.11)

e 2   L 2

di2
dt

(1.12)

Biểu diễn phƣơng trình (1.11), (1.12) dƣới dạng phức số:
.

.

E 1   j L 1   jx1 I 1
.

(1.13)

.

E 2   j L 2   jx2 I 2

(1.14)

Trong đó:
x1   L 1 là điện kháng tản của dây quấn sơ cấp.
x2   L 2 là điện kháng tản của dây quấn thứ cấp.

1.6.2. Phương trình cân bằng điện áp dây quân sơ cấp.

Xét mạch điện sơ cấp gồm nguồn điện áp U1, sức điện động e1, sức điện động tản
của dây quấn sơ cấp e 1 , điện trở dây quấn sơ cấp r1. Áp dụng định luật Kirchhoff 2 ta
có phƣơng trình điện áp sơ cấp viết dƣới dạng trị số tức thời là:

10


Luận văn thạc sĩ
u1  e1  e 1  ri
11
.

.

(1.15)

.

.

U 1   E1  E 1  r1 I 1

(1.16)

Thay (1.13) và (1.15) ta có:
.

.

.

.

U 1   E1  jx1 I 1  r1 I 1
.

.

(1.17)

.

.

.

U 1   E1  (r1  jx1 ) I 1   E1  Z1 I 1

(1.18)

Trong đó: Z1  r1  jx1 là tổng trở phức của dây quấn sơ cấp.
.

Còn Z1 I 1 là điện áp rơi trên dây quấn sơ cấp.
1.6.3. Phương trình cân bằng điện áp dây quấn thứ cấp.
Mạch điện thứ cấp gồm sức điện động e2 , sức điện động tản dây quấn thứ cấp e 2 ,
điện trở dây quấn thứ cấp r2, điện áp ở hai đầu của dây quấn thứ cấp là u2. Áp dụng
định luật Kirchhoff 2 ta có phƣơng trình điện áp thứ cấp viết dƣới dạng trị số tức thời
là:
u2  e2  e 2  r2i2

(1.19)

Biểu diễn (1.19) dƣới dạng số phức:
.

.

.

.

U 2  E 2  E 2  r2 I 2

(1.20)

Thay (1.14) vào (1.19) ta có:
.

.

.

.

U 2  E 2  jx2 I 2  r2 I 2
.

.

.

(1.21)
.

.

U 2  E 2  (r2  jx2 ) I 2  E 2  Z 2 I 2

Trong đó Z2  r2  jx2 là tổng trở phức của dây quấn thứ cấp.
.

Còn Z 2 I 2 là điện áp rơi trên dây quấn thứ cấp.
.

.

Mặt khác ta có: U 2  Zt I 2

(1.23)

1.6.4. Phương trình cân bằng dịng điện.
Áp dụng định luật Ohm vào mạch từ (hình 1-5) ta có:

11

(1.22)


Luận văn thạc sĩ

W1i1  W2i2  R 

(1.24)
.

.

Trong biểu thức (1.18) thƣờng Z1 I 1  E1 nên E1  U1 . Ta có cơng thức:
m 

U1
4, 44 fW1

(1.25)

Ở đây U1  U1dm , tức là U1 không đổi, theo (1.25) từ thơng  m cũng khơng đổi.
Do đó vế phải của (24) khơng phụ thuộc vào dịng i1 và i2, nghĩa là không phụ
thuộc vào chế độ làm việc của máy biến áp. Đặc biệt trong chế độ khơng tải i2 = 0 và i1
= i0 là dịng điện không tải sơ cấp. Ta suy ra:
W1i1  W2i2  W1i0
.

.

(1.26)

.

Hay W1 I 1  W2 I 2  W1 I 0

(1.27)

Chia hai về cho W1 và chuyển về ta có:
.
.
.
 . W  .
I 1  I 0    I 2 2   I 0  ( I ' 2 )
W1 


(1.28)

.

.

I
W
Trong đó: I 2'  2 là dòng điện thứ cấp quy đổi về phía sơ cấp, cịn k  1
k
W2
.

Từ (28) ta thấy dòng điện sơ cấp I 1 gồm hai thành phần, thành phần dịng điện
.

khơng đổi I 0 dùng để tạo ra từ thơng chính  trong lõi thép máy biến áp, thành phần
.

.

dòng điện I 2' dùng để bù lại dòng điện thứ cấp I 2 cung cấp cho tải. Khi tải tăng thì
.

.

.

dịng điện I 2 tăng, nên I 2' và dịng điện I 1 cũng tăng lên.
Tóm lại mơ hình tốn của máy biến áp nhƣ sau:
.

.

.

U 1   E1  Z1 I 1
.

.

(1.29)

.

U 2  E 2  Z2 I 2
.

.

(1.30)

.

I 1  I 0  I 2'

(1.31)

12


Luận văn thạc sĩ
1.6.5. Mạch điện thay thế máy biến áp.
Để đặc trƣng và tính tốn các q trình năng lƣợng xảy ra trong máy biến áp,
ngƣời ta thay mạch điện và mạch từ của máy biến áp bằng một mạch điện tƣơng
đƣơng gồm các điện trở và điện kháng đặc trƣng cho máy biến áp gọi là mạch điện
thay thế máy biến áp.

Hình 1-6 mạch điện thay thế máy biến áp

Hình 1-6 biểu diễn máy biến áp mà tổn hao trong dây quấn và từ thông tản đƣợc
đặc trƣng bằng điện trở R và điện cảm L mắc nối tiếp với dây quấn sơ cấp và thứ cấp.
Để có thể nối trực tiếp mạch sơ cấp và thứ cấp với nhau thành một mạch điện, các dây
quấn sơ cấp đó quấn lại khác nhau. Vì vậy phải quy đổi một trong hai dây quấn về dây
quấn kia để chúng có cùng một cấp điện áp. Muốn vậy hai dây quấn phải có số vịng
nhƣ nhau. Thƣờng ngƣời ta quy đổi dây quấn thứ cấp về dây quấn sơ cấp, nghĩa là coi
dây quấn thứ cấp có số vịng dây bằng số vòng dây của dây quấn sơ cấp. Việc quy đổi
chỉ để thuận tiện cho việc nghiên cứu và tính tốn máy biến áp, vì vậy u cầu của
việc quy đổi là quá trình vật lý và năng lƣợng xảy ra trong máy biến áp trƣớc và sau

khi qui đổi là không đổi.
1.6.6. Quy đổi đại lượng thứ cấp về sơ cấp.
Nhân phƣơng trình (1.30) với k ta có:
.

I2
kU 2  kE 2  (k Z 2 )
k
.

.

.

2

(1.32)

.

Đặt: E2'  k E2
.

(1.33)

.

U 2'  k U 2
.

(1.34)

.

I
I 2'  2
k

(1.35)

13


Luận văn thạc sĩ
Z 2'  k 2 Z 2 ;

r2'  k 2 r2 ; x2'  k 2 x2

(1.36)

Zt'  k 2 Zt ;

rt'  k 2 rt ; xt'  k 2 xt

(1.37)

Ta có phƣơng trình:
.

.

.

.

U 2'  E2'  Z 2' I 2'  Zt' I 2'
.

.

(1.38)

.

Trong đó: E , U , I 2' , Z 2' , Z' lần lƣợt là sức điện động, điện áp, dòng điện, tổng
'
2

'
2

trở dây quấn và tổng trở tải thứ cáp qui đổi về sơ cấp.
Tóm lại mơ hình toán máy biến áp sau khi qui đổi là:
.

.

.

U 1  E1  Z1 I 1

.

.

(1.39)

.

.

U 2'  E2'  Z 2' I 2'  Zt' I 2'
.

.

(1.40)

.

I 1  I 0  ( I 2' )

(1.41)

1.6.7. Mạch điện thay thế chính xác máy biến áp.
Dựa vào hệ phƣơng trình quy đổi (1.39), (1.40), (1.41) ta suy ra một mạch điện
tƣơng ứng gọi là mạch điện thay thế của máy biến áp.
.

Xét phƣơng trình (1.39), vế phải phƣơng trình có Z1 I 1 là điện áp rơi trên tổng trở
.

dây quấn sơ cấp Z1 và  E1 là điện áp rơi trên tổng trở Z m , đặc trƣng cho từ thơng
chính và tổn hao sắt từ. Từ thơng chính do dịng điện khơng tải sinh ra, do đó ta có thể
.

.

.

viết:  E1  (rm  jxm ) I 0  Z m I 0

(1.42)

Trong đó: Z m  rm I 02 là tổng trở từ hóa đặc trƣng cho mạch từ.
 rm là điện trở từ hóa đặc trƣng cho tổn hao sắt từ.
pFe  rm I 02

(1.43)

 xm là điện kháng từ hóa đặc trƣng cho từ thơng chính  .

14