TIỂU LUẬN tầm quan trọng của cuộn dây cấp ba trong máy biến áp điện được kết nối YY

Tầm quan trọng của cuộn dây cấp
ba trong máy biến áp điện được kết
nối YY


Dẫn nhập
• “Thứ ba” là cuộn dây thứ ba được thêm vào máy biến áp hai cu ộn
dây.
• Cịn được gọi là cuộn dây “Ổn định” - ổn định điện áp điểm trung
tính.

• Cuộn dây ổn định cũng giúp giảm điện áp sóng hài thứ ba trong
đường dây, do đó giảm các vấn đề liên quan đến sóng hài, ví dụ như
nhiễu điện thoại hoặc nóng.
Chúng ta sẽ thảo luận về:
 Ứng dụng của ổn định cuộn dây liên quan đến hiệu suất của hệ
thống điện.
 Ứng dụng của ổn định cuộn dây liên quan đến hiệu suất của máy
biến áp.
 Thiết kế và thi công ổn định dây quấn.


 Đề xuất - Yêu cầu ổn định cuộn dây?


Ứng dụng - Hiệu suất hệ thống điện
•
Máy biến áp kết nối YY có thể được tải với tải khơng cân bằng liên tục
hoặc thống qua.
•
Tải khơng cân bằng liên quan đến dịng điện chạy qua trung tính thứ

cấp.
•
Trở kháng thứ tự không của máy biến áp sẽ tạo ra sụt áp thứ tự khơng
khi dịng điện như vậy chạy qua.
•
Sự sụt giảm điện áp thứ tự bằng khơng sẽ làm tăng điện áp trung tính
so với đất từ giá trị bình thường của nó bằng khơng.
•

Ngồi ra, điều này làm tăng điện áp của các đầu cuối đường dây so với mặt đất từ giá trị bình thường của nó là � 3 .


Ứng dụng - Hiệu suất hệ thống điện (Tiếp
theo)
•
Đối với và khơng có trung tính, dưới tải khơng cân bằng, tổng điện áp
tại các điểm trung tính khơng cịn bằng 0 đối với đất = dịch chuyển trung
tính
•
Sự mất cân bằng càng lớn, càng có nhiều sự thay đổi trung tính.
•
Các đứt gãy đường dây nối đất với mặt đất có thể tạo ra sự dịch
chuyển trung tính đến một mức độ rất cao.
•
Ngay cả khi trung tính thứ cấp được nối đất, trở kháng thứ tự không
cao của hệ thống hoặc của máy biến áp có thể tạo ra sự dịch chuyển trung
tính.


Ứng dụng - Hiệu suất hệ thống điện (Tiếp

theo)
•
Sự gia tăng điện áp của các đầu nối so với đất cho thấy mức độ cách
điện cao hơn yêu cầu đối với máy biến áp và thiết bị liên quan được kết nối
với các đầu nối.
•
Máy biến áp được kết nối YY với trung tính sơ cấp bị ngắt kết nối khỏi
nguồn hoặc đất có trở kháng thứ tự khơng cao ở phía thứ cấp của nó.
•
Trong trường hợp trên, cuộn dây ổn định làm giảm hiệu quả trở kháng
thứ tự không của máy biến áp bằng cách cung cấp một đường cho dịng
điện thứ tự khơng chạy qua, do đó làm giảm sự dịch chuyển trung tính.


Ứng dụng - Hiệu suất hệ thống điện (Tiếp
theo)
•
Tác dụng của việc bổ sung cuộn dây ổn định trên máy biến áp WyeWye trong điều kiện sự cố SLG.

• Một máy biến áp Wye-Wye 25 kV
(rms) khơng có cuộn dây ổn định, điện
áp trung tính (HO) đạt cực đại trong
khoảng 20kV.

• Một máy biến áp thứ ba 25kV (rms)
Wye-Wye, điện áp trung tính (HO) chỉ
đạt cực đại trong khoảng 3kV.


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp

•
Các cuộn dây ổn định cung cấp đường dẫn cho dòng điện thứ tự
khơng tuần hồn - xuất phát từ thành phần hài bậc ba của dịng điện từ
hóa, hoặc dịng điện trung tính được tạo ra bởi tải khơng cân bằng.
•
Đối với tải không cân bằng tạm thời hoặc liên tục, cường độ dịng
điện thứ tự 0 có thể thấp hơn, tuy nhiên đối với các lỗi không cân bằng,
như lỗi một đường nối đất (SLG). Cường độ có thể đủ cao để gây ra hiệu
ứng nóng trong máy biến áp.
•
Do đó, máy biến áp khơng có cuộn dây ổn định khơng thể cung
cấp tải không cân bằng đáng kể trong thời gian dài hơn hoặc dòng ngắn
mạch cao trong thời gian ngắn hơn.


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
•
Dịng sóng hài thứ ba
•
Đường cong B / H của vật liệu từ của lõi là khơng tuyến tính.
•
Do đó dịng điện kích thích sẽ có sóng hài.
•
Thành phần sóng hài thứ ba là thành phần cao nhất trong số các
sóng hài.
•
Thành phần sóng hài thứ ba của các chân lõi khác nhau sẽ ở
cùng một pha.
•

Do đó, chúng hoạt động giống như dịng khơng trình tự. Và do đó,
khơng thể tổng bằng vectơ bằng 0 tại giá trị trung lập


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
•
Nếu khơng có đường dẫn cho dịng thứ tự 0 chạy qua, thì từ
thơng được tạo ra trong lõi sẽ khơng phải là hình sin. Do đó điện áp đầu
ra sẽ bị bóp méo với sóng hài.
•
Cuộn dây ổn định (thứ ba) được kết nối tam giác cung cấp một
đường dẫn để lưu thơng dịng điện hài thứ ba bằng cảm ứng điện từ.
•
Nếu trung tính chính được nối đất, cfan đó vẫn cung cấp một
đường dẫn cho dịng sóng hài thứ ba chạy ngay cả khi khơng có sẵn
trung tính thứ ba delta.


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
•
Máy biến áp ba pha có lõi ba chân, khơng có cuộn dây nối tam
giác, có thể cung cấp dịng điện ngắn mạch nối đất cao - nếu được thiết
kế thích hợp.
•
Điều này là do đường dẫn từ trở cao đến từ thông thứ tự không
của mạch từ của chúng làm giảm độ lớn của nó một cách đáng kể.
•
Tuy nhiên, thơng lượng thứ tự khơng cịn lại phải đi qua vỏ bình,

thành, đáy bao gồm cả khung lõi, có thể tạo ra hiện tượng quá nhiệt
máy chủ của các thành phần này.


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
•
Vịng lặp khép kín này hình thành giống như một vịng xoắn cấp ba
ảo.
•
Q nhiệt là do dịng điện xốy được tạo ra bởi các từ thơng thứ tự
khơng này.
•
Để quản lý các điểm nóng này, bể chứa có thể được bảo vệ bằng từ
tính để mang các từ thơng thứ tự 0 này.
•
Các khung lõi có thể được cách ly theo cách để ngăn chặn việc xây
dựng các vịng khép kín.


Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
•
Cuộn dây ổn định được kết nối tam giác hoạt động như một “cầu
nối” “chuyển đổi” dịng điện từ trung tính ở thứ cấp thành dòng điện từ
dòng sang dòng ở sơ cấp.
•
Tỷ lệ phân chia dịng điện giữa sơ cấp và cấp ba dựa trên trở
kháng giữa các cuộn dây, trong hầu hết các trường hợp.

Ứng dụng - Hiệu suất máy biến áp (Tiếp
theo)
Tác dụng của việc bổ sung cuộn dây ổn định trên máy biến áp
Wye-Wye trong điều kiện sự cố SLG.

25 máy biến áp kV Wye-Wye
không ổn định cuộn dây; đầu cuối
(hoặc pha) sơ cấp tương ứng mang
dòng điện ngắn mạch đầy đủ.

25 kV (rms) Máy biến áp Wye-WyeThứ ba, dòng điện ngắn mạch được
chia sẻ bởi cuộn dây thứ ba (không
được hiển thị ở trên) dựa trên trở
kháng đan xen, sau đó được chia sẻ
bởi các pha khác (hiển thị ở trên).


Thiết kế & Xây dựng,
Ổn định quanh co
• Vì các cuộn dây ổn định không cần cung cấp điện, chúng có thể
được thiết kế cho bất kỳ điện áp nào miễn là nó cung cấp số vịng
ampe cần thiết khi bị lỗi SLG.
• Vì lý do này, chúng được thiết kế một điện áp thấp hơn và giữ
nguyên lõi tiếp theo.
• Điều này làm tăng chi phí tổng thể của máy biến áp vì cuộn thứ
cấp và cuộn sơ cấp được quấn trên nó.


Thiết kế & Xây dựng,

Ổn định quanh co
• Cuộn dây ổn định cần được thiết kế đối với các ứng suất cơ học do
ngắn mạch một đường dây nối đất.
• Ngồi ra, ứng suất nhiệt do dịng điện ngắn mạch chạy qua nó.
Nhiệt độ điểm nóng cho phép sẽ được chọn tùy thuộc vào thời gian
tải và tác động tích lũy từ các chu kỳ đóng lại trong q trình ngắn
mạch.
• Cường độ dịng điện ngắn mạch có thể nằm trong khoảng từ 1%
đến 50% tổng số vòng dây ngắn mạch, phụ thuộc vào trở kháng giữa
các cuộn dây.


Thiết kế & Xây dựng,
Ổn định quanh co
• Ngồi ra, hệ thống cách điện cần được thiết kế cho các điện áp
tăng được truyền từ một cuộn dây khác.
• Thơng số điện áp của cuộn dây ổn định không liên quan vì mục
đích là cung cấp số vịng ampe thứ tự yêu cầu, tuy nhiên, thông số
điện áp phải nhỏ hơn cuộn dây LV liền kề để giữ cho điện áp được
truyền thấp hơn.
• Đơi khi, để hạn chế dịng ngắn mạch lưu thông bên trong cuộn
dây ổn định, các cuộn kháng được sử dụng nối tiếp với cuộn dây ổn
định trước khi hình thành tam giác.


Thiết kế & Xây dựng,
Ổn định quanh co
•
Thơng thường, một góc của cuộn dây ổn định được đưa ra ngồi
qua ống lót thích hợp - điều này cho phép nối đất bất kỳ điện áp

chuyển nào và đo điện trở cách điện, hệ số cơng suất.
•
Đơi khi, tất cả các góc của cuộn dây ổn định được đưa ra đ ể kích
thích máy biến áp trong q trình thử nghiệm, vì nó cung c ấp đi ện áp
đủ thấp khi LV và HV đều là điện áp cao.


Khuyến nghị - Có bắt buộc phải
quấn dây ổn định khơng?
•
Tác dụng chính của việc ổn định cuộn dây trong máy biến áp được
kết nối YY là để giảm trở kháng thứ tự khơng và để kiểm sốt sự tạo ra
và dòng chảy của điện áp và dòng điện hài thứ ba.
•
Một thiết kế với cuộn dây ổn định sẽ là mặt an tồn của tất cả các
cân nhắc có thể.
•
Có một khoản chi phí bổ sung khơng cần thiết có thể xảy ra đối với
nó.
•
Mặt khác, việc loại bỏ cuộn dây ổn định có thể bao gồm, khơng chỉ
chi phí mà cịn có thể giảm số lượng linh kiện tiếp xúc với dòng ngắn
mạch.


Khuyến nghị - Có bắt buộc phải quấn
dây ổn định khơng?
• Từ tính năng kỹ thuật, việc cuộn dây ổn định có thể được bỏ qua
hay khơng hồn tồn phụ thuộc vào những điều sau đây:
•

Liệu đặc tính thứ tự khơng và sóng hài bậc ba thu được có
tương thích với hệ thống mà máy biến áp sẽ được lắp đặt hay không
(hoạt động ở trạng thái ổn định, thực hành chuyển tiếp, nối đất.
•
Liệu máy biến áp có khả năng hoạt động đáng tin cậy trong
các điều kiện khẩn cấp và thống qua dự kiến hay khơng.
• Điều này phải được thảo luận và thống nhất giữa nhà sản xuất
máy biến áp và kỹ sư chỉ định (khách hàng).


Khuyến nghị - Có bắt buộc phải quấn
dây ổn định khơng?
• Trong một số ứng dụng, sẽ khơng có vấn đề gì nếu cuộn dây ổn
định bị bỏ qua khỏi máy biến áp vì những điều sau đây:
•
Ngày nay tải trên các đường dây tải điện đã gần được cân
bằng hơn rất nhiều.
•
Các mạch trở lại mặt đất của điện thoại đã được thay thế
bằng cáp hoặc cáp trở lại bằng kim loại. Ngồi ra, việc chuyển đổi từ
truyền thơng cáp sang cáp quang loại bỏ tất cả các khả năng gây
nhiễu.
•
Thiết bị chuyển tiếp hiện đại có thể tính tốn các thành phần
khác nhau của điện áp và dịng điện.
•
Các lõi của máy biến áp hiện đại có đặc tính bão hịa tốt hơn
tạo ra các thành phần sóng hài thứ ba.

Tài liệu tham khảo
• [1] PC57.158 / D7A, tháng 7 năm 2017, “Dự thảo Hướng dẫn
ứng dụng cuộn dây cấp ba và ổn định trong máy biến áp điện”.

• [2] Kulkarni, SV, Khaparde, SA, “Kỹ thuật máy biến áp - Thiết kế
và Thực hành”, Marcel Dekker, New York, 2004.
• [3] Blume, LF và cộng sự, “Kỹ thuật máy biến áp - Chuyên luận
nd
về lý thuyết, hoạt động và ứng dụng của máy biến áp”, 2 Edition,
John Wiley và Sons, 1951, New York.


Câu hỏi

Tơi sẽ sẵn lịng trả lời bất kỳ câu hỏi nào của bạn.