Máy biến điện áp





Máy biến điện áp
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

1
LỜI MỞ ĐẦU


Máy biến điện áp (BU) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện
.Để vận hành hệ thống điện được an toàn ta cần phải đo lường và bảo vệ để
biết được các thông số của nó rồi từ đó có phương pháp điều chỉnh hợp
lý,cũng như tránh được thiệt hại khi có sự cố xẩy ra.Việc thực hiệ
n đo điện
áp xoay chiều với điện áp cao thì dụng cụ thông thường không thể đáp ứng
được vì điện trở cách điện của thiết bị không cho phép,còn nếu thiết kế chế
tạo thiết bị đo lường và bảo vệ với điện áp cao thì rất tốn kém và không an
toàn cho người dùng.Vì vậy để đo lường và bảo vệ ở điện áp cao ngườ
i ta
phải dùng một thiết bị trung gian để giảm điện áp xuống thiết bị này được
gọi là máy biến điện áp .
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ,máy biến điện áp
đã được cải tiến rất nhiều về kiểu loại ,kết cấu ,vật liệu chế tạo cũng như tính
năng làm việc .
Trong đề tài đồ án củ
a em , em sẽ thiết kế máy biến điện áp một pha
ngâm dầu, tiêu chuẩn IEC- 186 với các số liệu ban đầu :
điện áp sơ cấp U
1đm
= 35/
3
kv
điện áp thứ cấp U
2đm
= 100/
3
kv
công suất định mức S
2đm
= 150 VA
cấp chính xác 1 với điện áp thay đổi ( 0,8
÷
1,2)U
đm
,phụ tải ( 0,25
÷

1)S
đm
, cosϕ = 0,8
Toàn bộ đồ án gồm có 4 chương :
Chương I :phân tích chọn phương án ,tính chọn cách điện .
Chương II : tính tóan điện từ máy biến điện áp
Chương III: tính toán sai số máy biến điện áp và hiệu chỉnh sai số
Chương IV: tính toán và thiết kế kết cấu
Do trình độ và thời gian còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi
những thiếu sót .Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầ
y ,cô và của
các bạn để đồ án của em hoàn chỉnh hơn .

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Tín Hữu đã tận tình hướng dẫn
em làm và hoàn thành đồ án ,và các thầy ,cô giáo đã day em trong 5 năm
qua để em có kiến thức hoàn thành đồ án này .
Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên
Vũ Huy Cường
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

2
CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN ,TÍNH CHỌN CÁCH ĐIỆN

1.1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP

Hệ thống điện thường có điện áp cao nên khi đo lường và bảo vệ gặp
rất nhiều khó khăn .Nếu ta thiết kế ,chế tạo thiết bị đo lường và bảo vệ với
điện áp cao thi sẽ rất tốn kém và nguy hiểm cho người sử dụng .Vì vậy ta
cần giảm điện áp xuống để dùng các thiết bị đo lường và bảo vệ
thông
thường ở điện áp thấp ,tiêu chuẩn,an toàn .Thiết bị dùng để giảm điện áp cao
xuống điện áp thấp ,tiêu chuẩn được gọi là máy biến điện áp
Máy biến điện áp là một loại khí cụ điện dùng để hạ điện áp cao xuống
điện áp thấp tiêu chuẩn ,an toàn dùng cho đo lường và bảo vệ rơle. Trị số
điện áp thứ
cấp lấy theo tiêu chuẩn nhà nước .ở Liên xô Châu âu và là 100V
hoặc
3/100
V ,ở Anh và các nước ả rập là 100V ,ở mỹ 120 V .Trên hình
H1.1 trình bày sơ đồ đấu dây của BU một pha .Cuộn dây sơ cấp nối với phía
điện áp cao qua cầu chì bảo vệ cao áp .Cuộn dây thứ cấp cấp nguồn cho các
thiết bị đo lường và bảo vệ qua cầu chì bảo vệ hạ áp .Để an toàn một đầu
cuộn hạ áp và lõi thép của BU được nối đất











Hình 1.1
Đối với BU không yêu cầu độ bền nhiệt và độ bền điện động cao ,vì dòng
điện thứ cấp rất bé thậm chí khi ngắn mạch ở mạch thứ cấp cũng không sinh
ra hiệu ứng nhiệt và điện động nào cả ,hơn nữa ở mạch máy biến điện áp
thường đặt cầu chì bảo vệ .
Máy biến điện áp có các cấp chính xác sau :0,2; 0,5; 1; 3; và 6 BU v
ới
cấp chính xác 0,2 dùng cho mẫu ,cấp 0,5 dùng cho đo đếm điện năng ,cấp 1
dùng cho đồng hồ bảng ,còn cấp 3 và cấp 6 dùng cho bảo vệ .Cấp chính xác
của BU không đổi khi điện áp sơ cấp giao động trong khoảng U= (0,8
÷
1,2)U
đm
,phụ tải bằng S
t
= (0,25

)S
đm
,với cosϕ = 0,8.
Trị số sai số lớn nhất đối với các cấp chính xác khác nhau được ghi trong
bảng dưới đây :
.bảng 1-1 giới thiệu sai số lớn nhất của máy biến áp.

C
A
B
V
a
x
A
X
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

3
Cấp chính xác Sai số lớn nhất
điện áp {%} Góc [phút]
0,2
2,0±
10±
0,5
5,0±
20±
1

40±
3

Không qui định

Khuynh hướng phát triển máy biến điện áp hiện nay là thiết kế chế tạo
những máy biến điện áp có dung lượng lớn ,điện áp thật cao ,dùng nguyên
liệu mới để giảm kích thước và trọng lượng máy .Về vật liệu hiện nay đẫ
dùng loại thép cán lạnh không những có từ tính tốt mà tổn hao sắt lại tốt do
đó nâng cao được hiệu suất của máy biến điện áp .

1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP

ta xét sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp một pha hai dây quấn
như hình 1.1









Hình 1.2
,cảm ứng ra các suất điện động (s.đ.đ) e
1
và e
2
.Dây quấn thứ cấp có s,đ.đ sẽ
sinh ra dòng điện i
2
đưa ra tải với điện áp là u
2
.
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin ,thi từ thông do nó sinh
ra cũng là một hàm số hình sin:
Φ = Φ
m
sinωt
do đó theo định luật cảm ứng điện từ ,s.đ.đ cảm ứng trong các dây quấn sẽ là
:

)
2
sin(2
cos
sin
.
1
1111
Π
−=
Φ−=
Φ
−=
Φ
−=
tE
tw
dt
td
w
dt
d
we
m
m
ω
ωω
ω


)
2
sin(2
cos
sin
.
2
2222
Π
−=
Φ−=
Φ
−=
Φ
−=
tE
tw
dt
td
w
dt
d
we
m
m
ω
ωω
ω

trong đó :
Φ
W
2
W
1
I
2
I
1
Z
t



U
1
U
2
Dây quấn sơ cấp có w
1
vòng dây và dây quấn thứ cấp
có w
2
vòng dây đều được quấn
trên cùng một lõi thép .Khi
đặt một điện áp xoay chiều
u
1
vào dây quấn sơ cấp trong
đó sẽ có dòng điện i
1

.Trong
lỗi thép sẽ sinh ra từ thông Φ
móc vòng với cả hai dây quấn

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

4

m
mm
fw
fww
E Φ=
ΦΠ
=
Φ
=
1
11
1
44,4
2
2
2
.
ω


m
mm
fw
fww
E Φ=
ΦΠ
=
Φ
=
2
22
2
44,4
2
2
2
.
ω

là giá trị hiệu dụng của các s.đ.đ dây quấn thứ cấp và sơ cấp
các biểu thức trên cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ
thông sinh ra nó một góc
2
Π

Dựa vào các biểu thức trên người ta định nghĩa tỷ số biến điện áp của BU
như sau :

2
1
2
1
w
w
E
E
k ==

nếu không kể đến điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi
11
EU ≈
;
22
EU ≈

do đó k được xem như tỷ số điện áp giữa hai dây quấn :

2
1
2
1
U
U
E
E
k ≈=


1.3 PHÂN LOẠI VÀ CÁC KIỂU MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
I.phân loại :
máy biến điện áp được phân thành các loại sau :
1.theo số pha: có hai loại
-máy biến điện áp một pha
-máy biến điện áp ba pha
2.theo số dây quấn :
- loại 2 dây quấn
-loại 3 dây quấn
3.theo cấp chính xác :
- theo giá trị sai số cho phép
4.theo phương thức làm mát :
-máy biến điện áp dầu
- máy biến điện áp khô (không khí ).
5.loai thiết bị có :
-máy biến điện áp trong nhà
-máy biến điện áp ngoài trời
-máy bi
ến điện áp cho các thiết bị phân phối hợp bộ .

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

5
II.các kiều máy biến điện áp
Về kiểu máy biến điện áp chia làm 3 nhóm:
-máy biến điện áp khô
- máy biến điện áp dầu
- máy biến điện áp nối tầng

1.máy biến điện áp khô
.
M
áy

biến điện áp khô được chế tạo với điện áp định mức 24 kv.Vật liệu
cách điện là epoxy.
Mạch từ của máy biến điện áp được ghép từ các lá tôn kỹ thuật điện .đối
với mạch từ kiểu HOC –05 thì dùng các tấm tôn dập hình chữ e ,còn các kiểu
máy biến điện áp khác thì dùng các tấm tôn hình chữ nhật . Dây quấn được
quấn nhiều lớp trên nhữ
ng ống khung cách điện và được sơn tẩm bằng sơn
dùng cho điện áp pha .Các máy biến điện áp được nối với lưới bằng các đầu
cực phân bố trên các sứ và ba nêm cách điện .
Các máy biến điện áp HOCK-6-66 chỉ dùng với các thiết bị ,phân phối hợp
bộ cao áp trong các mở than ,khi lắp đặt nó phải đổ một lớp bitum cách điện
kín ,bởi vậy nó không có bệ nêm đầu ra ,các dây quấ
n của máy biến điện áp
được đưa ra bằng các dây cáp mềm
Các máy biến điện áp kiểu HOΠ và 3HOΠ Là những khối đúc mà trong đó
dây quấn và mạch từ được nằm kín trong eboxy .

HÌNH 1.3 GIỚI THIỆU KẾT CẤU BU KHÔ KIỂU HOC-3
1- gông từ
2- cuộn dây cao áp
3-cuộn dây hạ áp
4-các đầu vào cao áp
5-các đầu ra hạ áp







Hình 1.3

Đối với các máy biến điện áp mà dây quấn đượ
c quấn trên các mạch từ hình
xuyến thi dây quấn trong là dây quấn thứ cấp phụ .

2.máy biến điện áp dầu .

4
3


2

1




5
1
2
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

6

Thường được chế tạo với điện áp 35kv trở lên.
Sở dĩ đối với mạng điện có điện áp cao U> 35KV thường sử dụng kiểu
dầu vì : Dỗu vừa cách điện tốt ,vừa làm mát tốt ,hơn nữa dễ bảo quản khi xẩy
ra sự cố về chạm chập dây .Tuy nhiên loại máy biến điện áp kiểu dầu có kết
cấu h
ơi phức tạp vì chúng thường có bình dãn dầu và trong quá trình làm
việc cũng dễ gây ra cháy nổ .Nhưng loại này phù hợp với cấp điện áp cao ,vì
thế cho nên đối với U> 35kv thì để đảm bảo yêu cầu về mặt cách điện cũng
như trong quá trình làm việc ,người ta thường chế tạo loại máy biến điện áp
kiểu ngâm dầu .

Mạch từ được ghép từ các lá tôn kỹ thuật điện dây quấn nhiều lớp được
quấn trên một ống cách điện :dây quấn cao áp có màn chắn tĩnh điện ,các dây
quấn cao áp bao gồm một hoặc hai cuộn si để bảo vệ quá điện áp .
Thùng máy biến điện áp được hàn bằng tôn như của loại máy 3HOM 15-63
,thép phi từ tính bởi vì dùng trực tiếp với các thiết bị và được
đặt gần các
thanh cái dẫn điện của các máy phát lớn .
các đầu ra của dây quấn của phần lớn các máy biến điện áp được nối với đầu
ra trên sứ đặt trên nắp máy .Đầu vào hạ áp và các đầu nối đất của dây quấn
cao áp của các máy biến điện áp 3 HOM 15- 63 ,3 HOM 24-69 được đặt
trên vách thùng .các đầu ra của dây quấn hạ áp các máy biến điện áp 3 HOM
35-66 được đưa ra một mảng đầ
u ra trên thành thùng .
Máy biến điện áp 3 HOM 35-65 và 3HOM 35-66 có bình dãn dầu đặt ở
phía đầu cao áp .ở máy biến điện áp này kín hoàn toàn .ở máy biến điện áp
kiểu khác thì không có bình dãn dầu ,mức dầu trong thùng thường thấp hơn
nằm từ 20-30 cm.

3. máy biến điện áp nối tầng

Với điện áp lớn hơn 35kv để giảm kích thước cách điện ,người ta dùng
kiểu biến áp nối tầng ,mỗi tầng chịu một điện áp nhất định .Với điện áp 110
kv ,thường dùng kiểu hai tầng ,mỗi tầng chịu một nửa điện áp như hình 1.4.
Mỗi tầng kiểu này có mạch từ riêng (I) và (II) ,có cuộn dây cao áp riêng ,mỗi
cuộn chịu một nửa
điện áp pha ,cuộn dây cao áp (BH) của mạch từ MII có
đầu vào nối với điện áp pha ,phía cuối nối với mạch từ và cách điện với MI
.Đầu cao áp của cuộn dây ở mạch từ MI nối với phía cuối của mạch từ MII
và có điện áp bằng 1/2 điện áp pha .Phía cuối của cuộn dây cao áp BH ở
mạch từ MI được nối đất cùng với MI .Phía hạ áp HH có hai cuộn dây a-x và
a
γ
-x
γ
,một cuộn dùng cho đo lường ,một cuộn dùng cho bảo vệ .Hai cuộn bù
(CB
1
) và (CB
2
) dùng để phân bố điện áp đều trên hai cuộn cao áp khi mạch
thứ cấp có tải .




*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

7



















Hình 1.4
Sơ đồ trên hình 1.5 hiện đại hơn và có nhiều ưu điểm so với sơ đồ ở hình
1.4 ,loại này có một mạch từ ,cách ly với đất các cuộn dây được cuốn trên
hai trụ của mạch từ .



















Hình 1.5
A
x



M
U
Φ
a
a
γ

BH
BH

*


*
*
HH
Π
Π
2
φ
U

X
A
x
γ

U
Φ
x


M
BH
CB
2
II
M
I
BH

CB
1
a
a
γ
2
φ
U

*

*

*
*

*
HH
X
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

8
III.giới thiệu một số loại máy biến điện áp


Trong hệ thống điện hiện nay có thể có 3 loại máy biến điện áp :
Loại cảm ứng điện từ
Loại tụ điện phân áp
Các máy biến điện áp kiểu mới
1.Máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ
Máy biến điện áp có thể được chế tạo 3 pha (thường cho cấp điện áp U<
35kv) hiệ
u chỉnh một pha (cho U

66kv) ,với một hiệu chỉnh hai cuộn dây
thứ cấp .Tuỳ theo điện áp cần thiết ở phía thứ cấp ta có thẻ sử dụng các loại
máy biến điện áp khác nhau ,đấu nối theo những sơ đồ khác nhau .Sơ đồ
hình 1.6 sử dụng 3 máy biến điện áp một pha ,hai cuộn dây
Các máy biến điện áp một pha hai dây quấn đến 35kv có thể được nối thành
tổ máy biến đ
iện áp ba pha theo sơ đồ y
0
-y
0
có trung tính của sơ cấp và thứ
cấp nối đất hình 1.6 .
Hình 1.6









Sơ đồ tam giác hở gồm 2 máy biến điện áp một pha nối với hệ thống ba
pha như hình h1.7 .Khác với sơ đồ tam giác ,đồ thị vectơ của sơ đồ tam giác
hở chỉ là 2 cạnh của tam giác đều .Đặc điểm của sơ đồ này là khi tải của ba
pha đối xứng , công su
ất của cả hai máy biến điện áp bằng công suất của
một máy biến điện áp nhân với
3

Tức là nhỏ hơn 13% so với tổng công suất của chúng











Hình1.7




C
B
A
a b
c
C
B



w
w
A
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

9
Quá trình quá độ trong máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ thông
không có ảnh hưởng gỉ lớn đến sự làm việc của thiết bị bảo vệ .
Thành phần một chiều của điện áp quá độ cũng được phản ánh dẽ dàng
sang phía thứ cấp ,hài bậc cao cũng vậy .Trong một số trường hợp có thể xẩy
ra cộng hưởng nếu tầ
n số của hài bậc cao trùng với tần số cộng hưởng của
máy biến điện áp .Khả năng cộng hưởng sẽ được giảm thấp nếu phụ tải phía
thứ cấp là điện trở tác dụng ,hiệu chỉnh tổn hao công suất phía thứ cấp khá
lớn .


2. Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp

Đối với hệ thống điện áp cao đến 765kv ,cũng có thể sử dụng máy biến
điện áp làm việc theo nguyên lý phân áp điện dung .
Máy biến điện áp điện dung có thể được nối với các dụng cụ đo lường
thông thường và rơle bảo vệ .
Chúng cũng có thể được phép dùng trong mục đích đo đếm tiền điện .
Kích thước của máy biến đi
ện áp kiểu điện từ tỷ lệ với điện áp sơ cấp của nó
.Khi điện áp tăng ,giá thành loại BU kiểu điện từ tăng nhanh vì cách điện cao
.Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp cho điện áp cao có tính kinh tế hơn .

























Phân áp kiểu tụ cũng giống như
phân áp kiểu điện từ ,điện áp lấy ra
ở một vị trí phân áp nào đó phụ thuộc
vào vị trí phân áp và tổng trở của phụ
tải hình 1.8
Trong bộ phân áp kiểu tụ ,tổng trở
của nguồn mang tính dung kháng hình
1.9 đấu nối tiếp vào mạch phân áp
.Nếu tụ điện và cuộn điện kháng
không chứathành phần điện tr
ở tác
dụng thì vềnguyên lý có thể bù hoàn
toàn tổng trở nguồn và lấy ra công
suất tù
y ý ở phía thứ cấp .
Trên thực tế các cuộn kháng đều
chứa thành phần điện trở tác dụng
nên công suất đầu ra của bộ phân
ápbị hạn chế .Nếu muốn lấy trực
tiếpđiện áp thứ cấp bằng điện áp thứ
cấp danh định của BU ,chẳng hạn
bằng 100v ,thì để đạt công suất phụ
tải danh định ,trị số của tụ phân áp
ph
ải rất lớn ,Để giảm dung lượng của
tụ phân áp và đảm bảo công suất đầu
ra của BU ,người ta sử dụng sơ đồ có
máy biến áp điện từ trung gian .

a
x
X

A
C
1
C
2
Z
pt
Hình 1.8
a
x
X

A
C
1
C
2
Z
pt
L
Hình 1.9
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

10

trên hình 1.10 trình bày sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp kiểu này .















Bộ phân áp gồm hai tụ C
1
và C
2
có thiết bị tải ba (TB) kết hợp truyền tin
trong lưới điện .Để cung cấp đủ công suất cho đầu ra ,người ta dùng một biến
áp có cuộn sơ cấp A
1
x ,nối tiếp qua cuộn kháng (P) cộng hưởng với trị số tụ
điện (C
1
+ C
2
)và cuộn lọc cao tần đấu song song với tụ điện C
2
với điện áp
khoảng 4 đến 12kv .Đầu ra có hai cuộn dây :cuộn (a-x) dùng cho mạch đo
lường và bảo vệ ,còn cuộn (a’-x’) dùng để cản dịu chống cộng hưởng sắt từ
và ảnh hưởng của quá trình quá độ.
Nhược điểm chính của loại máy biến điện áp phân áp bằng tụ điện là có
khả năng sinh ra quá điện áp cao khi có hiện tượng cộng hưởng sắt từ
.Vì
cuộn kháng phi tuyến kết hợp với tụ điện nên có khả năng xẩy ra cộng hưởng
không những với sóng cơ bản mà còn với cả các sóng hài ,vì vậy sẽ gây ra
nguy hiểm với cáchiện điện .
3.Máy biến điện áp ‘kiểu mới ‘.

a.BU phân áp kiểu tụ điện có khuếch đại
Loại BU kiểu này tránh được hiện tượng cộng hưởng sắt từ vì không sử dụng
máy biến áp điện từ sau khi phân áp mà dùng bộ khuếch đại .Sơ đồ nguyên
lý của loại này được cho ơdr hình 1.11 điện áp sơ cấp U
s
được bộ tụ phân áp
giảm xuống trị số
u
s
K
U
,K
u
là tỷ số phân áp và đặt vào đầu vào của bộ tiền
khuếch đại 1 .






U
Φ
C
1
C
2
A
TB




a’
x’
a
xX
A
1
P
L
U
c2
Hình 1.10

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

11

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

12










Điện áp đầu ra của bộ tiền khuếch đại 1 sẽ được dẫn theo cáp đồng trục 2
đến bộ khuếch đại công suất 3,với nguồn nuôi 4 .Đầu ra của bộ khuếch đại 3
được nối với phía sơ cấp của máy biến áp cách ly 5 ,còn phía thứ cấp có hai
cuộn dây ,một cuộn dùng cho đo lường, một cuộn dùng cho bảo vệ, với tổng
công su
ất khoảng vài chục vôn –ampe
Ưu điểm của loại biến áp này là kết cấu đơn giản ,làm việc trong quá trình
quá độ tương đối tốt .Hạn chế chính của loại này là công suất của đầu ra thấp
nên chỉ được dùng cho các rơle số hoặc rơle tĩnh có công suất tiêu thụ bé
.BU kiểu tụ phân áp có khuếch đại đã được chế tạo và được sử dụng nhiều
năm trong l
ưới điện cao áp .
b. Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLS
Khi cho hai sóng ánh sáng chạy qua một tinh thể khúc xạ kép được đặt dưới
tác dụng của một điện trường E,ta có thể đo được góc lệch pha δ giữa hai
sóng này theo hiệu ứng điện quang tuyến tính POCKELS:
δ = K
dq
.E.L
trong đó :K
dq
–là hệ số điện quang ,K
dq
=8,2.10
-6
rad/v.m đối với tinh thể
thạch anh
E là cường độ điện trường trong tinh thể , V
L chiều dài đường đi của ánh sáng trong tinh thể , m.
Trên hình 1.12 trình bày sơ đồ nguyên lý của loại BU này










Bộ phận phân áp gồm tụ C
1
và phần tử POCKELS với điện dung C
2
được
đấu với điện áp cần đo U
s
.Điện áp đặt lên phần tử 2 tạo trong tinh thể một
u
s
K
U
C
2
Us





Dây dẫn
C
1
1
2
3
4
5
U
2
U’
2
Hình 1.11

U
s
U
t


Z
pt

8
7
65
λ
/4
2
1
C
1
4
3
Hình 1.12

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

13
điện trường E,tỷ lệ với điện áp cần đo .Chùm ánh sáng từ nguồn sáng 3 được
đưa qua bộ phân cực 4 để phân thành hai sóng quang lệch pha nhau một góc
Π/2 và chúng được chiếu qua phần tử 2.
Dưới tác động của điện trường E trong tinh thể của phần tử hai sóng sẽ có
tốc độ lan truyền khác nhau và làm tăng góc lệch pha δ giữa chúng ,sau đó sẽ
đi qua bản cực 5 có bề dày bằng
ẳ bước sóng để tiếp tục làm lệch pha thêm
trước khi đưa đến bộ phận phân tích 6 .Độ sáng đầu ra ở bộ phận 6 tỷ lệ với
góc lệch pha δ, vì vậy nó càng
Tỷ lệ với điện áp được đo .Điốt quang 7 có chức năng biến đổi cường độ ánh
sáng nhận được từ bộ phân tích 6 thành tín hiệu da ,qua bộ khuếch đại 8 để
cho điện áp U
r
tỷ lệ với điện áp U
s
.
Loại máy biến điện áp kiểu này có cấu trúc khá phức tạp nên phạm vi ứng
dụng còn hạn chế.

1.4
SAI SỐ CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ HIỆU CHỈNH SAI SỐ

I.
sai số của máy biến điện áp
1.Hệ số biến đổi điện áp

Trong máy biến áp điện lực thường không kể đến độ sụt áp ở chế độ
không tải trên các dây quấn nên hệ số biến đổi của máy biến áp được tính
như sau :

02
1
2
1
2
1
U
U
W
W
E
E
k
≈==

trong đó : U
1
,U
02
là điện áp sơ cấp và thứ cấp
E
1
, E
2
là sức điện động sơ cấp và thứ cấp
W
1
, W
2
là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp
Về góc pha đối với máy biến áp điện lực khi không tải chúng ta cũng bỏ qua
sự lệch pha của điện áp dây quấn sơ cấp và thứ cấp .Đối với máy biến điện
áp thì không thể bỏ qua vấn đề này vì nó sẽ gây ra sai số điện áp lớn và làm
cho cấp chính xác của máy biến điện áp sẽ khác với c
ấp đã định trước .Để
hiểu rõ hơn về sai số điện áp ở các chế độ làm việc của máy biến điện áp
chúng ta sẽ xét riêng các quá trình xẩy ra khi không tải và khi có tải .
2.chế độ không tải
Khi đặt điện áp xoay chiều U
1
vào dây quấn sơ cấp W
1
thì trong dây quấn
sơ cấp cảm ứng một sức điện động E
1
ngược chiều với U
1
và do có dòng
điện không tải sẽ xuất hiện xụt áp trên dây quấn sơ cấp .Nếu bỏ qua xụt áp
đó thì sức điện động E
1
=U
1
và đường cong đồ thị của từ thông sẽ có dạng
hình sin như hình 1.13

đồ thị hình 1.13 có thể được thay bằng đồ thị véctơ hình 1.14
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

14









































0

U
1,
E
1


E
1
U
1
Φ
ω
t
Hình1.13
Đồ thị vectơ hình 1. 14 chỉ đúng với
một BU lý tưởngnghĩa là BU không
có tổn hao năng lượng .
Tuy nhiê trong BU thực sẽ có tổn
hao năng lượng xẩyra trong mạch từ
và dây quấn .Vì thế đồ thị véctơ
phứctạphơnnhư hình115
E
1
I
ox
U
1
0


Φ

Hình 1.14

ở trường hợp biến áp lý tưởng với
chế độ không tải thì trong cuộn sơ
cấp có dòng điện I
o
= I
ox
đi qua ,và
tạo nên từ thông Φ,từ thông này móc
vòng với cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
của biến áp . Còn ở máy biến điện
áp thực tế thì dòng không tải này gồm
2 thành phần : thành phần tác

dụng
(I
or
) và thành phần phản kháng (I
ox
)
tạo nên sự tổn hao ở chế độ không tải
.Véc tơ dòng điện toàn phần I
o
là tổng
hình học của hai véctơ I
or
và I
ox
như
hình 1. 15 dòng điện không tải chạy
qua cuộn sơ cấp và gây ra trong cuộn
sơ cấp sụt áp :
U
0r1
= I
o
.r
1
Mặt khác dòng điện I
o
còn tạo ra từ
thông tản Φ
ox
,từ thông tản này tạo ra
sức điện động E
ox1
.Lấy dấu ngược lại
của sức điện động E
ox1
thì ta đước sụt
áp U
ox1
có nghĩa là U
0x1
=-

E
ox1
vì sức
điện động E
ox1
chậm pha so với từ
thông Φ
ox
một góc 90
0
kể từ dòng
điện I
o
,cũng như đã được biểu thị ở
hình 1.16
I
ox
U
1
E
1
Φ

I
or
I
o
hình1.15

Δ
U
Hình 1.16
U
ox1
-U
1
Uor
1
δ
o
I
o
-E
ox1
=U
ox1
-Eo
1
Φ
ox
Eo
1
I
ox
90
α

Φ

E
ox1
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

15






3.chế độ có tải .
Trường hợp khi có tải có thể là tải điện trở ,tải điện cảm ,tải điện
dung hoặc tải hỗn hợp .Khi có tải thì cuộn sơ cấp và thứ cấp sẽ xuất hiện
dòng điện tải và nó gây ra trong cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy các sụt
áp .Lúc này ở cuộn sơ c
ấp thì các sụt áp được cộng lại (tổng hình học )
cùng với sụt áp do dòng điện không tải tạo ra .
Để tiện cho việc nghiên cứu đồ thị vectơ ta cần phải qui đổi các véctơ
sức điện động và dòng điện thứ cấp về sơ cấp ,việc qui đổi các vec tơ
sức điện động và dòng điện được thực hiện bằng cách nhân sứ
c điện
động thứ cấp với hệ số biến áp K ,còn dòng điện thứ cấp thì chia cho K :
K.E
2
= E’
2
= E
1

Và I’
2
=
K
I
2
=I
1
Điều này cho ta có thể khảo sát các vectơ sụt áp trong cùng một tỷ lệ
.Trên hình 1.17 trình bày đồ thị vectơ của máy biến điện áp với trường
hợp tải cảm .





















ở hình 1.16 véc tơ U
ox1
sớm trước véc tơ I
o
một góc 90
0
.Véc tơ U
or1

cùng chiều ,hướng với véc tơ I
o
.Từ hình vẽ ta thấy điện áp sơ cấp
U
1
cần được bù hết cho –E
01
và cả 2 sụt áp U
or1
và U
ox1
do đó ta có
U
1
=-E
o1
+U
or1
+ U
ox1
-E
01
U
1
δ
-E
1
U
ox1
U
or1
U
x1
U
r1
U’
x2
U’
r2
-U’
2
-I’
2
I
o
Φ

I
1
Δ
U
Hình 1.17

*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

16


Giải thích các véc tơ trong đồ thị :
U
or1
, U
ox1
là sụt áp tác dụng và phản kháng trong dây quấn sơ cấp do
dòng điện không tải I
o
.
U
r1
,
U
x1
là sụt áp tác dụng và phản kháng trong dây quấn sơ do dòng
điện tải I
1
U’
r2
, U’
x2
là sụt áp tác dụng và phản kháng trong dây quấn thứ cấp
qui đổi về dây quấn sơ cấp .
U
1
là điện áp sơ cấp
-E
o1
sức điện động sơ cấp ngược chiều khi không tải
-E
1
là sức điện động sơ cấp ngược chiều khi có tải
E’
2
là sức điện động thứ cấp khi có tải ,qui đổi về dây quấn sơ cấp .
U’
2
điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp .
I
1
và I’
2
dòng điện có tải sơ cấp và thứ cấp đã qui đổi về sơ cấp
I
o
là dòng điện không tải
ΔU là sai số điện áp
δ là sai số góc
Vì dòng điện tải thứ cấp I’
2
gây ra ở cuộn thứ cấp sụt áp do điện trở và
điện kháng U’
r2
,U’
x2
của cuộn thứ cấp cho nên sức điện động thứ cấp
E’
2
,ngoài điện áp thứ cấp U
2
cần phải bù thêm các sụt áp đó .Từ đó suy
ra điện áp thứ cấp trên các đầu ra của dây quấn thứ cấp sẽ nhỏ hơn sức
điện động một lượng sụt áp .
U’
2
= E’
2
+ U’
r2
+ U’
x2

Dòng điện sơ cấp khi có tải I
1
cũng gây ra trong dây quấn sơ cấp sụt áp
U
r1
và U
x1
.Các sụt áp này cộng với các sụt áp khi không tải U
or1
,U
ox1

cần bù thêm bằng điện áp U
1
.
U
1
= - E’
2
+
U
or1
+U
ox1
+ U
r1
+ U
x1


4.sai số của máy biến điện áp
Trên cơ sở đồ thị véc tơ có thể rút ra công thức tính sai số của BU.
a.tính sai số ở chế độ không tải
Sai số của điện áp khi không tải ΔU
o
có thể xác định bằng cách dùng
đồ thị vectơ hình 1.9
Theo định nghĩa ở chế độ không tải thì :
ΔU
o
= -E
o1
– U
1
(4-0)
do góc δ
o
(góc giữa véctơ U
1
và E
o1
) có giá trị nhỏ cho nên có thể coi
véc tơ U
1
bằng hình chiếu của nó trên trục tung .Khi đó ta tính được sai
số điện áp biểu thị bằng % bằng :
ΔU
0
= -(U
or1
sinα + U
ox1
cosα ). (4-1)
Trong đó :
U
or1
và U
ox1
là sụt áp tác dụng và phản kháng ở cuộn sơ cấp .
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

17
α là góc từ trễ (góc giữa vectơ dòng điện không tải I
o
và thành phần
phản kháng của nó )
dấu (- ) thể hiện sai số âm
Trị số U
or1
và U
ox1
được phân tích như sau :
U
or1
= U
r1
.
1
I
I
o
=U
r1
.
α
sin.
1
I
I
or
= U
r1
.
α
sin
or
i


U
ox1
= U
x1
.
1
I
I
o
=U
x1
.
α
cos.
1
I
I
ox
= U
x1
.
α
cos
ox
i

Trong đó :
U
r1
và U
x1
là sụt áp do điện trở và điện kháng của cuộn sơ cấp khi tải
định mức
i
or
và i
ox
là tỷ số giữa thành phần dòng điện tác dụng và dòng điện
phản kháng của dòng điện không tải và dòng điện định mức
Thay các giá trị U
or1
và U
ox1
vào công thức (4-1) ta được :
ΔU
0
= ( U
r1
.i
or
+

U
x1
.i
ox

)
Sai số về góc ở chế độ không tải theo định nghĩa là góc δ
o
giữa các vectơ
U
1
và -E
o1
.Vì giá trị của góc δ
o
rất nhỏ cho nên ta có thể coi
tgδ
0


δ
o

Nếu sai số góc được biểu thị bằng phút thì tương tự như công thức cho
sai số điện áp ,từ giản đồ vectơ ta rút ta công thức tính sai số góc
δ
o
=
100
3440
.(U
or1
.cosα - U
ox1
.sinα)
=34,4 (U
r1
.i
ox
–U
x1
.i
or
)
trong đó : hằng số 3440 = 360.60/2Π(phút /rad.)
sai số về góc được coi là dương nếu vectơ -E
o1
sớm trước vectơ U
1
như
vậy ở trường hợp như vẽ ở hình 1.9 thì sai số góc là âm .

b.tính toán sai số khi có tải .
Sai số điện áp khi có tải ΔU
H
được xác định theo công thức sau:
ΔU
H
=-(U
nr
cosϕ
2
+ U
nx
sinϕ
2
) (4-2)
trong đó :
U
nr
= U
r1
+ U
r2
; U
nx
=

U
x1
+ U
x 2
là các sụt áp tác dụng
và các sụt áp phản kháng trong dây quấn sơ cấp và
thứ cấp khi có tải .
cosϕ
2
là hệ số công suất của tải.
Sai số về góc ở chế độ có tải là δ
H
quá nhỏ cho nên người ta coi :
tgδ
H


δ
H

Trên cơ sở đồ thị vectơ hình 1.10 ta có :
δ
H
= 34,4 (U
nr
sinϕ
2
– U
nx
cosϕ
2
) (4-3)
Do đó sai số điện áp và sai số về góc toàn phần khi có tải được xác định
bằng tổng sai số do dòng điện không tải và có tải gây ra :
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

18
ΔU = ΔU
o
+ ΔU
H
và δ = δ
o
+ δ
H


5.hiệu chỉnh sai số của máy biến điện áp


Sụt áp của BU có thể bù bằng cách hiệu chỉnh .Sự điều chỉnh điện
áp ΔU
k
là sự cố ý thay đổi hệ số biến đổi về phía tăng điện áp thứ cấp
,được tính bằng % .Từ công thức (4-0) và (4-2) ta thấy sai số điện áp
luôn âm .Ta đưa điện áp hiệu chỉnh dương ΔU
k
vào làm giảm giá trị
tuyệt đối của của sai số điện áp .
Sự hiệu chỉnh được thực hiện bằng cách sao cho ở chế độ không tải
của máy biến điện áp có một chút sai số dương nằm trong giới hạn cho
phép của cấp chính xác , có nghĩa là tăng một chút điện áp thứ cấp.Để
làm điều này ta tăng số vòng dây của cuộn thứ cấ
p lên một lượng nào đó
.Nhưng trong thực tế người ta thường giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp
,bởi vì như vậy sẽ tiết kiệm được dây dẫn và chính xác hơn.
Việc hiệu chỉnh số vòng dây ΔW được xác định theo công thức :
ΔW = W
1
.
100
k


trong đó :
W
1
là số vòng dây của cuộn sơ cấp
Với việc điều chỉnh sai số kiểu này thì cho phép ta tiết kiệm được các
vật liệu .Sau khi hiệu chỉnh ta có sai số điện áp sẽ là :
ΔU = ΔU
k
+ ΔU
o
+ ΔU
H

Ngoài việc hiệu chỉnh điện áp còn phải hiệu chỉnh sai số góc ,với máy
biến điện áp một pha không thể thực hiện hiệu chỉnh góc

1.5

PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
Các máy biến điện áp được sử dụng trong lưới điện xoay chiều khi
điện áp cao hơn 400 V ,chúng ta cũng dùng để nối dụng cụ đo ( tần số
kế, công tơ mét ,woats ke ,và các rơle điều khiển ,bảo vệ )
Dưới đây giới thiệu một số sơ đồ máy biến điện áp thông dụng nhất
được sử dụng trên mạng điện . Trong mạng th
ứ cấp của máy biến điện áp
có đấu cầu chì và các điện trở để hạn chế dòng sao cho những trường
hợp sự cố không ảnh hưởng đến máy biến điện áp .
Việc đấu máy biến điện áp vào mạng được tiến hành bằng cách dùng
cầu dao cao áp .Cầu chì đặt trong mạch thứ cấp máy biến điện áp để bảo
vệ ngắn mạch có th
ể xảy ra ,cầu dao ,điện trở trong các sơ đồ thì thường
không được vẽ ra .
Máy biến điện áp một pha hai dây quấn được dùng trong các thiết bị
một pha hoặc ba pha .Khi dùng trong lưới ba pha thường đấu với điện
áp dây của lưới ba pha như hình 1.1
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

19
Một trong các đầu dây của dây quấn thứ cấp để bảo đảm an toàn khi
vận hành phải được nối đất .Hai máy biến điện áp một pha được nối
thành sơ đồ tam giác hở có thể dùng để đấu (w) ,công tơ ,hoặc các bộ
điều khiển điện áp .
Các máy biến điện áp một pha loại dây quấn kiểu 3HOM được chế
tạo theo kiểu một cực tính nghĩa là ch
ỉ có một đầu dây A của dây quấn
sơ cấp cao áp có cách điện tương ứng với điện áp toàn phần .
Sơ đồ nối dây của máy biến điện áp kiểu 3 HOM hình 1.18











Hình 1.18
Dây quấn sơ cấp của máy biến điện áp một pha được nối với lưới ,một
đầu được nối với đất ,do đó được tính toán với đ
iện áp một pha tức là
điện áp dây chia cho
3
.tuy nhiên theo tiêu chuẩn các ,máy biến điện áp
kiểu 3 HOM có điện áp định mức đến 35 kv phải chịu được điện áp dây (
ơ chế độ sự có không dưới 4 giờ )














Dây quấn thứ cấp phụ của máy biến điện áp được nối theo sơ đồ Δ hở
dùng để đấu rơle bảo vệ tiếp đất .sơ đồ hình 1.19
a
γ
A X


a
x
a
γ
x
γ
0
x
γ

















C
B
A
a
b
c
Hình 1.19
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

20
Các máy biến điện áp ba pha ba trụ hai dây quấn kiểu HTMK có dây
quấn sơ cấp được nối thành hinh sao (y) có dây quấn bù ,còn dây quấn
thứ cấp cũng nối (y) và cố trung tính nối đât như hình 1.20




















Hình 1.20
Máy biến điện áp ba pha ,dây quấn kiểu HTMV được chế tạo thành tổ
máy biến điện áp nghĩa là gồm 3 máy biến điện áp mộ
t pha .các dây
quấn sơ cấp và thứ cấp ,được đấu hình (y) và có đưa đầu trung tính ra
,dây quấn thứ cấp phụ được đấu hinh Δ hở như hinh H1.21















0
a
γ


A
B
C





x
γ
c
b a






w
w
A
a
b
c
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

21

Hình1.21
Một trong những ứng dụng quan trọng của máy biến điện áp là kiểm tra
cách điện của lưới như hình H1.19 và H1.21 .Trong lưới điện phân phối
cao áp .tuỳ theo đặc điểm của trung tính được chia thành hai hệ thống :
1. có nối đất
2. cách điện đối với đất
ở liên xô cũ ,trung tính nối đất được dùng với lưới 110 kv và cao hơn
,còn trung tính cách điện với đất được dùng với lưới có điện áp U<
35kv.Tuỳ theo chế độ của trung tính mà điện áp pha của dây quấn thứ
cấp dùng cho bảo vệ phụ khi không tải sẽ khác nhau khi điện áp lưới
làm việc định mức .
Khi lưới làm việc bình thường điện áp trên các đầu ra a
γ
,x
γ
như ở hình
1.22 bằng không khi đó rơle được nối với các đầu đó sẽ không tácđộng
hình 1.22








Trong thực tế do mạch từ của ba pha không đối xứng và do có từ
thông hài bậc cao ,điện áp trên các đầu phụ a
γ
,x
γ
không hoàn toàn bằng
không mà có một trị số nào đó .Điện áp trên các đầu ra của tam giác hở
chỉ bằng không khi điện áp ba pha hoàn toàn đối xứng và biến thiên
hoàn toàn hình sin .Khi có một pha nào đó chạm đất ,điện áp trên các
đầu phụ a
γ
, x
γ
sẽ tăng đến 100v có nghĩa là bằng điện áp làm cho rơle
bảo vệ tác động,mà đã được tính cho bảo vệ
Quá trình xẩy ra ở máy biến điện áp khi tiếp đất một trong các pha đối
với hai trạng thái của trung tính :
a.trung tính nối đất .
xét trường hợp khi có pha A chạm đất như hình 1.23








o
O
B
C
A
b
c
a
x
γ
a
γ




C
B
A
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

22
























Hình 1.23
Trong trường hợp này trung tính được nối đất trực tiếp thì khi pha A
chạm đất tức là điện áp pha này bằng 0 và điện áp trên cuộn dây bảo vệ
cũng bằng 0 tức là rơle không tác động ,vậy rõ ràng ở biểu đồ của tam
giác hở trên các đầu dây a
γ
-x
γ
xuất hiện điện áp bằng tỷ số hình học của
điện áp đang tác động B và C ,có nghĩa là bằng điện áp tam giác hở ,nó
được thể hiện ở biểu đồ vẽ ở hình 1.23 .Vì điện áp của rơle bảo vệ bằng
điện áp pha của tam giác hở ,và bằng 100V thì điện áp pha của cuộn thứ
cấp phụ cần phải bằng 100V.
b.trường h
ợp trung tính cách điện với đất.
Khi chạm đất một pha nào đó thì sẽ xuất hiện sự thay đổi lớn về chế độ
làm việc của máy biến điện áp vì lẽ đó mà máy biến điện áp kiểu này có
kết cấu khác so với máy biến điện áp kiểu trung tính nối đất .
Giả sử chạm đất pha A của lưới điện ,bởi vì pha A của BU bị
ngắn
mạch ,các pha B và C phải chịu toàn bộ điện áp dây và cảm ứng trên lõi
thép mạch từ các pha này sẽ tăng lên
3
lần .Ngoài ra điểm trung tính 0
sẽ dịch chuyển tới điểm A ta thấy rõ ở biểu đồ vectơ .Góc giữa OB và
OC bằng 60
0
thay vì 120
0
trước khi xẩy ra ngắn mạch pha A.
a
γ
0
x
γ













a
b
c
x
γ
a
γ
O
o
b
O
x
γ
a
γ
B
C
B
C
A
c
o
b
c
a
b
O
a
x
γ
a
γ
b
c
B
B
C
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

23












Hình 1.24
Góc giữa hai vectơ của hai pha b,c của tam giác hở sẽ bằng 120
0
thay vì
60
0
trước đó .Từ đây chứng tở rằng điện áp ở đầu dây a
γ
-x
γ
khi xẩy ra
ngắn mạch pha A phải tăng lên
3.3
(=3) lần .Nhưng khi có việc tiếp
đất pha nào đó ,thì điện áp của rơle bảo sẽ bằng 100V thì nhất thiết điện
áp pha của cuộn thứ cấp phụ khi đó phải bằng 100/
3
thì tác động của
rơle mới có hiệu quả .
Rõ ràng rằng các máy biến điện áp được mắc vào lưới điện với trung
tính cách ly thì chúng cần phải chịu được chế độ chạm đất với thời gian
tương đối dài (không nhở hơn 4h) ,khi ấy cảm ứng sẽ tăng lên
3
lần
,tiết diện của lõi cũng phải tăng lên
3
lần .
Qua phân tích ta thấy trường hợp khi trung tính của máy biến áp điện lực
nối đất thì cuộn dây thứ cấp phụ của mỗi pha được tính cho 100v còn khi
trung tính của máy biến áp điện lực không nối đất thì cuộn dây thứ cấp
phụ của máy biến điện áp cần tính cho điện áp 100/
3
v.

1.6 SỬ DỤNG VẬT LIỆU TRONG VIỆC CHẾ TẠO


Quá trình phát triển máy biến điện áp nói riêng cũng như các máy điện
,khí cụ điện nói chung liên quan chặt chẽ tới những tiến bộ trong việc
sản xuất các vật liệu dẫn điện ,dẫn từ ,vật liệu cách điện .Điều đó đòi hỏi
các ngành công nghiệp tương ứng phải sản xuất ra các vật liệu mới có
tính năng ngày càng hoàn thiện hơn .
Việc tìm kiếm một loại vật liệu mới là nhằm mục đích cải thiện các đặc
tính của máy biến áp như giảm tổn hao năng lượng ,kích thước ,trọng
lượng và tăng độ tin cậy của nó .Khuynh hướng chung thường là thay
những vật liệu rẻ và dễ kiếm hơn .
Vật liệu dùng trong máy biến áp thường có ba loại sau :
-Vật liệu tác dụng dùng để dẫn điệ
n như dây quấn ,dẫn từ như lõi thép
-Vật liệu cách điện dùng để cách điện các cuộn dây hay các bộ phận
khác như cactông cách điện ,sứ ,dầu may biến áp ..
*
KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*


Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV

24
-Vật liệu kết cấu dùng để giữ ,bảo vệ biến áp như xà ép ,bulông,vỏ máy
...
Việc thay đổi vật liệu sử dụng đôi khi làm thay đổi cả một quá trình
công nghệ quan trọng hay những kết cấu cơ bản của máy biến áp và điều
đó liên quan chặt chẽ đến sự tiến bộ của quá trình công nghệ trong ngành
chế tạo máy biến điện áp của một nướ
c .
Vởt liệu quan trọng trước tiên trong ngành chế tạo biến áp là tôn silic
(hay còn gọi là thép lá kỹ thuật điện ).Trong nhiều năm trước đây lõi
thép máy biến áp dùng chủ yếu là tôn cán nóng dày 0,5mm và 0,35mm
.Chất lượng loại tôn này tuy đã được cải tiến nhưng nói chung suất tổn
hao vẫn cao .Khoảng từ những năm 50 trở lại đây đã xuất hiện tôn cán
lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần nh
ư không đổi và có
tính dẫn từ định hướng .Do đó suất tổn hao giảm nhỏ đến 2
÷
2,5 lần so
với tôn cấn nóng .Độ từ thẩm thay đổi rất it theo thời gian .Dùng tôn cán
lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi thép lên tới 1,6
÷
1,65 T
,trong khi đó tôn cán nóng chỉ đến 1,4
÷
1,45T. Cũng từ đó mà giảm được
tổn hao trong máy ,giảm được trọng lượng và kích thước máy ,đặc biệt
là rút bớt đáng kể chiều cao của máy biến áp ,rất thuận lợi cho việc
chuyên chở .Tôn cán lạnh tuy có đắt hơn ,nhưng do việc giảm được tổn
hao và trọng lượng nên người ta tính ra rằng những máy biến áp được
chế tạo bằng loại tôn này trong vận hành kinh tế hơn so với máy biế
n áp
làm bằng tôn cán nóng .
Cũng cần chú ý rằng sang dùng tôn cán lạnh đồng thời đòi hỏi phải thay
đổi một cách cơ bản công nghệ chế tạo và kết cấu lỗi thép máy biến áp
.Thường sau khi tiến hành gia công cơ khí các lá thép như dập ,phay ,ép
... suất tổn hao trong thép sẽ tăng lên ,do đó để đảm bảo phẩm chất từ
tính của lá thép gần như lúc đầu ,phải tiến hành ủ lại các lá thép .Song
chú ý là viẹc ủ l
ại không dùng cho các lá thép có cách điện bằng giấy
,chỉ dùng cho thép lá cách điện bằng sơn .
Vật liệu tác dụng thứ hai là của máy biến áp là kim loại làm dây quấn
.Trong nhiều năm đồng vẫn là kim loại duy nhất dùng chế tạo dây quấn
mà không có thay đổi gì .Vì như ta đã biết đồng có điện trở suất nhở ,dẫn
điện tốt dẽ gia công (hàn ,quấn ...) , đảm bảo độ bền cơ ,
điện ... tốt .Gần
đây người ta đã dùng nhôm thay đồng làm dây quấn .Nhôm có ưu điểm
là nhẹ ,dẽ kiếm hơn ,dẻ hơn ,nhưng tất nhiên có nhược điểm là điện trở
suất lớn hơn do đó dẫn điện kém hơn ,độ bền cơ cũng kém hơn và lại rất
khó khăn trong việc hàn nối .Khi dùng nhôm thay đồng để bảo đảm
được m
ột công suất tương đương thì thể tích nhôm tăng lên ,chi phí cho
các công việc về chế tạo dây quấn ,chi phi về vật liệu cáchiện điện ,sơn
tẩm ....tăng lên .Những chi phí đó tăng lên được bù lại bởi giá thành dây
nhôm dể hơn ,nên nói chung giá thành toàn bộ máy biến áp bằng dây
nhôm và dây đồng thực tế không khác gì nhau bao nhiêu .Dĩ nhiên dùng
dây nhôm sẽ tiết kiệm được đồng là kim loại quí hiếm .