BÀI GIẢNG MÁY ĐIỆN: MÁY BIẾN ÁP CHƯƠNG 4

CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MBA Khái niệm chung  Quá dòng điện trong MBA • Đóng MBA vào lướI khi không tải • Ngắn mạch đột nhiên  Quá điện áp trong MBA • Khái niệm • Mạch điện t

CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MBA

 Khái niệm chung

 Quá dòng điện trong MBA

• Đóng MBA vào lướI khi không tải

• Ngắn mạch đột nhiên

 Quá điện áp trong MBA

• Khái niệm

• Mạch điện thay thế của MBA khi quá điện áp

• Sự phân bố điện áp dọc dây quấn

• Bảo vệ MBA khỏi quá điện áp

• Trong máy biến áp có nhiều quá trình quá độ Trong chương này ta xét 2 quá trình qua độ điển hình:

§1 KHÁI NIỆM CHUNG

• Quá trình quá độ là quá trình chuyển từ trạng thái xác lập này sang trạng thái xác lập khác

 Quá dòng điện  Quá điện áp khí quyển

§2 QUÁ DÒNG ĐIỆN TRONG MBA

1 Đóng máy biến áp không tải vào lưới điện

• Điện áp đặt vào dây

quấn sơ cấp:

u = U sin( tω + ϕ)

Giả thiết: từ thông tỉ lệ dòng io nên

• Phương trình cân bằng

điện áp dây quấn sơ

cấp:U sin( t1m ) i ro 1 N1d

dt Φ

ω + ϕ = +

• Thế dòng io vào, ta

có:

1 o

1

N i

L

Φ

=

sin( t )

Φ

ω ϕ+ = Φ +

′ ′′

Φ = Φ + Φ

msin( t 2)

′

Φ = Φ ω + ϕ − π = −Φmcos( tω + ϕ)

1 1

r t L

Ce−

′′

L U

N r ( L )

Φ =

+ ω

• Tìm C với điều kiện t = 0, trong lõi thép có

± Φdư

• Giải phương trình trên, ta có:

[ ]

Φ = Φ + Φ = −Φmcosϕ + C

C = Φ cosϕ ± Φ

1 1

r t L

( cos )e−

′′

1 1

r t L

mcos( t ) ( mcos du)e−

Φ = −Φ ω + ϕ + Φ ϕ ± Φ

• Đóng MBA thuận

lợi khi ϕ = π/2 (u1 =

U1m) và Φdư= 0

msin t

• Từ thông xác lập

ngay,

không xảy ra quá trình quá độ

• Đóng bất lợi khi ϕ = 0(u1 = 0) và +Φdư, sau ωt

= π và Φ = Φmax

Φ = Φ + Φ

2

R = R + a R

2

X = X + a X u

1

in

Rtđ

u

1 td

L

= ω

2 Ngắn mạch đột nhiên mba

• Phương trình:

n

di

U sin( t ) i R L

dt

i i i= +′ ′′

n n

r t L

i = − 2I cos( tω + ϕ +) 2I cos eϕ −

1

U I

r ( L )

=

+ ω

• Ngắn mạch xảy ra bất lợi nhất khi ϕn= 0, với

rn<<ωLn:

n n

r t L

i = − 2I cos( tω + ϕ +) 2I cos eϕ −

• Dòng đạt giá trị lớn nhất khi t = π/ω

n n

r x

i 2I 1 e

π

−

  = 2I kn xg

Ví dụ MBA 1000kVA: unr% = 1,5; unx% = 6,32 n

n

r x xg

k 1 e

π

−

= +

nr nx

u u

1 e

π

−

= + = 1,475

i = 2I k

0 0 n

100

2 1,475 u

§3 QUÁ ĐIỆN ÁP TRONG MBA

1 Nguyên nhân gây quá điện áp

• Sét đánh vào đường dây trên không

• Thao tác đóng cắt đường dây hoặc trạm biến áp

• Ngắn mạch chạm đất kèm hồ quang

• Ta xét quá điện áp

khi sét đánh trên

đường dây và truyền

tới MBA

t (µs)

Um

0.5Um 1.2 50

U

• Sóng quá điện áp do

sét có dạng như hình

bên

Sóng quá điện áp trước và sau chống sét

van

Um

Um0

Pđ

MBA

• Tần số xung quá điện áp:

x x

f

2

ω

=

1 T

=

d

1 4t

=

6

1

4 1,2 10−

=

× × = 2,08 10 Hz× 5

2 Mạch điện thay thế và phương trình vi phân

X

r, xl

q

C′ C′d

A

q

C′

- điện dung giữa các phần tử dây quấn

- điện dung giữa các phần tử dây quấn với đất

d

C′



q

C′



• Ta xét đoạn dx của dây quấn, cách đầu cuối X đoạn x Ta có:

d

C l

C nC

dx

• Ta chia cuộn dây dài l thành n đoạn, mỗi đoạn dài dx

q

C C dx C

′ = =

d d

d

C

1 C n

′

′

∑ - điện dung dọc toàn phần

C = ∑C′ = nC′ - điện dung ngang toàn

phần





• Trong đó:

• Lấy đạo hàm phương

trình đầu và cân bằng

với phương trình thứ 2

ta có:

l

Q C du

dx

=

dx

dQ C u

l

=

2

q x

x

2

d

C

d u

u 0

dx − C =

dux

q

dx C

l

d

l C

dx Cq dx

l dQ

• Giải phương trình ta có:

 Cuộn dây có nối đất: x msh x

u U

sh

α

=

α

q d

C C

α =

Có nối đất

1

Um

0 0.4

0.4

A

Không nối đất

1

Um

0 0.4

0.4

X

 Không nối đất:

ch x

u U

ch

α

=

α