Ưu đãi Allweyes AI của chúng tôi tự hào có khả năng kiểm soát AI với hiệu quả phi thường.
Ngôn ngữ
Ưu đãi Allweyes AI của chúng tôi tự hào có khả năng kiểm soát AI với hiệu quả phi thường.
Cấu trúc thân máy biến áp
Bài báo này chủ yếu giới thiệu cấu tạo của thân máy biến áp từ ba khía cạnh: lõi, dây quấn và dây dẫn.
Cấu trúc lõi I.Transformer
01 Vai trò của lõi thép silic (Sắt)
Máy biến áp hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, mạch từ là môi trường biến đổi năng lượng điện. Lõi sắt là mạch từ chính của máy biến áp, vai trò chính là kích từ. Nó biến đổi năng lượng điện của mạch sơ cấp thành năng lượng từ trường và từ năng lượng từ trường thành năng lượng điện của mạch thứ cấp.
Đồng thời, lõi sắt là khung cơ của máy biến áp, thiết bị kẹp lõi sắt không chỉ làm cho dây dẫn từ trở thành một cơ cấu hoàn chỉnh cơ học mà còn có một cuộn dây cách điện trên đó, đỡ dây dẫn, và gần như tất cả các thành phần bên trong máy biến áp. Trọng lượng lõi sắt lớn nhất trong các bộ phận của máy biến áp, chiếm khoảng 60% tổng trọng lượng ở máy biến áp khô, khoảng 40% ở máy biến áp ngâm trong dầu.
02 Dạng lõi sắt
Lõi sắt bao gồm cột lõi sắt và một chạc sắt. Cột lõi sắt được quấn dây quấn và ách sắt nối cột lõi sắt tạo thành mạch từ kín.
QUẢ SUNG. 1A là máy biến áp một pha, Hình. 1B là máy biến áp ba pha. Cấu trúc lõi sắt có thể được chia thành hai phần, C là phần của cuộn dây, được gọi là cột lõi. Y là bộ phận dùng để đóng mạch từ, gọi là ách sắt. Máy biến áp một pha có hai trụ lõi, máy biến áp ba pha có ba trụ lõi.
Vì từ thông trong lõi sắt máy biến áp là từ thông xoay chiều nên để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi sắt máy biến áp nói chung được làm bằng phoi sắt có kích thước nhất định làm bằng tôn silic có điện trở suất cao. Tấm thép silicon bao gồm lõi sắt trước tiên được cắt theo hình dạng và kích thước yêu cầu, cụ thể là tấm đột lỗ, sau đó kết hợp với tấm đột lỗ theo cách chồng lên nhau. Hình 2A mô tả lõi sắt của máy biến áp một pha. Mỗi lớp bao gồm 4 tấm trống. QUẢ SUNG. 2b thể hiện lõi sắt của máy biến áp ba pha, mỗi lớp gồm 6 miếng, ghép các miếng đột của hai lớp áp dụng các phương pháp sắp xếp khác nhau để làm chao đảo mối nối của mạch từ của mỗi lớp. Phương pháp lắp ráp này được gọi là lắp ghép chồng chéo, có thể tránh được dòng điện xoáy chạy qua giữa các tấm thép. Và bởi vì các lớp xen kẽ và dát mỏng, ít dây buộc hơn có thể được sử dụng để làm cho cấu trúc đơn giản khi lõi được ép. Khi lắp ráp, đầu tiên các miếng đột được chồng lên nhau để tạo thành toàn bộ lõi sắt, sau đó kẹp chặt miếng đột dưới, miếng đột phía trên được kéo ra để lộ cột lõi sắt, các cuộn dây đúc sẵn được đặt trên cột lõi sắt, và cuối cùng các miếng đục lỗ trên yoke đã vẽ được đưa vào.
Theo cách bố trí của cuộn dây trong lõi, máy biến áp được chia thành lõi và vỏ loại hai. Sự khác biệt chủ yếu nằm ở sự phân bố mạch từ, lõi biến áp vỏ bao quanh cuộn dây, lõi biến áp lõi ở phần lớn cuộn dây, chỉ có một phần cuộn dây bên ngoài ách sắt, dùng để tạo thành vòng từ.
03 Tản nhiệt lõi sắt
Khi máy biến áp hoạt động bình thường, lõi sắt sẽ sinh nhiệt do sắt bị hao hụt, khi trọng lượng và thể tích của lõi sắt càng lớn thì nhiệt lượng tỏa ra càng nhiều. Nhiệt độ dầu máy biến áp trên 95 độ rất dễ bị lão hóa, do đó nhiệt độ bề mặt lõi cần được kiểm soát dưới nhiệt độ này càng xa càng tốt, điều này đòi hỏi cấu trúc tản nhiệt của lõi phải nhanh chóng tỏa ra nhiệt của lõi. Cấu tạo tản nhiệt chủ yếu là tăng bề mặt tản nhiệt của lõi. Tản nhiệt của lõi sắt chủ yếu bao gồm tản nhiệt của kênh dẫn dầu lõi sắt và tản nhiệt của đường dẫn khí lõi sắt.
Ở các máy biến áp ngâm trong dầu công suất lớn thường đặt rãnh dầu giữa các phiến của lõi sắt để tăng cường hiệu quả tản nhiệt. Rãnh dầu được chia thành hai loại, một loại nằm song song với tấm thép silicon và một loại nằm dọc với tấm thép, như trong hình. 4. Cách sắp xếp sau có tác dụng tản nhiệt tốt hơn nhưng cấu tạo phức tạp hơn.
Lõi sắt của máy biến áp khô được làm mát bằng không khí. Để đảm bảo nhiệt độ của lõi sắt không vượt quá giá trị cho phép, người ta thường lắp ống gió vào cột lõi sắt và ách sắt.
04 Tiếng ồn của lõi sắt
Máy biến áp tạo ra tiếng ồn trong quá trình vận hành. Nguồn gây ra tiếng ồn máy biến áp là do từ tính của tấm thép silic lõi sắt, hay tiếng ồn của lõi máy biến áp về cơ bản là do từ tính gây ra. Từ trường là sự gia tăng kích thước của tấm thép silic dọc theo đường cảm ứng từ khi lõi sắt bị kích thích. Kích thước của tấm thép silic giảm dần theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ, gọi là đường sức từ. Ngoài ra, cấu tạo và kích thước hình học của lõi sắt, và công nghệ gia công, chế tạo lõi sắt sẽ có ảnh hưởng nhất định đến độ ồn.
Độ ồn của lõi sắt có thể được giảm thiểu bằng các biện pháp kỹ thuật sau:
(1) Sử dụng tấm thép silicon chất lượng cao với giá trị từ động ε nhỏ.
(2) Giảm mật độ từ thông của lõi.
(3) Cải thiện cấu trúc của lõi sắt.
(4) Chọn kích thước lõi hợp lý.
(5) Áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến.
05 Nối đất lõi sắt
Trong hoạt động bình thường của máy biến áp, điện trường hình thành giữa các cuộn dây, dây dẫn nhiễm điện và thùng dầu là điện trường không đều, lõi sắt và các bộ phận kim loại của nó nằm trong điện trường này. Do điện thế cảm ứng tĩnh điện không giống nhau, do đó điện thế treo của lõi sắt và các thành phần kim loại của nó không giống nhau, khi hiệu điện thế giữa hai điểm có thể phá vỡ lớp cách điện giữa chúng, sinh ra tia lửa điện. Sự phóng điện này có thể phá vỡ dầu của máy biến áp và làm hỏng lớp cách điện rắn. Để tránh điều này, cả lõi và các thành phần kim loại của nó phải được nối đất đáng tin cậy.
Lõi phải được nối đất tại một điểm. Khi lõi sắt hoặc các thành phần kim loại khác có hai hoặc nhiều hơn hai điểm nối đất, điểm nối đất sẽ tạo thành một vòng khép kín, hình thành tuần hoàn, dòng điện đôi khi có thể cao tới hàng chục an, sẽ gây ra quá nhiệt cục bộ, dẫn đến phân hủy dầu, cũng có thể làm cho bộ phận nối đất bị cháy, cháy lõi sắt, những điều này không được phép. Vì vậy, lõi phải được nối đất, và tiếp đất một chút.
II. Cấu trúc cuộn dây máy biến áp
Chức năng của 01 cuộn dây
Cuộn dây là bộ phận cơ bản nhất của máy biến áp, là cơ sở tạo ra từ trường và truyền tải điện của phần mạch điện, thường được quấn bằng dây đồng giấy cách điện hoặc dây nhôm quấn, và đặt trong cột lõi máy biến áp. Lõi máy biến áp cần có đủ độ bền cách điện, độ bền cơ học và độ bền nhiệt.
Loại cuộn dây
Cấu trúc dây quấn máy biến áp nói chung có thể được chia thành hai loại: cấu trúc lớp và cấu trúc bánh. Cấu trúc lớp đề cập đến việc các cuộn dây quay dọc theo trục của nó được bố trí liên tục, thường được sử dụng trong loạt máy biến áp tổn thất công suất thấp S8 và S9; Cấu trúc bánh đề cập đến việc các vòng của cuộn dây được quấn liên tục thành một bánh (đoạn) dọc theo hướng xuyên tâm của nó, và sau đó bao gồm nhiều bánh được sắp xếp dọc theo hướng trục. Nó thường được sử dụng trong các máy biến áp lớn và cực lớn có điện áp cao từ 110kV trở lên.
Về cơ bản, các cuộn dây của máy biến áp điện lực được sản xuất tại Trung Quốc áp dụng cấu trúc đồng tâm. Cuộn dây đồng tâm có nghĩa là các cuộn dây được quấn bên ngoài cột lõi với cùng một đường hình trụ tại bất kỳ tiết diện nào của cột lõi. Giữa cuộn dây cao áp và hạ áp và giữa cuộn dây hạ áp với cột lõi sắt phải có khe hở cách điện và kênh tản nhiệt (kênh dẫn dầu) nhất định, ngăn cách bằng ống bìa cứng cách điện. Khoảng cách cách điện phụ thuộc vào cấp điện áp của cuộn dây và khe hở yêu cầu của kênh tản nhiệt. Khi đặt cuộn dây hạ áp bên trong sát với cột lõi, khoảng cách cách điện cần thiết giữa nó và cột lõi là tương đối nhỏ, do đó kích thước của cuộn dây có thể giảm, và kích thước tổng thể của máy biến áp cũng giảm.
Máy biến áp ba cuộn dây được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống điện. Sử dụng máy biến áp ba cuộn dây để đấu nối hệ thống truyền tải với ba cấp điện áp khác nhau tiết kiệm hơn, ít chiếm diện tích đất hơn và quản lý bảo dưỡng thuận tiện hơn so với sử dụng hai máy biến áp thông thường. Máy biến áp ba pha ba cuộn dây thường sử dụng kết nối Y-Y- △, nghĩa là, cuộn sơ cấp và thứ cấp là kết nối Y, và cuộn dây thứ ba là △, như trong Hình XX. Bản thân mối nối △ là một mạch vòng kín, qua cùng pha của dòng điện hài thứ ba, sao cho đoạn nối Y cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp không xuất hiện điện áp sóng hài thứ ba. Bằng cách này, nó cung cấp một điểm trung lập cho cả hai mặt chính và phụ. Trong hệ thống truyền tải đường dài, cuộn dây thứ ba cũng có thể được kết nối với camera đồng bộ để cải thiện hệ số công suất của đường dây.
III. Cấu trúc dây dẫn máy biến áp
01 Chất liệu chì và phân loại
Các cuộn dây của máy biến áp được nối bên ngoài với đầu dây dẫn gọi là dây dẫn, thông qua dây dẫn đến nguồn điện bên ngoài đầu vào máy biến áp, nhưng cũng thông qua dây dẫn truyền trong công suất điện từ máy biến áp ra bên ngoài.
Chủ yếu có các loại dây dẫn sau:
(1) dây dẫn được nối với đầu dây quấn và vỏ;
(2) nối dây dẫn giữa các đầu cuộn dây;
(3) nấc điều chỉnh của cuộn dây được kết nối với dây điều chỉnh được kết nối với công tắc
Vật liệu chì nói chung là:
(1) Thanh đồng trần, phạm vi áp dụng: Máy biến áp 10kV cấp 6300kVA trở xuống;
(2) Thanh đồng tròn bọc giấy, phạm vi áp dụng: Máy biến áp công suất nhỏ 10 ~ 35kV;
(3) Thanh đồng trần, phạm vi áp dụng: Dây quấn hạ áp từ 10kV trở xuống;
(4) Dây bện đồng, phạm vi áp dụng: tất cả các cấp điện áp, đặc biệt là 110kV trở lên dây dẫn;
(5) Ống đồng, phạm vi áp dụng: Dây dẫn máy biến áp 220kV trở lên.
Để đảm bảo đủ khoảng cách cách điện, dây dẫn qua gỗ laminate, cách điện bằng bìa cứng, phải đáp ứng các yêu cầu về tính năng điện, độ bền cơ học, độ tăng nhiệt độ. Việc lựa chọn dây dẫn cũng dựa trên cường độ điện trường và độ bền cơ học, cũng như độ tăng nhiệt độ ngắn mạch và độ tăng nhiệt độ tải dài hạn mà các khía cạnh này để lựa chọn.
02 Kết nối chì
Các hình thức kết nối dây dẫn máy biến áp là: hàn điện, hàn khí, hàn áp suất lạnh và kết nối bu lông.
Điện cực của hàn phải được làm bằng hợp kim đồng phốt pho để kết nối giữa đầu ra của cuộn dây với dây dẫn và giữa các dây dẫn.
Hàn khí được sử dụng để hàn dây dẫn thanh đồng và mối nối vỏ xuyên qua cáp.
Hàn áp lực nguội là đưa hai đầu nối bằng dây chì vào trong một ống kim loại, sau đó dùng khuôn ép chặt ống kim loại, hai đầu dây ép vào nhau. Hàn áp lực lạnh không cần gia nhiệt, hàn tương đối an toàn, không có hàn giả, cháy dây dẫn và các bộ phận cách điện khác, chất lượng đùn, độ bền kéo tốt. Vì vậy, hàn áp lạnh là cách nối dây dẫn chính cho các máy biến áp lớn.
Kết nối bu lông chủ yếu được sử dụng cho dây dẫn được kết nối với ống bọc của thanh dẫn hướng. Dây chì có thể được tháo rời và có thể bù cho độ lệch của chiều dài dây dẫn. Thông thường, cấu trúc dây dẫn vòng cung cong có thể tự do mở rộng, còn được gọi là kết nối mềm.
03 Chốt dây dẫn
Để đảm bảo khoảng cách cách điện của dây dẫn và chịu được rung động và tác động của nguồn điện trong quá trình vận hành và đoản mạch không bị dịch chuyển và biến dạng, phải dùng bộ phận kẹp chặt để siết chặt dây dẫn.
Các bộ phận kẹp chì phải có đủ độ bền cơ học và độ bền điện, do đó, cấu trúc bộ phận kẹp chì thường sử dụng cấu trúc hỗ trợ bằng gỗ, bộ phận kẹp và các bộ phận kim loại thân máy biến áp được cố định, để cải thiện độ bền cơ học của bu lông kim loại có sẵn, nhưng giữa kẹp các bộ phận phải được cố định bằng bu lông epoxy, và có thiết bị rời. Nên dán thêm tấm cách nhiệt để kẹp chì làm lớp cách nhiệt bổ sung giúp dây chì không bị kẹt.