Giới thiệu về Canwin Bạn muốn biết cấu trúc kết hợp của các máy biến áp như thế nào? Hướng dẫn sử dụng | Canwin

02 Dạng lõi sắt

Lõi sắt bao gồm một cột lõi sắt và một gông sắt. Cột lõi sắt được quấn các cuộn dây và gông sắt nối với cột lõi sắt để tạo thành một mạch từ kín.

Hình 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 cuộn dây, được gọi là cột lõi. Y là phần dùng để đóng mạch từ, được gọi là gọng sắt. Máy biến áp một pha có hai cột lõi, máy biến áp ba pha có ba cột lõi.

Do từ thông trong lõi sắt của máy biến áp là từ thông biến thiên, để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi sắt của máy biến áp thường được làm từ các mảnh sắt có kích thước nhất định được làm từ thép silic có điện trở suất cao. Tấm thép silic cấu thành lõi sắt trước tiên được cắt thành hình dạng và kích thước cần thiết, tức là tấm dập, sau đó được kết hợp với nhau theo kiểu chồng lên nhau. Hình 2A cho thấy lõi sắt của máy biến áp một pha. Mỗi lớp gồm 4 tấm dập. Hình 2B cho thấy lõi sắt của máy biến áp ba pha, mỗi lớp gồm 6 mảnh, và sự kết hợp của các mảnh dập của mỗi hai lớp áp dụng các phương pháp sắp xếp khác nhau để so le khớp nối mạch từ của mỗi lớp. Phương pháp lắp ráp này được gọi là lắp ráp chồng lên nhau, có thể tránh được dòng điện xoáy chảy giữa các tấm thép. Và vì các lớp được đan xen và lồng vào nhau, nên có thể sử dụng ít ốc vít hơn để làm cho cấu trúc đơn giản hơn khi ép lõi. Khi lắp ráp, các mảnh dập được chồng lên nhau trước để tạo thành một lõi sắt nguyên khối, sau đó kẹp chặt gọng dưới, kéo các mảnh dập gọng trên ra để lộ cột lõi sắt, đặt các cuộn dây đã được chế tạo sẵn lên cột lõi sắt, và cuối cùng lắp các mảnh dập gọng trên đã được kéo giãn vào.

Theo cách bố trí cuộn dây trong lõi, máy biến áp được chia thành hai loại: loại lõi và loại vỏ. Sự khác biệt chủ yếu nằm ở sự phân bố mạch từ: máy biến áp vỏ có lõi và gọng bao quanh cuộn dây, còn máy biến áp lõi có lõi nằm trong hầu hết các cuộn dây, chỉ một phần cuộn dây nằm ngoài gọng sắt, tạo thành vòng từ.

03 Tản nhiệt lõi sắt

Khi máy biến áp hoạt động bình thường, lõi sắt sẽ sinh nhiệt do hao mòn sắt, và trọng lượng và thể tích của lõi sắt càng lớn thì lượng nhiệt sinh ra càng nhiều. Nhiệt độ dầu máy biến áp trên 95 độ dễ gây lão hóa, vì vậy nhiệt độ bề mặt lõi cần được kiểm soát ở mức thấp hơn mức này càng tốt, điều này đòi hỏi cấu trúc tản nhiệt của lõi phải nhanh chóng tản nhiệt. Cấu trúc tản nhiệt chủ yếu là để tăng diện tích bề mặt tản nhiệt của lõi. Việc tản nhiệt của lõi sắt chủ yếu bao gồm tản nhiệt của kênh dầu lõi sắt và tản nhiệt của đường dẫn khí lõi sắt.

Trong các máy biến áp ngâm dầu công suất lớn, các rãnh dầu thường được bố trí giữa các lớp thép lõi sắt để tăng cường hiệu quả tản nhiệt. Rãnh dầu được chia thành hai loại, một loại song song với tấm thép silic và loại kia vuông góc với tấm thép, như thể hiện trong Hình 4. Cách bố trí thứ hai có hiệu quả tản nhiệt tốt hơn, nhưng cấu trúc 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, ống dẫn khí thường được lắp đặt trong cột lõi sắt và gọng sắt.

04 Tiếng ồn của lõi sắt

Máy biến áp tạo ra tiếng ồn trong quá trình hoạt động. Nguồn gốc tiếng ồn của máy biến áp là do hiện tượng từ biến của lõi sắt và tấm thép silic, hay nói cách khác, tiếng ồn của lõi máy biến áp về cơ bản là do hiện tượng từ biến gây ra. Từ biến đề cập đến sự tăng kích thước của tấm thép silic dọc theo đường sức từ khi lõi sắt bị kích thích. Kích thước của tấm thép silic giảm theo hướng vuông góc với đường sức từ, hiện tượng này được gọi là từ biến. Ngoài ra, cấu trúc và kích thước hình học của lõi sắt, cũng như công nghệ gia công và chế tạo lõi sắt cũng sẽ ảnh hưởng đến mức độ tiếng ồn.

Mức độ tiếng ồn của lõi sắt có thể được giảm thiểu bằng các biện pháp kỹ thuật sau:

(1) Sử dụng tấm thép silic chất lượng cao có giá trị từ biến 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 và dây dẫn được cấp điện với thùng dầu là một điện trường không đồng đều, và lõi sắt cùng các bộ phận kim loại của nó nằm trong điện trường này. Do điện thế cảm ứng tĩnh điện không đồng đều, nên điện thế treo của lõi sắt và các bộ phận kim loại của nó không đồng đều, khi có sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm có thể phá vỡ lớp cách điện giữa chúng, gây ra hiện tượng phóng điện tia lửa. Sự phóng điện này có thể làm hỏng dầu của máy biến áp và làm hư hại lớp cách điện. Để tránh điều này, cả lõi và các bộ phận kim loại của nó phải được nối đất một cách đáng tin cậy.

Lõi phải được nối đất tại một điểm. Khi lõi sắt hoặc các bộ phận kim loại khác có hai điểm hoặc nhiều hơn hai điểm nối đất, các điểm nối đất sẽ tạo thành một vòng kín, hình thành dòng tuần hoàn, dòng điện đôi khi có thể lên tới hàng chục ampe, sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ, dẫn đến phân hủy dầu, cũng có thể làm cháy phần tử nối đất, làm cháy lõi sắt, những điều này là không được phép. Do đó, lõi phải được nối đất, và cần được nối đất một cách hợp lý.

II. Cấu trúc cuộn dây máy biến áp

Chức năng của cuộn dây 01

Cuộn dây là bộ phận cơ bản nhất của máy biến áp, có chức năng tạo từ trường và truyền tải điện năng, thường được quấn bằng dây đồng hoặc dây nhôm cách điện và đặt trong lõi máy biến áp. Lõi máy biến áp cần có đủ độ bền cách điện, độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt.

Loại cuộn dây

Cấu trúc cuộn dây máy biến áp nhìn chung có thể được chia thành hai loại: cấu trúc lớp và cấu trúc bánh. Cấu trúc lớp đề cập đến việc các vòng dây được sắp xếp liên tục dọc theo trục của nó, thường được sử dụng trong các máy biến áp công suất thấp dòng S8 và S9; Cấu trúc bánh đề cập đến việc các vòng dây được quấn liên tục thành một bánh (phân đoạn) dọc theo hướng xuyên tâm, và sau đó được cấu tạo từ nhiều bánh được sắp xếp dọc theo hướng trục. Nó thường được sử dụng trong các máy biến áp lớn và siêu lớn có điện áp cao từ 110kV trở lên.

Về cơ bản, cuộn dây của máy biến áp điện sản xuất tại Trung Quốc sử dụng cấu trúc đồng tâm. Cuộn dây đồng tâm có nghĩa là các cuộn dây được quấn bên ngoài lõi thép theo cùng một đường hình trụ tại bất kỳ mặt cắt ngang nào của lõi thép. Phải có một khe hở cách điện nhất định và kênh tản nhiệt (kênh dầu) giữa các cuộn dây cao áp và hạ áp, và giữa các cuộn dây hạ áp và lõi thép, được ngăn cách bởi ống bìa cứng cách điện. Khoảng cách cách điện phụ thuộc vào mức điện áp của cuộn dây và khoảng hở cần thiết cho kênh tản nhiệt. Khi cuộn dây hạ áp được đặt bên trong gần lõi thép, khoảng cách cách điện cần thiết giữa nó và lõi thép tương đối nhỏ, do đó kích thước của cuộn dây có thể được giảm bớt, và kích thước tổng thể của máy biến áp cũng được giảm bớt.

Máy biến áp ba cuộn dây là loại được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống điện. Việc sử dụng máy biến áp ba cuộn dây để kết nối hệ thống truyền tải với ba điện áp khác nhau tiết kiệm hơn, chiếm ít diện tích hơn và việc bảo trì, quản lý thuận tiện hơn so với việc sử dụng hai máy biến áp thông thường. Máy biến áp ba pha ba cuộn dây thường sử dụng kiểu đấu nối YY-△, tức là cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đấu nối Y, và cuộn dây thứ ba đấu nối △, như thể hiện trong Hình XX. Bản thân kiểu đấu nối △ tạo thành một vòng kín, thông qua dòng điện hài bậc ba cùng pha, do đó cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đấu nối Y không tạo ra điện áp hài bậc ba. Bằng cách này, nó cung cấp điểm trung tính cho cả phía sơ cấp và thứ cấp. Trong hệ thống truyền tải đường dài, cuộn dây thứ ba cũng có thể được đấu nối với máy biến áp đồng bộ để cải thiện hệ số công suất của đường dây.

III. Cấu trúc dây dẫn của máy biến áp

01 Vật liệu chì và phân loại

Cuộn dây biến áp được nối với đầu dây bên ngoài, được gọi là dây dẫn. Thông qua dây dẫn, nguồn điện được đưa vào biến áp từ nguồn cấp điện bên ngoài, và cũng thông qua dây dẫn, nguồn điện được truyền từ biến áp ra bên ngoài.

Về cơ bản, có các loại khách hàng tiềm năng sau:

(1) dây dẫn nối với đầu dây quấn và vỏ;

(2) dây dẫn nối giữa các đầu cuộn dây;

(3) điểm đấu nối cuộn dây được kết nối với dây dẫn đấu nối được kết nối với công tắc

Vật liệu chì thường là:

(1) Thanh đồng trần, phạm vi áp dụng: Máy biến áp loại 10kV 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 dẫn cuộn dây điện áp thấp 10kV trở xuống;

(4) Dây đồng bện, phạm vi áp dụng: tất cả các mức điện áp, đặc biệt là dây dẫn 110kV trở lên;

(5) Ống đồng, phạm vi ứng dụng: Dây dẫn máy biến áp 220kV trở lên.

Để đảm bảo khoảng cách cách điện đủ, dây dẫn xuyên qua gỗ ép, lớp cách điện bằng bìa cứng phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất điện, độ bền cơ học và tăng nhiệt. Việc lựa chọn dây dẫn cũng dựa trên cường độ điện trường và độ bền cơ học, cũng như sự tăng nhiệt độ khi ngắn mạch và tăng nhiệt độ khi tải lâu dài để lựa chọn.

02 Kết nối dây dẫn

Các hình thức kết nối dây dẫn máy biến áp bao gồm: hàn thiếc, hàn khí, hàn áp suất nguội và kết nối bằng bu lông.

Điện cực hàn phải được làm bằng hợp kim đồng phốt pho để nối giữa đầu ra cuộn dây và dây dẫn, cũng như giữa các dây dẫn với nhau.

Hàn khí được sử dụng để hàn thanh đồng, dây chì và cáp, cũng như để xuyên qua vỏ cáp và nối các mối nối.

Hàn ép nguội là phương pháp đưa hai đầu nối dây dẫn vào một ống kim loại, sau đó dùng khuôn ép ống kim loại lại với nhau. Hàn ép nguội không cần gia nhiệt, quá trình hàn tương đối an toàn, không có hiện tượng hàn hỏng, không làm cháy dây dẫn và các bộ phận cách điện khác, chất lượng ép tốt, độ bền kéo cao. Vì vậy, hàn ép nguội là phương pháp chính để nối dây dẫn cho các máy biến áp lớn.

Mối nối bu lông chủ yếu được sử dụng cho dây dẫn nối với ống lót thanh dẫn hướng. Dây dẫn có thể tháo rời và có thể bù trừ cho sự sai lệch chiều dài dây dẫn. Thông thường, cấu trúc dây dẫn hình cung cong có thể giãn nở tự do, còn được gọi là mối nối mềm.

03 Cố định chì

Để đảm bảo khoảng cách cách điện của dây dẫn, và chịu được rung động và tác động của dòng điện trong quá trình hoạt động và ngắn mạch mà không bị dịch chuyển và biến dạng, cần phải sử dụng các bộ phận kẹp để siết chặt dây dẫn.

Các bộ phận kẹp dây dẫn cần có đủ độ bền cơ học và độ bền điện, do đó cấu trúc bộ phận kẹp dây dẫn thường sử dụng kết cấu đỡ bằng gỗ, các bộ phận kẹp và các bộ phận kim loại của thân máy biến áp được cố định với nhau. Để tăng cường độ bền cơ học, có thể sử dụng các bu lông kim loại, nhưng giữa các bộ phận kẹp phải được cố định bằng bu lông epoxy, và có một thiết bị lỏng lẻo. Cần thêm tấm cách điện vào phần kẹp dây dẫn để tăng cường khả năng cách điện, ngăn ngừa dây dẫn bị kẹt.

FAQ

Thuận lợi