Nguyên lý hoạt động và kiến ​​thức cơ bản về máy biến áp

2. Công suất định mức và điện áp ngắn mạch của ba máy biến áp ba pha có cùng tỉ số biến đổi và nhóm đấu nối lần lượt là:

Sau khi vận hành song song, công suất tải là 55000VA.

Hỏi: ① Tải được phân bổ bởi mỗi máy biến áp là bao nhiêu?

② Ba máy biến áp có thể chịu được tổng tải tối đa là bao nhiêu mà không bị quá tải?

③ Tỷ lệ sử dụng công suất tổng thể của thiết bị biến áp là bao nhiêu?

Trả lời

Tỷ lệ phân bổ của mỗi máy biến áp:

Khi được vận hành song song, công suất tải là 5500KVA.

Hỏi: ① Tải trọng được phân bổ bởi mỗi máy biến áp là bao nhiêu?

② Ba máy biến áp có thể chịu được tổng tải tối đa là bao nhiêu mà không bị quá tải?

③ Tỷ lệ sử dụng công suất tổng thể của thiết bị biến áp là bao nhiêu?

Trả lời

3. Máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp thông thường có những điểm khác biệt nào?

Câu trả lời: Sự khác biệt giữa máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp thông thường là:

(1) Phía sơ cấp và phía thứ cấp của nó không chỉ được kết nối bằng từ tính mà còn bằng điện, trong khi máy biến áp thông thường chỉ được kết nối bằng từ tính.

(2) Công suất của nguồn cung cấp điện thông qua máy biến áp bao gồm hai phần: công suất cảm ứng điện từ giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây chung, và công suất dẫn được dẫn trực tiếp bởi cuộn dây sơ cấp.

(3) Vì cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu bao gồm một cuộn dây sơ cấp và một cuộn dây chung, nên số vòng dây của cuộn dây sơ cấp tương ứng ít hơn số vòng dây và chiều cao vòng dây của cuộn dây sơ cấp của máy biến áp thông thường, dòng điện của cuộn dây chung và điện kháng rò rỉ sinh ra. Điện kháng ngắn mạch X của máy biến áp tự ngẫu gấp (1-1/K) lần điện kháng ngắn mạch X của máy biến áp thông thường, và K là tỷ số biến đổi.

(4) Nếu máy biến áp tự ngẫu được trang bị cuộn dây thứ ba, cuộn dây thứ ba của nó chiếm công suất cuộn dây chung. Nó ảnh hưởng đến chế độ hoạt động và công suất trao đổi của máy biến áp tự ngẫu.

(5) Do điểm trung tính của máy biến áp tự ngẫu phải được nối đất nên việc cài đặt và cấu hình bảo vệ rơle rất phức tạp.

(6) Máy biến áp tự ngẫu có kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, thuận tiện cho việc vận chuyển và chi phí thấp.

4. Cần lưu ý những vấn đề gì trong quá trình vận hành biến áp tự ngẫu?

Câu trả lời: Các vấn đề cần lưu ý trong quá trình vận hành máy biến áp tự ngẫu:

(1) Do phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp tự ngẫu có kết nối điện trực tiếp nên điểm trung tính của máy biến áp tự ngẫu được sử dụng trong lưới điện phải được nối đất trực tiếp và đáng tin cậy để ngăn ngừa hiện tượng tăng điện áp ở phía hạ áp do lỗi chạm đất một pha ở phía cao áp gây ra.

(2) Do kết nối điện trực tiếp giữa phía sơ cấp và phía thứ cấp, khi phía cao áp bị quá áp, nó sẽ gây ra hiện tượng quá áp nghiêm trọng ở phía hạ áp. Để tránh nguy hiểm này, phải lắp đặt thiết bị chống sét ở cả phía sơ cấp và phía thứ cấp.

(3) Do trở kháng ngắn mạch của máy biến áp tự ngẫu nhỏ và dòng điện ngắn mạch của nó lớn hơn so với máy biến áp thông thường, nên cần phải có biện pháp hạn chế dòng điện ngắn mạch khi cần thiết.

(4) Trong quá trình vận hành, dòng điện của cuộn dây chung phải được theo dõi để đảm bảo nó nhỏ hơn tải. Nếu cần, có thể điều chỉnh chế độ vận hành của cuộn dây thứ ba để tăng khả năng trao đổi của máy biến áp tự ngẫu.

5. Vẽ sơ đồ đấu dây và sơ đồ vectơ của máy biến áp tự ngẫu O - Y0 với cuộn dây thứ ba/ Δ- 12-11

Trả lời:

Sơ đồ đấu dây

Sơ đồ vectơ tiềm năng

6. Có những loại điều chỉnh điện áp máy biến áp nào? Tại sao các điểm đấu nối của máy biến áp lại nằm ở phía điện áp cao?

Trả lời: Máy biến áp có hai chế độ điều chỉnh điện áp: điều chỉnh điện áp khi có tải và điều chỉnh điện áp khi không tải.

Điều chỉnh điện áp khi có tải nghĩa là máy biến áp có thể điều chỉnh vị trí nấc điều chỉnh trong quá trình hoạt động, từ đó thay đổi tỉ số biến áp để đạt được mục đích điều chỉnh điện áp. Có hai chế độ điều chỉnh điện áp khi có tải của máy biến áp: điều chỉnh điện áp đầu vào và điều chỉnh điện áp điểm trung tính, tức là sự khác biệt giữa nấc điều chỉnh của máy biến áp ở phía đầu vào của cuộn dây cao áp hoặc ở phía điểm trung tính của cuộn dây cao áp. Việc điều chỉnh nấc ở phía trung tính có thể giảm mức cách điện của nấc điều chỉnh máy biến áp, điều này có những ưu điểm rõ rệt, nhưng nó yêu cầu điểm trung tính của máy biến áp phải được nối đất trực tiếp trong quá trình hoạt động.

Điều chỉnh điện áp không tải đề cập đến việc điều chỉnh vị trí nấc điều chỉnh của máy biến áp trong trường hợp mất điện và bảo trì, nhằm thay đổi tỉ số biến áp để đạt được mục đích điều chỉnh điện áp.

Thông thường, điểm đấu nối của máy biến áp được lấy từ phía cao áp, chủ yếu dựa trên các yếu tố sau:

(1) Cuộn dây cao áp của máy biến áp thường nằm ở bên ngoài và kết nối đầu ra dây dẫn rất thuận tiện;

(2) Dòng điện ở phía điện áp cao nhỏ hơn và tiết diện dây dẫn của phần mang dòng điện của đường dây ra và bộ chuyển mạch nhỏ hơn. Tác động của tiếp xúc kém có thể dễ dàng được giải quyết.

Về nguyên tắc, vị trí lấy điện có thể ở bất kỳ phía nào, và cần phải so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật. Ví dụ, vị trí lấy điện của máy biến áp hạ áp lớn 500kV được lấy từ phía 220kV, trong khi phía 500kV được cố định.

7. Hiện tượng quá kích máy biến áp là gì? Quá kích máy biến áp xảy ra như thế nào?

Trả lời: Khi điện áp của máy biến áp tăng hoặc tần số giảm, mật độ từ thông làm việc sẽ tăng. Hiện tượng bão hòa lõi máy biến áp được gọi là quá kích máy biến áp.

Sau khi hệ thống điện bị ngắt kết nối do sự cố, hiện tượng quá áp do loại bỏ tải, quá áp do cộng hưởng từ, điều chỉnh sai vị trí đấu nối máy biến áp, máy biến áp không tải ở cuối đường dây dài hoặc các sự cố vận hành khác, dòng điện kích thích tăng sớm trước khi tần số máy phát đạt giá trị định mức, tự kích thích máy phát và các điều kiện khác của một số hệ thống có thể tạo ra điện áp cao hơn gây ra hiện tượng quá kích thích máy biến áp.

8. Hiện tượng quá kích máy biến áp có thể dẫn đến những hậu quả gì? Làm thế nào để tránh hiện tượng này?

Câu trả lời: Khi điện áp máy biến áp vượt quá 10% điện áp định mức, lõi máy biến áp sẽ bị bão hòa và tổn hao sắt sẽ tăng lên. Rò rỉ từ tính làm tăng tổn hao dòng điện xoáy của các bộ phận kim loại như vỏ máy, gây ra hiện tượng quá nhiệt máy biến áp, lão hóa cách điện, ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy biến áp và thậm chí gây cháy máy biến áp.

Tránh né:

(1) Ngăn ngừa hoạt động với điện áp quá cao. Nói chung, điện áp càng cao thì hiện tượng kích thích quá mức càng nghiêm trọng và thời gian hoạt động cho phép càng ngắn.

(2) Thêm bảo vệ quá kích thích: gửi tín hiệu báo động hoặc ngắt máy biến áp theo đường cong đặc tính của máy biến áp và các bội số quá kích thích cho phép khác nhau.

9. Cấu trúc thân máy biến áp được trang bị những thiết bị bảo vệ an toàn nào? Chức năng chính của chúng là gì?

Câu trả lời: Các thiết bị bảo vệ trong cấu trúc thân máy biến áp bao gồm:

(1) Người bảo quản

Dung tích của bình giãn nở khoảng 8-10% thể tích dầu máy biến áp. Chức năng của nó là bù đắp sự thay đổi thể tích dầu máy biến áp do thay đổi nhiệt độ, hạn chế sự tiếp xúc giữa dầu máy biến áp và không khí, đồng thời giảm độ ẩm và quá trình oxy hóa của dầu. Một bộ hút ẩm được lắp đặt trên bình giãn nở để ngăn không khí xâm nhập vào máy biến áp.

(2) Chất hút ẩm và lọc dầu

Bộ lọc hút ẩm, còn được gọi là mặt nạ phòng độc, chứa đầy chất hấp phụ, thường là alumina hoạt tính dạng gel silica. Một phần gel silica bị đổi màu thường được cho vào bên trong. Khi màu xanh chuyển sang màu đỏ, điều đó cho thấy chất hấp phụ đã bị ảnh hưởng bởi hơi ẩm và cần được làm khô hoặc thay thế.

Bộ lọc dầu còn được gọi là máy lọc dầu. Bình chứa dầu sạch được đổ đầy chất hấp phụ, đó là silica gel và alumina hoạt tính. Khi dầu đi qua bộ lọc và tiếp xúc với chất hấp phụ, nước, axit và oxit trong dầu sẽ được hấp thụ, giúp dầu sạch hơn và kéo dài tuổi thọ của dầu.

(3) Ống chống nổ (đường thở an toàn)

Ống chống cháy nổ được lắp đặt trên nắp thùng máy biến áp như một biện pháp bảo vệ giảm áp suất trong thùng dầu trong trường hợp máy biến áp bị hỏng bên trong.

Van an toàn áp suất được sử dụng trong các máy biến áp lớn hiện đại để thay thế đường dẫn khí an toàn. Khi áp suất sự cố bên trong máy biến áp tăng lên, van an toàn áp suất sẽ hoạt động và các tiếp điểm được kết nối để báo động hoặc ngắt mạch.

Ngoài ra, máy biến áp còn có hệ thống bảo vệ khí, nhiệt kế, đồng hồ đo dầu và các thiết bị bảo vệ an toàn khác.

10. Biến áp điện áp và biến áp dòng điện khác nhau về nguyên lý hoạt động như thế nào?

Trả lời: Biến áp điện áp chủ yếu được sử dụng để đo điện áp, trong khi biến áp dòng điện được sử dụng để đo dòng điện.

(1) Phía thứ cấp của máy biến dòng có thể bị ngắn mạch nhưng không thể bị hở mạch; Phía thứ cấp của máy biến áp có thể bị hở mạch nhưng không thể bị ngắn mạch.

(2) So với tải ở phía thứ cấp, trở kháng trong của máy biến áp điện áp nhỏ đến mức có thể bỏ qua, và máy biến áp điện áp có thể được coi là một nguồn điện áp; điện trở trong của máy biến áp dòng điện lớn đến mức nó được coi là một nguồn dòng điện có điện trở trong vô hạn.

(3) Khi máy biến áp điện áp hoạt động bình thường, mật độ từ thông gần bằng giá trị bão hòa và điện áp giảm khi hệ thống gặp sự cố; Mật độ từ thông giảm và mật độ từ thông rất thấp khi máy biến dòng hoạt động bình thường. Khi hệ thống bị ngắn mạch, dòng điện phía sơ cấp tăng lên, làm tăng đáng kể mật độ từ thông, và đôi khi thậm chí vượt quá giá trị bão hòa, gây ra sự gia tăng sai số của dòng điện đầu ra thứ cấp. Do đó, hãy cố gắng chọn máy biến dòng không dễ bị bão hòa.