Thiết bị điện cao áp - Chương 2: Cuộn dây và lõi từ

CHƯƠNG 2: CUỘN DÂY VÀ LÕI 
TỪ
THIẾT BỊ ĐIỆN CAO ÁP - TS. NGUYỄN VĂN DŨNG
Cần Thơ, ngày 07 tháng 01 năm 2020
Khoa Công Nghệ
Lắp đặt cuộn dây-Core transformer
• Cuộn hạ thế lắp sát lõi thép. Cuộn cao thế lắp 
phía ngoài
Máy biến áp 5 trụ từ
• Giảm chiều cao mạch từ
• Tạo đường trở về cho từ thông thứ tự không
Máy biến áp kiểu vỏ
• Ứng dụng khi máy biến áp có dòng sơ cấp lớn
• Dễ dàng lắp đặt thêm một số cuộn dây ghép
song song
Lõi từ 5 trụ
Lõi từ
• Ghép từ nhiều lá thép mỏng (0.2 –
0.5 mm)
• Sơn cách điện 2 mặt (5-10m)
• 2-4 lá thép được lắp cùng thời gian
• Các lá thép dị hướng được cắt sao 
cho từ thông chạy theo hướng cán
• Si được thêm vào để gia tăng độ từ 
thẩm và điện trở suất
• Các lá thép được ép chặt và băng 
lại
• Lõi từ được đóng kín mạch bằng 
gông sau khi cuộn dây được lắp đặt
Liên kết lá thép
• Tăng độ bền cơ
• Giảm tổn hao sắt từ
Step-lap
Tổn hao sắt từ
• Hysteresis loss (tổn hao từ trễ)
Với:
k1: hệ số phụ thuộc vật liệu
f: tần số dòng điện
Bmax: cảm ứng từ cực đại
n: chỉ số mũ Steinmetz (1,6-2,5)
• Eddy current loss (tổn hao dòng điện xoáy)
Với:
k2: hệ số phụ thuộc vật liệu
f: tần số dòng điện
t: chiều dày khối vật liệu
Beff: cảm ứng từ hiệu dụng (rms)
 : điện trở suất của vật liệu
Tổn hao sắt từ của một số vật liệu
tiêu biểu
Vô định hình
Siêu tinh thể
Xử lý bằng 
laser
Thép cán nguội dị hướng 
có độ từ thẩm cao
Thép cán 
nguội dị 
hướng
Đường cong từ hóa
Tổn hao từ trễ và hướng cán lá thép
Yêu cầu đối với dây quấn MBA
• Chế tạo trước khi lắp đặt vào lõi từ
• Cần công nhân có tay nghề cao và vệ sinh
• Tự động hóa dẫn đến sự chuẩn hóa
• Dây dẫn được bọc giấy cách điện
• Chiều dày hướng tâm của mỗi dây dẫn không 
quá 2 mm để giảm dòng điện xoáy
• Cuộn dây được lắp đặt có khe hở để dẫn dầu 
làm mát
• Độ bền cơ: chịu được lực điện động do ngắn 
mạch tạo ra
Điện áp và dòng điện trong cuộn 
dây
• Sự dao động giá trị dòng điện và điện áp giữa cuộn dây
và đất cũng như điện áp giữa các cuộn dây phụ thuộc
vào công suất và điện áp định mức của MBA
• Một số kiểu dây quấn được sử dụng để cải thiện các vấn
đề này
MBA phân phối
Dây quấn hoán vị liên tục (CTC 
cable)
Cuộn thấp áp - Máy biến áp lực
Helix winding
Dây quấn cao áp (Disk winding)
Quấn dây MBA
• Tạọ cuộn dây quấn
liên tục không mối
nối
• Sử dụng cáp CTC 
để giảm dòng điện
xoáy
Dây quấn kiểu đĩa (bánh)- Disk 
(pancake) winding
Cuộn dây quấn kiểu đĩa hoàn chỉnh
Cách điện MBA
• Cách điện hỗn hợp (giấy-dầu)
• Dầu sử dụng để cách điện và làm mát
• Mỗi vòng dây đều được cách điện bằng giấy
• Màn chắn cách điện tăng điện áp đánh thủng
• Điện áp đánh thủng giấy và dầu cách điện phụ thuộc vào
hàm lượng nước
• Sự lão hóa giấy cách điện phụ thuộc hàm lượng nước
và nhiệt độ làm việc của MBA
• Cách điện chính: cách điện giữa các cuộn dây và giữa
cuộn dây và đất
• Cách điện dây quấn: cách điện giữa các vòng dây của
cuộn dây
Cách điện của dây quấn
Collars of pressboard
Mặt cắt ngang của cuộn dây
Mô hình cách điện của máy biến áp
400 kV
Phân bố điện thế xung quanh cạnh
cuộn dây
Điện áp đánh thủng dầu biến áp
Điện áp đánh thủng giấy cách điện
Hàm lượng ẩm trong dầu và giấy
cách điện
Điện áp bắt đầu phóng điện cục bộ
trong bìa cách điện
Điện áp bắt đầu phóng điện cục bộ
trong các kênh dầu của hệ thống cách
điện màn chắn
Ví dụ: tính toán hệ thống cách điện
màn chắn cho MBA (132/22 kV)
Phân bố điện trường trong HTCĐ 
màn chắn
 Tỉ số của hằng số điện 
môi:
r pressboard/ r oil  2
 Tỉ số độ dẫn điện:
- oil/ pressboard  10-1000
Phân bố điện dung (phụ 
thuộc vào tỉ số r pressboard/ r 
oil)
Phân bố điện trở (phụ thuộc 
vào tỉ số oil/ pressboard)