Tên luận án:
NGHIÊN CỨU LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP CÓ TÍNH ĐẾN ẢNH HƯỞNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG MÁY BIẾN ÁP KHÔ CÓ LÕI THÉP VÔ ĐỊNH HÌNH
Ngành:
Kỹ thuật điện
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu lực ngắn mạch tổng hợp có tính đến ảnh hưởng phân bố nhiệt trong máy biến áp khô có lõi thép vô định hình" giải quyết nhu cầu cấp thiết về việc phân tích toàn diện các ứng suất tác động lên máy biến áp (MBA) khô trong điều kiện ngắn mạch. Công trình nhấn mạnh rằng bên cạnh lực điện từ, các ứng suất nhiệt phát sinh do phân bố nhiệt độ không đồng đều trong lớp epoxy cách điện và chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và epoxy cũng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt khi các thông số nhiệt của vật liệu epoxy thay đổi theo nhiệt độ. Đây là một khía cạnh chưa được nghiên cứu đầy đủ trong các công trình trước.
Mục tiêu nghiên cứu bao gồm việc nghiên cứu, tính toán và mô phỏng các bài toán điện từ và nhiệt trong MBA khô bọc epoxy sử dụng lõi thép vô định hình (VĐH), có xét đến ảnh hưởng của đặc tính nhiệt vật liệu epoxy thay đổi theo nhiệt độ. Luận án tập trung vào việc tính toán lực ngắn mạch tổng hợp, bao gồm cả lực nhiệt động, và đánh giá tác động của chúng lên dây quấn MBA khô hình chữ nhật. Phương pháp nghiên cứu chủ yếu dựa trên các phương pháp tính toán hiện đại, mô phỏng trường điện từ, cơ khí, nhiệt sử dụng phần mềm tương tác đa môi trường Ansys Workbench, cùng với các nghiên cứu thực nghiệm.
Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định phân bố lực ngắn mạch tổng hợp có tính đến sự thay đổi thông số nhiệt của epoxy theo nhiệt độ, xây dựng đường cong thực nghiệm thông số nhiệt của vật liệu epoxy, phát triển mạch nhiệt thay thế tương đương MBA khô để giải nhanh phân bố nhiệt độ, và đánh giá toàn diện lực tổng hợp tác dụng lên dây quấn khi ngắn mạch. Những kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa thiết kế, nâng cao độ tin cậy và làm chủ công nghệ chế tạo MBA khô tại Việt Nam, đồng thời giảm thiểu rủi ro phá hủy trong quá trình vận hành.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu
- 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học
- Ý nghĩa thực tiễn
- 4. Các đóng góp mới của luận án
- 5. Cấu trúc nội dung của luận án
- CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
- 1.1. Giới thiệu chương
- 1.2. Mô phỏng số các thiết bị điện – điện tử
- 1.3. Máy biến áp trong hệ thống điện
- 1.3.1. MBA khô
- 1.3.2. Máy biến áp có lõi thép VĐH
- 1.4. Tổng quan nghiên cứu MBA khô có cuộn dây đúc trong epoxy và lõi thép VĐH trên thế giới
- 1.4.1. Về vấn đề lực điện từ tác dụng lên dây quấn MBA trên thế giới
- 1.4.1.1. Đối với MBA lõi thép silic
- 1.4.1.2. Đối với MBA sử dụng lõi thép silic
- 1.4.2. Nghiên cứu về phân bố nhiệt ở MBA khô trên thế giới
- 1.5. Những nghiên cứu ở trong nước về máy biến áp lõi vô định hình
- 1.6. Những nghiên cứu về thông số nhiệt của vật liệu epoxy
- 1.7. Những vấn đề còn tồn tại
- 1.8. Đề xuất hướng nghiên cứu của tác giả
- 1.9. Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH TOÁN TÍNH LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP TÁC DỤNG VÀO DÂY QUẤN Mba
- 2.1. Giới thiệu
- 2.2. Hệ phương trình Maxwell và bài toán điện từ
- 2.3. Mô hình bài toán điện từ bằng phương pháp tích phân số
- 2.4. Nghiên cứu mô hình toán tính ứng suất lực diện từ dây quấn theo từ thế vectơ A
- 2.4.1. Điều kiện biên
- 2.4.2. Tính hằng số tích phân Aj,k
- 2.4.3. Phương trình ứng suất lực trên dây quấn viết theo từ thế vecto A(x,y)
- 2.5. Bài toán áp dụng MBA 320kVA 22,0,4kV
- 2.5.1. Tính dòng ngắn mạch trên các cuộn dây
- 2.5.2. Kết quả về ứng suất lực điện từ trên cuộn CA và HA khi MBA ngắn mạch
- 2.6. Nghiên cứu mô hình giải tích tính ứng suất nhiệt trên dây quấn MBA khô khi ngắn mạch
- 2.6.1. Mô hình MBA 320kVA 22/0,4kV
- 2.6.2 Tính ứng lực vào dây quấn khi có chênh lệch nhiệt độ giữa dây quấn và cách điện epoxy
- 2.6.2.1. Ứng suất xuát hiện ở dây quấn và phần epoxy lớp ngoài:
- 2.6.2.2. Ứng suất xuát hiện ở dây quấn và phần epoxy lớp trong:
- 2.6.2.3. Ứng suất ở hai đầu dây quấn và epoxy:
- 2.6.3 Tổng ứng suất vùng biên
- 2.6.3.1. Ứng suất hai đầu dây quấn:
- 2.6.3.2. Ứng suất dây quấn với lớp epoxy phía ngoài:
- 2.6.3.3. Ứng suất dây quấn với lớp epoxy phía trong:
- 2.7. Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN PHÂN BỐ NHIỆT MBA KHÔ VỚI CÁC ĐẶC TÍNH NHIỆT VẬT LIỆU EPOXY THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ
- 3.1. Giới thiệu
- 3.2. Nghiên cứu mô hình toán tính phân bố nhiệt MBA khô
- 3.2.1. Nguồn nhiệt trong MBA
- 3.2.2. Dẫn nhiệt
- 3.2.3. Trao đổi nhiệt đối lưu
- 3.2.4 Trao đổi nhiệt bức xạ
- 3.2.5 Mô hình toán quá trình truyền nhiệt MBA khô
- 3.3. Nghiên cứu phương pháp mạch nhiệt thay thế tương đương MBA khô và áp dụng tính toán cho một bài toán cụ thể
- 3.3.1. Thiết lập mạch nhiệt thay thế tương đương MBA
- 3.3.2. Mạch nhiệt thay thê tương đương MBA khô 320kVA 22/0,4kVA
- 3.4. Đặc tính vật liệu epoxy
- 3.4.1. Cấu tạo và tính chất lí hóa vật liệu epoxy
- 3.4.2. Hệ số dẫn nhiệt
- 3.4.3. Hệ số khuếch tán nhiệt và nhiệt dung riêng
- 3.5. Thực nghiệm xác định hệ số dẫn nhiệt vật liệu epoxy
- 3.5.1. Nguyên vật liệu sử dụng trong thực nghiệm
- 3.5.2. Cấu tạo thiết bị đo QTT01 đo hệ số dẫn nhiệt
- 3.5.3. Quy trình thí nghiệm và kết quả
- 3.5.3.1. Kết quả hệ số dẫn nhiệt
- 3.5.3.2. Kết quả hệ số khuếch tán nhiệt và nhiệt dung riêng
- 3.6. Kết luận chương 3
- CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN PHÂN BỐ NHIỆT VÀ LỰC NGẮN MẠCH TỔNG HỢP MBA KHÔ
- 4.1. Giới thiệu
- 4.2. Mô phỏng 3D phân bố nhiệt MBA khô 320kVA
- 4.2.1. Thực nghiệm xác định điều kiện biên nhiệt độ MBA 320kVA 22/0,4kV
- 4.2.2. Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA ở những điều kiện tải khác nhau
- 4.2.2.1. Với chế độ hoạt động tải định mức
- 4.2.2.2. Với chế độ 70% tải định mức
- 4.2.2.4 Với chế độ 50% tải định mức
- 4.2.2.5. So sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm
- 4.3. Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 320kVA 22/0,4kV khi làm việc ở chế độ quá tải và khi ngắn mạch sự cố
- 4.3.1. Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 330kVA làm việc ở 150% tải định mức
- 4.3.1. Mô phỏng phân bố nhiệt MBA 330kVA trong trường hợp ngắn mạch sự cố
- 4.4. Phân tích ứng suất nhiệt MBA 320kVA ở trường hợp ngắn mạch bằng phương pháp PTHH
- 4.5 Ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA 320kVA
- 4.6. Áp dụng phân tích ứng suất ngắn mạch tổng hợp bằng phương pháp PTHH trên MBA khô lõi thép VĐH
- 4.6.1. Phân bố nhiệt MBA VĐH 630kVA ở chế độ ngắn mạch sự cố
- 4.6.2. Ứng suất nhiệt ngắn mạch MBA VĐH 630kVA
- 4.6.3. Ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA VĐH
- 4.6.3.1. Ứng suất lực điện từ ngắn mạch
- 4.6.3.2. Ứng suất ngắn mạch tổng hợp MBA VĐH 630 kVA
- 4.7. Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- Đóng góp khoa học của luận án
- Hướng phát triển của luận án