* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

LờI Mở đầU

Máy biến điện áp (BU) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện
.Để vận hành hệ thống điện đợc an toàn ta cần phải đo lờng và bảo vệ để biết
đợc các thông số của nó rồi từ đó có phơng pháp điều chỉnh hợp lý,cũng nh
tránh đợc thiệt hại khi có sự cố xẩy ra.Việc thực hiện đo điện áp xoay chiều
với điện áp cao thì dụng cụ thông thờng không thể đáp ứng đợc vì điện trở
cách điện của thiết bị không cho phép,còn nếu thiết kế chế tạo thiết bị đo l-
ờng và bảo vệ với điện áp cao thì rất tốn kém và không an toàn cho ngời
dùng.Vì vậy để đo lờng và bảo vệ ở điện áp cao ngời ta phải dùng một thiết bị
trung gian để giảm điện áp xuống thiết bị này đợc gọi là máy biến điện áp .
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ,máy biến điện áp
đã đợc cải tiến rất nhiều về kiểu loại ,kết cấu ,vật liệu chế tạo cũng nh tính
năng làm việc .
Trong đề tài đồ án của em , em sẽ thiết kế máy biến điện áp một pha
ngâm dầu, tiêu chuẩn IEC- 186 với các số liệu ban đầu :
điện áp sơ cấp U
1đm
= 35/
3
kv
điện áp thứ cấp U
2đm
= 100/
3
kv
công suất định mức S
2đm
= 150 VA

Phân tích chọn phơng án ,tính chọn cách điện

1.1 khái niệm chung về máy biến điện áp
Hệ thống điện thờng có điện áp cao nên khi đo lờng và bảo vệ gặp rất
nhiều khó khăn .Nếu ta thiết kế ,chế tạo thiết bị đo lờng và bảo vệ với điện áp
cao thi sẽ rất tốn kém và nguy hiểm cho ngời sử dụng .Vì vậy ta cần giảm
điện áp xuống để dùng các thiết bị đo lờng và bảo vệ thông thờng ở điện áp
thấp ,tiêu chuẩn,an toàn .Thiết bị dùng để giảm điện áp cao xuống điện áp
thấp ,tiêu chuẩn đợc gọi là máy biến điện áp
Máy biến điện áp là một loại khí cụ điện dùng để hạ điện áp cao xuống
điện áp thấp tiêu chuẩn ,an toàn dùng cho đo lờng và bảo vệ rơle. Trị số điện
áp thứ cấp lấy theo tiêu chuẩn nhà nớc .ở Liên xô Châu âu và là 100V hoặc
3/100
V ,ở Anh và các nớc ả rập là 100V ,ở mỹ 120 V .Trên hình H1.1 trình
bày sơ đồ đấu dây của BU một pha .Cuộn dây sơ cấp nối với phía điện áp cao
qua cầu chì bảo vệ cao áp .Cuộn dây thứ cấp cấp nguồn cho các thiết bị đo l-
ờng và bảo vệ qua cầu chì bảo vệ hạ áp .Để an toàn một đầu cuộn hạ áp và lõi
thép của BU đợc nối đất
Hình 1.1
Đối với BU không yêu cầu độ bền nhiệt và độ bền điện động cao ,vì dòng
điện thứ cấp rất bé thậm chí khi ngắn mạch ở mạch thứ cấp cũng không sinh
ra hiệu ứng nhiệt và điện động nào cả ,hơn nữa ở mạch máy biến điện áp th-
ờng đặt cầu chì bảo vệ .
Máy biến điện áp có các cấp chính xác sau :0,2; 0,5; 1; 3; và 6 BU với
cấp chính xác 0,2 dùng cho mẫu ,cấp 0,5 dùng cho đo đếm điện năng ,cấp 1
dùng cho đồng hồ bảng ,còn cấp 3 và cấp 6 dùng cho bảo vệ .Cấp chính xác
của BU không đổi khi điện áp sơ cấp giao động trong khoảng U= (0,8
ữ
1,2)U
đm

C
A
B
V
a
x
A
X
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

thép cán lạnh không những có từ tính tốt mà tổn hao sắt lại tốt do đó nâng
cao đợc hiệu suất của máy biến điện áp .
1.2 nguyên lý làm việc của máy biến điện áp
ta xét sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp một pha hai dây quấn
nh hình 1.1
Hình 1.2
,cảm ứng ra các suất điện động (s.đ.đ) e
1
và e
2
.Dây quấn thứ cấp có s,đ.đ sẽ
sinh ra dòng điện i
2
đa ra tải với điện áp là u
2
.
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin ,thi từ thông do nó sinh
ra cũng là một hàm số hình sin:
=
m




)
2
sin(2
cos
sin
.
2
2222

=
=

=

=
tE
tw
dt
td
w
dt
d
we
m
m



=
2
22
2
44,4
2
2
2
.

là giá trị hiệu dụng của các s.đ.đ dây quấn thứ cấp và sơ cấp
các biểu thức trên cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ
thông sinh ra nó một góc
2

Dựa vào các biểu thức trên ngời ta định nghĩa tỷ số biến điện áp của BU nh
sau :

2
1
2
1
w
w
E
E
k ==
nếu không kể đến điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi
11
EU

2
Dây quấn sơ cấp có w
1
vòng dây và dây quấn thứ cấp
có w
2
vòng dây đều đợc quấn
trên cùng một lõi thép .Khi
đặt một điện áp xoay chiều u
1
vào dây quấn sơ cấp trong đó
sẽ có dòng điện i
1
.Trong lỗi
thép sẽ sinh ra từ thông
móc vòng với cả hai dây quấn
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

1.3 phân loại và các kiểu máy biến điện áp
I.phân loại :
máy biến điện áp đợc phân thành các loại sau :
1.theo số pha: có hai loại
-máy biến điện áp một pha
-máy biến điện áp ba pha
2.theo số dây quấn :
- loại 2 dây quấn
-loại 3 dây quấn
3.theo cấp chính xác :
- theo giá trị sai số cho phép
4.theo phơng thức làm mát :

Hình 1.3 giới thiệu kết cấu BU khô kiểu HOC-3
1- gông từ
2- cuộn dây cao áp
3-cuộn dây hạ áp
4-các đầu vào cao áp
5-các đầu ra hạ áp
Hình 1.3
Đối với các máy biến điện áp mà dây quấn đợc quấn trên các mạch từ hình
xuyến thi dây quấn trong là dây quấn thứ cấp phụ .
2.máy biến điện áp dầu .
Thờng đợc chế tạo với điện áp 35kv trở lên.
Sở dĩ đối với mạng điện có điện áp cao U> 35kv thờng sử dụng kiểu dầu
vì : Dỗu vừa cách điện tốt ,vừa làm mát tốt ,hơn nữa dễ bảo quản khi xẩy
ra sự cố về chạm chập dây .Tuy nhiên loại máy biến điện áp kiểu dầu có
kết cấu hơi phức tạp vì chúng thờng có bình dãn dầu và trong quá trình
làm việc cũng dễ gây ra cháy nổ .Nhng loại này phù hợp với cấp điện áp
cao ,vì thế cho nên đối với U> 35kv thì để đảm bảo yêu cầu về mặt cách
điện cũng nh trong quá trình làm việc ,ngời ta thờng chế tạo loại máy
biến điện áp kiểu ngâm dầu .
Mạch từ đợc ghép từ các lá tôn kỹ thuật điện dây quấn nhiều lớp đợc
quấn trên một ống cách điện :dây quấn cao áp có màn chắn tĩnh điện ,các dây
quấn cao áp bao gồm một hoặc hai cuộn si để bảo vệ quá điện áp .
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
5
4
3
2
1
5
1


,một cuộn dùng cho đo l-
ờng ,một cuộn dùng cho bảo vệ .Hai cuộn bù (CB
1
) và (CB
2
) dùng để
phân bố điện áp đều trên hai cuộn cao áp khi mạch thứ cấp có tải .
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
6
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT* Hình 1.4
Sơ đồ trên hình 1.5 hiện đại hơn và có nhiều u điểm so với sơ đồ ở hình
1.4 ,loại này có một mạch từ ,cách ly với đất các cuộn dây đợc cuốn trên hai
trụ của mạch từ .
Hình 1.5
III.giới thiệu một số loại máy biến điện áp
Trong hệ thống điện hiện nay có thể có 3 loại máy biến điện áp :
Loại cảm ứng điện từ
Loại tụ điện phân áp
Các máy biến điện áp kiểu mới
1.Máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ
Máy biến điện áp có thể đợc chế tạo 3 pha (thờng cho cấp điện áp U< 35kv)
hiệu chỉnh một pha (cho U

66kv) ,với một hiệu chỉnh hai cuộn dây thứ
cấp .Tuỳ theo điện áp cần thiết ở phía thứ cấp ta có thẻ sử dụng các loại máy
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV

M
I
BH
CB
1
a
a

2

U
*
*
*
*
*
HH
X
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

biến điện áp khác nhau ,đấu nối theo những sơ đồ khác nhau .Sơ đồ hình 1.6
sử dụng 3 máy biến điện áp một pha ,hai cuộn dây
Các máy biến điện áp một pha hai dây quấn đến 35kv có thể đợc nối thành tổ
máy biến điện áp ba pha theo sơ đồ y
0
-y
0
có trung tính của sơ cấp và thứ cấp
nối đất hình 1.6 .
Hình 1.6

A
a b
c
C
B
w
w
A
Phân áp kiểu tụ cũng giống nh
phân áp kiểu điện từ ,điện áp lấy ra
ở một vị trí phân áp nào đó phụ thuộc
vào vị trí phân áp và tổng trở của phụ
tải hình 1.8
Trong bộ phân áp kiểu tụ ,tổng trở
của nguồn mang tính dung kháng hình
1.9 đấu nối tiếp vào mạch phân áp
.Nếu tụ điện và cuộn điện kháng
không chứathành phần điện trở tác
dụng thì vềnguyên lý có thể bù hoàn
toàn tổng trở nguồn và lấy ra công
suất tùy ý ở phía thứ cấp .
a
x
X
A
C
1
C
2
Z

hiểm với cáchiện điện .
3.Máy biến điện áp kiểu mới .
a.BU phân áp kiểu tụ điện có khuếch đại
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
9
U

Trên thực tế các cuộn kháng đều
chứa thành phần điện trở tác dụng nên
công suất đầu ra của bộ phân ápbị hạn
chế .Nếu muốn lấy trực tiếpđiện áp
thứ cấp bằng điện áp thứ cấp danh
định của BU ,chẳng hạn bằng 100v
,thì để đạt công suất phụ tải danh định
,trị số của tụ phân áp phải rất lớn ,Để
giảm dung lợng của tụ phân áp và
đảm bảo công suất đầu ra của BU ,ng-
ời ta sử dụng sơ đồ có máy biến áp
điện từ trung gian .
a
x
X
A
C
1
C
2
Z
pt
L

K
U
,K
u
là tỷ số phân áp và đặt vào đầu vào của bộ tiền khuếch
đại 1 .
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
10
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT* Điện áp đầu ra của bộ tiền khuếch đại 1 sẽ đợc dẫn theo cáp đồng trục 2 đến
bộ khuếch đại công suất 3,với nguồn nuôi 4 .Đầu ra của bộ khuếch đại 3 đợc
nối với phía sơ cấp của máy biến áp cách ly 5 ,còn phía thứ cấp có hai cuộn
dây ,một cuộn dùng cho đo lờng, một cuộn dùng cho bảo vệ, với tổng công
suất khoảng vài chục vôn ampe
Ưu điểm của loại biến áp này là kết cấu đơn giản ,làm việc trong quá trình
quá độ tơng đối tốt .Hạn chế chính của loại này là công suất của đầu ra thấp
nên chỉ đợc dùng cho các rơle số hoặc rơle tĩnh có công suất tiêu thụ bé .BU
kiểu tụ phân áp có khuếch đại đã đợc chế tạo và đợc sử dụng nhiều năm trong
lới điện cao áp .
b. Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLS
Khi cho hai sóng ánh sáng chạy qua một tinh thể khúc xạ kép đợc đặt dới tác
dụng của một điện trờng E,ta có thể đo đợc góc lệch pha giữa hai sóng này
theo hiệu ứng điện quang tuyến tính POCKELS:
= K
dq
.E.L
trong đó :K
dq

U
C
2
Uss
Dây dẫn
C
1
1
2
3
4
5
U
2
U
2
Hình 1.11
U
s
U
t
Z
pt
8
7
65
/4
2
1
C

W
E
E
k ==
trong đó : U
1
,U
02
là điện áp sơ cấp và thứ cấp
E
1
, E
2
là sức điện động sơ cấp và thứ cấp
W
1
, W
2
là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp
Về góc pha đối với máy biến áp điện lực khi không tải chúng ta cũng bỏ qua
sự lệch pha của điện áp dây quấn sơ cấp và thứ cấp .Đối với máy biến điện
áp thì không thể bỏ qua vấn đề này vì nó sẽ gây ra sai số điện áp lớn và làm
cho cấp chính xác của máy biến điện áp sẽ khác với cấp đã định trớc .Để hiểu
rõ hơn về sai số điện áp ở các chế độ làm việc của máy biến điện áp chúng ta
sẽ xét riêng các quá trình xẩy ra khi không tải và khi có tải .
2.chế độ không tải
Khi đặt điện áp xoay chiều U
1
vào dây quấn sơ cấp W
1

U
1,
E
1
,
E
1
U
1

t
Hình1.13
Đồ thị vectơ hình 1. 14 chỉ đúng với
một BU lý tởngnghĩa là BU không có
tổn hao năng lợng .
Tuy nhiê trong BU thực sẽ có tổn hao
năng lợng xẩyra trong mạch từ và dây
quấn .Vì thế đồ thị véctơ phức tạp hơn
nh hình 1.15
E
1
I
ox
U
1
0

Hình 1.14
ở trờng hợp biến áp lý tởng với chế độ
không tải thì trong cuộn sơ cấp có dòng

sức điện động Eox1 .Lấy dấu ngợc lại của
sức điện động Eox1 thì ta đớc sụt áp Uox1
có nghĩa là U0x1 =- Eox1 vì sức điện động
Eox1 chậm pha so với từ thông ox một
góc 90
0
kể từ dòng điện I
o
,cũng nh đã
đợc biểu thị ở hình 1.16
I
ox
U
1
E
1

I
or
I
o
hình1.15
U
Hình 1.16
ở hình 1.16 véc tơ Uox1 sớm trớc véc tơ I
o
một góc 90
0
.Véc tơ U
or1

-Eo
1

ox
Eo
1
I
ox
90
0


E
ox1
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

.Lúc này ở cuộn sơ cấp thì các sụt áp đợc cộng lại (tổng hình học ) cùng
với sụt áp do dòng điện không tải tạo ra .
Để tiện cho việc nghiên cứu đồ thị vectơ ta cần phải qui đổi các véctơ
sức điện động và dòng điện thứ cấp về sơ cấp ,việc qui đổi các vec tơ sức
điện động và dòng điện đợc thực hiện bằng cách nhân sức điện động thứ
cấp với hệ số biến áp K ,còn dòng điện thứ cấp thì chia cho K :
K.E
2
= E
2
= E
1
Và I
2

o1
sức điện động sơ cấp ngợc chiều khi không tải
-E
1
là sức điện động sơ cấp ngợc chiều khi có tải
E
2
là sức điện động thứ cấp khi có tải ,qui đổi về dây quấn sơ cấp .
U
2
điện áp thứ cấp qui đổi về sơ cấp .
I
1
và I
2
dòng điện có tải sơ cấp và thứ cấp đã qui đổi về sơ cấp
I
o
là dòng điện không tải
U là sai số điện áp
là sai số góc
Vì dòng điện tải thứ cấp I
2
gây ra ở cuộn thứ cấp sụt áp do điện trở và
điện kháng U
r2
,Ux2 của cuộn thứ cấp cho nên sức điện động thứ cấp E
2
,ngoài điện áp thứ cấp U
2

1

U
Hình 1.17
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

điện áp thứ cấp trên các đầu ra của dây quấn thứ cấp sẽ nhỏ hơn sức điện
động một lợng sụt áp .
U
2
= E
2
+ U
r2
+ Ux2
Dòng điện sơ cấp khi có tải I
1
cũng gây ra trong dây quấn sơ cấp sụt áp
U
r1
và Ux1 .Các sụt áp này cộng với các sụt áp khi không tải U
or1
,Uox1 và
cần bù thêm bằng điện áp U
1
.
U
1
= - E
2

điện áp biểu thị bằng % bằng :
U
0
= -(U
or1
sin + Uox1cos ). (4-1)
Trong đó :
U
or1
và Uox1 là sụt áp tác dụng và phản kháng ở cuộn sơ cấp .
là góc từ trễ (góc giữa vectơ dòng điện không tải I
o
và thành phần phản
kháng của nó )
dấu (- ) thể hiện sai số âm
Trị số U
or1
và Uox1 đợc phân tích nh sau :
U
or1
= U
r1
.
1
I
I
o
=U
r1
.

I
ox
= U
x1
.

cos
ox
i
Trong đó :
U
r1
và Ux1 là sụt áp do điện trở và điện kháng của cuộn sơ cấp khi tải
định mức
i
or
và iox là tỷ số giữa thành phần dòng điện tác dụng và dòng điện
phản kháng của dòng điện không tải và dòng điện định mức
Thay các giá trị U
or1
và Uox1 vào công thức (4-1) ta đợc :
U
0
= ( U
r1
.i
or
+ Ux1 .i
ox


.iox Ux1.i
or
)
trong đó : hằng số 3440 = 360.60/2(phút /rad.)
sai số về góc đợc coi là dơng nếu vectơ -E
o1
sớm trớc vectơ U
1
nh vậy ở
trờng hợp nh vẽ ở hình 1.9 thì sai số góc là âm .
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
15
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

b.tính toán sai số khi có tải .
Sai số điện áp khi có tải U
H
đợc xác định theo công thức sau:
U
H
=-(U
nr
cos
2
+ Unx sin
2
) (4-2)
trong đó :
U
nr

bằng tổng sai số do dòng điện không tải và có tải gây ra :
U = U
o
+ U
H
và =
o
+
H

5.hiệu chỉnh sai số của máy biến điện áp
Sụt áp của BU có thể bù bằng cách hiệu chỉnh .Sự điều chỉnh điện
áp U
k
là sự cố ý thay đổi hệ số biến đổi về phía tăng điện áp thứ cấp ,đ-
ợc tính bằng % .Từ công thức (4-0) và (4-2) ta thấy sai số điện áp luôn
âm .Ta đa điện áp hiệu chỉnh dơng U
k
vào làm giảm giá trị tuyệt đối
của của sai số điện áp .
Sự hiệu chỉnh đợc thực hiện bằng cách sao cho ở chế độ không tải của
máy biến điện áp có một chút sai số dơng nằm trong giới hạn cho phép
của cấp chính xác , có nghĩa là tăng một chút điện áp thứ cấp.Để làm
điều này ta tăng số vòng dây của cuộn thứ cấp lên một lợng nào đó .Nh-
ng trong thực tế ngời ta thờng giảm số vòng dây của cuộn sơ cấp ,bởi vì
nh vậy sẽ tiết kiệm đợc dây dẫn và chính xác hơn.
Việc hiệu chỉnh số vòng dây W đợc xác định theo công thức :
W = W
1
.

16
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

vệ ngắn mạch có thể xảy ra ,cầu dao ,điện trở trong các sơ đồ thì thờng
không đợc vẽ ra .
Máy biến điện áp một pha hai dây quấn đợc dùng trong các thiết bị
một pha hoặc ba pha .Khi dùng trong lới ba pha thờng đấu với điện áp
dây của lới ba pha nh hình 1.1
Một trong các đầu dây của dây quấn thứ cấp để bảo đảm an toàn khi
vận hành phải đợc nối đất .Hai máy biến điện áp một pha đợc nối thành
sơ đồ tam giác hở có thể dùng để đấu (w) ,công tơ ,hoặc các bộ điều
khiển điện áp .
Các máy biến điện áp một pha loại dây quấn kiểu 3HOM đợc chế tạo
theo kiểu một cực tính nghĩa là chỉ có một đầu dây A của dây quấn sơ
cấp cao áp có cách điện tơng ứng với điện áp toàn phần .
Sơ đồ nối dây của máy biến điện áp kiểu 3 HOM hình 1.18
Hình 1.18
Dây quấn sơ cấp của máy biến điện áp một pha đợc nối với lới ,một đầu
đợc nối với đất ,do đó đợc tính toán với điện áp một pha tức là điện áp
dây chia cho
3
.tuy nhiên theo tiêu chuẩn các ,máy biến điện áp kiểu 3
HOM có điện áp định mức đến 35 kv phải chịu đợc điện áp dây ( ơ chế
độ sự có không dới 4 giờ )

Dây quấn thứ cấp phụ của máy biến điện áp đợc nối theo sơ đồ hở
dùng để đấu rơle bảo vệ tiếp đất .sơ đồ hình 1.19
Các máy biến điện áp ba pha ba trụ hai dây quấn kiểu HTMK có dây
quấn sơ cấp đợc nối thành hinh sao (y) có dây quấn bù ,còn dây quấn thứ
cấp cũng nối (y) và cố trung tính nối đât nh hình 1.20

Hình 1.20
Máy biến điện áp ba pha ,dây quấn kiểu HTMV đợc chế tạo thành tổ
máy biến điện áp nghĩa là gồm 3 máy biến điện áp một pha .các dây
quấn sơ cấp và thứ cấp ,đợc đấu hình (y) và có đa đầu trung tính ra ,dây
quấn thứ cấp phụ đợc đấu hinh hở nh hinh H1.21

Hình1.21
Một trong những ứng dụng quan trọng của máy biến điện áp là kiểm tra
cách điện của lới nh hình H1.19 và H1.21 .Trong lới điện phân phối cao
áp .tuỳ theo đặc điểm của trung tính đợc chia thành hai hệ thống :
1. có nối đất
2. cách điện đối với đất
ở liên xô cũ ,trung tính nối đất đợc dùng với lới 110 kv và cao hơn ,còn
trung tính cách điện với đất đợc dùng với lới có điện áp U< 35kv.Tuỳ
theo chế độ của trung tính mà điện áp pha của dây quấn thứ cấp dùng
cho bảo vệ phụ khi không tải sẽ khác nhau khi điện áp lới làm việc định
mức .
Khi lới làm việc bình thờng điện áp trên các đầu ra a

,x

nh ở hình 1.22
bằng không khi đó rơle đợc nối với các đầu đó sẽ không tácđộng
hình 1.22
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
18
o
O
0
a

động,mà đã đợc tính cho bảo vệ
Quá trình xẩy ra ở máy biến điện áp khi tiếp đất một trong các pha đối
với hai trạng thái của trung tính :
a.trung tính nối đất .
xét trờng hợp khi có pha A chạm đất nh hình 1.23

Hình 1.23
Trong trờng hợp này trung tính đợc nối đất trực tiếp thì khi pha A chạm
đất tức là điện áp pha này bằng 0 và điện áp trên cuộn dây bảo vệ cũng
bằng 0 tức là rơle không tác động ,vậy rõ ràng ở biểu đồ của tam giác hở
trên các đầu dây a

-x


xuất hiện điện áp bằng tỷ số hình học của điện áp
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
19
a

c
a
x

0
x

C
B
A

cần phải bằng 100V.
b.trờng hợp trung tính cách điện với đất.
Khi chạm đất một pha nào đó thì sẽ xuất hiện sự thay đổi lớn về chế độ
làm việc của máy biến điện áp vì lẽ đó mà máy biến điện áp kiểu này có
kết cấu khác so với máy biến điện áp kiểu trung tính nối đất .
Giả sử chạm đất pha A của lới điện ,bởi vì pha A của BU bị ngắn
mạch ,các pha B và C phải chịu toàn bộ điện áp dây và cảm ứng trên lõi
thép mạch từ các pha này sẽ tăng lên
3
lần .Ngoài ra điểm trung tính 0
sẽ dịch chuyển tới điểm A ta thấy rõ ở biểu đồ vectơ .Góc giữa OB và OC
bằng 60
0
thay vì 120
0
trớc khi xẩy ra ngắn mạch pha A. Hình 1.24
Góc giữa hai vectơ của hai pha b,c của tam giác hở sẽ bằng 120
0
thay vì
60
0
trớc đó .Từ đây chứng tở rằng điện áp ở đầu dây a

-x


khi xẩy ra

và tăng độ tin cậy của nó .Khuynh hớng chung thờng là thay những vật
liệu rẻ và dễ kiếm hơn .
Vật liệu dùng trong máy biến áp thờng có ba loại sau :
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
20
c
b
a

O(a)
O
x

a
x

a

b
c
O(A)
B
C
B
C
A
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

-Vật liệu tác dụng dùng để dẫn điện nh dây quấn ,dẫn từ nh lõi thép
-Vật liệu cách điện dùng để cách điện các cuộn dây hay các bộ phận

suất tổn hao trong thép sẽ tăng lên ,do đó để đảm bảo phẩm chất từ tính
của lá thép gần nh lúc đầu ,phải tiến hành ủ lại các lá thép .Song chú ý là
viẹc ủ lại không dùng cho các lá thép có cách điện bằng giấy ,chỉ dùng
cho thép lá cách điện bằng sơn .
Vật liệu tác dụng thứ hai là của máy biến áp là kim loại làm dây
quấn .Trong nhiều năm đồng vẫn là kim loại duy nhất dùng chế tạo dây
quấn mà không có thay đổi gì .Vì nh ta đã biết đồng có điện trở suất
nhở ,dẫn điện tốt dẽ gia công (hàn ,quấn ) , đảm bảo độ bền cơ ,điện
tốt .Gần đây ngời ta đã dùng nhôm thay đồng làm dây quấn .Nhôm có u
điểm là nhẹ ,dẽ kiếm hơn ,dẻ hơn ,nhng tất nhiên có nhợc điểm là điện
trở suất lớn hơn do đó dẫn điện kém hơn ,độ bền cơ cũng kém hơn và lại
rất khó khăn trong việc hàn nối .Khi dùng nhôm thay đồng để bảo đảm
đợc một công suất tơng đơng thì thể tích nhôm tăng lên ,chi phí cho các
công việc về chế tạo dây quấn ,chi phi về vật liệu cáchiện điện ,sơn
tẩm tăng lên .Những chi phí đó tăng lên đợc bù lại bởi giá thành dây
nhôm dể hơn ,nên nói chung giá thành toàn bộ máy biến áp bằng dây
nhôm và dây đồng thực tế không khác gì nhau bao nhiêu .Dĩ nhiên dùng
dây nhôm sẽ tiết kiệm đợc đồng là kim loại quí hiếm .
Về vật liệu cách điện thì phần lớn các máy biến áp đều dùng dây quấn
có cách điện bằng giấy cáp thuộc cách điện cấp A có nhiệt độ giới hạn
cho phép là +105
0
C với chiều dày cách điện cả hai phía là 0,45
ữ
0,5
mm việc dùng dây dẫn có cấp cách điện cao hơn (E,B,F ) không có ý
nghĩa nhiều lắm vì nhiệt độ cho phép của dây quấn máy biến áp đợc
quyết định không chỉ ở cấp cách điện của vật liệu cách điện mà còn ở cả
nhiệt độ cho phép của dầu ngâm dây quấn .Một loại cách điện hay dùng
bọc dây dẫn là men cách điện (êmay) .Việc thay cách điện bọc từ giấy

ta có thể đơn giản đợc việc chế tạo mạch từ nhng việc chế tạo cuộn dây
gặp nhiều khó khăn và cũng tốn nhiều dây hơn.
Các BU có điện áp lớn hơn 660V có cuộn dây với số vòng lớn ,dây
nhỏ thờng sử dụng mạch từ có tiết diện dạng hình trụ ,hầu hết các BU
hiện nay đợc chế tạo với lõi sắt kiểu trụ .
Tiết diện dạng bậc làm tăng sự điền đầy
không gian của thép bên trong cuôn dây hình
trụ nh hình 1.25 .Ngoài ra với cuộn dây hình
trụ chiều dài các vòng dây sẽ ngắn hơn so với
dạng hình chữ nhật .
Số bậc thang trong trụ càng nhiều thì tiết diện
trụ càng gần hình tròn ,nhng số tập lá tôn càng
tăng ,nghĩa là số lợng các lá tôn có kích thớc
khác nhau càng nhiều làm cho quá trình công hình1.25
nghệ chế tạo lắp ráp càng phức tạp .
Trụ và gông cần phải đợc ép thành một bộ bảo đảm chắc chắn lúc
nâng cẩu lõi sắt cũng nh có lực ngắn mạch ở dây quấn tác dụng lên ,đồng
thời lại giảm đợc những dao động tự do hay những tiếng kêu ,tiếng ù khi
máy vận hành .
Nhiều năm trớc đây đối với tôn cán nóng để giảm bớt quá trình công
nghệ gông từ , Tiết diện gông không làm nhiều bậc mà có khuynh hớng
làm đơn giản hơn hiệu chỉnh là hình chữ nhật ,hình chữ T thuận ,hình
chữ T ngợc hoặc hình chữ thập .Nhng những tiết diện gông hình dáng đó
của chúng thật ra đều không hợp lý vì sự phân bố không đều từ cảm giữa
các trụ và gông trong cùng một tập lá thép .Nguyên nhân là vì ,từ thông
trong trụ và gông bằng nhau nên tiết diện trụ và gông phải bằng nhau , do
đó muốn làm tiết diện gông đơn giản (giả sử lấy tiết diện gông hình chữ
nhật làm ví dụ ) thì rõ ràng tiết diện các tập lá thép ở gông càng nhỏ dần
vào giữa so với các tập lá thép tơng ứng ở trụ .Từ thông trong các tập lá
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV

6% dòng điện không tải tăng 8
ữ
10% .
Theo phơng pháp ghép trụ và gông có thể chia lõi sắt thành 2 kiểu :
Lõi ghép nối và lõi ghép xen kẽ .
a.ghép nối :
ghép nối là gông và trụ ghép riêng sau đó đợc đem nối với nhau nhờ
những xà ép và bulông ép (hình 1.26a).Ghép kiểu này đơn giản nhng khe
hở không khí giữa trụ và gông lớn ,do không bảo đảm tiếp xúc tơng ứng
từng lá thép trụ và gông với nhau nên tổn hao và dòng điện không tải
lớn ,vì vậy ít dùng .
a. b.
c . d.

e.
Hình 1.26
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
23
Lợt 2
Lợt 1
Lợt 2
Lợt 1
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

b.ghép xen kẽ .
Ghép xen kẽ là từng lớp lá thép của trụ và gông lần lợt đặt xen kẽ theo vị
trí 1 và 2 nh trên hình 1.26 b Sau đó dùng xà ép và bulông vít chặt

ữ
1T .
Việc chọn mật độ từ cảm trong trụ của máy biến điện áp thấp nh vậy có
lý do sau :
-làm tăng tiết diện lõi sắt lên .
-tăng độ nhạy cho máy biến điện áp .
2. Cuộn dây
Cuộn dây thứ cấp và sơ cấp là một phần cơ bản và quan trọng nhất của
mỗi máy biến điện áp .Tính toán và thiết kế kết cấu cuộn dây thực chất là
việc chọn kiểu cuộn dây ,xác định các thông số cuộn dây : số vòng
dây ,kích thớc dây quấn và cuộn dây . Các tham số về cuộn dây phải đợc
lựa chọn phù hợp với đặc tính về điện từ , cách điện và đặc tính nhiệt của
biến áp .
Việc chọn kiểu cuộn dây cần phải theo chỉ dẫn về khả năng công nghệ
và chi phí vật liệu . Trong cuộn dây còn có màn điện dung để bảo vệ
cuộn dây khỏi quá điện áp .
a. Dây quấn .
Yêu cầu chung : Gồm yêu cầu về vận hành và yêu cầu về chế tạo
*Yêu cầu về vận hành gồm các mặt điện , cơ và điện .
+ Về mặt điện :
khi vận hành thờng dây quấn biến áp có điện áp , do đó cách điện của
biến áp phải tốt , nghĩa là phải chiu đợc điện áp làm việc bình thơng và
quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lới điện hay do sét (quá điện áp
thiên nhiên ) gây nên , ảnh hởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với
Đồ áN TốT NGHIệP K44-THIếT Kế MáY BIếN ĐIệN áP 35KV
24
* KHOA ĐIện_ Bộ MÔN TBĐ-ĐT*

điện áp bình thờng , thờng chủ yếu là đối với cách điện chính của biến áp
, tức là cách điện giữa các dây quấn với nhau và cách điện giữa với vở

Giá thành cách điện chiếm một tỷ lệ quan trọng trong giá thành chung
của máy biến áp . Cách điện trong máy biến áp 110-220 KV chiếm đến
18
ữ
20 % giá thành toàn bộ máy biến áp .Nếu chọn cách điện không hợp
lý sẽ gây h hỏng do tác dụng về cơ ,điện nhiệt hoặc lãng phí không cần
thiết
Các vật liệu cách điện cần phải không có tác dụng hoá học với dầu
máy biến áp ,ngoài ra chúng không có khả năng bị oxy hoá và bị phân
huỷ .
Trớc khi vận hành , các máy biến áp cần phải đợc thử nghiệm cách
điện , điện áp thử có f= 50 Hz lấy từ nguồn riêng biệt , ở điều kiện khí
hậu bình thờng ( +20
0
C ,p= 760 mmHg , độ ẩm 11g/m
3
) .
Các chất cách điện đợc sử dụng chính :
- Giấy cáp:
Mã hiệu K 0,8 ; K-12 và K-17 chiều dày 0,08 ; 0,12 ; 0,17 mm
.Trong máy biến áp thờng sử dụng loại K-12 dày 0,12 để quấn dây
đồng trong cuộn dây dới dạng băng vải , chiều rộng có nhiều cỡ dùng
làm cách điện giữa các lớp .Dới dạng băng nhỏ rộng 2
ữ
3 cm quấn
thành từng lớp dày 0,1 đến 5 cm để cách điện dây dẫn ra và tăng cờng
cách điện cho những vòng đầu cuộn dây .
- Giấy điện thoại :
Làm thành từng cuôn rộng 500