Nghiên cứu số lượng và kích thước khe hở trên trụ của cuộn kháng bù ngang dùng trong lưới điện cao áp và siêu cao áp

Bài viết Nghiên cứu số lượng và kích thước khe hở trên trụ của cuộn kháng bù ngang dùng trong lưới điện cao áp và siêu cao áp đề xuất số lượng khe hở và dải lựa chọn chiều dài khe hở phù hợp. Các kết quả đạt được của bài báo, sẽ khuyến cáo và giúp các nhà nghiên cứu, thiết kế và các hãng chế tạo có cơ sở lựa chọn tra cứu khi thiết kế chế tạo CKBN.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu số lượng và kích thước khe hở trên trụ của cuộn kháng bù ngang dùng trong lưới điện cao áp và siêu cao ápNghiên cứu khoa học công nghệNghiên cứu số lượng và kích thước khe hở trên trụ của cuộn kháng bù ngang dùng trong lưới điện cao áp và siêu cao áp Phạm Minh Tú, Đặng Quốc Vương, Bùi Đức Hùng*Khoa Điện, Trường Điện-Điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội.* Email: hung.buiduc@hust.edu.vnNhận bài: 26/4/2022; Hoàn thiện: 16/5/2022; Chấp nhận đăng: 18/5/2022; Xuất bản: 28/6/2022.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.80.2022.23-30 TÓM TẮT Các khe hở được thiết kế trên trụ của cuộn kháng bù ngang để tăng từ trở mạch từ, tăng nănglượng tích trữ và đạt công suất phản kháng theo yêu cầu. Thể tích của khe hở phụ thuộc vàocông suất của cuộn kháng bù ngang. Trong thực tế, máy có công suất càng lớn thì thể tích vàchiều dài khe hở càng lớn. Tuy nhiên, từ trường tản xung quanh khe hở xuất hiện ảnh hưởng trựctiếp đến các thông số điện cảm, điều này sẽ ảnh hưởng đến công suất phản kháng của cuộnkháng hấp thụ từ lưới điện. Đối với khe hở có chiều dài lớn, từ thông tản xung quanh khe hở sẽcó bán kính lớn và sẽ móc vòng vào cuộn dây, dẫn đến giá trị điện cảm tổng lớn. Do đó, việcchia khe hở có chiều dài lớn thành các khe hở nhỏ hơn phân bố trên trụ sẽ giảm được giá trịđiện cảm tổng. Số lượng khe hở cần chia nhỏ phụ thuộc vào công suất của cuộn kháng và điệnáp lưới điện. Trong bài báo này, nhóm tác giả kết hợp giữa phương pháp giải tích dựa trên lýthuyết về mô hình mạch từ để xác định các thông số chính của cuộn kháng, sau đó áp dụngphương pháp phần tử hữu hạn để xác định số lượng và kích thước khe hở phù hợp trên trụ củacuộn kháng bù ngang.Từ khóa: Cuộn kháng bù ngang; Phương pháp phần tử hữu hạn; Điện cảm; Số lượng khe hở; Kích thước khe hở. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thực tế, các hệ thống truyền tải điệncao áp và siêu cao áp do có chiều dài đường dâylớn, nên điện dung giữa dây dẫn với đất sinh racông suất phản kháng rất lớn. Thông thường, ởchế độ vận hành vừa và đầy tải, lượng công suấtphản kháng (CSPK) được tiêu thụ bởi các phụtải điện cảm và điện cảm đường dây. Tuy nhiên,khi vận hành không tải hoặc tải nhỏ, trên đườngdây sẽ xuất hiện hiện tượng tăng điện áp trêndọc tuyến đường dây, gây ra quá áp tại các thiết Hình 1. Công suất phản kháng trênbị nối trên đó, đặc biệt là các thiết bị cuối đường đường dây [4].dây [1–3]. Để ổn định điện áp hệ thống ở mứcquy định, cuộn kháng bù ngang (CKBN) được thiết kế để hấp thụ lượng CSPK dư thừa đượcsinh ra bởi dung dẫn đường dây [4–7]. Trong các nghiên cứu gần đây [8–12], kết quả đạt được đãchứng minh rằng, số lượng khe hở trên trụ sẽ ảnh hưởng đến từ trường tản xung quanh khe hở.Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số điện cảm của CKBN. Với khe hở trên trụ cóchiều dài lớn, thành phần từ thông tản xung quanh khe hở sẽ lớn và móc vòng và các vòng dâycủa cuộn dây. Điều này sẽ làm cho từ dẫn tản lớn, điện cảm tản lớn, dẫn đến điện cảm tổng lớn.Do đó, để khắc phục được nhược điểm trên, việc chia khe hở có chiều dài lớn thành các khe hởnhỏ hơn để giảm bán kính từ trường tản xung quanh khe hở, giảm từ dẫn tản và điện cảm tản đểđạt công suất phản kháng theo yêu cầu sẽ được nghiên cứu trong nội dung của bài báo này. Tuy nhiên, số lượng khe hở quá nhiều sẽ giảm tính bền vững và tăng chi phí trong chế tạo. Dovậy, việc xác định số lượng khe hở và chiều dài khe hở phù hợp là vấn đề mang tính thời sự màTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 80, 6 - 2022 23 Kỹ thuật điều khiển & Điện tửcác nhà nghiên cứu trong và ngoài nước rất quan tâm, đặc biệt là các Công ty chế tạo Máy điệnhiện nay. Tiếp tục phát triển từ các nghiên cứu trước đó [13–15], trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đãkết hợp hai phương pháp: phương pháp tính toán giải tích dựa trên lý thuyết về mô hình mạch từvà phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để đưa ra thông số kích thước của các CKBN có côngsuất khác nhau, và xác định các thành phần điện cảm thông qua năng lượng. Trên cơ sở đó, bàibáo sẽ đề xuất số lượng khe hở và dải lựa chọn chiều dài khe hở phù hợp. Các kết quả đạt đượccủa bài báo, sẽ khuyến cáo và giúp các nhà nghiên cứu, thiết kế và các hãng chế tạo có cơ sở lựachọn tra cứu khi thiết kế chế tạo CKBN. 2. BÀI TOÁN NGHIÊN CỨU Trong phần này, thông qua phương pháp giải tích và phương pháp PTHH, các thông số điệncảm của các CKBN một pha với công suất khác nhau sử dụng trên lưới điện cao áp 110 kV, 220kV và siêu cao áp 500 kV được xác định. Trên cơ sở đó, bài báo thực hiện nghiên cứu xác địnhsố lượng và chiều dài khe hở trên trụ của CKBN. Trong phạm vi của bài báo, nhóm tác giả đềxuất nghiên cứu mô hìn ...