Luận án tiến sĩ kỹ thuật điện: Nghiên cứu quá trình điện từ của cuộn kháng bù ngang trong lưới ...

• Tác giả: Phạm Minh Tú
• Người hướng dẫn: Bùi Đức Hùng
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu quá trình điện từ cuộn kháng bù ngang trong lưới điện cao áp
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ CKBN
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Vai trò của cuộn kháng trong hệ thống điện
• 1.3. Cuộn kháng bù ngang
• 1.4. Phân loại CKBN
• 1.5. Thông số kỹ thuật của CKBN
• 1.6. Những nghiên cứu ở trong và ngoài nước về CKBN
• 1.6.1. Những nghiên cứu trong nước
• 1.6.2. Những nghiên cứu ngoài nước
• 1.7. Những vấn đề còn tồn tại và đề xuất hướng nghiên cứu
• 1.8. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH MẠCH TỪ CKBN
• 2.1. Giới thiệu chung
• 2.2. Trường điện từ và hệ phương trình Maxwell
• 2.3. Vật liệu làm mạch từ
• 2.3.1. Đặc điểm của thép kỹ thuật điện
• 2.3.2. Đặc tính tuyến tính
• 2.3.3. Vai trò của khe hở trên trụ của CKBN
• 2.3.4. Cấu trúc của CKBN
• 2.3.4.1. Cấu trúc mạch từ
• 2.3.4.2. Cấu trúc dây quấn
• 2.4. Từ trường trong CKBN
• 2.5. Mô hình mạch từ tương đương
• 2.5.1. Từ trở phần lõi thép
• 2.5.2. Từ trở phần khe hở trên trụ
• 2.6. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH VÀ THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CKBN
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Tổng quan về công cụ Ansys Maxwell
• 3.2.1. Phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.2.2. Phần mềm Ansys Maxwell
• 3.3. Mô hình hóa và mô phỏng CKBN
• 3.3.1. Đối tượng mô phỏng
• 3.3.2. Thiết lập và dựng mô hình mô phỏng
• 3.3.3. Phân tích kết quả
• 3.4. Xác định thông số kích thước CKBN
• 3.4.1. Mô hình giải tích
• 3.4.2. Mô hình mô phỏng
• 3.5. Nghiên cứu xác định điện cảm rò trong CKBN
• 3.6. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ KHE HỞ ĐẾN ĐẶC TÍNH ĐIỆN TỪ CỦA CKBN
• 4.1. Giới thiệu chung
• 4.2. Nghiên cứu phân bố từ cảm các kiểu ghép lá thép trụ CKBN
• 4.2.1. Các kiểu ghép lá thép trụ và hệ tọa độ tương ứng
• 4.2.2. Mô hình nghiên cứu các kiểu ghép lá thép trụ
• 4.2.3. Phân tích phân bố từ cảm với các kiểu ghép lá thép trụ
• 4.3. Nghiên cứu lực điện từ trên các khối trụ
• 4.3.1. Xác định lực điện từ
• 4.3.2. Phân tích kết quả phân bố lực điện từ
• 4.4. Nghiên cứu xác định số lượng khe hở trên trụ
• 4.4.1. Mô hình nghiên cứu theo số lượng khe hở trên trụ
• 4.4.2. Phân tích kết quả
• 4.5. Nghiên cứu khoảng cách giữa các khe hở trên trụ
• 4.5.1. Mô hình nghiên cứu các trường hợp kích thước và khoảng cách khe hở khác nhau
• 4.5.2. Phân tích ảnh hưởng của khoảng cách giữa các khe hở tới thông số điện cảm
• 4.6. Kết luận chương
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

Tóm tắt

I. Nghiên cứu quá trình điện từ trong cuộn kháng bù ngang

Nghiên cứu quá trình điện từ trong cuộn kháng bù ngang (CKBN) là trọng tâm của luận án. Quá trình này bao gồm việc phân tích các hiện tượng điện từ xảy ra trong CKBN khi hoạt động trong lưới điện cao áp. Các hiện tượng như từ trường, điện cảm, và lực điện từ được nghiên cứu chi tiết để hiểu rõ cách CKBN hấp thụ công suất phản kháng và duy trì ổn định điện áp. Phương pháp phân tích điện từ học được áp dụng để mô hình hóa và mô phỏng các quá trình này, sử dụng phần mềm Ansys Maxwell.

1.1. Phân tích từ trường và điện cảm

Phân tích từ trường và điện cảm trong CKBN giúp xác định các thông số kỹ thuật quan trọng như điện cảm tổng, điện cảm rò, và điện cảm tản. Các kết quả này là cơ sở để thiết kế CKBN phù hợp với các yêu cầu của hệ thống điện cao áp. Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) được sử dụng để mô phỏng và phân tích các thông số này, đảm bảo độ chính xác cao trong các tính toán.

1.2. Lực điện từ và ứng suất

Nghiên cứu lực điện từ và ứng suất trên các khối trụ của CKBN giúp hiểu rõ tác động của từ trường lên cấu trúc vật lý của thiết bị. Các kết quả này là cơ sở để lựa chọn vật liệu và thiết kế các tấm ngăn cách giữa các khối trụ, đảm bảo độ bền và tuổi thọ của CKBN trong điều kiện vận hành thực tế.

II. Ứng dụng cuộn kháng bù ngang trong lưới điện cao áp

Cuộn kháng bù ngang (CKBN) được sử dụng rộng rãi trong lưới điện cao áp để hấp thụ công suất phản kháng dư thừa, duy trì ổn định điện áp và ngăn ngừa hiện tượng quá áp. Luận án nghiên cứu các ứng dụng cụ thể của CKBN trong hệ thống truyền tải điện, đặc biệt là trong việc giảm thiểu hiệu ứng Ferranti và cải thiện ổn định lưới điện.

2.1. Hiệu ứng Ferranti và vai trò của CKBN

Hiệu ứng Ferranti là hiện tượng tăng điện áp trên đường dây truyền tải khi tải điện giảm đột ngột. CKBN được sử dụng để hấp thụ công suất phản kháng dư thừa, giảm thiểu hiện tượng này và bảo vệ các thiết bị điện khỏi hư hỏng. Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách CKBN có thể được tối ưu hóa để đối phó với hiệu ứng Ferranti.

2.2. Ổn định lưới điện

CKBN đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định lưới điện bằng cách điều chỉnh công suất phản kháng và giảm thiểu sự dao động điện áp. Nghiên cứu này phân tích cách CKBN có thể được tích hợp vào hệ thống điện để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của lưới điện cao áp.

III. Thiết kế và chế tạo cuộn kháng bù ngang

Luận án cung cấp các hướng dẫn chi tiết về thiết kế và chế tạo cuộn kháng bù ngang (CKBN) dựa trên các kết quả nghiên cứu. Các yếu tố như kiểu ghép lá thép, số lượng khe hở, và khoảng cách giữa các khe hở được phân tích để tối ưu hóa hiệu suất của CKBN.

3.1. Kiểu ghép lá thép

Nghiên cứu các kiểu ghép lá thép khác nhau giúp xác định cấu trúc mạch từ tối ưu cho CKBN. Các kết quả này là cơ sở để lựa chọn phương pháp ghép lá thép phù hợp, đảm bảo hiệu suất cao và giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình vận hành.

3.2. Số lượng và khoảng cách khe hở

Nghiên cứu số lượng và khoảng cách khe hở trên các khối trụ của CKBN giúp giảm thiểu từ trường tản và cải thiện hiệu suất của thiết bị. Các kết quả này là cơ sở để thiết kế CKBN với các thông số kỹ thuật phù hợp, đáp ứng các yêu cầu của lưới điện cao áp.

IV. Giá trị và ứng dụng thực tiễn của luận án

Luận án không chỉ cung cấp các kiến thức khoa học sâu sắc về quá trình điện từ trong cuộn kháng bù ngang (CKBN) mà còn mang lại nhiều giá trị thực tiễn. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trực tiếp vào việc thiết kế, chế tạo và vận hành CKBN trong hệ thống điện cao áp, góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của lưới điện.

4.1. Ứng dụng trong thiết kế và chế tạo

Các kết quả nghiên cứu giúp các nhà thiết kế và chế tạo xác định các thông số kỹ thuật tối ưu cho CKBN, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh Việt Nam đang hướng tới nội địa hóa sản xuất các thiết bị điện cao áp.

4.2. Cải thiện hiệu suất lưới điện

Việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế giúp cải thiện hiệu suất và độ ổn định của lưới điện cao áp, đặc biệt là trong việc quản lý công suất phản kháng và ngăn ngừa các sự cố điện áp. Điều này góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững của hệ thống điện quốc gia.