RealTEQ Academy - Learning by Sharing.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜ Ạ Ọ
NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM MINH TÚ
NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆ Ừ
N T CỦ Ộ
A CU N KHÁNG
BÙ NGANG DÙNG TRONG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP
LUẬN ÁN TIẾ Ỹ Ậ Ệ
N SĨ K THU T ĐI N
Hà Nội 20
– 22

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜ Ạ Ọ
NG Đ I H C BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM MINH TÚ
NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH ĐIỆ Ừ
N T CỦ Ộ
A CU N KHÁNG
BÙ NGANG DÙNG TRONG LƯỚI ĐIỆN CAO ÁP
Ngành: thu
Kỹ ật điện
Mã số: 9520201
LUẬN ÁN TIẾ Ỹ Ậ Ệ
N SĨ K THU T ĐI N
NGƯ I HƯ
Ờ ỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Bùi Đức Hùng
2. TS. Trần Văn Thịnh
Hà Nội - 22
20

3. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ ủ ấ ả ấ
u c a riêng tôi. T t c các n
phẩm được công bố chung với các cán bộ hướng dẫn khoa họ ồ
c và các đ ng nghiệp
đã đượ ự đồ ủ ả trước khi đưa vào luậ ế ả
c s ng ý c a tác gi n án. Các k t qu trình bày trong
luận án này là trung thự ừng đượ
c và chưa t c ai công bố trong bất cứ công trình nào
khác.
Hà N i, ngày … 22
ộ tháng … năm 20
Người cam đoan
Phạm Minh Tú
T P TH NG D N KHOA H C
Ậ Ể HƯỚ Ẫ Ọ
TS. Bùi Đức Hùng TS. Trần Văn Thịnh

4. ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên c u th c hi n lu n án, tác gi c nhi u góp
ứ ự ệ ậ ả đã ậ ợ
nh n đư ề
ý v chuyên môn và n tình c p th ng d khoa h , s
ề s t
ự giúp đỡ ậ ủa tậ ể ộ hướ
cán b ẫn ọc ự
giúp đỡ c y,
ủa các thầ cô giáo và đồ ệp trong nhóm Máy điệ ộ ế
ng nghi n và B môn Thi t
b n - i , T ng i h c Bách khoa Hà N i, cùng s h tr t n tình c
ị điệ Đ ện tử rườ Đạ ọ ộ ự ỗ ợ ậ ủa tập
th T ng công ty Thi t b , lu n
ể cán bộ ổ ế ị điện Đông Anh ận án đế nay đã hoàn thành.
Để ậ ả ết ơn và ỏ ờ ảm ơn sâu
hoàn thành lu n án này, tác gi vô cùng bi bày t l i c
sắc nhấ ế
t đ n hai thầy giáo hướng dẫn khoa học trực tiếp là TS. Bùi Đức Hùng và TS.
Tr u th c,
ần Văn Thịnh đã luôn dành nhiề ời gian, công sứ quan tâm, động viên và tận
tình hướ ẫ ả ố ờ ự ệ ậ
ng d n tác gi trong su t th i gian th c hi n lu n án.
Tác gi trân tr ng c o T ng công ty Thi t b
ả ọ ảm ơn ban lãnh đạ ổ ế ị điện Đông Anh
đã ấ ố ộ
cung c p thông s cu n kháng bù ngang ba pha 91 MVAr - 500kV hãng ABB khi
s DASI
ửa chữa bảo dưỡng tại nhà máy. Tác giả cũng trân trọng cảm ơn Trung tâm
trườ Đạ ọ ộ ộ ỹ ật Điện, trường Đạ ọ
ng i h c Bách khoa Hà N i và b môn K Thu i h c Quy
Nhơn đã tạo điề ệ ậ ợ ả
u ki n thu n l i cho phép tác gi s d
ử ụng phần mềm bản quyền Ansys
M th c hi n nghiên c u n kháng bù ngang.
axwell để ự ệ ứ cuộ
Tác gi xin trân tr c Bách Khoa Hà
ả ọng cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại họ
N o, - ,
ội, Phòng Đào tạ trường Điện Điện tử cùng các thầy, cô giáo và đồng nghiệp
trong Bộ môn Thi t b
ế ị Điện - Điệ ử
n t đã tạ ọi điề ệ ậ ợ ấ ề
o m u ki n thu n l i nh t v thời gian
và cơ sở ậ ấ ứ ố ự ệ ậ
v t ch t cho nghiên c u sinh trong su t quá trình th c hi n lu n án.
Cu xin
ối cùng, tác giả bày tỏ lòng bi t
ế ơn tớ ậ ợ
i các b c sinh thành, v và con gái
yêu thương đã luôn luôn , h tr m t trong nh
động viên ỗ ợ ọi mặ ững lúc khó khăn nh t
ấ để
tác gi dành tr n th i gian cho nghiên c u, góp ph n không nh vào thành
ả yên tâm ọ ờ ứ ầ ỏ
công c a lu n án.
ủ ậ
Tác gi lu n án
ả ậ
Phạm Minh Tú

5. iii
M C L C
Ụ Ụ
MỤC LỤC........................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT......................................vi
DANH MỤC HÌNH VẼ...................................................................................ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................xiii
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài.......................................................................................1
2. Mục đích của luận án ................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài..................................................2
4. Đối tượng nghiên cứu................................................................................3
5. Phạm vi nghiên cứu...................................................................................3
6. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................3
7. Các đóng góp mới của luận án..................................................................4
8. Cấu trúc nội dung của luận án...................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ CKBN................................6
1.1 Giới thiệu chung......................................................................................6
1.2 Vai trò của cuộn kháng trong hệ thống điện...........................................6
1.3 Cuộn kháng bù ngang..............................................................................7
1.3.1 Định nghĩa........................................................................................ 7
1.3.2 Phân loại CKBN............................................................................... 8
1.3.3 Thông số kỹ thuật của CKBN........................................................ 10
1.4 Những nghiên cứu ở trong và ngoài nước về CKBN............................10
1.4.1 Những nghiên cứu trong nước ....................................................... 10
1.4.2 Những nghiên cứu ngoài nước....................................................... 11
1.5 Những vấn đề còn tồn tại và đề xuất hướng nghiên cứu ......................17
1.6 Kết luận chương....................................................................................18
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH MẠCH TỪ CKBN......19
2.1 Giới thiệu chung....................................................................................19
2.2 Trường điện từ và hệ phương trình Maxwell........................................19
2.3 Vật liệu làm mạch từ.............................................................................20
2.3.1 Đặc điểm của thép kỹ thuật điện.................................................... 20
2.3.2 Đặc tính tuyến tính......................................................................... 23
2.3.3 Vai trò của khe hở trên trụ của CKBN........................................... 24

6. iv
2.4 Cấu trúc của CKBN...............................................................................25
2.4.1 Cấu trúc mạch từ ............................................................................ 25
2.4.2 Cấu trúc dây quấn...........................................................................28
2.5 Từ trường trong CKBN.........................................................................30
2.6 Mô hình mạch từ tương đương .............................................................30
2.6.1 Từ trở phần lõi thép........................................................................ 31
2.6.2 Từ trở phần khe hở trên trụ ............................................................ 32
2.6.3 Điện cảm ........................................................................................36
2.7 Kết luận chương....................................................................................38
CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH VÀ THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CKBN
.........................................................................................................................39
3.1 Giới thiệu chung....................................................................................39
3.2 Tổng quan về công cụ Ansys Maxwell.................................................39
3.2.1 Phương pháp phần tử hữu hạn ....................................................... 39
3.2.2 Phần mềm Ansys Maxwell ............................................................ 41
3.3 Mô hình hóa và mô phỏng CKBN ........................................................43
3.3.1 Đối tượng mô phỏng ......................................................................43
3.3.2 Thiết lập và dựng mô hình mô phỏng............................................ 46
3.3.3 Phân tích kết quả............................................................................ 46
3.4 Xác định thông số kích thước CKBN ...................................................52
3.4.1 Mô hình giải tích............................................................................ 52
3.4.2 Mô hình mô phỏng......................................................................... 58
3.5 Nghiên cứu xác định điện cảm rò trong CKBN....................................60
3.6 Kết luận chương....................................................................................64
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ KHE HỞ
ĐẾN ĐẶC TÍNH ĐIỆN TỪ CỦA CKBN......................................................65
4.1 Giới thiệu chung....................................................................................65
4.2 Nghiên cứu phân bố từ cảm các kiểu ghép lá thép trụ CKBN..............65
4.2.1 Các kiểu ghép lá thép trụ và hệ tọa độ tương ứng .........................65
4.2.2 Mô hình nghiên cứu các kiểu ghép lá thép trụ............................... 68
4.2.3 Phân tích phân bố từ cảm với các kiểu ghép lá thép trụ ................ 69
4.3 Nghiên cứu lực điện từ trên các khối trụ...............................................73
4.3.1 Đặt vấn đề....................................................................................... 73

7. v
4.3.2 Xác định lực điện từ....................................................................... 74
4.3.3 Phân tích kết quả phân bố lực điện từ............................................ 75
4.4 Nghiên cứu xác định số lượng khe hở trên trụ......................................78
4.4.1 Đặt vấn đề....................................................................................... 78
4.4.2 Mô hình nghiên cứu theo số lượng khe hở trên trụ........................ 79
4.4.3 Phân tích kết quả............................................................................ 80
4.5 Nghiên cứu khoảng cách giữa các khe hở trên trụ................................85
4.5.1 Đặt vấn đề....................................................................................... 85
4.5.2 Mô hình nghiên cứu các trường hợp kích thước và khoảng cách khe
hở khác nhau ...........................................................................................86
4.5.3 Phân tích ảnh hưởng của khoảng cách giữa các khe hở tới thông số
điện cảm ..................................................................................................87
4.6 Kết luận chương....................................................................................92
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................94
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN........102
PHỤ LỤC......................................................................................................103
Phụ lục 1....................................................................................................103
Phụ lục 2....................................................................................................107
Phụ lục 3....................................................................................................108
Phụ lục 4....................................................................................................110

8. vi
DANH M C CÁC KÝ HI U VÀ CH
Ụ Ệ Ữ Ế
VI T TẮT
Kí hiệu/
Vi t t t
ế ắ
Đơn vị Ý nghĩa
CKBN Cu n kháng bù ngang
ộ
MBA Máy bi n áp
ế
PTHH n t h u h n
Phầ ử ữ ạ
SR Vòng điện dung
SER u cu n dây
Vòng điện dung đầ ộ
Qđm MVAr Công su nh m c
ất phản kháng đị ứ
Qmax MVAr Công su n kháng c i
ất phả ực đạ
Uđm kV nh m c
Điện áp đị ứ
Umax kV n áp c i
Điệ ực đạ
Iđm A nh m c
Dòng điện đị ứ
If A Dòng điện pha
j A/m2
M n
ật độ dòng điệ
f Hz T n s
ầ ố
Pcu kW T ng
ổn hao đồ
Pfe kW T n hao s
ổ ắt từ
F A.vòng S ng
ức từ độ
F N L n t
ực điệ ừ
XL Ω Điện kháng
L H n c m
Điệ ả
Ltot H n c m t ng
Điệ ả ổ
Lc H Điện cảm tương ứng phần từ thông chính trong lõi thép
Lg H n c ng ph n khe h gi a tr
Điệ ảm tương ứ ầ ở ữ ụ
Lf H n c m t n
Điệ ả ả
Ll H n c m rò
Điệ ả
Wtot J ng t ng
Năng lượ ổ
Wc J ng tích tr trong m ch t
Năng lượ ữ ạ ừ
Wg J ng tích tr trong khe h gi a tr
Năng lượ ữ ở ữ ụ

9. vii
Wf J ng tích tr xung quanh khe h
Năng lượ ữ ở
Ψ Wb.vòng T thông móc vòng
ừ
Φm Wb T thông chính ch t
ừ trong mạ ừ
Φf Wb T thông t n
ừ ả
Φl Wb T thông rò
ừ
rw Ω Điệ ở ấ
n tr dây qu n
E V/m ng
Cường độ điện trườ
D C/m2
m n
Vectơ cả ứng điệ
B T T c m hay m t thông
ừ ả ật độ ừ
H A/m t
Cường độ ừ trường
ρ C/m3
M n tích
ật độ điệ
 H/m T th m
ừ ẩ
μ0 H/m T th m chân không, có giá tr 4 .10
ừ ẩ ị π -7
H/m
μr t th i
Độ ừ ẩm tương đố
 H ng s n môi
F/m ằ ố điệ
ε0 F/m H ng s n môi c a chân không
ằ ố điệ ủ
J phân c
Độ ực từ
M A/m T t hóa
ừ độ hay độ ừ
χm c m t
Độ ả ừ
Dc m ng kính tr
Đườ ụ
Ac m2
Ti t di n tr
ế ệ ụ
Hc m Chi u cao tr
ề ụ
Dy m Chi u sâu gông
ề
Hy m Chi u a gông
ề cao củ
Ly m Chi u dài c a gông
ề ủ
Wy m Chi u r ng c m ch t
ề ộ ửa sổ ạ ừ
Ag m2
Ti t di n khe h
ế ệ ở
lg m T ng chi
ổ ều dài khe hở ụ
trên tr
l1g m Chi u dài m i khe h trên tr
ề ỗ ở ụ
g Khe h S khe h trên tr
ở ố ở ụ

10. viii
Hg m Kho ng cách gi
ả ữa các khe hở
Hg_Min m Kho ng cách nh
ả ỏ nhất giữa các khe hở
Hg_Max m Kho ng cách l n nh
ả ớ ất giữa các khe hở
N Vòng S vòng dây qu n
ố ấ
Aw m2
Ti t di n cu n dây
ế ệ ộ
Ww m Chi u r ng dây qu n
ề ộ ấ
Hw m Chi u cao dây qu n
ề ấ
kw H s hình dáng dây qu n
ệ ố ấ
ku H s y dây qu n trong c m ch t
ệ ố điền đầ ấ ửa sổ ạ ừ
bcw m Kho dây qu n tr
ảng cách cách điện từ ấn đế ụ
byw m Kho dây qu n gông
ảng cách cách điện từ ấn đế
Rtot H-1
T tr t ng
ừ ở ổ
Rci H-1
T tr ph n m ch t th i
ừ ở ầ ạ ừ ứ
Rc H-1
T tr m ch t
ừ ở ạ ừ
Rg H-1
T tr khe h khi b qua t ng t n
ừ ở ở ỏ ừ trườ ả
Rf H-1
T tr t n xung quanh khe h
ừ ở ả ở
Pc H T d n m ch t
ừ ẫ ạ ừ
Pg H T d n khe h khi b qua t ng t n
ừ ẫ ở ỏ ừ trườ ả
Pgf H T d n khe h k n ng b i t ng t n
ừ ẫ ở ể đế ảnh hưở ở ừ trườ ả
Pf H T d n t n xung quanh khe h
ừ ẫ ả ở

11. ix
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 0.1 Công su t ph n kháng sinh ra t ng dây [2] ........................................ 1
ấ ả ừ đườ
Hình 0.2 Hi u ........................................................................................ 2
ệ ứng Ferranti
Hình 1.1 Sơ đồ ế ối CKBN trong lướ ề ải điệ
k t n i truy n t n [10]................................... 6
Hình 1.2 Sơ đồ ế ố ộ ạ ế ắ ạ
k t n i cu n kháng h n ch dòng ng n m ch [11] ........................... 7
Hình 1.3 K t n i cu n kháng h dòng x cùng t bù d .......................... 7
ế ố ộ ạn chế ả ụ ọc [12]
Hình 1.4 Phân lo i CKBN.......................................................................................... 8
ạ
Hình 1.5 Cu n kháng khô lõi không khí c a hãng Trench [13]................................. 9
ộ ủ
Hình 1.6 Cu n kháng ba pha ngâm d u c a hãng Siemens [14]............................... 9
ộ ầ ủ
Hình 1.7 Mô hình lõi thép trong nghiên c u [19].................................................... 11
ứ
Hình 1.8 M t c t ngang tr : (a) ki i, (b) ki u ghép dùng bu
ặ ắ ụ ểu đúc kết dính thành khố ể
lông k p gi [25] ...................................................................................................... 12
ẹ ữ
Hình 1.9 V t c t trên m ch t [27] .......................................................................... 12
ế ắ ạ ừ
Hình 1.10 C u trúc CKBN m t pha: (a) m t tr , (b) hai tr [28] .......................... 12
ấ ộ ộ ụ ụ
Hình 1.11 (a) Modul lõi thép và dây qu u dây [29] ........................ 13
ấn, (b) Sơ đồ đấ
Hình 1.12 (a) Sơ đồ ạch điệ ầ
m n, (b)Thành ph n sóng hài [30]............................... 13
Hình 1.13 Mô hình cu n c m v i v trí khe h khác nhau [31] ............................... 13
ộ ả ớ ị ở
Hình 1.14 Mô hình m ch t v m ch t [32].......................... 14
ạ ừ ới sơ đồ ạ ừ tương đương
Hình 1.15 Bi ti t di n tròn sang tr t [33]............. 14
ến đổi tương đương trụ ế ệ ụ chữ nhậ
Hình 1.16 Chia vùng tính t d n t n: (a) tr ti t di n ch t, (b) tr tròn [24].. 15
ừ ẫ ả ụ ế ệ ữ nhậ ụ
Hình 1.17 C u trúc khe h
ấ ở trên m ch t
ạ ừ ở hình (c) k t h p gi a ki u khe h trên hình
ế ợ ữ ể ở
(a) và (b) [43]........................................................................................................... 16
Hình 2.1 Đườ ừ
ng cong t hóa.................................................................................... 21
Hình 2.2 Quá trình hình thành các vách đômen [65] .............................................. 22
Hình 2.3 S ng c trong vách Bloch gi ... 22
ự xoay hướ ủa vectơ mômen từ ữa hai đômen
Hình 2.4 Đườ ừ ừ ễ ủ ậ ệ ắ ừ
ng cong t hóa và chu trình t tr c a v t li u s t t [68]................ 22
Hình 2.5 Các ki c tính t c n [16] ........................................ 23
ểu đặ ừ ủa cuộn kháng điệ
Hình 2.6 Thông s c tính phi tuy n [16]....................................................... 23
ố trên đặ ế
Hình 2.7 Quan h n trên cu n kháng........................................ 24
ệ điện áp và dòng điệ ộ
Hình 2.8 Đườ ở ạ ừ
ng cong B(H) khi có và không có khe h trên m ch t [70].............. 24
Hình 2.9 CKBN mộ ộ ộ ụ ữ ụ ữ
t pha m t cu n dây: (a) có tr gi a, (b) không có tr gi a...... 25
Hình 2.10 T i tr .............................................. 26
ấm ceramic ngăn cách giữa các khố ụ
Hình 2.11 C u trúc xà ép gông ................................................................................ 26
ấ
Hình 2.12 CKBN m t pha hai cu n dây có ho c không có tr ngoài...................... 26
ộ ộ ặ ụ
Hình 2.13 CKBN ba pha: (a) có tr gi a, (b) không có tr n dây............ 27
ụ ữ ụ trong cuộ
Hình 2.14 CKBN ba pha: (a) năm trụ ụ ộ
, (b) không có tr trong cu n dây................. 27

12. x
Hình 2.15 T thông trong m ch t và t thông rò móc vòng trên vách thùng [71] 27
ừ ạ ừ ừ
Hình 2.16 CKBN ba pha ki u b [71] .................................................................... 28
ể ọc
Hình 2.17 Phân b n .......................................... 28
ố điện áp ban đầu trên dây quấ [72]
Hình 2.18 Dây qu n xo n c liên t ............................................................... 29
ấ ắ ố ục [73]
Hình 2.19 Vòng điện dung (Static ring - SR) ........................................................... 29
Hình 2.20 Màn ch n qu n cùng trong c p bánh dây [74]....................................... 29
ắ ấ ặ
Hình 2.21 Các ki u dây qu [75] ............................................................. 29
ể ấn đan xen
Hình 2.22 Ki u dây qu n v u gi n dây [77]................................... 30
ể ấ ới đầu đầ ở ữa cuộ
Hình 2.23 Phân b ng trong CKBN: (a) m t khe h n, (b) chia nhi u khe h
ố ừ trườ
t ộ ở ớ
l ề ở
.................................................................................................................................. 30
Hình 2.24 Thông số kích thước cơ bả ủ
n c a CKBN .................................................. 31
Hình 2.25 Sơ đồ ạ ừ ế
m ch t thay th CKBN................................................................. 31
Hình 2.26 Phân vùng xác định kích thước li và Ai [78]............................................ 32
Hình 2.27 Hình d n.................................................. 34
ạng và kích thước khe hở cơ bả
Hình 2.28 Các ki u khe h trên m CKBN:..................................................... 35
ể ở ạch từ
Hình 2.29 Sơ đồ ạ ừ tương đương CKBN mộ
m ch t t pha........................................... 36
Hình 2.30 Sơ đồ ạch đ ện tương đương củ ộ
m i a CKBN m t pha ................................ 37
Hình 3.1 Các phương pháp giải bài toán điệ ừ trườ
n t ng [88] ................................ 40
Hình 3.2 Các d d ng trong quá trình r i r c............................ 40
ạng PTHH được sử ụ ờ ạ
Hình 3.3 Quá trình gi i bài toán b ................... 41
ả ằng phương pháp PTHH [93], [94]
Hình 3.4 Minh h n c m t c m và h c m [93] .............................................. 42
ọa điệ ả ự ả ỗ ả
Hình 3.5 ng [93].................................. 43
Lưu đồ thực hiện chia lưới mô hình đối tượ
Hình 3.6 Thông s c CKBN ba pha........................................................... 44
ố kích thướ
Hình 3.7 Hình nh th n chính c a CKBN ba pha ABB 91 MVAr ... 45
ả ực tế các bộ phậ ủ
Hình 3.8 Mô hình CKBN ba pha .............................................................................. 46
Hình 3.9 Không gian gi i h n mô ph r ng các chi u ........... 46
ớ ạ ỏng và kích thước mở ộ ề
Hình 3.10 Điện áp đặ ấ
t vào các pha dây qu n CKBN 91 MVAr............................... 47
Hình 3.11 Dòng điệ ấ
n các pha trên dây qu n CKBN 91 MVAr ................................ 47
Hình 3.12. Phân b t c m trên m ch t ................................................................. 48
ố ừ ả ạ ừ
Hình 3.13 Phân b t c n C1-C2 gi a kh i tr ...................................... 48
ố ừ ảm trên đoạ ữ ố ụ
Hình 3.14 Phân b t c n G1-G2 d gi i tr ............ 49
ố ừ ảm trên đoạ ọc khe hở ữa các khố ụ
Hình 3.15 Phân b D2 d c theo chi u cao m t trong dây qu
ố ừ ảm trên đoạ
t c n D1- ọ ề ặ ấn
.................................................................................................................................. 49
Hình 3.16 T ng trên CKBN 91 MVAr ........................................................ 51
ổn hao đồ
Hình 3.17 T n hao s t trên m ch t CKBN 91MVAr .............................................. 51
ổ ắ ạ ừ
Hình 3.18 Lưu đồ ả
tính toán gi i tích ........................................................................ 52

13. xi
Hình 3.19 Lưu đồ ỏ ằng phương pháp PTHH
tính toán mô ph ng b ........................... 58
Hình 3.20 Mô hình CKBN m t pha .......................................................................... 59
ộ
Hình 3.21 B bi ng mô hình CKBN .................................................................. 59
ộ ến dự
Hình 3.22 Quan h a giá tr m rò so v m t ng theo công su t t
ệ ữ
gi ị điện cả ới điện cả ổ ấ ại
các cấp điện áp khác nhau ....................................................................................... 61
Hình 3.23 Thi t l i giá tr h s hình dáng dây qu n................................ 62
ế ập thay đổ ị ệ ố ấ
Hình 3.24 Quan h a L
ệ ữ
gi l/Ltot s k
theo hệ ố w tại các cấp công suất khác nhau trên
lưới đ ệ
i n 110 kV........................................................................................................ 62
Hình 3.25 Quan h a L
ệ ữ
gi l/Ltot s k
theo hệ ố w tại các cấp công suất khác nhau trên
lưới điện 220 kV........................................................................................................ 63
Hình 3.26 Quan h a L
ệ ữ
gi l/Ltot s k
theo hệ ố w tại các cấp công suất khác nhau trên
lưới điện 500 kV........................................................................................................ 63
Hình 4.1 T ng t n khu v c xung quanh khe h ................................................ 65
ừ trườ ả ự ở
Hình 4.2 H t lá thép RD- - .................................................................... 66
ệ ọa độ TD LD
Hình 4.3 Các ki u ghép lá thép các kh i tr c a CKBN.......................................... 66
ể ố ụ ủ
Hình 4.4 T o h t i “RelativeCS1” ................................................... 68
ạ ệ ọa độ tương đố
Hình 4.5 Chia kh i tr thành t n .................................................................. 69
ố ụ ừng phầ
Hình 4.6 Phân b t c m trên kh i tr v u ghép lá thép............................ 70
ố ừ ả ố ụ ới các kiể
Hình 4.7 T c -Y2 gi a kh i tr v u ghép lá thép............. 71
ừ ảm trên đoạn Y1 ữ ố ụ ới các kiể
Hình 4.8 T c -Y2 gi a kh i tr -Y4 trên m t kh i tr . ......... 71
ừ ảm trên đoạn Y1 ữ ố ụ và Y3 ặ ố ụ
Hình 4.9 Mô hình CKBN m t pha có các kh t vát góc........................ 72
ộ ối trụ được cắ
Hình 4.10 Phân b m trên kh i tr ng h p c i tr so v
ố ừ ả
t c ố ụ trong trườ ợ ắ ố
t vát mép kh ụ ới
trườ ợ ắ
ng h p không c t vát. ........................................................................................ 72
Hình 4.11 Từ cảm trên đoạ ữ ố ụ
n Y1-Y2 gi a kh i tr và trên đoạ ạ
n Y3-Y4 sát mép vát c nh
.................................................................................................................................. 73
Hình 4.12 Phân b ng su t l c pháp tuy n trên b m t các kh i tr ..................... 76
ố ứ ấ ự ế ề ặ ố ụ
Hình 4.13 Phân b ng su t l c n - - .............................. 76
ố ứ ấ ự trên hai đoạ Y1 Y2 và Y3 Y4
Hình 4.14 ng su t l ng tr c trên b m i c i tr ....... 77
Ứ ấ ực hướ ụ ề ặt trên và dướ ủa các khố ụ
Hình 4.15 gi a ng su c trung bình trên b m i tr v c m
Quan hệ ữ ứ ất lự ề ặt các khố ụ ới từ ả
.................................................................................................................................. 77
Hình 4.16 Mô hình CKBN m t pha khi không phân chia và chia khe h trên tr ... 79
ộ ở ụ
Hình 4.17 Phân b t thông t n xung quanh khe h ................................................ 79
ố ừ ả ở
Hình 4.18 Phân b t c m d n D1-D2 theo chi u cao dây qu n.................... 80
ố ừ ả ọc đoạ ề ấ
Hình 4.19 Chênh l ch gi
ệ ữa điể ừ ả
m có t c m lớ ấ ớ ị ừ ả
n nh t v i giá tr t c m trung bình 81
Hình 4.20 Phân b t c n X1-X2 ngang kh i tr ................................... 81
ố ừ ảm trên đoạ ố ụ
Hình 4.21 Phân b t c - ............................................................ 82
ố ừ ảm trên đoạn Y1 Y2

14. xii
Hình 4.22 Quan h n c m t n c m t n v i s ng khe h trên tr
ệ ữa điệ
gi ả ổng và điệ ả ả ớ ố lượ ở ụ
.................................................................................................................................. 82
Hình 4.23 Quan h n c m v i s i 110
ệ ữa điệ
gi ả ớ ố ủa CKBN 128/3 MVAr: (a) lướ
khe c
kV, (b) lưới 220 kV, (c) lưới 500 kV ......................................................................... 83
Hình 4.24 S ng khe h trên tr theo công su t và c n áp......................... 84
ố lượ ở ụ ấ ấp điệ
Hình 4.25 D i l n chi u dài m t khe h theo c n áp.............................. 84
ả ựa chọ ề ộ ở ấp điệ
Hình 4.26 Thay đổ ả ữ ở
i kho ng cách gi a các khe h Hg.............................................. 85
Hình 4.27 Quan h m L theo kho ng cách gi
ệ ữa điệ
gi n cả ả ữa các khe hở Hg ứng với
t ng h khe h khác nhau...................................................................... 88
ừng trườ ợp số ở
Hình 4.28 Đặ ệ ữ ị ả ữ ở ị
c tính quan h gi a các giá tr kho ng cách gi a các khe h và giá tr
điệ ả ứ ớ ố lượ ở ụ (trườ ợ
n c m L_min ng v i s ng khe h trên tr ng h p 1) .......................... 89
Hình 4.29 Quan h a kho ng cách gi n c m L_min ng v i s
ệ ữ
gi ả ữa các khe hở và điệ ả ứ ớ ố
khe hở “g” (trườ ợ
ng h p 2) ....................................................................................... 90
Hình 4.30 Quan h a kho ng cách gi n c m L_min ng v i s
ệ ữ
gi ả ữa các khe hở và điệ ả ứ ớ ố
khe hở “g” (trườ ợ
ng h p 3) ....................................................................................... 90
Hình 4.31 Quan h a kho ng cách gi n c m L_min ng v i s
ệ ữ
gi ả ữa các khe hở và điệ ả ứ ớ ố
khe hở “g” (trườ ợ
ng h p 4) ....................................................................................... 91
Hình 4.32 Quan h a kho ng cách gi n c m L_min ng v i s
ệ ữ
gi ả ữa các khe hở và điệ ả ứ ớ ố
khe hở “g” (trườ ợ
ng h p 5) ....................................................................................... 91
Hình 4.33 Quan h a s ng khe h trên tr i t a ti t di n và chi u dài
ệ ữ
gi ố lượ ở ụ ớ
v ỉ ệ ữ
l gi ế ệ ề
khe hở Ag/lg ............................................................................................................... 92

15. xiii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
B ng 3.1 Thông s chính c a CKBN 91 MVAr........................................................ 44
ả ố ủ
B ng 3.2 K t qu c nghi -500 kV .................................... 45
ả ế ả đo thự ệm CKBN 91 MVAr
B ng 3.3 So sánh giá tr n mô ph ng v i giá tr nh m c ........................ 47
ả ị dòng điệ ỏ ớ ị đị ứ
B ng 3.4 So sánh giá tr n mô ph ng v i k t qu c nghi m............. 48
ả ị dòng điệ ỏ ớ ế ả đo thự ệ
B n c c m và h c m c a CKBN 91 MVAr.................................... 50
ảng 3.5 Điệ ảm tự ả ỗ ả ủ
B ng 3.6 So sánh giá tr n kháng mô ph i giá tr nh m c....................... 50
ả ị điệ ỏng vớ ị đị ứ
B ng 3.7 So sánh giá tr n kháng mô ph i k t qu m........... 50
ả ị điệ ỏng vớ ế ả đo thực nghiệ
B ng 3.8 So sánh các giá tr t ng v i k t qu c nghi m.......... 51
ả ị ổn hao mô phỏ ớ ế ả đo thự ệ
B ng 3.9 Thông s chính CKBN m t pha công su t 35 MVAr ................................ 60
ả ố ộ ấ
B ng 3.10 Sai s n c m gi a CKBN m t pha 35 MVAr .. 60
ả ố điệ ả ữa hai phương pháp củ ộ
B ng 4.1 Quan h tr ng gi t .................................. 67
ả ệ ục tọa độ tương ứ ữa các hệ ọa độ
B ng 4.2 T thông và t c m trung bình trên b m t kh i tr ................................. 70
ả ừ ừ ả ề ặ ố ụ
B ng 4.3 Thông s chính CKBN ng v ng h c khác nhau........ 86
ả ố ứ ới 5 trườ ợp kích thướ
B ng 4.4 Gán bi m trên kh i tr trên h t global OXYZ....... 87
ả ến tọa độ các điể ố ụ ệ ọa độ

16. 1
M U
Ở ĐẦ
1. Lý do tài
chọ ề
n đ
H th ng truy n t i và phân ph i Vi n hành
ệ ố ề ả ối điện năng tạ ệt Nam đang được vậ
ở ấp điệ ấp điệ
c n áp siêu cao áp 500 kV, cao áp 220 kV, 110 kV và c n áp trung áp 35
kV, 22 kV hay 6 i công su t gi a các vùng mi ng r t l
kV. Việc trao đổ ấ ữ ền thườ ấ ớn và
thông th
qua các đường dây liên kết khá dài. Đường dây 500 kV liên kết hệ ống điện
các miề ệ ống điệ ợ ấ ể coi là xương số ủ
n thành h th n h p nh t, có th ng c a hệ ống điệ
th n
Việt Nam, đóng vai trò vô cùng quan trọ ằng năng lượng điệ ố
ng trong cân b n toàn qu c
và ảnh hưở ớ
ng l n đ n đ
ế ộ tin c y cung c
ậ ấp điện. Hệ thống truy n t
ề ải điện quốc gia ngày
càng phát tri nh m
ển mạ ẽ, lưới điệ ở
n ngày càng m rộ ứ ạ ế
ng và ph c t p. N u như năm 1994,
hệ thống truyền tả ệ
i đi n quốc gia chỉ có 1487 km đường dây 500 kV và hơn 1913 km
đường dây 220 kV, thì hi n nay, h
ệ ệ thống truy n t
ề ải đang v i 9390 km đư
ận hành vớ ờng
dây 500 kV trên ba m ng dây 220 kV, cùng v
ạ ờ
ch và hơn 18798 km đư ớ ự
i đó là s tăng
trưở ạ
ng m nh về ấ ề ả ố
công su t truy n t i và s trạm bi n áp trên h
ế ệ ố
th ng .
[1]
th
Các hệ ống truyền tải điện cao
áp và siêu cao áp do có chi u dài r t l n
ề ấ ớ
nên thườ ả ột lượ
ng s n sinh ra m ng công
su [2]
ất phản kháng đáng kể . Thông
thườ ở
ng, chế độ ậ ừ ầ
v n hành v a và đ y
tải, lượng công suất phản kháng sinh ra
t ng b
ừ đường dây có thể cân bằ ởi các
ph t n c ng
ụ ải điệ ảm và điện cảm đườ
dây. Vấn đề cần lưu ý ở đây là khi đường
dây quá non t c không t t hi n hi n áp trên d c tuy
ả ặ
i ho ả ẽ ấ
i, s xu ệ ện tượng tăng điệ ọ ến
đườ ả ổ ọ ậ đánh hỏ
ng dây, gây quá áp làm già hóa, gi m tu i th , th m chí ng cách điệ ủ
n c a
các thiế ị ối trên đó, đặ ệ ế ị
t b n c bi t là các thi t b cu c
ối đườ ệ ợng này đượ
ng dây. Hi n tư
g u
ọi là hiệ ứng Ferranti, đượ ề ả
c nhi u tác gi đưa ra trong các nghiên cứu [3]–[5], được
mô tả trên Hình 0.2 u cho th y, nguyên nhân chính c
. Các nghiên cứu này đề ấ ủa hiện
tượ ọ ế ờ ẫ ữ ẫ ữ
ng quá áp d c tuy n đư ng dây là do dung d n gi a các pha dây d n và gi a dây
d n v t sinh ra công su t ph n kháng r t l n ng, công su
ẫ ới đấ ấ ả ấ ớ mà không được cân bằ ất
ph th
ản kháng đóng một vai trò hết sức quan trọng trong hệ ống điệ ặ
n, đ c biệt là trên
h th ng truy n t n
ệ ố ề ải điệ năng.
Để ắ ụ ạ ằ ổ ịnh điệ ở ức quy đị
kh c ph c tình tr ng này, nh m duy trì n đ n áp m nh,
hi d bi dùng c
ện nay phương pháp sử ụng phổ ến là các cuộn kháng điện mắ song song
( còn g i là m . Cu n kháng này i là cu
ọ ắ ới lưới điệ
c “shunt”) v n cao áp ộ được gọ ộn
Hình 0.1 Công su t ph n kháng sinh
ấ ả
ra t ng dây
ừ đườ [2]

17. 2
kháng bù ngang (CKBN). Các
CKBN thường được lắp đặt tại các
thanh cái c a tr m bi
ủ ạ ến áp hoặc các
tr h
ạm bù trên đường dây để ấp thụ
lượ ấ ản kháng dư thừ
ng công su t ph a
đượ ở ẫn đườ
c sinh ra b i dung d ng
dây [2], [6]–[9].
Đặc điể ủ ệ ố
m c a h th ng
truy là t B
ền tải điện năng tại Việt Nam phân bố ừ ắc vào Nam, với khoảng cách giữa
các tr c l i các tr
ạm tương đố ớn. Do đó, ngoài các CKBN đượ
i l ắp đặ ạ
t ngay t ạ ế
m bi n
áp, y
tùy thuộc vào chiều dài đường dây tru ền tải điện và công suất truyền tải có thể
c nh cho
ần thêm các trạm bù trên đường dây ằm mục đích giới hạn điện áp tại giá trị
phép. Những phân tích trên cho thấy các CKBN là thành phần rất quan trọng, không
th thi d ph bi n trong i . T
ể ếu và được sử ụng rất ổ ế lướ điện cao áp và siêu cao áp uy
nhiên t d ong
, hiện nay ất cả các CKBN đang được sử ụng tr lưới điện Quốc gia đều
đượ ấ ởi các hãng nước ngoài như ABB, Siemens ớ
c cung c p b , Fuji electric… v i giá
thành cao. M t s o máy bi n áp (MBA)
ộ ố đơn vị ế ạ
ch t ế trong nướ cũng đã bướ ầ
c c đ u
lên k nghiên c n xu song v và thách th
ế ạ
ho nh ứ ả
u s ất ẫn đang ặ
g p nh ng tr ng i
ữ ở ạ ức
nh nh v i nhi t ki , s ng khe
ất đị ớ ều câu hỏi cần được giải đáp ừ ểu ghép lá thép trụ ố lượ
h n kho c . c
ở đế ảng cách giữa các khe hở ần thêm trên trụ Trong khi đó, nhu ầu phát
tri t
ển lưới điện truyền tải ngày càng lớn theo sự phát triển của phụ ải kéo theo nhu
c u r t l CKBN trên h th ng.
ầ ấ ớn về ệ ố
Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu các quá trình điện từ ủ ộ
c a cu n kháng bù
ngang dùng trong lưới điện cao áp” là hế ứ ầ ế ờ ự đố
t s c c n thi t và mang tính th i s i
v t o M
ới các nhà nghiên cứu, các hãng chế ạ áy điện. Dựa vào kết quả nghiên cứu sẽ
đưa ra các kiế ị ấn đề ế ế
n ngh trong v thi t k , chế ạ ừng bướ
t o CKBN, t c làm chủ công
nghệ, tiến tới nội địa hóa sản xuất CKBN đáp ứ ầ ể
ng nhu c u phát tri n lưới điện Quốc gia.
2. M a lu
ụ ủ
c đích c ận án
Nghiên c phân tích n t a CKBN
ứu, quá trình điệ ừ trên mô hình đối tượ ủ
ng c
dùng trong n cao áp. Phân tích phân b t c m trên các kh i tr c
lưới điệ đánh giá ố ừ ả ố ụ ủa
CKBN v u ghép lá thép tr
ớ ể
i các ki ụ khác nhau. Nghiên cứu phân tích n t
lự ệ
c đi ừ trên
các kh các t
ố ụ ứ ấ ự ộ
i tr , ng su t l c tác đ ng trên ấ ậ ệ ừ ngăn cách giữ
m v t li u phi t tính a
các khối tr quan h
ụ, ệ ữ
gi a ứ ấ ự ớ ừ
ng su t l c v i t c .
ảm trên khối trụ Nghiên cứu xác định
s ng ng cách gi h p lý trên tr c
ố lượ khe hở và khoả ữa các khe hở ợ ụ ủa CKBN.
3. c và th c ti tài
Ý nghĩa khoa họ ự ễn của đề
Ý nghĩa khoa học:
Hình 0.2 u ng Ferranti
Hiệ ứ

18. 3
- nh gi l ng
Nghiên cứu xác đị được quan hệ ữa tỉ ệ điện cảm rò so với điện cảm tổ
theo t s n tính n t l
công suấ , điện áp và hệ ố hình dáng dây quấ , là cơ sở chọ ỉ ệ điện
c m rò khi tính toán thông s CKBN.
ả ố
- K n u v t c ki
ết quả ghiên cứ ề phân bố ừ ảm trên các khối trụ giúp xác định ểu ghép
lá thép trụ p
phù hợ áp dụng cho CKBN dùng trong lưới điện cao áp và siêu cao áp.
- u l , t l
Nghiên cứ ực điện từ tác động trên các khối trụ ứng suấ ực nén lên các tấm
ngăn cách giữ ố ụ ệ ữ ứ ấ ực điệ ừ ừ ả
a các kh i tr , quan h gi a ng su t l n t theo t c m trên
m . K u này là ph p l n t c
ạch từ ết quả nghiên cứ cơ sở ối hợ ựa chọ ừ ảm mạch từ và
l n v t li u phù h .
ựa chọ ậ ệ ợp cho các tấm ngăn cách
- N u
ghiên cứ xác định được s trên
ố lượng và khoảng cách giữa các khe hở phân bố
tr h nh m gi
ụ ợp lý ằ ảm từ trường tản, điện cảm tản và điện cảm tổng, qua đó đạt
công su t ph n kháng c a CKBN.
ấ ả ủ
Ý nghĩa thự ễ
c ti n:
- t qu c giúp cho các nhà nghiên c u, thi t k t o xác
Các kế ả đạt đượ ứ ế ế, các hãng chế ạ
định đượ ố kích thướ ủ ả ất và điện áp lướ
c thông s c c a CKBN cho các d i công su i
điệ ịnh đượ ể ợ ố ụ ủ
n, xác đ c ki u ghép lá thép phù h p cho các kh i tr c a CKBN, qua
đó hoàn thiệ ệ ế ạ ạ ừ ế ớ ả ấ ạ ệ
n công ngh ch t o m ch t ti n t i s n xu t CKBN t i Vi t Nam.
Phố ợ ự
i h p l a ch c và s các t
ọ ừ ả ạ ừ ậ ệ , kích thướ
n t c m m ch t cùng v t li u ố lượng ấm
ngăn cách ự ế ả ứ ực điệ ừ tác độ ố ụ ứ
d a trên k t qu nghiên c u l n t ng trên các kh i tr , ng
su t l a i tr .
ấ ực nén lên các tấm ngăn cách giữ các khố ụ
- Kết quả nghiên cứu quan hệ điệ ả ố lượ ở
n c m theo s ng khe h cũng như khoảng cách
gi h g t
ữa các khe ở iúp các nhà nghiên cứu, các hãng chế ạo xác định đượ ố
c s lượng
và kho ng cách p gi phân b trên tr .
ả phù hợ ữa các khe hở ố ụ
4. u
Đối tượng nghiên cứ
Đối tượ ứ lưới điệ
ng nghiên c u là CKBN dùng trong n và siêu cao áp.
cao áp
5. Ph m vi nghiên c u
ạ ứ
Phạ ứ ủ ậ ậ ứ ố ừ ả
m vi nghiên c u c a lu n án t p trung vào nghiên c u phân b t c m trên
các khố ụ ứ ớ ể ụ ứ ực điệ ừ
i tr ng v i các ki u ghép lá thép tr khác nhau. Nghiên c u l n t tác
độ ố ụ ớ ị ừ ảm khác nhau, qua đó xác định đượ ứ
ng trên các kh i tr v i các giá tr t c c ng
su t l u nh s ng
ấ ực nén lên các tấm ngăn cách giữa các khối trụ. Nghiên cứ xác đị ố lượ
khe h và kho phù h phân b trên tr m t
ở ảng cách giữa các khe hở ợp ố ụ để ả
gi ừ trường
t m t
ản, điện cả ản và điện cảm tổng, qua đó đạt công suất phản kháng theo yêu cầu
c a CKBN.
ủ
6. u
Phương pháp nghiên cứ
- Th t p, u c
ực hiện nghiên cứu trên cơ sở ổng hợ phân tích các tài liệ khoa họ , các
nghiên c c và qu . Th c hi n phân tích lý thuy
ứu trong nướ ốc tế ự ệ ết trường điệ ừ
n t ,

19. 4
lý thuy n áp d ng cho CKBN dùng trong n cao áp.
ết máy điệ ụ lưới điệ
- S d k i
ử ụng phương pháp giải tích qua mô hình mạch từ ết hợp vớ phương pháp
PTHH để ự
xây d ng lưu đồ xác định các thông số kích thướ ố
c, các thông s k thu
ỹ ật
như điệ ả ấ ự ệ ỏng bài toán điệ ừ
n c m và công su t, th c hi n mô hình hóa và mô ph n t
trên đối tượ ứ
ng nghiên c u.
7. i c a lu
Các đóng góp mớ ủ ận án
Nội dung của luận án đã tậ ứu các quá trình điệ ừ
p trung nghiên c n t của CKBN
dùng tr n cao áp.
ong lưới điệ Luậ ạ ợ
n án đã đ t đư c một số ế ả ứ ớ
k t qu nghiên c u m i có
thể được tóm lược như sau:
- Nghiên c c quan h gi l m rò so v i
ứu đưa ra được đặc tính và đa thứ ệ ữa tỉ ệ điện cả ớ
điệ ả ổ ất, điệ ệ ố ấ ủ
n c m t ng theo công su n áp và h s hình dáng dây qu n c a CKBN.
- tr
Nghiên cứ ịnh đượ
u xác đ c kiểu ghép lá thép các khối thép ụ phù hợp với CKBN
có công su t l n cao áp.
ấ ớn dùng trong lưới điệ
- l m
Đưa ra phân bố ực điện từ tác động trên bề ặt các khố ụ ố ệ ữ
i tr , m i quan h gi a
l n t hay t l theo giá
ực điệ ừ ứng suấ ực nén lên các tấm ngăn cách giữa các khối trụ
tr t c
ị ừ ảm trên trụ, là cơ sở ế ế ế ạ ố ợ ự
giúp các nhà thi t k , các hãng ch t o ph i h p l a
ch n các t a các kh
ọ ấm ngăn cách giữ ố ụ ừ ả ạ ừ
i tr theo t c m m ch t .
- u
Nghiên cứ đưa ra được đặc tính và đa thức xác đị ố lượ ở
nh s ng khe h trên trụ theo
công suất và điện áp, đưa ra d i l
ả ựa chọn chiều dài mỗi khe hở theo các cấp điện
áp cao áp và siêu cao áp gi ng,
để ảm từ trường tản, điện cảm tả ệ
n và đi n cảm tổ
qua đó đạ ấ ả ủ
t công su t ph n kháng c a CKBN.
- p gi
Nghiên cứu xác định được dải lựa chọn khoảng cách phù hợ ữa các khe hở v i
ớ
các trườ ợ ế ện hay đườ ụ ề ở
ng h p có ti t di ng kính tr và chi u dài khe h khác nhau,
giúp các nhà thi t k , các hãng ch n v
ế ế ế ạ ở ự
t o có cơ s l a chọ ị trí các khe h trên tr
ở ụ.
8. C a lu
ấu trúc nội dung củ ận án
Ngoài ph n m i dung nghiên c u c a lu
ầ ở đầu và các mục theo quy định, nộ ứ ủ ận
án c trình bày tro 4 m c vi t theo các n i dung sau:
đượ ng chương, ỗi chương đượ ế ộ
Chương 1: Tổ ứ ề
ng quan nghiên c u v CKBN
Trong chương này, luận án giới thiệ ổ
u t ng quát v n kháng trong h
ề ộ
cu ệ ố
th ng
đi n, đ lư i đi
ệ ặc biệt vai trò củ ử ụ
a CKBN s d ng trong ớ ện cao áp. Thực hiện tổng hợp,
phân tích, đánh giá các nghiên cứu ở trong và ngoài nước về CKBN. Trên cơ sở những
vấ ề
n đ còn tồn tại từ những nghiên cứ ớ ề
u trư c đó, đ ra hướ ứ ậ
ng nghiên c u cho lu n án.
Chương 2: Cơ sở ế ạ ừ
lý thuy t và mô hình m ch t CKBN
Lu v
ận án trình bày về cơ sở lý thuyết trường điện từ ới hệ phương trình
Maxwell. T m phi tuy n c t li
ừ đặ ể
c đi ế ủa vậ ệ ế
u ch t o m
ạ ạch từ, phân tích đặc tính điện
t c c,
ừ ủa CKBN trong dải điện áp làm việ đả ả CKBN có đặ ế ở
m b o c tính tuy n tính giá

20. 5
tr n n. u
ị điện áp lớ nhất của lưới điệ Trong chương này, l ận án cũng phân tích vai trò
c m c , i, mô
ủa khe hở được thêm vào ạch từ ủa CKBN đồng thờ thực hiện phân tích
hình m ch t
ạ ừ tương đương, các phương pháp xác đị ừ
nh t tr ph
ở ần lõi thép, từ trở ph n
ầ
khe h trên tr ng c ng t n khu v c xung quanh khe h
ở ụ có xét đế ảnh hưở
n ủa từ trườ ả ự ở,
đưa ra công thứ ị ừ ẫ ả ứ ớ ừ ả ở ở ữ
c xác đ nh t d n t n ng v i t thông t n xung quanh khe h gi a
các kh c qua các
ố ụ ế ệ ịnh điệ ả ạ
i tr có ti t di n tròn. Xác đ n c m qua mô hình m ch từ ặ
ho
thành phần năng lượng.
C T t l CKBN
hương 3: hiế ập mô hình và thông số kích thước
Trình bày t g
ổng quan các phương pháp phân tích bài toán điện từ ồm phương
pháp gi n mô hình hóa và mô ph ng b
ải tích và các phương pháp số ự
, th c hiệ ỏ ằng
phương pháp PTHH cho CKBN ba pha có công suất 91 MVAr do hãng ABB chế ạ
t o,
các k k thu m ng
ết quả thông số ỹ ật được so sánh với các giá trị đo thực nghiệ để khẳ
định tính đúng đắ ủ ứ ằng phương pháp PTHH.
n c a mô hình nghiên c u b Thông qua mô
hình gi i tích t h p v mô hình mô ph thông s ch t
ả kế ợ ới ỏ , xác đị
ng nh ố kích thước mạ ừ
và dây quấ ủ
n c a các CKBN m dùng
ột pha có công suất khác nhau trong lưới điện cao
áp và siêu cao áp theo t n kháng m a trên thông s
ổ ộ
ba cu ột pha. Dự ố ủ
c a các CKBN
này, lu u gi l
ận án nghiên cứ phân tích quan hệ ữa tỉ ệ giá trị điện cảm rò so với điện
c ng
ảm tổ ứng với các giá trị công suất tại từng cấp điện áp cao áp, siêu cao áp và hệ
s hình dáng dây qu n k
ố ấ w khác nhau.
C N c
hương 4: ghiên cứu ả ở
nh hư ng của thông số khe hở đế ặ ệ
n đ c tính đi n từ ủa
CKBN
Á s , nh t c m
p dụng phương pháp ố để phân tích và đánh giá xác đị phân bố ừ ả
trên c N
các kiểu ghép lá thép khác nhau cho các khối trụ ủa CKBN. ghiên cứu phân
tích l ,
ực điện từ tác động trên các khối trụ ứng suất lực nén lên các tấm ngăn cách,
xác đị ố ệ ữ ứ ấ ự ị ừ ả ế ế ế
nh m i quan h gi a ng su t l c theo giá tr t c m, giúp các nhà thi t k ch
t l c ki u ghép m ch t ph i h p l n t c m m ch t và
ạo có cơ sở ựa chọn đượ ể ạ ừ, ố ợ ựa chọ ừ ả ạ ừ
vật liệu phù hợp cho các tấm ngăn cách giữ ố ụ ứ
a các kh i tr . Nghiên c u phân tích quan
h gi
ệ ữa điện cảm tản, điện cảm tổng với số lượng khe hở khác nhau. Từ khe hở có
chi n c nh s
ều dài lớ ần chia thành nhiều khe hở ỏ phân bố trên trụ ở
, cơ s phân chia ố
lượ ở ợ ố ở ụ đượ ứ
ng khe h phù h p và phân b các khe h trên tr c nghiên c u và phân tích
trong n n án th c hi n nghiên c mô hình CKBN
ội dung chương này ậ
. Lu ự ệ ứu các có tỉ
l gi nh s
ệ ữa tiết diện khe hở và chiều dài khe hở khác nhau, tìm ra giải pháp xác đị ố
lượ ả ự ọ ả ữ ở ợ ằ ả ừ trườ
ng và d i l a ch n kho ng cách gi a các khe h phù h p nh m gi m t ng
t n c m t n c m t t công su n kháng c a CKBN.
ản, điệ ả ản và điệ ả ổng, qua đó đạ ất phả ủ

21. 6
CHƯƠNG 1: Ổ Ứ Ề
T NG QUAN NGHIÊN C U V CKBN
1.1 Giới thiệu chung
Trong h th u
ệ ống truyền tải và phân phối điện năng, c ộn kháng có thể được
m c
ắc nối tiếp trên đường dây hoặc mắ song song :
tùy thuộc vào vị trí, công dụng như
CKBN c
, cuộn kháng hạn chế dòng ngắn mạch, cuộn kháng hạn chế dòng xả ủa các
b t
ộ ụ trên lưới điệ ộ ọ
n, cu n kháng l c sóng hài… Trong nội dung của chương này, luận
án t u t n
ập trung giới thiệ ổ g quan về vai trò, vị trí, t d
ầm quan trọng của CKBN sử ụng
trong lướ ệ đây là đối tượ ứ ủ ậ
i đi n cao áp ,
và siêu cao áp ng nghiên c u c a lu n án. Các
CKBN đượ ắ ới lưới điệ để ấ ụ lượ
c m c song song v n cao áp và siêu cao áp h p th ng
công su t ph c sinh ra b i dung d ng dây
ấ ản kháng dư thừa đượ ở ẫn đường dây khi đườ
quá non t i ho c không t , tránh quá áp d c tuy ng h
ả ặ ải ọ ến đường đây Trên cơ sở ổ
. t ợp,
phân tích và đánh giá các nghiên cứu trong và ngoài nướ ề ả
c v CKBN, tác gi phân
tích nh ng v n t ng nghiên c u cho lu n án.
ữ ấn đề còn tồ ại, đề ra hướ ứ ậ
1.2 n n
Vai trò của cuộ kháng trong hệ thố ệ
ng đi
Cuộn kháng điệ ế ị điệ ừ tĩnh bao gồ ộn dây dùng để
n là thi t b n t m cu tạo ra giá trị
điện kháng và tích lũy năng lượ ừ trường trên đó. ộn kháng điện đượ ử ụ
ng t Cu c s d ng
ph bi th
ổ ến và có vai trò quan trọng trong hệ ống truyền tải và phân phối điện năng,
đượ ắ ố ế ắ ới lưới điệ ặ ố ớ ế ị
c m c n i ti p hay m c song song v n ho c n i v i thi t b khác theo
t ng th th
ừ ứng dụng cụ ể. Các cuộn kháng trên hệ ống điện có thể ể đến như CKBN,
k
cuộ ạ
n kháng h n ch ch, cu n ch
ế ắ
dòng ng n mạ ộ ạ
n kháng h ế ả ộ ọ
dòng x , cu n kháng l c
sóng hài, cu n kháng d quang, cu n kháng u ch nh phân ph i công
ộ ậ ồ
p h ộ dùng để điề ỉ ố
su t t ng nhánh và trong nhi u ng d ng khác.
ấ ừ ề ứ ụ
- Cuộn kháng bù ngang: là thiết bị điện từ
đóng vai trò cự ỳ ọ lướ
c k quan tr ng trong i
truyền tải điện cao áp và siêu cao áp [2], [6]–
[9]. Các CKBN này đượ ắ
c m c song song với
lưới điện như Hình 1.1 [10], thườ ạ
ng t i thanh
cái c a các tr c t i các tr
ủ ạ ế ặ
m bi n áp ho ạ ạm bù
trên đườ ệ
ng dây. Khi h thống vận hành ở chế
độ quá non t c không t c bi t là khi
ải hoặ ả ặ
i, đ ệ
cắt tải độ ộ
t ng t ở một phía đườ ẽ
ng dây, s xuất
hiện hiện tượng tăng điện áp trên dọc tuyến
đường dây. CKBN đượ ử ụng để
c s d cân
b ng
ằ lượng công suất phản kháng dư thừa
sinh ra b i dung d n gi a dây d
ở ẫ ữ ẫn vớ ấ
i đ t,
Hình 1.1 k
Sơ đồ ết nối CKBN
tr i truy
ong lướ ề ải điệ
n t n [10]

22. 7
giúp duy trì n áp m nh.
ổn định điệ ở ức quy đị
- Cuộn kháng hạn chế dòng ng n m
ắ ạch: Đượ ắ ố ếp trên đườ ề
c m c n i ti ng dây truy n
tải hoặc phân phối điện năng như mô tả
trên Hình 1.2 [11]. S d
ử ụng cuộn kháng
hạn chế dòng ngắn mạch giúp giới hạn
dòng điệ ắ ạ ở ứ ợ
n ng n m ch m c phù h p
v b n c t b trên
ới độ ền cơ điệ ủa các thiế ị
h th ng và ph i h p l n máy c t
ệ ố ố ợ ựa chọ ắ
có dòng c t ng n m
ắ ắ ạch nhỏ hơn với giá
thành th i vai trò gi
ấp hơn. Cũng vớ ảm
dòng điệ ộ ố ế
n, cu n kháng n i ti p còn
đượ ử ụng để ảm dòng điệ ở
c s d gi n kh i
độ ởi động động cơ công suấ ớ
ng khi kh t l n
g i là cu ng.
ọ ộn kháng khởi độ
- Nh
Cu :
ộn kháng hạn chế dòng xả ằm nâng
cao kh n t
ả năng tr ề
uy ải và tăng tính ổn định
c th d ng i
ủa hệ ống, thường sử ụ cùng vớ các
b t ng
ộ ụ điện bù dọc mắc nối tiếp trên đườ
dây cao áp. Khi đó, cuộn kháng đượ ử
c s dụng
để hạn chế dòng xả của các bộ tụ .
này [12]
- Cuộn kháng lọc sóng hài: dùng với các bộ
tụ để làm gi n ho
ảm, chặ ặc lọc các thành phần
sóng hài b c 3, 5, 7…gây ra b
ậc cao như bậ ởi
các thiế ị ể ạch điệ ử ấ ụ ả ế ệ ố
t b chuy n m n t công su t, các ph t i phi tuy n trong h th ng
điệ ộ thườ đượ ắ ố ế ớ ộ ụ
n. Cu n kháng này ng c m c n i ti p v i các b t bù ngang.
- Cu
Cu t:
ộ ể
n kháng dùng đ điều chỉnh phân phối công suấ ộn kháng được mắc
n t c m
ối tiếp trên đường dây để ối ưu hóa và điều chỉnh tổng trở ủa đường dây, đả
b th
ảo cân bằng công suất từng nhánh, tránh quá tải trên các hệ ống được kết nối
v i nhau.
ớ
- u
Cuộn kháng nối đất trung tính: Là các c ộn kháng một pha được nối giữa trung
tính c n v t nh m h n ch dòng ng giá tr
ủa MBA hay máy phát điệ ới đấ ằ ạ ế ắn mạ ở
ch ị
mong mu n khi s c ng n m - y ra.
ố ự ố ắ ạch pha đất xả
1.3 Cuộn kháng bù ngang
1.3.1 Định nghĩa
CKBN là cu i gi t, pha v
ộ ệ ợ
n kháng đi n đư c nố ữa pha vớ ấ
i đ ới trung tính
Hình 1.3 K n kháng h
ết nối cuộ ạn chế
dòng x cùng t bù d c
ả ụ ọ [12]
T n
ụ điệ
Máy cắt bypass
MOV
Khe hở
Cuộn kháng
Hình 1.2 k u n kháng
Sơ đồ ết nối c ộ
h dòng ng n m
ạn chế ắ ạch [11]

23. 8
hoặc nối giữa các pha đ bù cho dòng đi
ể ện dung trong h cao áp ho
ệ thống điện ặc
siêu cao áp.
1.3.2 Phân lo i CKBN
ạ
Cu phân
ộn kháng điện nói chung có nhiều cách phân loại khác nhau, có thể
lo th
ại theo vai trò trong hệ ống điện như đã đưa ra ở trên; Phân loại theo chức năng,
theo vị trí; Phân lo i theo c
ạ ấp điệ như
n áp hạ áp, trung áp, cao áp và siêu cao áp; Phân
lo pha: m ,
ại theo số ột pha ba pha và nhi u pha; Phân lo i theo cu n kháng dùng trong
ề ạ ộ
h th u;
ệ ống truyền tải điện áp một chiều hay xoay chiề Phân loại theo cuộn kháng
không điề ể có điề ể ạ ố ỹ ậ ạ
u khi n hay u khi n; Phân lo i theo thông s k thu t, phân lo i theo
đặc điể ấ ạ ứ ệ ại theo môi trườ ắp đặ
m c u t o và cách th c cách đi n, làm mát; Phân lo ng l t
trong nhà hay ngoài tr i… Hay v u cách phân lo
ờ ớ cũng vậy, cũng có nhiề
i CKBN ại
khác nhau. Hình 1.4 dưới đây phân CKBN thành hai loạ ộ
i chính là cu n kháng khô và
cuộ ầ
n kháng d u.
Cuộn kháng khô bao gồm cuộn kháng khô lõi không khí và cuộn kháng khô
lõi s ng làm mát là không khí t nhiên. Cu n kháng khô lõi không
ắt từ, có môi trườ ự ộ
khí là loại cuộ ậ ệ
n kháng không dùng v t li u sắt từ làm lõi trong dây qu n, không ngâm
ấ
trong d n mà dây qu n th r n.
ầu cách điệ ấn được cố định và được đúc trong cách điệ ể ắ
Hình 1.5 [13]. Cu
mô tả cuộn kháng khô lõi không khí của hãng Trench ộn
kháng khô lõi không khí ngoài c song song v n trong vai trò
cách mắ ới lưới điệ của
CKBN, còn g
được mắc nối tiếp trên đường dây tron ứng dụng hạn chế dòng ngắn
CKBN
Cu n kháng
ộ
khô
Lõi không khí Lõi s t t
ắ ừ
Cu n kháng
ộ
ngâm d u
ầ
CK ki u tr
ể ụ
(Core-form)
CK ki u b c
ể ọ
(Shell-form)
Hình 1.4 Phân loại CKBN

24. 9
mạch. Cuộn kháng hạn chế dòng
ngắn mạch đề ộ
u là cu n kháng khô
lõi không khí, không dùng lõi sắt
từ do dòng điệ ự ố ớ ẽ
n s c l n s gây
bão hòa m ch t m giá tr
ạ ừ và giả ị
đi Thư
ện kháng. ờng cuộn kháng
khô lõi không khí được chế ạ
t o có
bán kính cuộn dây lớn, chiều cao
dây quấ ỏ ớ
n nh hơn so v i dây
quấn của MBA qua đó giảm
chiều dài trung bình đường sức
t t c
ừ ị
, tăng giá tr ừ ảm, tăng năng
lượ ữ
ng tích tr .
Khác v i cu n kháng khô,
ớ ộ
với cuộn kháng dầu luôn có dây
qu ph
ấn và mạch từ làm bằng vật liệu sắt từ. Toàn bộ ần tác dụng gồm dây quấn và
mạch từ đượ ặ
c đ t trong thùng chứa dầ ệ
u cách đi n, dầu cách điện còn có vai trò làm
mát, truy n nhi t t n, chi ti t trong máy do t n hao trên m ch t và dây
ề ệ ừ ộ ậ
các b ph ế ổ ạ ừ
qu n ra ngoài v máy. Hình 1.6 mô t n kháng d u c a hãng Siemens [14].
ấ ỏ ả cuộ ầ ủ Cuộn
kháng d c chia làm hai lo
ầ đượ
u ại
theo ki ch t , bao g m cu
ểu mạ ừ ồ ộn
kháng ki u tr và cu n kháng ki
ể ụ ộ ểu
bọc. Mặc dù có cùng cách phân loại
và cùng tên g i ki u tr hay ki
ọ ể ụ ểu
b MBA
ọc như ở , nhưng cấu trúc
mạch từ và dây quấn có một số
khác bi t so v i MBA.
ệ ớ
Lựa chọ ộ
n cu n kháng khô
hay cu n kháng d
ộ ầu, kiểu ba pha hay
tổ ba cuộn kháng một pha thường
phụ thuộc vào nhi u y
ề ếu tốnhư công
suất phản kháng hay cấp điệ ủ
n áp c a
lư i đi
ớ ện. Trong hệ ố
th ng truyền tải
và phân phố ệ ạ
i đi n năng t i Việt
Nam, lưới truyền tả ấ
i có c p điệ ấ
n áp cao áp (110 kV, 220 kV) và c p siêu cao áp 500 kV
còn lưới phân phố ệ
i đi n năng có cấp trung áp (6, 10, 15, 22 và 35 kV) và h áp 0,4 kV.
ạ
Hình 1.6 n kháng ba pha ngâm d u c a
Cuộ ầ ủ
hãng Siemens [14]
Hình 1.5 n kháng khô lõi không khí c a
Cuộ ủ
hãng Trench [13]

25. 10
Theo tiêu chu n IEEE C37.015 , CKBN s
ẩ [15] ử ụng cho lưới điện có điện áp dướ
d i
60 kV có th là cu n kháng khô ho kháng d u ba pha ba tr . V
ể ộ ặc cuộn ầu kiể ụ ới lưới
điện có điệ ừ 60 kV đế ổ ế ộ ầ ụ ặ
n áp t n 245 kV ph bi n là cu n kháng d u ba pha ba tr ho c
năm trụ ớ ạ ừ ở ụ ấ ể ố ụ ặ ể
, v i m ch t có khe h trên tr và dây qu n ki u xoáy c liên t c ho c ki u
dây quấn đan xen. Với lưới điện có đi V đ
ệ ừ
n áp t 300 k ến 500 kV thườ ộ
ng cu n kháng
ngâm d là lo i ba pha ba tr ba cu n kháng m t pha. Ki u c
ầu ạ ụ hay năm trụ ặ
ho c tổ ộ ộ ể ấu
trúc ba pha đượ ử ụ ổ ế ở ớ ổ ộ ộ
c s d ng ph bi n các nư c Châu Âu còn t ba cu n kháng m t
pha được ưu chuộng hơn ở các nướ ỹ ạ ấ ệ
c Châu M . T i c p đi n áp cao hơn, 735 kV hoặc
765kV đề ộ ộ ấ ố ộ ộ ở
u là cu n kháng m t pha, có c u trúc gi ng cu n kháng m t pha c n
ấp điệ
áp 500 kV, t o thành t n kháng ba pha t n kháng m t pha.
ạ ổ cuộ ừ ba cuộ ộ
1.3.3 Thông s k thu t c a CKBN
ố ỹ ậ ủ
Các thông s nh c trong các tiêu chu
ố ỹ ậ
k thu t của CKBN được quy đị ụ ể
th ẩn
như tiêu chuẩn IEC60076-6 [16] về CKBN, các CKBN đượ ế ế
c tính toán thi t k và chế
t hi
ạo với chế độ làm việc dài hạn, có các thông số định mức thể ện trên nhãn máy,
m t s thông s chí :
ộ ố ố nh như
- Số pha: m, thường lưới điệ ể
n ba pha có th dùng cu n kháng ba pha ho
ộ ặc tổ ba cuộn
kháng một pha.
- Công suấ ản kháng đị ứ
t ph nh m c: Qđm (MVAr) c
là giá trị ông suất phản kháng mà
cuộ ậ ừ lướ điệ
n kháng nh n t i n tại điệ ầ ố
n áp và t n s đị ứ ấ ự
nh m c. Công su t th c tế khi
ho ph thu n.
ạt động sẽ ụ ộc vào điện áp lưới điệ
- Điện áp đị ứ
nh m c: Uđm (kV)
- Điệ ệ ớ ấ
n áp làm vi c l n nh t: Umax (kV) t
, là giá trị điện áp lớn nhấ cho phép đặt vào
CKBN trong d
. CKBN có đặc tính tuyến tính ả ệ
i đi n áp tới giá trị điện áp lớn nhất
này. ng v n áp U
Tương ứ ới điệ max t ph n kháng mà CKBN nh n t
khi đó công suấ ả ậ ừ
lưới điệ ẽ
n s là Qmax.
- Dòng điện đị ứ
nh m c: Iđm (A); t n s c: f (Hz)
ầ ố định mứ
- Điện kháng và điệ ả ại điệ ầ ố đị ứ
n c m (t n áp và t n s nh m c): XL ( ); L (H)
Ω
- Cấp cách điệ ể ộ ể mát và các thông tin khác như tiêu chuẩ
n, ki u cu n kháng, ki u làm n
áp d ng, hãng s t, kh c, ki u dây, …
ụ ản xuấ ối lượng, kích thướ ểu đấ
CKBN có đặ ế ải điệ ệ ủa lưới điệ
c tính tuy n tính trong d n áp làm vi c c n. Công
su l v hông
ất phản kháng CKBN nhận từ lưới tỉ ệ ới bình phương điệ ới điệ
n áp lư n. T
thườ ế ạ ế ế CKBN có đặ ế ới điệ ỡ ầ
ng, các hãng ch t o thi t k c tính tuy n tính t n áp c 1,1 l n
điệ ệ ớ ấ
n áp làm vi c l n nh t.
1.4 Những nghiên cứu ở trong và ngoài nước về CKBN
1.4.1 Nh ng nghiên c c
ữ ứu trong nướ

26. 11
Như đã đượ ậ ở
c bình lu n và phân tích các nội dung trướ ấ
c cho th y vai trò quan
trọng của CKBN trong nhiệm vụ tiêu thụ công suất phản kháng dư thừa trên lưới điện
truyền tải cao áp và siêu cao áp, tránh những tác động không mong muốn trên hệ
thống do quá áp gây ra. Tại Việt Nam, trong những năm qua, các nhà nghiên cứu và
các hãng chế ạ ề ự ớ ớ
t o dành nhi u s quan tâm t i CKBN, v i các công trình nghiên cứu
liên quan tới cuộn kháng điện. H u i
ầu hết các nghiên cứ liên quan tớ ứ ụ
ng d ng CKBN
trên lướ ề ải điện, như ứ ọ ố ấ
i truy n t nghiên c u tính ch n thông s công su t cho CKBN
trên đườ y cao áp đượ ở ứ ủ ả ễ
ng dâ c đưa ra công trình nghiên c u [17] c a tác gi Nguy n
Văn Đạ ứ ế độ ận hành kháng bù ngang trên đườ
i hay nghiên c u ch v ng dây 500 kV
Vi [18] . T
ệt Nam của tác giả Lê Thành Chung .. ại Việt Nam hiện nay có nhiều hãng
ch a
ế ạ ấ ủ
t o MBA, c u trúc c CKBN có nh v i MBA,
nhi u ph
ề ần tương quan nhấ ị
t đ ớ do
đó có thể dùng chung m t s
ộ ố máy móc thi t b
ế ị trong dây chuy n s
ề ản xuất. Các nghiên
c u v t
ứ ề quan hệ điện từ trong CKBN là cơ sở để các hãng chế ạo máy điện tại Việt
Nam t ti i s
ừng bước làm chủ công nghệ ến tớ ản xuất CKBN dùng cho lưới truyền tải
điện cao áp và siêu cao áp.
1.4.2 Nh ng nghiên c c
ữ ứu ngoài nướ
Vi ong h th
ệc nghiên cứu về cuộn kháng điện dùng tr ệ ống truyền tải điện cao
áp và siêu cao áp đã đượ ự ệ ừ
c th c hi n t r gi i, nhi u
ất sớm trên thế ớ ề công trình công bố
v ng u n CKBN.
ề các hướ nghiên cứ liên quan đế Có thể chia ra thành các nhóm công
t c v t
rình nghiên cứu về ấu trúc mạch từ ới khe hở trên trụ; nghiên cứu về ổn hao;
nghiên c tính toán, mô hình m và mô hình mô ph ng b
ứu về ạch từ ỏ ằng phương pháp
PTHH, t ng h p thành các nhóm
có thể ổ ợ như sau:
1.4.2.1 Nhóm nghiên c u trúc m ch t
ứ ề ấ
u v c ạ ừ ớ
v i
khe hở ụ
trên tr
Một số công trình của các nhóm tác giả cho thấy
vai trò c a khe h trên tr n kháng. Công trình c
ủ ở ụ ủ
c a cuộ ủa
nhóm tác gi Radoslaw Jez và c
ả ộng sự đã trình bày
[19]
vai trò c a khe h thêm vào trên m c hi
ủ ở ạch từ và thự ện mô
hình hóa và mô phỏng bằng phương pháp PTHH qua công
cụ COMSOL Multiphysics với lõi thép có tiết diện chữ
nh trên
ật để đánh giá ảnh hưởng của kích thước khe hở
m ch t t i m t thông trên Hình 1.7. Ti p n i nghiên c u này m t
ạ ừ ớ ật độ ừ như mô tả ế ố ứ ở ộ
công trình sau đó, tác giả ự ệ ự ệ ộ
Radoslaw Jez th c hi n hai mô hình th c nghi m cu n
kháng trong các ng d ng m i ti n bão
ứ ụ ắc nố ếp trên đường dây, để ịnh dòng điệ
xác đ
hò ho c nh [20]
a với các trường hợp để 1 khe hở ặ chia thành 3 khe hở ỏ trên trụ . Hay
Hình 1.7 Mô hình lõi thép
trong nghi u
ên cứ [19]

27. 12
trong các công trình [21] [26]
–
đề ấ ở
u cho th y khi thêm khe h
trên trụ ẽ
s giúp tăng từ ở
tr
m ,
ạch từ tăng năng lượng tích
tr ,
ữ khu vực khe hở giảm kích
thướ ạ ừ
c m ch t .
Công trình của nhóm tác
gi [25]
ả M. Kuwata và cộng sự
đã đề xuất kiểu ghép xếp lớp các
thép tr t dính thành kh ng cho CKBN có công su t nh
ụ được đúc kế ối đa giác áp dụ ấ ỏ,
kiểu ghép này được so sánh với kiểu truyền thống có bu lông xuyên qua các lá thép
t (H )
ạo thành khối thép ình 1.8 , do không dùng bu lông xuyên trụ nên giảm được
đườ ụ ế ả ử ệ ấ ảm độ ồ ớ ể ề ố
ng kính tr . K t qu th nghi m cho th y gi n so v i ki u truy n th ng.
So sánh v n th pháp ghép này gi
ới phương pháp ghép truyề ống thì phương ảm được
kích thướ ối lượ ả
c và kh ng máy do gi m
đườ ụ ừ ả ụ
ng kính tr , t c m trên tr , tuy nhiên
chưa đưa ra và phân tích phân bố ừ ả
t c m
trên tr .
ụ
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả S.
Nogawa, M. Kuwata và c ng s
ộ ự đã
[27]
đề ất ra phương án tạ ế ắ ụ
xu o v t c t trên tr
c gi
ủa mạch từ để ảm tổn hao do dòng
xoáy.
Công trình c a tác gi
ủ ả Martin
Christtoffel [28] đã trình bày tổng quan
vai trò, ng d u t
ứ ụng và cấ ạo c a CKBN
ủ
trong lư i đi
ớ ệ ể ấ
n cao áp. Ki u c u trúc một
pha một tr i m ch t
ụ ớ
v ạ ừ kiểu bọc được
mô tả trên Hình 1.10a và c t pha
ấu trúc mộ
hai trụ như mô tả trên Hình 1.10b. Các cấu
trúc m thêm các khe h
ạch từ ề
này đ u có ở
trên tr uy nhiên, tác gi
ụ. T ả không đưa ra
s . Ti
ố lượng khe hở trên đó ếp theo, tác
giả đã khái quát các phép thử nghiệm trên
CKBN và so sánh nhữ ớ
ng khó khăn so v i th nghi trên
ử ệm MBA. Các công trình
đề ề
u đ c p
ậ đến cấu trúc mạch từ có khe h trên tr , tuy nhiên không ch
ở ụ ỉ ra phương
Hình 1.8 M t ngang tr t dính
ặt cắ ụ: (a) kiểu đúc kế
thành kh u ghép dùng bu lông k p gi
ối, (b) kiể ẹ ữ [25]
(a) (b)
(a) (b)
Hình 1.10 Cấu trúc CKBN một pha: (a)
m , (b) hai tr
ột trụ ụ [28]
Hình 1.9 Vết cắt trên mạ ừ
ch t [27]
Trụ Gông Vùng xét
Khe hở ấ
Dây qu n

28. 13
pháp ng
xác định số lượ
khe hở c .
ần thêm trên trụ
Nhóm tác giả
Jitendrakumar P. Vora
và c ng s i công
ộ ự ớ
v
trình [29] xu
đề ất ra cấu
trúc CKBN được ghép
t bao g
ừ các mô đul ồm
lõi thép mỏng và bánh dây như mô tả trên Hình 1.11 và th n th
ực hiệ ử ệm đo phân
nghi
bố điện áp trên các bánh dây, cho thấy phân bố điện áp đồng đề ể ấ
u trên ki u dây qu n
th m. C
ực nghiệ ông trình của nhóm tác giả Yue Hao và cộng sự [30] th n mô
ực hiệ
hình mô ph ng cu n kháng m t pha dùng tr
ỏ ộ ộ ong lưới điệ ứ
n 1000 kV. Trong nghiên c u
này, nhóm tác gi n thay th i ph n t m phi tuy
ả đưa ra sơ đồ ạch điệ
m ế ớ
v ầ ử điện cả ến
đặc trưng cho tính phi tuyế ủ ậ ệ ắ ừ
n c a v t li u s t t
và k n thành ph
ể đế ần tổn hao như mô tả trên
Hình 1.12a. T m b ng
ừ sơ đồ ạch điện thay thế ằ
công c PSCAD/EMTDC nhóm tác gi
ụ ả đưa ra
đặ ộ ự
c tính Volt Ampere trên cu
– n kháng, th c
hi t
ện phân tích sóng hài ại các mức quá áp khác
nhau. K t qu c tính
ế ả ấ
cho th y cuộn kháng có đặ
tuy i
ến tính trong dải điện áp định mức của lướ
điện, vùng bão hòa trên đặc tính Volt–Ampere
và biên độ ần sóng hài tăng mạ
các thành ph nh
khi tăng điệ ị đị ứ như mô tả
n áp trên giá tr nh m c
trên Hình 1.12b.
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả Abozar Alabakhshizadeh và c ng s
ộ ự [31] đã thực
hi n u b v nh
ệ nghiên cứ ốn mô hình ới sự thay đổi khe hở ở các vị trí giữa trụ, trên đỉ
tr , t t
ụ và trên gông từ khác nhau trên công cụ Ansys Maxwell ừ đó đưa ra phân bố ừ
trường tản, tuy
nhiên không xét
đế ực điệ ừ ả
n l n t nh
hưởng đế ế ấ
n k t c u
c ch t .
ủa mạ ừ
Công trình
của nhóm tác giả
Agasthya Ayachit
(a)
(b)
Hình 1.12 m n,
(a) Sơ đồ ạch điệ
(b)Thành ph n sóng hài
ầ [30]
Hình 1.13 Mô hình cuộn cảm với vị ở
trí khe h khác nhau [31]
(a)
Hình 1.11 Modul lõi thép và dây qu n, u dây
(a) ấ (b) Sơ đồ đấ [29]
(b)

29. 14
và c ng s [32] ch t n t tr ng v i t ng t
ộ ự đưa ra mô hình mạ ừ xét đế ừ ở ứ ớ ừ trườ ản và đánh
giá ng c u làm m m khác nhau t i t ng t n xung
ảnh hưở ủa vật liệ ạch từ có từ thẩ ớ ừ trườ ả
quanh khe hở cùng quan hệ ữ
gi a từ thẩm tương đố ề ủ ở
i theo chi u dài c a khe h trên trụ.
v n t tr
Nhóm tác giả đưa ra mô hình mạch từ tương đương ới các thành phầ ừ ở
tương ứ ớ
ng v i các thành
ph thông
ần từ như mô tả
trên ,
Hình 1.14 tuy nhiên
chưa xét đế ừ
n t thông rò
trên mô hình nghiên c u.
ứ
Công trình của
nhóm tác giả Arun
Balakrishnan và c ng s
ộ ự
[23] nh t tr d
đã đưa ra phương pháp ị
xác đ ừ ở ựa trên sự tương quan giữa điện dung
c n tr c . Th
ủa tụ điệ và từ ở ủa khe hở ực hiện phép biến hình bảo giác Schwarz
Christoffel từ đa giác theo cấ ở
u trúc khe h trên m ch t
ạ ừ thành d ng b c song song
ạ ản cự
c n, c nh t tr c
ủa tụ điệ đưa ra công thứ xác đị ừ ở ủa khe hở trên trụ. Kết quả tính toán
đượ ớ ế ả ỏng theo phương pháp PTHH cho thấ
c so sánh v i k t qu mô ph y tính chính xác
c nghiên c u.
ủa phương pháp ứ
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả
L.M. Escribano và cộ ự
ng s [33] cũng
dựa trên phép biến hình bảo giác
Schwarz Christoffel để ị
xác đ nh
năng lượng tích trữ trong không gian
khe h i tr i c
ở giữa các khố ụ ủ
c a vớ ấu
trúc m ch t p c
ạ ừ đố ứ
i x ng. Cách tiế ận
của nhóm tác giả đượ ề
c đ xuất trong
nghiên c u này là th n bi
ứ ực hiệ ến đổi
tương đương trụ ế
có ti t diện tròn
sang tr có ti n ch mô t
ụ ết diệ ữ nhật ả
trên Hình 1.15.
Công trình c a nhóm tác gi Alex Van den Bossche và c ng s [24], [34]
ủ ả ộ ự đã
đề ất ra phương pháp tính từ ẫn tương ứ ớ ừ trườ ả ở
xu d ng v i t ng t n xung quanh khe h
với các trường hợp khác nhau. Cách tiếp cận của nhóm tác giả là thực hiện tính toán
t d d
ừ ẫn tản xung quanh không gian khe hở trong cấu trúc 3D qua các vùng từ ẫn điển
hình xét trên m t c Hình 1.16 u tiên, nhóm tác gi
ặ ắt 2D như mô tả trên . Đầ ả đưa ra
công th nh h
ứ ị
c xác đ ệ s t d v
ố ừ ẫn tản khu vực khe hở ới các dạng điển hình theo cách
Hình 1.15 Biến đổi tương đương trụ
tiế ệ ụ ữ ậ
t di n tròn sang tr ch nh t [33]
Hình 1.14 Mô hình m v m
ạch từ ới sơ đồ ạch
từ tương đương [32]

30. 15
b này
ố trí dây quấn và mạch từ khác nhau, kết quả
tương ứ ớ ừ
ng v i t d ng m
ẫn tản trên từ ặt cắt 2D của đối
tượng. Sau đó, nhóm tác giả ự ệ
th c hi n phân chia
không gian 3D xung quanh khe hở ự
th c thành các
vùng khác nhau tương ứ ớ ừng trườ ợp đã xác
ng v i t ng h
định đượ ở ặ ắ
c m t c t 2D.
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả Erika Stenglein và
c [35]
ộng sự đã xác đị ừ ở
nh t tr khe hở với các kiểu và
v nh
ị trí khe hở trên mạch từ, đưa ra công thứ ị
c xác đ
tiết diện tác dụng của khe hở và thực hiện mô hình hóa
và mô ph ng b ng công c Comsol Multiphysics.
ỏ ằ ụ
Lực điện từ tác động lên mạch từ và dây quấn
là nguyên nhân chính gây ra rung n trong cu n kháng
ồ ộ
điệ ộ ố ả ứ ề ự
n. Có m t s tác gi nghiên c u tính toán v l c
điệ ừ ủ ả
n t . Công trình c a nhóm tác gi Kamran Dawood
[36] [37] s d
và nhóm tác giả Ling Lu ử ụng phương
pháp nh l n t trên dây qu n c a CKBN.
PTHH xác đị ực điệ ừ ấ ủ
1.4.2.2 Nhóm nghiên c u v n hao trong cu n kháng
ứ ề ổ
t ộ
Các thành ph n t n hao trên dây qu n và t n hao trên m ch t n hao t
ầ ổ ấ ổ ạ ừ như tổ ừ
tr nh
ễ, tổn hao do dòng xoáy, tổn hao phụ hay tổn hao khe hở được đưa ra và xác đị
trong một số công trình nghiên cứu. Công trình của nhóm tác giả Alex Van den
Bossche và c ng s nh t n hao do dòng xoáy trên dây qu khi có
ộ ự ị
[38] đã xác đ ổ ấn khe
h . -
ở trên mạch từ Công trình của nhóm tác giả Ivana Kovacevic Badstubner và cộng
s [39] xu nh t n hao trên dây qu n d m
ự đề ất phương pháp xác đị ổ ấ ạng lá qua sơ đồ ạch
tương đương từ ầ ế ả đượ ới phương pháp
ng ph n PEEC, k t qu c so sánh v PTHH qua
công c Ansys Maxwell.
ụ
Công trình c a nhóm tác gi và c [40]
ủ ả Eddy So ộng sự đưa ra phương pháp đo
t ong
ổn hao trong CKBN dùng tr lưới điện cao áp và siêu cao áp. Công trình c a nhóm
ủ
tác gi W.A. Rsshen và c ng s n hao do dòng xoáy hai ki u qu
ả ộ ự ị
[41] xác đ nh tổ ở ể ấn
dây ti n ch nh t, ch ra v trí có t n hao l n nh t v i t ng ki u dây qu
có ết diệ ữ ậ ỉ ị ổ ớ ấ ớ ừ ể ấn.
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả Alex Van den Bossche và c ng s
ộ ự [42] đã đề xuất
ra công th nh t n hao dây n k n h n hao do t
ứ ị
c xác đ ổ quấ ể đế ệ ố gia tăng tổ
s ừ trường
t n khu v c khe h . Công trình c a nhóm tác gi Satyaki Mukherjee và c ng s [43]
ả ự ở ủ ả ộ ự
đã đề ấ ể ở ạ ừ như mô tả , qua đó giả ổ
xu t ki u khe h trên m ch t trên Hình 1.17 m t n hao
dây qu n. Tuy nhiên trong nghiên c u, nhóm tác gi
ấ ứ ả chưa xét đế ầ ự
n thành ph n l c điện
t n m ch t xu t.
ừ tác động đến các phầ ạ ừ như cấu trúc được đề ấ
(a)
(b)
Hình 1.16 Chia vùng tính từ
d n t n t di
ẫ ả : (a) trụ tiế ện chữ
nh t, tròn
ậ (b) trụ [24]

31. 16
Công trình của
nhóm tác giả Anagha
E R và c ng s
ộ ự [44]
đã đưa ra phương
pháp tính toán tổn
hao và độ tăng nhiệt
qua mô hình m ch t
ạ ừ
v tr
ới các thành phần từ ở tương đương, có xét đế ừ
n t trở ứ ớ ầ ừ
ng v i thành ph n t trường
t n
ả ở khu v , k
ực khe hở ết quả tính toán đượ ớ ị ận đượ ừ phương
c so sánh v i gia tr nh c t
pháp H.
PTH
Nhóm tác gi ng s i công trình
ả ộ
Takashi Kohsaka và c ự ớ
v [45] đưa ra phân bố
t c , th
ổn hao trên mạch từ ủa cuộn kháng ba pha ực hiện trên cấu trúc mạch từ có phân
chia khe h trên tr u khác, nhóm tác
ở ụ. Tuy nhiên cũng như các công trình nghiên cứ
gi không n ng c ng khe h trên tr .
ả xét đế ảnh hưở ủa số lượ ở ụ
Công trình c a nhóm tác gi B. Mircea Alexandru và c trình bày
ủ ả ộng sự [46]
phương pháp thử ệm xác đị ổ ằ ồ ộ
nghi nh t n hao trong CKBN ba pha b ng ngu n m t pha
qua h s u ch ng và s b t c n dùng.
ệ ố hiệ ỉnh, qua đó giảm được dung lượ ố ộ ụ ầ
Công trình c a nhóm tác gi A. Cancino và c ng s
ủ ả ộ ự đưa ra các phương
[47]
pháp th m CKBN ki c bi n kháng có h
ử ệ
nghi ểu bọ ặ
c, đ ệt là phép đo tổn hao do cuộ ệ
s xu
ố công suất rất thấp. Nhóm tác giả đề ất phương pháp hiệu chỉnh nâng cao độ
chính n hao.
xác của phép đo tổ
1.4.2.3 Nhóm nghiên c tính toán và mô ph ng
ứ ề
u v ỏ CKBN
Các công trình nghiên c u v
ứ ề tính toán, mô hình hóa và mô phỏng CKBN cũng
đượ ả
c các tác gi th gi i.
ực hiện rất sớm trên thế ớ Các tác giả trong các công trình [48]–
[51] trên m ch t
đưa ra phương pháp tính toán cuộn cảm có khe hở ạ ừ, tuy nhiên trong
nghiên cứu, các tác giả không xét đế ự
n s phân chia khe hở và cũng bỏ ầ
qua thành ph n
t ng rò khi tính toán.
ừ trườ
Công trình c a nhóm tác gi Ismail Topaloglu và c ng s n tính
ủ ả ộ ự ự
[52] th c hiệ
toán t c khe h i thi u chi phí v t li u tác d ng và chi phí ho
ối ưu kích thướ ở ố
t ể ậ ệ ụ ạt động
c ,
ủa cuộn kháng có công suất 480 kVAr, điện áp 2 2 kV ứng với hai cấu trúc có 4 và
16 khe h trên tr n giá tr m c i là 0 05; 1 25 và 1 35 T. Tuy
ở ụ ớ
v i bố ị ừ ả
t c ự ạ
c đ , ,
85; 1 , ,
nhiên trong nghiên c u này, nhóm tác gi n s khe h
ứ ả không đưa ra cơ sở ự
l a chọ ố ở
cũng như không thể ện kích thước đối tượ
hi ng.
Công trình c a nhóm tác gi
ủ ả Yanzhen Zhao và c ng s
ộ ự [53] thực hiện tính toán
tối ưu kích thước mạch từ và dây quấn của cuộn kháng khô, viết phần mềm thiết kế
trên Visual Basic. Tuy nhiên công trình nghiên c u c a nhóm tác gi
ứ ủ ả cũng chưa xét
Hình 1.17 C hình (c) k p
ấu trúc khe hở trên mạch từ ở ết hợ
gi trên hình (a) và (b)
ữa kiểu khe hở [43]

32. 17
đế ể ỉ ọ ậ ụ tương tự
n các ki u ghép lá thép mà ch ch n cách ghép b c các lá thép tr cách
ghép tr c n s ng khe h c n thêm vào m ch t .
ụ ủa MBA, chưa xét đế ố lượ ở ầ ạ ừ
Công trình c a nhóm tác gi Hsu Mon Aung và c ng s c hi n tính
ủ ả ộ ự ự
[54] th ệ
toán CKBN ba pha có công su t 25MVA dùng tr n t n áp 230 kV.
ấ ong lưới truyề ải điệ
Trong công trình này, nhóm tác giả cũng chọ ể ế ớ ụ
n ki u ghép x p l p lá thép tr theo cách
gh i c
ép trụ MBA, không xét tớ ảnh hưởng của từ trường tản và không đề ập đến số
lượ ở ụ
ng khe h trên tr .
Công trình c a nhóm tác gi ng s phân tích và so
ủ ả ộ
Soe Win Naing và c ự [55]
sánh điện áp lưới điệ ạ ạ ử ụ ử ụ
n t i tr m 230 kV Kyaukpyu khi không s d ng và s d ng
CKBN tại các thời điể ấ ủ
m khác nhau trong ngày cho th y vai trò c a CKBN. Nhóm tác
gi ong
ả tính toán CKBN ba pha có công suất 20MVA dùng tr lưới truyền tải điện áp
230 kV, cũng như ở ả cũng chưa xét đế ố
các công trình [53], [54], nhóm tác gi n s
lượ ở ầ ạ ừ
ng khe h c n thêm vào m ch t .
Ứ ụ ụ ỏ ựa trên phương pháp
ng d ng công c mô ph ng d PTHH trong tính toán
nghiên c u cu n kháng nói riêng hay các thi n t
ứ ộ ết bị điệ ừ nói chung ngày càng được
s d
ử ụng rộng rãi. Nhiều hãng phát triển các công cụ mô phỏng bằng phương pháp
PTHH Multiphysics d
như Ansys Maxwell, Femm, Comsol … được sử ụng trong
nhi u nghiên c u [56]–[64].
ề ứ
Công trình c a nhóm tác gi H. Tsai và c ng s
ủ ả ộ ự [63] đã sử ụng phương pháp
d
PTHH kh o sát ng c a hình dáng khe h n thông s n c m c
để ả ảnh hưở ủ ở đế ố điệ ả ủa cuộn
c th
ảm có ể bão hòa, trong nghiên cứu này nhóm tác giả không xét đến từ trường rò
và t ng t n xung quanh khe h .
ừ trườ ả ở
Công trình c a nhóm tác gi Kamran Dawood và c c hi
ủ ả ộng sự ự
[64] th ện mô
hình hóa và mô phỏng bằng phương pháp PTHH trên công cụ Ansys Maxwell đưa ra
t th y
ổn hao đồng và tổn hao sắt, kết quả được so sánh với giá trị ực nghiệm cho thấ
tính chính xác c PTHH trên công c Ansys Maxwell.
ủa phương pháp ụ
1.5 u
Những vấ ề
n đ còn tồn tạ ề
i và đ xuấ ớ
t hư ng nghiên cứ
T nh
ừ ững tổng hợp và phân tích các nghiên cứu trong và ngoài nước, tác giả
nh y c tr và
ận thấ ác nghiên cứu đều cho thấy cần thêm khe hở trên mạch từ, tăng từ ở
gi máy,
ảm kích thước tăng năng lượng tích trữ khu vực khe hở. Sự có mặt của khe
h ng này t
ở trên trụ làm xuất hiện từ trường tản xung quanh khe hở, từ trườ ản ra và
quay l i gi a hai kh i tr n phân b m trên tr a CKBN không gi ng v
ạ ữ ố ụ ế
khi ố ừ ả
t c ụ ủ
c ố ới
MBA, t c c
hơn nữa phân bố ừ ảm liên quan đến nhiều thông số ủa CKBN trong đó có
phân b trên các kh i tr , phân b u trúc
ố ực điệ
l n từ ố ụ ố ực không đồng đề
l u sẽ ế
khi n cấ
tr c ghép b i này s kém b n v u nào
ụ đượ ởi các khố ẽ ề ững. Tuy nhiên chưa có nghiên cứ

33. 18
xét đế ố ừ ả ố ụ ớ
n phân b t c m trên các kh i tr v i các cách ghép lá thép khác nhau, cũng
như phân tích lực điệ ừ ộ ố ụ ự ấm ngăn
n t tác đ ng trên các kh i tr , gây ra l c nén lên các t
cách a các kh
đặ ữ
t gi ố ụ ớ ứ ề ế ế đều chưa xét đế
i tr . V i các nghiên c u v tính toán thi t k n
t ng rò trong CKBN.
ừ trườ
CKBN đượ ắ
c m c song song với lưới điện do đó công suấ ả ậ ừ
t ph n kháng nh n t
lướ ụ ộc chính vào điệ ệc và điệ ủ ộ ừ ườ
i ph thu n áp làm vi n kháng c a cu n kháng. T tr ng
t gây
ản xung quanh khe hở ảnh hưở ớ ố
ng t i thông s của CKBN trong đó có giá trị điện
cảm. Các nghiên cứu có xét đến c nh
ấu trúc có các khe hở ỏ, tuy nhiên đều không đưa
ra cơ sở ự
l a chọ ố lượ ở, chưa có công trình nào nghiên cứu đế ố lượ
n s ng khe h n s ng
khe h c n c m hay công su t nh n.
ở ần chia để đạt được điệ ả ấ ận từ lưới điệ
Trên cơ sở ấ ề ồ ạ ả đề ấ ớ
phân tích các v n đ còn t n t i, tác gi xu t hư ng nghiên
cứu như sau:
Nghiên c nh quan h gi l n c m rò so v n c m t ng theo
ứu xác đị ệ ữa tỉ ệ điệ ả ới điệ ả ổ
công su t, n áp và h s hình dáng dây qu n c a CKBN.
ấ điệ ệ ố ấ ủ
Phân tích ng c u ghép lá thép tr n phân b m, ki
ảnh hưở ủa các kiể ụ đế ố ừ ả
t c ến
ngh ki u ghép phù h p.
ị ể ợ
Phân tích l n t ng lên các kh , là nguyên nhân gây c nén
ực điệ ừ ộ
tác đ ố ụ
i tr ra lự
lên các tấm ngăn cách. Trên cơ sở ế ả ứ ế ạ ố ợ
k t qu nghiên c u giúp các nhà ch t o ph i h p
lựa chọn vật liệu, kích thước hay số lượng các tấm ngăn cách giữ ố ụ ớ ừ
a các kh i tr v i t
c m trên tr .
ả ụ
Nghiên c ng khe h i thi u c n chia trên tr
ứu xác đị ố lượ
nh s ở ố
t ể ầ ụ ị
và xác đ nh
kho p nh n,
ảng cách giữa các khe phù hợ trên trụ ằm giảm từ trường tả điệ ả ả
n c m t n và
điệ ả ổ đạ ấ ả ầ
n c m t ng, t công su t ph n kháng theo yêu c u.
1.6 Kết luận chương
Cu n c s d th ng truy
ộn kháng điệ ngày càng đượ ử ụng rộng rãi trong hệ ố ền tải
và phân ph i nhi u công d ng khác nhau.
ối điện năng ớ
v ề ụ Trong đó CKBN đó có vai
trò vô cùng quan tr n truy n t i cao áp ho
ọng trong lướ ệ
i đi ề ả ặc siêu cao áp để ằ
cân b ng
lượ ấ ản kháng dư thừ ệ ố ậ ở
ng công su t ph a khi h th ng v n hành chế độ quá non t i ho
ả ặc
không t i, tránh quá áp d c tuy ng dây.
ả ọ ến đườ Bức tranh tổng thể ạ
các lo i CKBN
được đưa ra theo các cách phân loại khác nhau cùng phạm vi sử ụ
d ng theo công
su . th p,
ất, đi n áp lư i đi
ệ ớ ện và kho ng cách truy n t
ả ề ải Tác giả đã ực hi n t ng h
ệ ổ ợ
phân tích các nghiên c phân tích
ứu ở trong và ngoài nước về CKBN. Trên cơ sở
nh ng công trình nghi n c u thu tài, tác gi ng v
ữ ê ứ ộc lĩnh vự ề
c đ ả đưa ra nhữ ấn đề còn
t t .
ồn tại và đề xuấ hướng nghiên cứu cho luận án này

34. 19
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ Ế
LÝ THUY T VÀ MÔ HÌNH
M CH T
Ạ Ừ CKBN
2.1 Giới thiệu chung
Để có cơ sở ự ện các bướ ứ ự ệ
th c hi c nghiên c u, tính toán, th c hi n mô hình hóa,
mô ph ng và phân tích
ỏ đánh giá các quá trình n t a CKBN s c th c hi
điệ ừ ủ
c ẽ ợ
đư ự ệ ở
n
các chương tiếp, trong chương này, ậ ề ở ế điệ ừ
lu n án trình bày v cơ s lý thuy t n t và
đưa ra ạ ừ ủ CKBN. Đầ ậ ế trườ điệ
mô hình m ch t c a u tiên lu n án trình bày lý thuy t ng n
t v m v t o
ừ ới hệ phương trình Maxwell, đặc điể phi tuyến của ật liệu dùng để chế ạ
m , c
ạch từ trình bày vai trò của khe hở được thêm vào mạch từ ủa CKBN. Tiếp theo,
lu n ph và
ận án trình bày tổ g quan đặc điểm cấu trúc các bộ ận của CKBN các thành
ph T m lu
ần từ trường trong máy. ừ đặ ể
c đi m cấu trúc ạch từ, ận án xây dựng mô hình
mạch từ tương đương của CKBN, dựng từ các thành phần từ trở tương ứng với các
thành ph n t
ầ ừ thông trong máy, đưa ra các phương pháp xác đ nh đi
ị ện cảm c .
ủa CKBN
2.2 Trườ ệ
ng đi n từ và hệ phương trình Maxwell
Trường điệ ừ ộ ạ ồ ạ ặc trưng củ ậ ấ ển độ ớ
n t là m t d ng t n t i đ a v t ch t, chuy ng v i
v hi t
ận tốc c trong mọi hệ quy chiếu quán tính trong chân không, nó thể ện sự ồn tại
và vận độ ững tương tác vớ ộ ạ ậ ấ ữ ạ ặ ữ
ng qua nh i m t d ng v t ch t khác là nh ng h t ho c nh ng
môi trường mang điện đặc trưng bở ậ ợ ất điệ ừ ấ ả ệ
i t p h p các tính ch n và t . T t c các hi n
tượng điệ ừ ả ế ị điệ ừ đều đượ
n t x y ra trong thi t b n t nói chung hay CKBN nói riêng c
mô tả ở ệ
b i h phương trình Maxwell c ớ ậ ạ ủ
ùng v i các lu t tr ng thái c a chúng thông qua
4 vectơ đặc trưng cho trường điệ ừ: vectơ cường độ
n t điện trường E (V/m), vectơ cảm
ứng điện D (C/m2
), vectơ cả ứ ừ
m ng t hay vectơ mật độ từ thông B (T) và vectơ cường
độ ừ trườ ệ phương trình Maxwell bao gồ ốn phương trình có thể
t ng H (A/m). H m b
đượ ế ạ ặc tích phân, dưới đây là hệ
c vi t theo d ng vi phân ho phương trình dạng vi phân:
Đị ậ ả ứ
nh lu t c m ng Faraday: rot E = 
B
t
(2.1)
Đị ậ ề ừ trườ
nh lu t Gauss v t ng: div B = 0 (2.2)
Đị ậ
nh lu t Ampere: rot = +
 


(2.3)
Đị ậ ề điện trườ
nh lu t Gauss v ng: div D =  (2.4)
Ho c bi u di i d
ặ ể ễn dướ ạng tích phân như sau:
  
 = 




(2.5)
   = 0
(2.6)

35. 20
  
 = + 




(2.7)
  
 =  

(2.8)
Trong : (A/m
các phương trình trên j 2
) là mật độ ệ
dòng đi n, (C/m
ρ 3
) là mật
độ ệ
đi n tích, đ c trưng cho ngu
ặ ồ ở
n gây ra b i các trường trong các môi trường có các
h s m s t h
ệ ố: từ thẩ  (H/m); hệ ố điện dẫn suấ γ; ằng số điện môi  (F/m). Từ các
phương trình cơ bản này dẫn ra hàng loạ ị
t các đ nh lý và nguyên lý quan trọng của
trư ng đi
ờ ệ ừ
n t .
Trong h t Descartes:
ệ ọa độ

 = 
 =


+


+


(2.9)
i j k
rot
x y z
A A A
∂ ∂ ∂
∇
∂ ∂ ∂
= =
  
 
x
x y z
A A (2.10)
Trong đó i, j và k tương ứ vectơ đơn vị ủ ụ
ng là c a tr c x y z
, và .
B c
ằng cách lấy div hai vế ủa phương trình (2.3), sau đó thay vào (2.4), ta được
phương trình bảo toàn điện tích đượ ết như sau:
c vi
div j +


= 0
(2.11)
N dò n j t c
ếu như mật độ ng điệ ồn tại mọi thời điểm, điện tích có thể đạt đượ
b c (2. )
ằng cách lấy tích phân hai về ủa phương trình 11 trong một miền khối V. Sau
đó ụ ết Gauss, phương t đượ ế ại như sau:
áp d ng lý thuy rình (2. )
11 c vi t l
 j. 

=


 

(2.12)
Phương trình ấ ộ điệ ằ ề ố
(2.12) cho ta th y toàn b n tích n m trong mi n kh i V thay
đổ ảy điệ ề ặ ủa ∂V.
i theo dòng ch n ngang qua b m t c
2.3 Vật liệu làm mạch từ
2.3.1 m c a thép k thu n
Đặc điể ủ ỹ ật điệ
Các vật liệu từ có từ tính mạnh yếu khác nhau, được phân loại theo cấu trúc
và tính chất từ gồm: Chất nghịch từ, chất thuận từ, chất sắt từ, chất phản sắt từ và chất
feri t (feri t có tên g i xu t phát t nhóm v t li u fer ite). V t li t t
ừ ừ ọ ấ ừ ậ ệ r ậ ệu sắ ừ thường
đượ ả năng từ ử ừ ạ ậ ệ ừ ứ ậ
c phân chia theo kh hóa và kh t thành 2 lo i là v t li u t c ng và v t
li m c t
ệu từ ềm. Vật liệu từ ứng là các loại vật liệu sắt từ khó từ hóa và khó khử ừ, có

36. 21
l c kháng t H
ự ừ c i, v t li m m, d t hóa và d kh t .
cao. Ngược lạ ới vậ ệu từ ề ễ ừ ễ ử ừ
Cũng giống như ạ ừ ủ ộn kháng điện đượ ở
MBA, m ch t c a cu c ghép b i các lá
thép k n, thu c lo t li u t m. Các thông s n t n kháng
ỹ ật điệ
thu ộ ạ ậ
i v ệ ừ ề
m ố điệ ừ ủ
c a cuộ
điệ ụ ộc vào đặ ủ ạ
n ph thu c tính c a lo i
thép k ng. M
ỹ ật điện đượ
thu c sử ụ
d ột
trong nh c tính t t li u s
ững đặ ừ ủ
c a vậ ệ ắt
t hi i
ừ là đường cong từ hóa, thể ện mố
quan h ng H và
ệ ữ ờng độ ừ trườ
gi a cư t
m t thô phi
ật độ ừ ng B, theo quan hệ
tuy trên Hình 2.1. ng
ến như mô tả Cườ
độ từ trườ ụ
ng H ph thuộc vào dòng điện
và s vòng dây qu n.
ố ấ
M i quan h gi a H và B th
ố ệ ữ ể
hiện qua phương trình:
B = μrμ0H (2.13)
Trong đó:
μ0 .10
= 4π -7
H/m là h ng s t t th m chân không.
ằ ố ừ hay độ ừ ẩ
μr: là độ ừ ẩm tương đố ủ ậ ệ ắ ừ
t th i c a v t li u s t t
T th
ừ ẩm của vật liệu sắt từ μ = μrμ0 l không
đượ ị
c xác đ nh theo tỉ ệ B và H,
ph i là m ng s i theo giá tr t ng khi làm vi c.
ả ột hằ ố mà thay đổ ị cường độ ừ trườ ệ
Phương trình cũng có thể đượ ể ễn thông qua độ ự ừ
(2.13) c bi u di phân c c t J:
B = μ0H + J (2.14)
Độ ự ừ J đượ ịnh thông qua độ ừ ẩm chân không μ
phân c c t c xác đ t th 0 và từ
độ hay độ ừ ủ ậ ệu theo phương trình:
t hóa M c a v t li
J= μ0M (2.15)
Quan h gi ng t c m B v
ệ ữ ại lượ
a các đ ừ ả ới H và M theo phương trình:
B = μ0 (H+M) (2.16)
Độ ả ừ
c m t χm hó t li nh
đặc trưng cho khả năng từ a của vậ ệu từ, được xác đị
qua t l gi a M và H:
ỉ ệ ữ
χ
=


=   1
(2.17)
V t th c r
ật liệu sắt từ có độ ừ ẩm tương đối và độ ảm từ ất lớn μr >>1, χm >> 0,
là lo i v t li u t nh, trong chúng luôn t i các mômen t phát, s p x
ạ ậ ệ ừ ạ
m ồn tạ ừ ự
t ắ ế ộ
p m t
cách có trậ ự
t t theo cùng m ng. Theo lý thuy t Weiss v n ch t t tính c
ột hướ ế ề ả
b ấ ừ ủa sắt
từ, vật liệu sắt từ được chia nhỏ thành các đômen từ ừ ớ
[65] ômen t
có m song song v i
nhau, nhưng các đômen từ ể ừ có hướ ấ
khác nhau có th có mômen t ng khác nhau. C u
Hình 2.1 ng cong t hóa
Đườ ừ
Cường độ từ trường H
T
m
,
t
c
ừ
thẩ
µ
ừ
ảm
B
Đườ ừ
ng cong t hóa
B
T m
ừ thẩ

37. 22
trúc đômen từ của vật liệu sắt từ đơn tinh thể
đượ ố ở ả
c công b b i nhóm tác gi trong công
trình [66]. tr kh t
Ở ạng thái ử ừ, chiều của
mômen từ trong các đômen sắ ế
p x p sao cho
th t và
ỏ ề
a mãn các đi u kiện: triệt tiêu ừ độ
cực tiểu hóa năng lượ ổ ộ ậ
ng t ng c ng trong v t
s t t nên t ng các mômen t c v
ắ ừ ổ ừ ủa cả ật sắt
t b ng không.
ừ ằ
Hình 2.2 minh họa quá trình hình
thành các vách đômen khi cự ểu hóa năng
c ti
lượng và tăng số lượng đômen. Kích thước
và s c vào lo t li c và hình d ng c
ố lượng các đômen phụ ộ
thu ại vậ ệu, kích thướ ạ ủa vật
s c
ắt từ. Các véc tơ mômen từ định hướng đối song song từng cặp dẫn đến từ độ ủa
toàn v n ti
ật bằng không. Vách đômen là vùng chuyể ếp ngăn cách giữa 2 đômen từ
li trên Hình 2.3. Trong
ền kề nhau, được gọi là vách Bloch như mô tả đó, mômen từ
bi chi
ến đổi về ều dần dần từ đômen này tới
đômen kia.
Lý thuyết về đ ừ đượ ụ
ômen t c áp d ng
để ả ề đườ ừ
gi i thích v ng cong t hóa và chu
trình t [67], [68] Khi t
ừ ễ
tr . ừ ấ
hóa các ch t
sắt từ qua từ trường ngoài, cấu trúc đômen
s b ch
ẽ ị thay đổi, ban đầu sẽ là quá trình dị
chuyển của các vách ngăn. Các vùng có
mômen t ng g n trùng v i t
ừ hướ ầ ớ ừ trường
ngoài H l n d n lên còn các vùng mà
ớ ầ
mômen t a chúng không trùng v
ừ ủ
c ới
phương từ hóa thì thu h p d
ẹ ần và biến
mất, khi từ trường từ hóa tăng dần lên
như đượ ả trên các phân đoạ
c mô t n I
đến V trên Hình 2.4. Đến khi từ
trườ ừ
ng t hóa H đủ ớ ẽ
l n, s chỉ còn các
vùng có mômen t n trùng v
ừ ầ
g ới
phương của H. Như mô tả ở phân
đoạ ế ế ục tăng cường độ ừ
n V, n u ti p t t
trườ ừ ẽ
ng ngoài thì các mômen t này s
th c hi nh
ự ện quá trình quay để đị
C c ti ng
ự ểu năng lượ
Tăng số lượng đômen
Hình 2.2 Quá trình hình thành các
vách đômen [65]
Hình 2.3 S ng c
ự xoay hướ ủa vectơ mômen
t trong vách Bloch gi
ừ ữa hai đômen
Hình 2.4 ng cong t hóa và chu trình
Đườ ừ
t c a v u s
ừ trễ ủ ật liệ ắt từ [68]