Luận án Xây dựng giải pháp chẩn đoán sự cố trong máy biến áp 3 pha sử dụng các phương pháp xử lý tín hiệu thông minh

tiểu (địa 
phương). 
Trong thuật toán bước giảm cực đại sử dụng đạo hàm bậc nhất, các công thức điều 
chỉnh các trọng số trong hai ma trận W và V để xác định điểm cực trị của hàm mục 
tiêu E như sau: 
( 1) ( )
( 1) ( )
t t
t t
E
W W
W
E
V V
V
  
 
  
 


 
  
 
  
(2.71) 
với hàm mục tiêu 2
1
1
.
2
p
i i
i
E
  y d 
Công thức gradient cho các trọng số trong ma trận V được xác định theo: 
 2
1
p
i i i i
i
E
y d f g v
V
 
  



(2.72) 
và gradient cho các trọng số trong ma trận W được xác định theo: 
44 
 2 1
1 1
p K
ij ij ij j i i
i j
E
y d f g V f u x
W
 
  



(2.73) 
Với các công thức gradient này, có thể tiến hành điều chỉnh thích nghi các giá trị 
của hai ma trận W và V để tìm cực tiểu của hàm sai số. 
2.6.4. Thuật toán Levenberg – Marquardt cho mạng MLP 
Các thuật toán sử dụng gradient (đạo hàm bậc nhất) có tốc độ hội tụ chậm. Khi cần 
cải thiện tốc độ hội tụ, ta có thể sử dụng thuật toán Levenberg–Marquardt (L–M). 
Thuật toán này dựa trên khai triển Taylor đến bậc hai. Xét sai số theo công thức 
(2.69) là hàm phụ thuộc các trọng số ghép nối của nơron, khi đó ta khai triển hàm E 
lân cận điểm W, các giá trị trọng số hiện tại sẽ được: 
   31( ) ( ) ( ) ( )
2
T
E E O TW p W g W p p H W p p (2.74) 
với p – khoảng lân cận khai triển, 
1 2
( ) , , ,
T
n
E E E
W W W
   
  
   
g W E  là véc–tơ gradient 
của hàm E theo các trọng số ghép nối (được nhóm lại trong ma trận W), còn H là 
ma trận vuông đối xứng của các đạo hàm bậc hai (còn gọi là ma trận Hessian) của E 
theo W với: 
2 2
1 1 1
2 2
1
( )
n
ij
n n n
E E
W W W W
H
E E
W W W W
  
    
  
    
H W

 

 (2.75) 
Tại điểm cực tiểu (đang cần tìm) của hàm số ta sẽ có ( ) 0 g W và ( )H W xác định 
dương. Xét bước lặp thứ t giá trị các trọng số là ( )tW , giả thiết cần tìm điểm xấp xỉ 
tiếp theo ( 1) ( )t t W W p tiến gần điểm cực tiểu của hàm số, khi đó ta có: 
 ( 1) ( )
0
t tE E   
 
W W p
p p
 (2.76) 
hay: 
( ) ( ) ( ) 0t t t g W H W p
 (2.77) 
45 
Từ đó suy ra công thức xác định phương biến thiên của véc-tơ trọng số về phía cực 
tiểu địa phương của hàm sai số là: 
1
( ) ( ) ( )t t t
p H W g W
 (2.78) 
Bổ sung thêm hệ số bước để tránh các trường hợp bước dịch chuyển quá lớn, ta có 
công thức lặp theo phương pháp Levenberg – Marquardt như sau: 
1
( 1) ( ) ( ) ( )t t t t
W W H W g W
 (2.79) 
trong đó: 
– ( ) ( ),t t W V các ma trận chứa các trọng số ghép nối ijW và ijV tại bước lặp thứ (t) 
trong quá trình điều chỉnh thích nghi; 
– g W và g V – véc–tơ gradient của hàm sai số theo từng trọng số trong các 
ma trận; 
 – H W và H V – ma trận gradient bậc hai của hàm sai số theo từng cặp trọng 
số từ các ma trận W và V tương ứng. 
Với mỗi bộ số liệu mẫu, sau khi huấn luyện xong, thì mạng MLP được chuyển sang 
chế độ test (còn gọi là chế độ vận hành), khi đó các thông số của mạng không thay 
đổi, mạng sẽ chờ ta đưa vào một véc-tơ đặc tính x để tính toán F(x) theo công thức 
(2.67) để xác định trạng thái của MBA ứng với đặc tính x. 
2.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 
Chương 2, luận án đã giải quyết được các vấn đề sau: 
 Nêu được cơ sở lý thuyết hiện tượng rung của máy biến áp. 
 Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn áp dụng trong phần mềm 
ANSYS. Sử dụng lý thuyết phần tử hữu hạn để giải cho hệ phương trình 
Maxwell và từ kết quả tính toán từ trường (lực điện từ, biến dạng, chuyển 
vị) luận án đã xây dựng được mô hình tính toán dao động bằng phương 
pháp phần tử hữu hạn. 
46 
 Luận án đã đề xuất mô hình phi tuyến là mạng nơron truyền thẳng MLP kết 
hợp thuật toán học Levenberg – Marquardt để xây dựng mô hình nhận dạng 
và chẩn đoán sự cố trong MBA. 
47 
CHƯƠNG 3: 
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRONG PHẦN MỀM ANSYS CHO MBA 
PHÂN PHỐI TRONG MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP SỰ CỐ 
Do trong quá trình thực hiện luận án, NCS chưa tiếp cận được các đơn vị sửa chữa 
MBA cũng như chưa tìm được PTN nào cho phép tạo mẫu sự cố MBA thực để đo 
thí nghiệm nên NCS đã chọn giải pháp sử dụng phần mềm ANSYS để mô phỏng 
tạo các mẫu tín hiệu. Một trong những điểm mới của luận án là cần sử dụng các tín 
hiệu rung động cơ khí để nhận dạng trạng thái nên NCS xem xét mô phỏng hai dạng 
sự cố đặc trưng về lỗi cơ khí (dạng 1 – lỏng bu lông gá cuộn dây, dạng 2 – vòng dây 
quấn trên trục bị nới lỏng) và ba dạng chập giữa các cuộn dây do đây cũng là dạng 
sự cố phổ biến do các lớp cách điện bị lão hóa dẫn tới chập. Đối với trường hợp 
chập giữa các vòng dây, xuất phát điểm ban đầu có thể chạm từ 2 đến 5 vòng dây, 
nếu lớp cách điện tiếp tục bị lão hóa hay hư hỏng thì số lượng vòng dây bị chạm sẽ 
tăng lên từ 3% đến 5% hoặc từ 6% đến 10% tổng số vòng dây trên một pha. Tuy 
nhiên khi 10% số vòng dây đã bị chập thì đây là sự cố khá lớn, thường trong thực tế 
thì các thiết bị bảo vệ đã cần phải phát hiện được để tiến hành cắt cách ly MBA để 
sửa chữa, vì thế nên NCS chọn 3 phương án chập 2 vòng dây liên tiếp, chập 5% và 
chập 10% số vòng dây để tiến hành mô phỏng sự cố để lấy tập mẫu số liệu. 
Chương 3 luận án sẽ trình bày chức năng của một số modul chính trong phần mềm 
ANSYS. Cách xây dựng mô hình MBA phân phối 400kVA 22-0.4kV Y-Y0 trong 
phần mềm ANSYS và các kịch bản mô phỏng trạng thái làm việc của MBA trong 
các trường hợp sự cố. 
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG PHẦN MỀM ANSYS 
Hiện nay có nhiều phần mềm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) như: 
ANSYS, ABAQAUS, SAP,... ANSYS là phần mềm phổ biến hiện nay, được sử 
dụng nhiều trong học tập và nghiên cứu. FEM là một phần mềm phân tích phần tử 
hữu hạn dùng để mô phỏng, tính toán thiết kế các thiết bị máy điện công nghiệp. 
Phần mềm ANSYS cho phép ta xây dựng mô hình và mô phỏng để lấy được kết quả 
48 
là các đặc tính điện cũng như tín hiệu rung động cơ khí của các thiết bị điện trong 
trạng thái làm việc bình thường cũng như sự cố. 
3.1.1. Một số module chính của phần mềm ANSYS 
Phần mềm ANSYS được chia ra dưới dạng nhiều khối để dễ dàng hơn khi lựa chọn 
cấu hình vừa phải theo nhu cầu, mỗi khối trong phần mềm ANSYS có chức năng 
khác nhau. Trong số các khối chức năng chính có thể kể tới 5 khối là: ANSYS 
Maxwell, ANSYS Structure, ANSYS Design Modeler và ANSYS Meshing, 
ANSYS Mechanical Workbench, ANSYS Mechanical. 
3.1.2. Khối chức năng mô phỏng điện từ ANSYS Maxwell 
ANSYS Maxwell sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn để giải quyết các 
bài toán về điện trường, từ trường, dòng điện xoáy, và hiện tượng quá độ trong 
mạch điện. ANSYS Maxwell mô phỏng bài toán về các vấn đề trường điện từ bằng 
cách giải phương trình của Maxwell trong một vùng không gian hữu hạn với các 
điều kiện biên thích hợp được định nghĩa bởi người dùng. 
Hình 3.1: Giao diện ANSYS Maxwell 
Trong ANSYS Maxwell có 6 chức năng cơ bản là: Tính toán phân tích từ trường 
tĩnh, từ trường biến thiên tuần hoàn, từ trường quá độ, điện trường tĩnh, dòng dẫn, 
và dòng quá độ. Do vậy người dùng phân tích đươc hầu hết các bài toán về điện từ 
trong kỹ thuật. Việc sử dụng phương pháp chia lưới thích nghi giúp phần mềm có 
49 
thể mô tả được những kết cấu hình học phức tạp, với số lượng lưới thấp mà vẫn 
đảm bảo được độ chính xác cần thiết. Ngày nay phần mềm ANSYS Maxwell được 
nhiều người lựa chọn để xây dựng, thiết kế mô hình cũng như mô phỏng điện từ 
cho các thiết bị điện công nghiệp. 
3.1.3. Khối chức năng mô phỏng kết cấu ANSYS Structure 
ANSYS Structure cho phép người dùng mô phỏng các kết cấu cơ khí một cách 
nhanh chóng và chính xác dựa trên các thuật toán. Bộ công cụ này cho phép người 
dùng phân tích được nhiều đặc tính của kết cấu như: Biến dạng cơ khí, dao động 
điều hòa, tính toán dao động riêng, quá độ hay va chạm giữa các vật thể Với khả 
năng giải các bài toán phi tuyến một cách mạnh mẽ kết hợp với nhiều phần mềm 
thiết kế 3D khác thì ANSYS Structure cho phép người dùng vừa thiết kế vừa mô 
phỏng tối ưu kết cấu mà không cần qua các bước trung gian giúp giảm thời gian 
tính toán và mô phỏng. 
Hình 3.2: Một ví dụ mô hình kết cấu máy điện được xây dựng từ công cụ ANSYS 
Structure 
3.1.4. Khối chức năng xây dựng mô hình ANSYS desing modeler và ANSYS 
meshing 
Đây là hai modul cơ bản của phần mềm ANSYS giúp người dùng xây dựng hình 
học và chia lưới mô hình. Hai mô đun này được sử dụng chung làm đầu vào cho 
nhiều mô đun tính toán khác nhau. Một trong đặc điểm nổi bật của hai modul là khả 
năng chia lưới mô hình một cách tối ưu với việc sử dụng nhiều kiểu lưới và phép 
chia lưới tối ưu giúp tiết kiệm được số lượng phần tử, nút tính toán mà vẫn đảm bảo 
được tính chính xác và nguyên vẹn của mô hình. Bên cạch đó công cụ Design 
50 
modeler còn cho phép tích hợp khả năng đọc được hầu hết các mô hình 3D từ các 
phần mềm CAD như: Solid Works, Inventor, Catia, NX, Proe đồng thời tương tác 
trực tiếp với công cụ này để vừa thiết kế 3D vừa kiểm nghiệm mô hình. 
Hình 3.3: Mô hình MBA 3 pha 
3.1.5. Khối chức năng ANSYS Mechanical Workbench 
Khối chức năng ANSYS Mechanical Workbench (WB) là một môi trường nền 
chung, trong đó có tích hợp rất nhiều module xử lý liên quan đến các lĩnh vực như: 
kết cấu, nhiệt, va chạm, lưu chất, điện, điện từ. WB đang ngày càng phát triển, 
hướng tới một giao diện thân thiện với người dùng. Bằng cách liên kết các kiểu bài 
toán chỉ thông qua các thao tác kéo thả đơn giản nhưng vẫn đạt hiệu quả cao nên 
WB ngày càng được dùng phổ biến. Ngoài ra WB còn có khả năng tương tác với 
phần mềm CAD rất tốt cho phép người dùng có thể đưa những mô hình rất phức tạp 
vào trong WB để tính toán. 
51 
Hình 3.4: Một ví dụ về mô hình kết cấu trong ANSYS Mechanical Workbench 
3.1.6. Khối chức năng mô phỏng ANSYS Mechanical 
 ANSYS Mechanical là một module mô phỏng đa trường, đa vật lý. Module này 
giúp chúng ta giải quyết tốt các vấn đề liên quan đến kết cấu, nhiệt, điện từ, va 
chạm. Ngoài ra ANSYS Mechanical được tích hợp rất nhiều mô hình vật liệu và các 
loại phần tử dựa trên các lý thuyết phần tử hữu hạn. ANSYS Mechanical đem lại 
cho chúng ta một chuỗi các phân tích, mô phỏng khá toàn diện, đáp ứng cho người 
dùng một kết quả mô phỏng chính xác . 
Hình 3.5: Một ví dụ về mô phỏng kết cấu trong ANSYS Mechanical 
52 
3.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MBA PHÂN PHỐI 400KVA 22-0.4KV Y-Y0 
TRONG ANSYS 
3.2.1. Nguyên lý làm việc của MBA 
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy 
sẽ biến đổi một hệ thống điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống điện 
xoay chiều ở điện áp khác, với tần số, số pha không thay đổi. 
Máy biến áp có sơ đồ cấu tạo dạng nguyên lý như hình 3.6. 
Hình 3.6: Mô hình mạch điện MBA 1 pha 
Hình 3.7: Một mô hình 3D thiết kế bên ngoài của MBA 3 pha 
Đặt vào dây quấn sơ cấp một điện áp xoay chiều hình sin U1, trong cuộn dây sơ cấp 
có dòng điện xoay chiều I1. Dòng I1 sinh ra trong lõi thép từ thông biến thiên . Từ 
thông này móc vòng qua cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng nên trong 
chúng các sức điện động cảm ứng E1 và E2. Nếu máy biến áp không tải (thứ cấp hở 
mạch) thì điện áp tại hai đầu cuộn thứ cấp bằng sức điện động E2: 
53 
U20 = E2; 1 1
2 2
U n
k
U n
 (3.1) 
Ngày nay MBA được ứng dụng phổ biến trong cả đời sống cũng như trong công 
nghiệp. Trong công nghiệp MBA giúp giảm tổn hao của hệ thống truyền tải điện 
năng, thay đổi điện áp cho phù hợp với từng thiết bị. Trong đời sống hằng ngày 
chúng ta có thể thấy MBA xuất hiện trong các bộ chỉnh lưu, bộ nguồn cho các thiết 
bị di động, bộ ổn ápDựa vào khả năng biến đổi điện áp mà MBA có thể phân loại 
thành: Máy tăng áp (điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp đầu ra), MBA cách ly (điện áp 
đầu vào bằng điện áp đầu ra), máy giảm áp (điện áp đầu vào cao hơn điện áp đầu 
ra). MBA lực (còn gọi là máy biến áp công suất: dùng để truyền tải và phân phối 
công suất trong hệ thống điện lực). MBA tự ngẫu biến đổi điện áp trong phạm vi 
không lớn dùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều. MBA thí nghiệm dùng để 
thí nghiệm điện áp cao (thí nghiệm cao áp). 
3.2.2. Xây dựng mô hình MBA phân phối 400kVA 22-0.4kV Y-Y0 
a) Thông số cơ bản 
Với công cụ ANSYS trong luận án này lựa chọn mô hình MBA như trên hình 3.8 
với các thông số cơ bản như cho trong bảng 3.1 
Bảng 3 .1: Các thông số cơ bản của MBA phân phối được lựa chọn trong Luận án 
Công suất định mức 400 kVA 
Tổ đấu Y-Y0-12 
Điện áp sơ cấp 22 kV 
Điện áp thứ cấp 0.4 kV 
Chiều cao cửa sổ 530 mm 
Chiều rộng cửa sổ 302 mm 
Chiều rộng chân lớp 1 140 mm 
Chiều rộng chân lớp 2 120 mm 
54 
Chiều dầy lớp 1 200 mm 
Chiều dầy lớp 2 40 mm 
Chiều rộng gông lớp 1 140 mm 
Chiều rộng gông lớp 2 120 mm 
Đường kính trong cuộn HA 150/250 mm 
Đường kính ngoài cuộn HA 189/289 mm 
Chiều cao cuộn HA 450 mm 
Số vòng cuộn HA 22 
Đường kính trong cuộn CA 209/309 mm 
Đường kính ngoài cuộn CA 282/382 mm 
Chiều cao cuộn CA 430 mm 
Số vòng cuộn CA 2098 
Hình 3.8: Mô hình MBA 3 pha 
b) Các thiết lập cơ bản trên phần mềm 
 Thiết lập mô hình hình học 
 Thiết lập các thông số cho lõi MBA 
55 
Hình 3.9: Mô hình lõi MBA 
Để vẽ lõi máy biến áp ta sử dụng tập các lệnh vẽ khối hình hộp và các phép biến đổi 
hình trong ANSYS. Gán vật liệu cho lõi máy biến áp trong thiết kế này sử dụng 
thép kỹ thuật điện có mã JGH100 có đặc tính B-H được mô ta như hình 3.10. 
Hình 3.10: Đường đặc tính B-H của thép kỹ thuật JGH100 
 Trong đó các hệ số tổn hao của lõi MBA và cấu trúc lõi MBA được đưa ra trong 
bảng 3.2 và 3.3. Cấu trúc lõi của máy được thiết kế theo kiểu xếp lớp với hệ số ép 
chặt là 0.96 
56 
Bảng 3.2: Các hệ số tổn hao lõi MBA 
Bảng 3.3: Cấu trúc lõi MBA 
Bước tiếp theo trong quá trình xây dựng mô hình MBA luận án sẽ xây dựng 
mô hình cuộn dây được vẽ trong ANSYS như hình 3.11. Vật liệu cho cuộn dây 
được chọn cho mô hình là đồng với thuộc tính đưa ra trong bảng 3.4. 
Hình 3.11: Mô hình cuộn dây MBA 
57 
Bảng 3.4. Thông số vật liệu đồng của các cuộn dây 
Sau khi xây dựng xong mô hình lõi và cuộn dây MBA luận án chọn cách thiết lập 
điều kiện biên đối xứng để tiết kiệm thời gian tính toán, mô phỏng của máy tính. 
Điều kiện biên giới hạn không gian tính toán được thiết lập với biên có kích thước 
gấp 1.5 lần kích thước của MBA để đảm bảo kết quả tính toán chính xác cũng như 
khả năng chạy mô phỏng của máy tính. 
Hình 3.12: Điều kiện biên cho MBA 
58 
Bước cuối cùng trong xây dựng mô hình MBA luận án thiết lập các kích thích 
cho MBA. Các cuộn dây được kích thích bởi một mạch điện bên ngoài. Mỗi cuộn 
dây được định nghĩa thông qua phần tử “Winding” 
Hình 3.13: Thiết lập kích thích cuộn dây MBA 
Mô hình mạch MBA: 
0 00 0
LWinding_HA
LWinding_HB
LWinding_HCLWinding_LC
LWinding_LB
LWinding_LA
+
LabelID=VVHA
+
+
LabelID=VVHC
10ohm
R24
10ohm
R30
LabelID=IHA
LabelID=IHB
LabelID=IHC
0.78
R38
0.78
R41
0.78
R44
LabelID=ILA
LabelID=ILB
LabelID=ILC
10ohm
R54
Hình 3.14: Mô hình mạch MBA 
Trong mô hình này các cuộn dây và tải được thiết lập theo tổ đấu Y-Y0. Với tải 
ở phía hạ áp (Low Voltage – LV) được thiết lập tương đương với trạng thái làm việc 
59 
50% tải đây là trạng thái làm việc dài hạn phổ biến của các máy biến áp phân phối. 
Mô hình mạch được nhập vào mô hình thông qua một file trung gian dạng mã code. 
Thiết lập các tham số cho thuật toán giải mạch, kết quả mô phỏng của luận án 
sẽ phân tích 0.2s kể từ thời điểm đóng mạch điện tương đương với 10 chu kỳ. Bước 
thời gian được chia 0.001s tương đương 1/20 chu kỳ phân tích. 
Bảng 3.5. Giá trị bước chia thời gian mô phỏng 
3.3. XÂY DỰNG CÁC MÔ HÌNH CHUẨN BỊ CHO QUÁ TRÌNH MÔ 
PHỎNG TRẠNG THÁI LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG VÀ TRẠNG THÁI SỰ 
CỐ CỦA MBA PHÂN PHỐI 
Để phục vụ cho các mô hình tính toán, xử lý và nhận dạng, ta cần các kết quả là 
giá trị tức thời của các lực tác động lên cuộn dây và lõi (có thể chiếu lên các chiều 
thành phần là hướng kính và hướng trục). ANSYS cũng hỗ trợ ta phân tích và trả về 
các kết quả là phổ tần số của các tín hiệu. Từ kết quả lực, ANSYS sử dụng để tính 
toán chuyển dịch của vỏ (tương ứng với rung động của vỏ). Đối với rung động của 
vỏ, ta cũng có thể có các kết quả là giá trị tức thời hoặc là phổ tần số của rung động. 
Trong luận án sẽ thực hiện xây dựng các mô hình chuẩn bị cho quá trình mô phỏng 
và xử lý số liệu như sau: 
 Các trường hợp hoạt động: có 01 trường hợp bình thường (kí hiệu là trường 
hợp A) và 05 trường hợp sự cố là: 
o Sự cố ngắn mạch hai vòng dây cao áp (ký hiệu là trường hợp B), 
o Sự cố nới lỏng vòng dây các cuộn cao áp và hạ áp (ký hiệu là trường 
hợp C), 
o Sự cố lỏng bu-lông gá cuộn dây (ký hiệu là trường hợp D), 
60 
o Sự cố ngắn mạch chập 5% tổng số vòng dây cao áp (ký hiệu là trường 
hợp E), 
o Sự cố chập 10% tổng số vòng dây cao áp (ký hiệu là trường hợp F). 
Đối với mỗi trường hợp, NCS sẽ sử dụng ANSYS để tính toán đưa ra kết quả như 
sau: 
 Giá trị tức thời của lực hướng trục và hướng kính tác dụng lên cuộn dây và lõi 
MBA. 
 Giá trị tức thời của dòng và áp trên các pha cả phía sơ cấp và phía thứ cấp. 
 Phổ biên độ của rung động (chuyển dịch) của vỏ MBA theo 3 hướng x, y và z. 
Tổng hợp lại trong mỗi một trạng thái làm việc của MBA sẽ có 6 bộ kết quả 
trong một chế độ tải (lực tác dụng lên cuộn dây theo ba hướng x,y,z, lực tác dụng 
lên lõi MBA, giá trị tức thời dòng điện trên 3 pha cuộn cao áp, giá trị tức thời dòng 
điện trên 3 pha cuộn hạ áp, giá trị tức thời điện áp 3 pha phía hạ áp, phổ biên độ dao 
động trên vỏ MBA) và MBA làm việc trong 3 chế độ tải là 50%, 80%, 100%. Các 
nguồn điện được lấy giá trị pha trong khoảng từ 0 đến 180o với bước pha 15o (0o, 
15o, 30o,..., 180o) . Như vậy trong một trạng thái làm việc của MBA ta sẽ có 3x13 = 
39 bộ kết quả. Kết quả mô phỏng để lấy số liệu trong 6 trạng thái là 39 x 6=234 bộ 
mẫu kết quả mô phỏng. 
3.3.1. Mô hình chia lưới MBA làm việc ở trạng thái bình thường 
 Với các thiết lập điều kiện biên (hình 3.12), thiết lập kích thích dòng, áp cho các 
cuộn dây (hình 3.13) và thiết kế sơ đồ mạch điện cho MBA(hình 3.14). Bước tiếp 
theo ta tiến hành chia lưới cho mô hình MBA để tiến hành mô phỏng lấy số liệu 
trong trường hợp này. Do cấu trúc lá thép mỏng nên chia lưới cho từng lá thép cần 
một số lượng lưới lớn, khối lượng tính toán lớn yêu cầu máy cấu hình cao và phân 
tích trong thời gian dài. Do đó, để chia lưới trên MBA đã thực hiện đồng nhất hóa 
vật liệu, các tham số được đồng dạng hóa với vật liệu ban đầu và kết quả mô phỏng 
tương đương nhau, thời gian mô phỏng nhanh gấp 5 lần so với việc thực hiện trên 
từng lá thép riêng lẻ. 
61 
Hình 3.15: Mô hình chia lưới và số phần tử lưới MBA 
3.3.2. Mô hình chia lưới MBA làm việc khi sự cố các cuộn dây bị nới lỏng theo 
thời gian 
MBA là thiết bị làm việc liên tục trong hệ thống điện do đó theo thời gian hoạt động 
các cuộn dây của MBA có thể bị nới lỏng ra do dao động, nhiệt độ, lực điện từ làm 
tăng kích thước của cả cuộn dây cao áp và hạ áp của máy biến áp. Trong luận án 
này NCS thiết kế mô hình cuộn dây cao áp của máy biến áp giãn đều các chiều 
thêm 10mm và cuộn dây hạ áp pha B của máy biến áp dãn đều theo các chiều 6mm. 
Các điều kiện làm việc khác của MBA được coi là không đổi như trường hợp MBA 
làm việc bình thường. 
 Thiết lập mô hình phân tích: 
Do tất cả các điều kiện không có gì thay đổi ngoại trừ kích thước của các cuộn dây 
do vậy trong mô hình mô phỏng một yếu tố duy nhất được thay đổi đó là kích thước 
các cuộn dây. 
62 
Hình 3.16: Mô hình máy biến áp với kích thước cuộn dây được nới rộng 
Kích thước lúc này cuộn dây được cho như bảng: 
Đường kính trong cuộn HA 150/250 mm 
Đường kính ngoài cuộn HA 195/295 mm 
Chiều cao cuộn HA 450 mm 
Số vòng cuộn HA 22 
Đường kính trong cuộn CA 209/309 mm 
Đường kính ngoài cuộn CA 292/392 mm 
Chiều cao cuộn CA 430 mm 
Số vòng cuộn CA 2098 
63 
 Kết quả chia lưới: Mô hình được chia với 195889 phần tử. 
Hình 3.17: Mô hình chia lưới MBA trong trường hợp MBA sự cố nới lỏng các vòng 
dây 
3.3.3. Mô hình chia lưới MBA làm việc khi sự cố chập 2 vòng dây 5%,