Khái niệm chung về thiết kế mba điện lực

Trước hết , em xin chân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phạm Hữu Lý - người trực tiếp hướng dẫn tận tình em suốt trình thực Luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn đến tất quí Thầy, Cô trường Đại Học Tôn Đức Thắng trang bị cho em kiến thức bổ ích tồn khóa học em chân thành gởi lòng biết ơn đến Thầy, Cô môn Hệ Thống Điện tạo điều kiện, hỗ trợ cho em trình học tập thực luận văn Ngoài ra, xin chân thành cám ơn đến bạn bè, đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện thuận lợi, niềm tin nghị lực để hoàn thành luận án Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Người thực Đào Đăng Duy Chương 1: Khái niệm chung thiết kế m.b.a điện lực Trang 1.1 Vài nét tình hình chế tạo m.b.a q trình phát triển 1.2.Tiêu chuẩn hóa việc chế tạo m.b.a 1.3 Sử dụng vật liệu việc chế tạo 1.4 Các kết cấu m.b.a 1.4.1 Lõi sắt kết cấu a Lõi sắt kiểu trụ kiểu bọc 6 b Cách chọn tôn silic,cách điện cường độ từ cảm trụ 10 c Quan hệ cơng suất kích thước m.b.a 12 d Lõi ghép nối lõi ghép xen kẽ 12 1.4.2 Dây quấn 13 a Dây quấn đồng tâm 14 b Dây quấn xen kẽ 14 1.4.3 Vỏ máy biến áp 15 a Thùng m.b.a 15 b Nắp thùng 16 1.4.4 Hệ thống làm lạnh 17 1.5 Nguyên lý làm việc m.b.a 18 1.6 Tổ đấu dây m.b.a 19 a Các ký hiệu đầu dây 20 b Các kiểu đấu dây quấn 20 c Tổ đấu dây m.b.a 21 Chương 2:Tính tốn kích thước chủ yếu m.b.a 2.1 Tính đại lượng điện m.b.a 22 2.2 Xác định kích thước chủ yếu m.b.a 23 2.2.1 Chọn lõi thép 24 2.2.2 Cắt thép 25 2.2.3 Xác định kích thước chủ yếu m.b.a 26 Chương 3:Tính tốn dây quấn m.b.a 3.1 Các yêu cầu chung dây quấn 28 3.1.1 Yêu cầu vận hành 28 3.1.2 Yêu cầu chế tạo 28 3.2 Các kiểu kết cấu dây quấn 29 3.2.1 Các chi tiết kết cấu dây quấn 29 3.2.2 Cách điện m.b.a 29 3.2.3 Các vật liệu cách điện dùng m.b.a 30 3.2.4 Các kết cấu cách điện khoảng cách cách điện 31 3.2.4.1 Cách điện 31 3.2.4.2 Cách điện dọc 31 3.2.4.3 Cách điện dây dẫn đổi nối 33 3.2.5 Các kiểu dây quấn m.b.a 33 3.3 Điều chỉnh điện áp dây quấn cao áp 33 3.4 Lựa chọn tính tốn kết cấu dây quấn 34 3.4.1 Cuộn dây hạ 34 3.4.2 Cuộn dây cao (22(15) kV) a) Cuộn cao kV 38 39 b) Cuộn cao kV phần điều chỉnh 42 Chương 4: Tính tốn ngắn mạch m.b.a 4.1 Xác định tổn hao ngắn mạch 46 4.1.1 Tổn hao 46 4.1.2 Tổn hao phụ hai dây quấn 47 4.1.3 Tổn hao dây dẫn 47 4.1.4 Tổn hao vách thùng dầu kết cấu kim loại khác 48 4.2 Xác định điện áp ngắn mạch 48 4.2.1 Thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng 49 4.2.2 Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng 49 4.2.3 Điện áp ngắn mạch toàn phần 50 4.3 Tính tốn lực học dây quấn m.b.a 51 4.3.1 Xác định dòng điện ngắn mạch cực đại 51 4.3.2 Tính tốn lực học ngắn mạch 53 4.3.3 Tính tốn ứng suất dây quấn 54 Chương 5: Tính tốn mạch từ tính tốn tham số khơng tải m.b.a 5.1 Tính tốn kích thước mạch từ 56 5.2 Tính tổn hao không tải 57 5.2.1 Từ cảm trụ, gông khe hở 57 5.2.2 Tổn hao tác dụng m.b.a 58 5.2.3 Tổn hao từ hóa m.b.a 60 5.2.4 Dịng điện khơng tải 61 Chương 6: Tính tốn nhiệt m.b.a 6.1 Tính kích thước ruột máy 63 6.2 Tính kích thước thùng 63 6.3 Tính tốn nhiệt cuộn hạ áp 64 6.4 Tính tốn nhiệt cuộn cao áp 66 6.5 Tính tốn cuối nhiệt độ chênh dây quấn dầu m.b.a 67 6.5.1 Tính diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu 68 6.5.2 Tính nhiệt độ chênh dây quấn dâu m.b.a 68 6.6 Xác định trọng lượng ruột máy, thể tích thùng ruột máy 69 Chương 7: Thiết kế m.b.a pha công suất 630 kVA - 22(15)/0,4 kV 7.1 Các số liệu ban đầu 71 7.2 Tính thơng số 71 7.3 Xác định kích thước 72 7.4 Tính tốn cuộn dây hạ 72 7.5 Tính tốn cuộn dây cao - (22(15)/0,4kV) 76 7.5.1 Tính tốn cuộn cao kV 76 7.5.2 Tính tốn cuộn cao kV phần điều chỉnh 79 7.6 Tính tốn ngắn mạch 83 7.6.1 Dây quấn hạ 83 7.6.2 Dây quấn cao cấp 15 kV 84 7.6.3 Dây quấn cao cấp 22 kV 86 7.7 Tính điện áp ngắn mạch 89 7.7.1 Tính điện áp ngắn mạch cấp 15 kV 89 7.7.2 Tính điện áp ngắn mạch cấp 22 kV 92 7.8 Tính tốn lực học dây quấn 94 7.8.1 Tính tốn lực học dây quấn cấp 15 kV 94 7.8.2 Tính tốn lực học dây quấn cấp 22 kV 96 7.9 Tính tốn mạch từ 98 7.10 Tính tổn hao khơng tải 100 7.10.1 Từ cảm trụ, gông khe hở 100 7.10.2 Tổn hao tác dụng m.b.a 101 7.10.3 Tổn hao từ hóa m.b.a 103 7.10.4 Dịng điện khơng tải 104 7.11 Tính tốn nhiệt vỏ thùng 105 7.11.1 Tính kích thước ruột máy 105 7.11.2 Tính kích thước thùng 105 7.11.3 Tính tốn nhiệt cuộn hạ 0,4 kV 106 7.11.4 Tính tốn nhiệt cuộn cao kV 108 7.11.5 Tính tốn nhiệt cuộn cao kV 110 7.11.6 Tính cuối nhiệt độ chênh dây quấn dầu m.b.a 111 hóng ta ®ang sống thời đại với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, thời đại mà nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, đại hóa tách rời ngành điện, ngành điện đóng vai trò mấu chốt trình Trong ngành điện công việc thiết kế máy điện khâu vô quan trọng, nhờ có kĩ sư thiết kế máy điện mà máy phát điện đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện đà sản xuất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện thiếu máy biến áp điện lực dùng để tăng giảm điện áp lưới cho phù hợp việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ Vì lí mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) phận quan trọng hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu loại máy sử dụng phổ biến ưu điểm vượt trội loại máy có Nhờ mà MBAĐL ngâm dầu ngày dược sử dụng rộng rÃi không ngừng cải tiến cho phơc vơ nhu cÇu cđa ng­êi sư dơng ®­¬c tèt nhÊt Chương Khái niệm chung thiết kế m.b.a điện lực CHƯƠNG 1.1 Vài nét tình hình chế tạo máy biên áp (M.B.A) q trình phát triển - Máy biến áp điện lực phận quan trọng hệ thống điện Việc tải điện xa từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ hệ thống điện cần phải có tối thiểu đến lần tăng giảm điện áp Do tổng cơng suất đặt hay dung lượng máy biến áp gấp lần công suất máy phát điện Gần người ta tính cịn gấp đến lần Hiệu suất máy biến áp thường lớn (98÷99%), số lượng máy biến áp nhiều nên tổng tổn hao hệ thống đáng kể cần phải ý đến việc giảm tổn hao, tổn hao không tải máy biến áp Để giải vấn đề ngành chế tạo m.b.a người ta dùng chủ yếu thép cán lạnh-có suất tổn hao cơng suất từ hóa thấp thay đổi kết cấu mạch từ cách thích hợp ghép mối nghiêng tơn lõi thép, thay kết cấu bulong ép trụ gơng xun lõi thép vịng đai ép hay dùng qui trình cơng nghệ cắt dặp thép tự động,về ủ thép, lắp ráp v.v… Hiện người ta chế tạo m.b.a dung lượng 125 MVA điện áp đến 220 kV - Để đảm bảo chất lượng điện cung cấp điện liên tục, m.b.a điều chỉnh điện áp tải ngày nhiều chiếm tới khoảng 50% công suất tổng - Để tiết kiệm vật liệu tác dụng, vật liệu cách điện, vật liệu kết cấu giảm trọng lượng kích thước máy, ngồi việc dùng m.b.a tự ngẫu thay cho m.b.a dây quấn người ta áp dụng phương pháp làm lạnh tốt hơn, dùng vật liệu kết cấu khơng từ tính nhẹ bền hơn… Khuynh hướng dùng dây nhôm thay dây đồng phát triển Các m.b.a cỡ lớn trung bình thường sản xuất loại pha ghép thành tổ biến áp pha để thuận tiện cho việc chuyên chở - Ngoài m.b.a điện lực dùng để truyền tải điện năng, cịn có nhiều loại biến áp dùng nhiều ngành chuyên môn khác như: biến áp lò điện dùng luyện Chương Khái niệm chung thiết kế m.b.a điện lực kim,yêu cầu dòng thứ cấp lớn đến hàng vạn ampe; biến áp nhiều pha dùng để chỉnh lưu dòng chiều; biến áp chống nổ dùng hầm mỏ; biến áp đo lường; biến áp thí nghiệm; biến áp hàn điện,… 1.2 Tiêu chuẩn hóa việc chế tạo máy biến áp - Một nhiệm vụ ngành chế tạo m.b.a xác định yêu cầu riêng cho m.b.a, vừa phải phản ảnh nhu cầu vận hành điều kiện làm việc nó, vừa phải xác định điều kiện khả ngành chế tạo máy biến áp Các tiêu chuẩn để chế tạo máy biến áp điện lực xây dựng sở đảm bảo phát nóng cho phép, lực tải, sơ đồ tổ nối dây, dung lượng, điện áp định mức, điều chỉnh điện áp, đặc tính khơng tải, ngắn mạch… Do yêu cầu mở rộng thang công suất, điện áp để nâng cao chất lượng tính m.b.a, nhiều tiêu chuẩn trước thay loạt tiêu chuẩn khác - Trước m.b.a chia thành thang công suất (4 cỡ) sau: Cỡ I từ đến 100kVA điện áp đến 35kV Cỡ II từ 135 đến 560kVA điện áp đến 35kV Cỡ III từ 750 đến 5600kVA điện áp đến 35kV Cỡ IV từ 7500 đến 60000kVA, điện áp từ 35kV trở lên Hình 1-1: Dây quấn máy biến áp ba pha kiểu trụ tròn Chương Khái niệm chung thiết kế m.b.a điện lực - Tiêu chuẩn ký hiệu tổ nối dây quấn m.b.a Đồ thị vectơ s.đ.đ CA HA Ký hiệu qui ước Trong vẽ Trong hành văn Y Yn-0 Y D-11 Yn D-11 Y Zn-11 D Yn-11 So với tiêu chuẩn cũ, tiêu chuẩn đặc tính m.b.a có yêu cầu cao tổn hao giảm đáng kể, hiệu suất tăng lên, giảm mức tăng nhiệt độ cho phép dây quấn dầu, ký hiệu sơ đồ nối dây mới, mở rộng phạm vi sử dụng điều chỉnh điện áp tải, tăng cường yêu cầu trang bị m.b.a thiết bị kiểm tra chất lượng bảo quản dầu 1.3 Sử dụng vật liệu việc chế tạo: Việc tìm kiếm loại vật liệu nhằm mục đích cải thiện đặc tính m.b.a giảm tổn hao lượng, kích thước, trọng lượng tăng tin cậy Khuynh hướng chung thường thay vật liệu quí vật liệu rẻ dễ kiếm hơn, dùng dây nhôm thay dây đồng Vật liệu dùng m.b.a thường có loại: Chương Khái niệm chung thiết kế m.b.a điện lực - Vật liệu tác dụng dùng để dẫn điện dây quấn, dẫn từ lõi thép - Vật liệu cách điện để cách điện cuộn dây hay phận khác catông cách điện, sứ, dầu máy biến áp,… - Vật liệu kết cấu dùng để bảo vệ cố định chi tiết kết cấu máy biến áp xà ép, bulông , vỏ máy… Vật liệu quan trước tiên ngành chế tạo biến áp tôn silic (hay gọi thép kỹ thuật điện) Thời gian gần đây, tôn cán lạnh loại tôn sử dụng chủ yếu có vị trí xếp tinh thể gần khơng đổi có tính dẫn từ định hướng Do suất tổn hao giảm nhỏ đến 2÷2,5 lần so với tơn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi theo thời gian Dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm lõi thép lên tới 1,6÷1,65Tesla (T) Cũng từ mà giảm tổn hao máy, giảm trọng lượng kích thước máy, đặc biệt rút bớt đáng kể chiều cao máy biến áp, thuận lợi cho việc chuyên chở Cũng cần ý việc chuyển hồn tồn sang dùng tơn cán lạnh đồng thời đòi hỏi phải thay đổi cách công nghệ chế tạo kết cấu lõi thép m.b.a Thường sau tiến hành gia cơng khí thép dập, phay, ép… suất tổn hao thép tăng lên, để bảo đảm phẩm chất từ tính thép gần lúc đầu, phải tiến hành ủ lại thép Song ý việc ủ không dùng cho thép có cách điện giấy, dùng cho thép cách điện sơn Mặt khác để bảo đảm từ tính có chất lượng cao thép ghép không đột lỗ mà phải dùng hệ thống xà ép bulơng ngồi với băng đai đặc biệt Vật liệu tác dụng thứ hai máy biến áp kim loại làm dây quấn Trong nhiều năm đồng kim loại dùng chế tạo dây quấn Vì ta biết đồng có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dễ gia công (hàn,quấn…), bảo đảm dộ bền cơ, điện… tốt Gần người ta người ta dùng nhôm thay đồng làm dây quấn Nhơm có ưu điểm nhẹ dễ kiếm hơn, rẻ tất nhiên có nhược điểm điện trở suất lớn hơn, dẫn điện hơn, độ bền lại khó khăn việc hàn nối Khi dùng nhơm thay đồng, để bảo đảm công Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV Qgn  Trong đó: qt  q g k i k ir G0  1,81  1,81 28.1, 27.37,96  2443, 2(VA) 2 qt  1,81 (VA/Kg) suất tổn hao trụ qg  1,81 (VA/Kg) suất tổn hao gông ki  28 hệ số gia tăng công suất từ hố góc nối kir  1, 27 hệ số ảnh hưởng chiều rộng tôn G0  37,96 (Kg) khối lượng góc mạch từ  Tổng tổn hao từ hoá khe hở thẳng nghiêng: Qtn  ( q kn n n  nt q kt ).Tt 10 6  ( 2.3559.4  1.32880).337, 08.104  1787(VA) qkn  3559 (VA/m 2) suất từ hoá khe hở nghiêng Trong đó: nn  số mối ghép nghiêng nt  số mối ghép thẳng qkt  32880 (VA/m 2) suất từ hoá khe hở thẳng Tt  337, 08 (cm2) tiết diện trụ  Từ hố khơng tải m.b.a: Q0  ( K (Qt  QG '  Q4 goc  Q gn )  Qtn ).K  (1, 071(643,8  586, 22  274,83  2443, 2)  1787).1, 05  5698(VA) Trong đó: K  1, 071 hệ số tổn hao cắt dập tổn gấp mép khử bav K  1, 05 hệ số gia tăng tổn hao tháo lắp gông ép đai trụ Qt  643,8 (VA) tổn hao từ hoá trụ QG '  586, 22 (VA) tổn hao từ hố gơng phần thẳng Q4 goc  274,83 (VA) tổn hao từ hố góc mạch từ Qgn  2443, (VA) tổn hao từ hố gia tăng góc nối Qtn  1787 (W) tổn hao từ hoá khe hở thẳng nghiêng 7.10.4 Dịng điện khơng tải:  Thành phần dịng điện tác dụng: I or  Trong đó: P0tb 1003 =  0,16(%) 10.S 10.630 P0tb  1003 (W) tổn hao trung bình khơng tải MBA S  630 (KVA) công suất định mức MBA  Dịng điện khơng tải phản kháng: 104 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV I 0x  Trong đó: Q0 5698   0,9(%) 10.S 10.630 Q0  5698 (VA) công suất phản kháng S  630 (KVA) cơng suất định mức MBA  Dịng khơng tải: I  I 02x  I 02r  0,92  0,162  0,91(%) Trong đó: I ox  0,9 (%) dịng điện khơng tải phản kháng I or  0,16 (%) dịng điện khơng tải tác dụng 7.11 TÍNH TỐN NHIỆT VÀ VỎ THÙNG 7.11.1 Tính kích thước ruột máy - Tính chiều dài ruột máy: Ar  3.(bltb1  bcsmt )  a22  3.(148  166)  20  922(mm) Trong bltb1 = 148 (mm) bề rộng trụ bậc bcsmt = 166 (mm) bề rộng cửa sổ mạch từ a22 = 20 (mm) khoảng cách cuộn cao - Tính chiều rộng ruột máy: Br  2.  amcnn  2.71,  238  381( mm) l ( H 78) Trong  l ( H 78) = 71,4 (mm) bề dày phần lưng cuộn HA+7kV+8kV amcnn = 238 (mm) bề dài mặt cắt ngang nòng - Tính chiều cao ruột máy: H r  lt  2bltb1  459  2.148  755(mm) Trong lt = 459 (mm) chiều cao cửa sổ mạch từ bltb1 = 148 (mm) bề rộng trụ bậc 7.11.2 Tính kích thước thùng - Tính chiều dài thùng A  Ar  2ad  922  2.56,5  1035(mm) Trong Ar = 922 (mm) chiều dài ruột máy ad = 56,5(mm)là khoảng cách theo chiều dài ruột máy đến vách - Tính chiều rộng thùng Trong B  Br  2ar  381  2.63  507( mm) Br =381 (mm) chiều rộng ruột máy ar = 63 (mm)là khoảng cách theo chiều rộng ruột máy đến vách - Tính chiều cao thùng C  H r  ah  755  290  1045( mm) Trong H r = 755 (mm) chiều rộng ruột máy 105 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV ah = 290 (mm)là khoảng cách theo chiều cao ruột máy đến nắp - Tính chiều dài bước sóng: Trong t  a  c  37   45 (mm) a = 37 (mm) chiều rộng khe không khí c = (mm) chiều rộng khe dầu cánh tản nhiệt - Tính chiều dài khai triển bước CTN: ls  2b  t  2 tn  2.190  45  2.1,  407, 4(mm) b = 180 (mm) chiều sâu cánh tản nhiệt Trong đó: t = 45 (mm) chiều dài bước sóng  tn = 1,2 (mm) bề dày tôn cánh tản nhiệt - Tính số cánh tản nhiệt theo chiều dài: ntnd  A 1035   23 (cánh) t 45 A = 1035 (mm) chiều dài thùng Trong t = 45 (mm) chiều dài bước sóng - Tính số cánh tản nhiệt theo chiều rộng: ntnr  Trong B 507   11 (cánh) t 45 B = 507 (mm) chiều rộng thùng t = 45 (mm) chiều dài bước sóng - Tính tổng số cánh tản nhiệt dùng cho máy: ntn   2.(ntnd  ntnr )  2.(23  11)  68 (cánh) Trong ntnd = 23 (cánh) số cánh tản nhiệt theo chiều dài ntnr = 11 (cánh) số cánh tản nhiệt theo chiều rộng - Tính diện tích cánh tản nhiệt: Trong Stnc  ntn  ls H s 106  68.407, 4.750.106  20, 78( m ) ntn  = 68 (cánh) tổng số cánh tản nhiệt ls = 407,4 (mm) chiều dài khai triển bước cánh tản nhiệt H s = 750 (mm) chiều cao cánh tản nhiệt 7.11.3 Tính tốn nhiệt cuộn hạ 0,4 kV - Bề mặt tản nhiệt cuộn hạ: M tnHA  [ k ( D1"  4.ntdlHA  tdlHA  2.DtdxqHA ntdxqHA )].lHA 10 6 , ( m ) Trong  [0, 75.(923, 06  4.0.0  2.853, 93.1)].405.10 6  0, 7991( m2 ) k = 0,75 hệ số kể đến che khuất làm mát D1" = 923,06 (mm) chu vi cuộn HA ntdlHA = số lần thông dầu lưng cuộn HA  tdlHA = (mm) bề dày thông dầu lưng cuộn HA DtdxqHA = 853,93(mm) chu vi thông dầu xung quanh cuộn HA 106 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV ntdxqHA = số lần thông dầu xung quanh cuộn HA lHA = 405 (mm) chiều cao cuộn HA - Tổng bề mặt tản nhiệt hạ thế: M tnHA   3M tnHA  3.0, 799  2,3973( m2 ) M tnHA = 0,799 ( m2 ) bề mặt tản nhiệt cuộn HA Trong số dây quấn trụ - Suất tổn hao tren met cuộn dây: pth1m3HA  Trong 2,14.12 a.b 2,14.2,812.3.9  10  125064 ( W / m3 ) (acd   cdHA )bcd (3,  0, 2).9,  cdHA = 0,2 (mm) cách điện lớp cuộn HA 1 = 2,81 (A/m ) mật độ dòng điện cuộn HA a = (mm) chiều rộng sợi dây quấn HA b = (mm) chiều dài sợi dây quấn HA acd = 3,6 (mm) chiều rộng sợi dây quấn HA có cách điện bcd = 9,6 (mm) chiều dài sợi dây quấn HA có cách điện - Suất dẫn nhiệt bình quân qui ước:  b.a 0,17.9.3, HA  cddqHA cd   0,956(W / m.C ) 2.bcd  cd pHA 2.9,6.0, Trong cddqHA = 0,17 ( W /(m.C ) )là suất dẫn nhiệt cách điện dây HA  cd pHA = 0,3 (mm) bề dày cách điện phía cuộn HA - Suất dẫn nhiệt trung bình:   (a   cdHA ) 0,956.0,17.(3,  0, 2) TBHA  HA cdlHA cd   0, 769(W / m.C )  cdHA HA  cdlHA acd 0, 2.0,956  0,17.3, Trong HA = 0,956 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt bq qui ước cuộn HA cdlHA = 0,17 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt cách điện lớp cuộn HA  cdHA = 0,2 (mm) cách điện lớp cuộn HA acd = 3,6 (mm) chiều rộng sợi dây quấn HA có cách điện bcd = 9,6 (mm) chiều dài sợi dây quấn HA có cách điện - Mật độ dịng nhiệt cuộn hạ thế: qHA  Trong Pcu2 k f M tnHA   2939.1, 018  1248(W / m ) 2, 3973 Pcu2 = 2939 (W) tổn hao + mối hạ dây quấn HA k f = 1,018 hệ số tổn hao phụ dây quấn HA M tnHA = 2,3973 ( m ) tổng bề mặt tản nhiệt cuộn HA - Nhiệt độ chênh lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngồi  oHA 107 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV  oHA  Trong qHA  cd pHA cdlHA 103  1248.0, 3 10  2, 2(C ) 0,17 qHA = 1248 (W / m2 ) mật độ dòng nhiệt cuộn HA  cd pHA = 0,3 (mm) bề dày cách điện phía cuộn HA cdlHA = 0,17 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt cách điện lớp cuộn HA - Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu  odHA : 0,6  odHA  k qHA  0, 2.12480,6  14, 41(C ) Trong k = 0,2 hệ số qHA = 1248 (W / m2 ) mật độ dòng nhiệt cuộn HA 0,6 số lũy thừa kinh nghiệm - Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu odtbHA :  odtbHA   oHA   odHA  2,  14, 41  16, 61(C ) Trong đó: oHA =2,2 (C ) nhiệt độ chênh lòng dây HA so mặt odHA =14,41 (C ) nhiệt độ mặt dây quấn so với dầu 7.11.4 Tính tốn nhiệt cuộn cao kV - Tổng bề mặt tản nhiệt cuộn cao áp kV " ' M tn   3[ k ( D2(7)  D2(7)  4.ntdl (7)  tdl (7)  2.Dtdxq (7) ntdxq (7) )].2.l2(7) 10 6 , (m ) Trong  3[0, 75.(1081,1  973,33)].2.174,5.106  1, 6(m ) k =0,75 hệ số kể đến che khuất làm mát D2' =973,33 (mm) chu vi cuộn CA kV D2" =1081,1 (mm) chu vi cuộn CA kV ntdl (7) =0 số lần thông dầu lưng cuộn CA kV  tdlCA =0 (mm) bề dày thông dầu lưng cuộn CA Dtdxq (7) =0 (mm) chu vi thông dầu xung quanh cuộn CA kV ntdxqCA =0 (mm) số lần thông dầu xung quanh cuộn CA kV lCA =174,5 (mm) chiều cao cuộn CA kV - Suất tổn hao tren met cuộn dây: pth1m3 (7)  1, 68  1, 68 Trong  221 d 72 10 (W / m3 ) ( d 7'   cd (7) )d 7' 3, 042.2 10  123650(W / m3 ) (2, 05  0, 4)2, 05  cd (7) = 0,4 (mm) cách điện lớp cuộn CA 7kV  21 = 3,04 (A/m ) mật độ dòng cuộn cao kV d = (mm) đường kính sợi cuộn CA kV d 7' = 2,05 (mm) đường kính sợi cuộn CA kể cách điện - Suất dẫn nhiệt bình quân qui ước cuộn CA kV 108 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV (7)  cddq (7) ' d  d7 d7 0, Trong  0, 25  2, 26(W / m.C ) 2, 05  0, cddq (7) = 0,25(W /(m.C ) )là suất dẫn nhiệt cách điện d.quấn 7kV d7 = (mm) đường kính sợi cuộn CA kV d 7' = 2,05 (mm) đường kính sợi cuộn CA kể cách điện - Suất dẫn nhiệt trung bình cuộn cao áp kV   ( d '   ) 2, 26.0,17.(2, 05  0, 4) TB (7)  (7) cdl (7) cd (7)'   0, 751(W / m.C )  cd (7) (7)  cdl (7) d7 0, 4.2, 26  0,17.2, 05 Trong (7) = 2,26 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt bq qui ước cuộn CA 7kV cdl (7) = 0,17 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt cách điện lớp CA kV  cd (7) = 0,4(mm) cách điện lớp cuộn CA kV d 7' =2,05(mm) đường kính sợi cuộn CA kV kể cách điện - Mật độ dòng nhiệt cuộn cao áp kV q(7)  Trong Pcu2(7)dm M tn   2289  1431(W / m ) 1, Pcu2(7)dm = 2289 (W) tổn hao dây quấn CA kV định mức M tn  = 1,6 ( m ) tổng bề mặt tản nhiệt cuộn CA kV - Nhiệt độ chênh lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngồi  oCA pth1m (7)  b2(7) 123650.17,152 6  o (7)  10  10 6  6, 05(C ) 8TB (7) 8.0, 751 Trong pth1m (7) =123650 (W / m3 ) suất tổn hao m3 cuộn CA kV 3  b (7) =17,15 (mm) bề dày phần bụng cuộn CA kV TB (7) = 0,751 (W / m.C ) suất dẫn trung bình cuộn CA kV - Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu  odCA : 0,6  od (7)  k q(7)  0, 2.14310,6  15, 64(C ) Trong k = 0,2 hệ số q(7) = 1431 (W / m2 ) mật độ dòng nhiệt cuộn CA kV 0,6 số lũy thừa kinh nghiệm - Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu  odtbCA :  odtb (7)   o (7)   od (7)  6, 05  15, 64  21, 69(C ) o (7) =6,05 (C ) nhiệt độ chênh lịng dây quấn CA so mặt ngồi Trong đó: 109 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV  odCA =15,64 (C ) nhiệt độ mặt ngồi dây quấn CA so với dầu 7.11.5 Tính tốn nhiệt cuộn cao kV - Bề mặt tản nhiệt cuộn cao áp kV " ' M tn8   3[k ( D2(8)  D2(8)  4.ntdl (8)  tdl (8)  2.Dtdxq (8) ntdxq (8) )].l2(8) 10 6 , (m ) Trong  3[0, 75.(1118, 78  1214, 6)].385.106  2,02( m ) k = 0,75 hệ số kể đến che khuất làm mát ' D2(8) = 1118,78 (mm) chu vi cuộn CA kV " D2(8) = 1214,6 (mm) chu vi cuộn CA kV ntdl (8) = 0là số lần thông dầu lưng cuộn CA kV  tdl (8) = (mm) bề dày thông dầu lưng cuộn CA kV Dtdxq (8) = (mm) chu vi thông dầu xung quanh cuộn CA kV ntdxq (8) = (mm) số lần thông dầu xung quanh cuộn CA kV l2(8) = 385 (mm) chiều cao cuộn CA kV - Suất tổn hao tren met cuộn dây: pth1m3 (8)  1, 68  1, 68 Trong  222 d82 10 (W / m3 ) (d8'   cd (8) )d 8' 2,852.2,52 104  109658(W / m3 ) (2, 55  0,5)2, 55  cd (8) = 0,5 (mm) cách điện lớp cuộn CA kV  22 = 2,85 (MA/m 2) mật độ dòng cao d = 2,5 (mm) đường kính sợi cuộn CA kV d 8' = 2,55 (mm) đường kính sợi cuộn CA kể cách điện - Suất dẫn nhiệt bình quân qui ước cuộn CA kV cddq (8) 0, 25 (8)    2,52(W / m.C ) ' 0, Trong đó: d8  d8 d8 0, 2,55  2,5 2,5 cddq (8) =0,25(W /(m.C ) )là suất dẫn nhiệt cách điện dây quấn kV - Suất dẫn nhiệt trung bình cuộn cao áp   (d '   ) 2, 52.0,17.(2,55  0, 5) TB (8)  (8) cdl (8) cd (8)'   0, 771(W / m.C )  cd (8) (8)  cdl (8) d8 0,5.2, 52  0,17.2, 55 Trong (8) =2,52 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt b.q qui ước cuộn CA kV cdl (8) = 0,17 (W / m.C ) suất dẫn nhiệt cách điện lớp CA kV  cd (8) = 0,5 (mm) cách điện lớp cuộn CA kV d8' = 2,55(mm) đường kính sợi cuộn 8kV kể cách điện 110 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV - Mật độ dòng nhiệt cuộn cao áp: q(8)  Trong Pcu2(8)dm M tn8   2040  1010(W / m ) 2, 02 Pcu2(8)dm =2040(W) tổn hao dây quấn CA 8kV định mức M tnCA  =2,02( m2 ) tổng bề mặt tản nhiệt cuộn CA kV - Nhiệt độ chênh lòng dây quấn hay lõi sắt với mặt ngồi oCA pth1m (8)  b2(8) 109658.15, 252  o (8)  10 6  10 6  4,13(C ) 8TB (8) 8.0, 771 pth1m (8) = 109658 (W / m ) suất tổn hao m3 cuộn dây CA kV Trong 3  b (8) = 15,25 (mm) bề dày phần bụng cuộn CA kV TB (8) = 0,771 (W / m.C ) suất dẫn trung bình cuộn CA kV - Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu odCA : 0,6  od (8)  k q(8)  0, 2.10100,6  12, 7(C ) Trong k = 0,2 hệ số q(8) = 1010 (W / m2 ) mật độ dòng nhiệt cuộn CA kV 0,6 số lũy thừa kinh nghiệm - Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn dầu odtbCA :  odtb (8)   o (8)   od (8)  4,13  12,  16,83(C ) Trong đó:  o (8) = 4,13 (C ) nhiệt độ chênh lòng dây kV so với mặt  od (8) = 12,7 (C ) nhiệt độ mặt dây quấn 8kV so với dầu 7.11.6 Tính cuối nhiệt độ chênh dây quấn dầu MBA - Bề mặt xạ thùng M bx : A.B )].10 6 , (m ) 1035.507  [407, 4.68.750  2(1045  750).(1035  507)  ( )].10 6  21,95(m ) ls = 407,4 (mm) chiều dài khai triển cánh tản nhiệt; M bx  [ls ntn  H s  2( H  H s ).( A  B)  ( Trong ntn  = 68 (cánh) tổng số cánh tản nhiệt; H = 1045 (mm) chiều cao thùng dầu H s = 750 (mm) chiều cao cánh tản nhiệt A = 1035 (mm) chiều dài thùng dầu B = 507 (mm) chiều rộng thùng dầu - Bề mặt đối lưu thùng M dl : M dl  (ntn  ls (1  (b / a ) ).H s  2( H  H s )( A  B )  A.B ).106 , (m ) 190 111 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV  (68.407,4.(1 Trong (180/37)2 ).750  2(1045 750)(1035 507)  1035.507).106 19,36(m2 ) 190 b = 180(mm) bề sâu cánh tản nhiệt a = 37(mm) chiều rộng khe khơng khí ls = 407,4(mm) chiều dài khai triển cánh tản nhiệt; ntn  = 68 (cánh) tổng số cánh tản nhiệt; H = 1045 (mm) chiều cao thùng dầu H s = 750 (mm) chiều cao cánh tản nhiệt A = 1035 (mm) chiều dài thùng dầu B = 507 (mm) chiều rộng thùng dầu - Độ chênh nhiệt thùng khơng khí: 0,8 t k  k ( PoTB  PCu2(15) )    , (C )  2,8.M bx  2,5.M dl   1, 05.(1003  6471)     2,8.21,95  2,5.19,36  Trong 0,8  25, 41(C ) k  1,05 P0TB = 1003 (W) tổn hao trung bình không tải PCu2(15) = 6471(W) tổng tổn hao ngắn mạch cấp 15 kV M bx = 21,95 ( m ) bề mặt xạ thùng M đl = 19,63 (m2 ) bề mặt đối lưu thùng Nhận xét: Ta cần so sánh tổng tổn hao cấp 15 kV cấp 22 kV.Nếu tổng tổn hao cấp lớn chọn cấp điện áp để tính cho biểu thức - Độ chênh nhiệt dầu – thùng: 0,8  d t  k (P  P   k1 0,165  oTB Cu2(15)  , (C ) 2, 5.M dl   1, 05.(1003  6471)   1.0,165   2,5.19,36   Trong đó: 0,8  9, 67(C ) k1  hệ số làm lạnh dầu tự nhiên k  1,05 P0TB = 1003 (W) tổn hao không tải PCu2(15) = 6471(W) tổng tổn hao ngắn mạch cấp 15kV M đl = 19,36 ( m2 ) bề mặt đối lưu thùng - Nhiệt độ chênh dầu khơng khí: d' k  d t  t.k , (C )   d t   t k  9, 67  25, 41  35, 08(C ) 112 Chương Trong đó: Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV  d t = 9,67 (C ) nhiệt độ chênh dầu sát vách thùng so với thùng  t.k = 25, 41 (C ) nhiệt độ chênh thùng khơng khí - Nhiệt độ lớp dầu – khơng khí < 50  : d k  1, 2. d' k  1, 2.35, 08  42,1(C ) Trong  d' k = 35,08 (C ) nhiệt độ chênh dầu khơng khí - Nhiệt độ dây quấn hạ - Khơng khí < 60  :  o.kHA   o dtbHA   d' k  16, 61  35, 08  51,69(C ) Trong d' k = 35,08 (C ) nhiệt độ chênh dầu khơng khí  o.dtbHA = 16,61 (C ) nhiệt độ chênh TB dây quấn HA dầu - Nhiệt độ dây quấn cao kV- Khơng khí < 60  :  o.k (7)   o.dtb (7)   d' k  21, 69  35, 08  56, 77(C ) Trong  d' k = 35,08 (C ) nhiệt độ chênh dầu khơng khí  o dtb (7) =21,69 (C ) nhiệt độ chênh TB dây quấn 7kV dầu - Nhiệt độ dây quấn kV – Khơng khí < 60   o.k (8)   o.dtb (8)   d' k  16,83  35, 08  51,91(C ) Trong  d' k = 35,08 (C ) nhiệt độ chênh dầu khơng khí  o.dtb (8) =16,83 (C ) nhiệt độ chênh TB dây quấn 8kV dầu - Thể tích thùng: Trong Vt  A.B.H 106  1035.507.1045.106  548,34(lít) A = 1035 (mm) chiều cao thùng B = 507 (mm) chiều cao thùng H = 1045 (mm) chiều cao thùng - Trọng lượng ruột máy: Gr  1, 2(Gdq  GFe ), (kg ) Trong  1, 2(Gdq1cd  GmHA  Gdq 2(7)  GrCA1  Gdq 2(8)  GrCA  GFe ), (kg )  1, 2(143,16  8, 76  99, 21  0,301  114, 41  0,106  755,5)  1346(kg ) Gdq1cd =143,16 (kg) trọng lượng dây quấn hạ có cách điện GmHA = 8,76 (kg) trọng lượng mối hạ Gdq 2(7) = 99,21 (kg) trọng lượng dây quấn kV GrCA1 = 0,301 (kg) trọng lượng dây dẫn cao Gdq 2(8) = 114,41 (kg) trọng lượng dây quấn kV GrCA = 0,106 (kg) trọng lượng dây dẫn cao GFe = 755,5 (kg) trọng lượng lõi sắt mạch từ - Thể tích ruột máy: Vr  Gr 1346   0, 224( m3 )  224(lít)  rCu 6000 113 Chương Thiết kế máy biến áp điện lực 630kV  rCu =6000 ( kg / m3 ) tỷ trọng trung bình ruột máy Gr =1346 (kg) lượng ruột máy - Thể tích dầu cánh tản nhiệt: Vdctn  H s b.c.ntn  10 6  750.180.8.68.106  73, 44(lít) Trong H s = 750 (mm) chiều cao cánh tản nhiệt b = 180 (mm) bề sâu cánh tản nhiệt c = (mm) bề rộng khe dầu cánh tản nhiệt ntn  = 68 (cánh) tổng số cánh tản nhiệt thùng - Thể tích dầu toàn máy VM  (Vt  Vdctn  Vr )  (548,34  73, 44  224)  397, 78(lít)) Trong Vt = 548,34 (lít) thể tích thùng dầu Vdctn = 73,44 (lit) thể tích dầu cánh tản nhiệt Vr = 224 (lít) thể tích ruột máy Trong 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Phan Tử Thụ, 2006, Thiết kế máy biến áp điện lực, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội SƠ ĐỒ THI CÔNG MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 630 KVA SỐ LIỆU MÁY Kiểu may Công suất định mức (KVA) Điện áp định mức (KV) Số pha Tổ đấu dây HẠ THẾ Số vòng / trụ Số lớp / trụ Kích thước dây Số sợi chập ( Kính  Trục) 10 Kích thước nịng 11 Đệm đầu hạ 12 Dày nịng 13 Cách điện lớp 14 Thông dầu hạ 15 Cách điện cao hạ : 630/15 (22   2, 5%) -0,4/27E3407/250606 : 630 : 22- (15) / 0,4 3,6mm n=3 :3 bề dày : D(D)/yn-11(11) nòng 9,6mm SỐ LIỆU THI CƠNG : 19 vịng : lớp – Quấn Trái m=4 : (3,  9, 6) mm : 3 : 151  238  435mm : 15mm : 3mm : 0,2mm 3mm : 4mm :Thơng dầu sóng 6mm + plastic + giấy 0,3mm cho đủ 8mm Plastic giấy nhún lố 30mm/1 phía Đặt que thông dầu nấu dầu sấy khô 16 Bề dày cuộn hạ cửa sổ : 22mm 17 Khối lượng dây / máy : 150,5Kg (kể mối hạ thế) CAO THẾ - Quấn thành cuộn: cuộn 7KV quấn bên + cuộn 8KV quấn bên - Số vịng cuộn cao hình 577 Số vịng cuộn KV (Phía trong) X2 o IIII o 7KV (A2) Quấn phải (X3) (A3) Số vòng cuộn KV 520 45 45 45 45 50 (Phía trong) X1 o IIIIIIII Quấn phải 18 Số vịng / lớp 19 Kích thước dây 20 Đệm đầu cao IIIIIIII o 8KV (A1) : Cuộn 7KV: 84 vòng : Cuộn 8KV: 150 vòng : Cuộn 7KV: 1  20 /10 ; Cuộn 8KV: 1  25 /10 : Cuộn 8KV: 25mm : Cuộn 7KV: 25 mm phía giáp với gơng; 15mm phía giáp với cuộn dây; canh ngang cuộn 7KV dày 6mm rộng 50mm, số lượng 10 canh định vị chặt vào cuộn dây SƠ ĐỒ THI CÔNG MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 630 KVA 21 Số lớp / trụ : Cuộn 7KV: lớp : Cuộn 8KV: lớp 22 Cách điện lớp : Dây 20 /10  0, 40 mm : Dây 25 /10  0, 50 mm 23 Bề dày cuộn dây : 38,4mm ( phần cửa sổ) 24 Cách điện cuộn 7KV 8KV : 6mm (Thơng dầu sóng 5mm + plastic) 25 Bề dày cuộn cao : Cuộn 7KV: 17,15mm : Cuộn 8KV: 15,25mm 26 Khối lượng đồng cao : Dây 20 /10 : 99,5kg (kể mối hạ) : Dây  25 /10 : 115,1kg 27 Mã hiệu tole : E3407 28 Mật độ từ thông : 1,624 Tesla 29 Đệm đầu rời (dùng vecni dán chặt) 30 Cách điện trụ: : Dùng plastic rộng 60mm quấn lớp phần trụ (sát gông lõi sắt) Sau dùng băng vải băng phủ tồn trụ Băng chồng mí 2mm Tấm vecni cách điện tồn trụ 31 a) Điều chỉnh điện áp : BĐN dạng b) Bộ đổi cấp điện áp : BĐC dạng 32 Yếm che hạ : carton 1,5mm Yếm che cao : carton 1,5mm 33 Yếm che mối cao carton 0,3mm Ống ren cao 8 mm dày 0,6mm 34 Đặt chắn trụ kề lớp carton 1,5mm + lớp plastic 35 Đặt chắn mối cao xà ép gông carton 1,5mm Cấp 15 đấu D: Z1-C2-C3; Y1-B2-B3; X1-A2-A3; C1-Y2-Y3; B1-X2-X3; A1-Z2-Z3 Cấp 22 đấu D: Z1-C2; Z2-C3; Y1-B2; Y2-B3; X1-A2; X2-A3; A1-Z3; B1-X3; C1-Y3 SƠ ĐỒ THI CÔNG MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 630 KVA CÁCH ĐIỆN CHÍNH Bọc giấy 0,3mm + Plastic Carton gợn sóng 6mm CAO ÁP kV CAO ÁP kV HẠ ÁP CAO ÁP kV Cách điện cao haï 8mm