Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngân dầu

Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngân dầu ……… , tháng … năm …… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU Bài thiết kế tốt nghiệp gồm phần: Phần : Vai trò MBA truyền tải phân phối điện Phần : Thiết kế Phần : Chuyên đề:Điều chỉnh điện áp Các vẽ : Bản vẽ tổng lắp ráp A0 Bản vẽ quấn dây sơ đồ nối dây A0 Bản vẽ mạch từ lắp ráp A0 Kết luận Các tài liệu tham khảo Mục lục Hà nội, ngày 14 tháng 03 năm 2005 Sinh viên thực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I: VAI TRÒ CỦA MBA TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG I VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (Hình l.l) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện nơi tiêu thụ điện lớn, vấn đề lớn đặt cần giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế đảm bảo tiêu kĩ thuật Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Như ta biết, công suất truyền tải đường dây, điện áp tăng cao dịng điện chạy đường dây giảm xuống, làm tiết diện dây nhỏ đi, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tồn hao lượng đường dây cung giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải cơng suất lớn xa, tổn hao nết kiệm kim loại mầu đường người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện đường dây cao thế, thường 35, 110, 220 500 KV Trên thực tế, máy phát điện thường khơng phát điện áp lí an toàn, mà phát điện áp từ đến 21KV, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thường sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trước sử dung điện cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp máy phát điện tức đầu đường dây dẫn thiết bị giảm điện áp trước đến hộ tiêu thụ gọi máy biến áp (MBA) Thực hệ thống điện lực, muốn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất MBA hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất trạm phát điện LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Những MBA dùng hệ thống điện lực gọi MBA điện lực hay MBA công suất Từ ta thấy rõ, MBA làm nhiệm vụ truyền tải phân phối lượng khơng chuyển hóa lượng Ngày khuynh hướng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu chế tạo để giảm trọng lượng kích thước máy Nước ta ngành chế tạo MBA thực có chỗ đứng việc đáp ứng phục vụ cho công công nghiệp đại hóa nước nhà Hiện sản xuất MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110 kV II ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác, với tần số không thay đổi Đầu vào MBA nối với nguồn điện, gọi sơ cấp (SC) Đầu MBA nối với tải gọi tà thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu TC lớn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu TC nhỏ điện áp vào SC ta có MBA hạ áp Các đại lượng thông số đầu sơ cấp + U1 : Điện áp sơ cấp + I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp + P1 : Công suất sơ cấp + Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp Các đại lượng thông số đầu thứ cấp + Ul : Điện áp thứ cấp + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + P1 : Công suất thứ cấp + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp III CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC Các lượng định mức MBA nhà chế tạo qui định cho phù hợp với loại máy Có đại lượng định mức MBA Điện áp định mức Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm điện áp cực dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức, người ta qui ước với MBA pha điện áp định mức điện áp pha với MBA pha điện áp dây Đơn vị điện áp ghi nhãn máy thường kV Dòng điện định mức Dòng điện định mức dòng điện qui định cho dây quấn MBA, ứng với công suất định mức điện áp định mức Đối với MBA pha dòng điện định mức dòng điện pha Đối với MBA pha dịng điện định mức dịng điện dây Cơng suất định mức Công suất định mức MBA công suất biểu kiến định mức Công suất định mức kí hiệu Sđm , đơn vị VA, KVA Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm = U2d.I2đm = U1đm I1đm Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm = 3.U 2dm I dm = 3U1dm I1dm IV CÔNG DỤNG CỦA MBA LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MBA sử dụng rộng rãi đời sống, phục vụ việc sử dụng điện vào mục đích khác : + Trong thiết bị lị nung có MBA lị + Trong hàn điện có MBA hàn + Làm nguồn cho thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp ) + Máy biến áp thử nghiệm + Và đặc biệt quan trọng MBA điện lực sử dụng hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trị vơ quan trọng, dùng để truyền tải phân phối điện ,vì nhà máy điện cơng suất lớn thường xa trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp hộ tiêu thụ ) cần phải xây dựng hệ thống truyền tải điện Điện áp nhà máy phát thường : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV Để nâng cao khả truyền tải giảm tổn hao cơng suất đường dây phải giảm dịng điện chạy đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thường 127V đến 500V động công suất lớn thường đến 6KV V.VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Hiện mang điện trải rộng khắp nơi, điện sản xuất số nhà máy phát điện , mà nhà máy xây dựng nơi có đặc điểm gần sông hồ lớn , gần mỏ than ….vì mà cách xa nơI tiêu thụ hàng trăm hàng nghìn km Điện có đặc điểm xản xuất cần phảI tiêu thụ Chính cần phảI truyền tảI điện tới nơI tiêu thụ Điện truyền tảI đường dây điện.Với mạng lưới dài tới hàng trăm hàng nghìn km LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giả sử ta cần truyền tảI công suất P máy phát quãng đường dài Công suất P , hiệu điện U dòng điện dây dẫn liên hệ với biểu thức P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đường dây có cơng suất hao phí ΔP biến thành nhiệt toả vào môI trường Ta có biểu thức tính tổn hao : ΔP= U2/R Trong R điện trở dây dẫn Vì ΔP tổn hao công suất cần phải giảm ΔP xuống mức thấp Chẳng hạn muốn giảm ΔP xuống 100 lần ta làm hai cách: • Giảm R xuống 100 lần • Tăng u lên 100 lần Nếu làm theo cách thứ ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần ,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lượng dâu dẫn lên 100 lần Điều tốn ta phải tăng sức trống đỡ cột lên 100lần giá thành vật liệu cao.Như ta biết việc tăng U lên 10 lần thực ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mơ hình mạng điện sau đây: Máy phát điện nhà máy phát điện tạo dòng điện tới 24kv.Trạm biến áp nhà máy điện có khả nâng điện lên tới 500kv Quãng đường truyền tảI xa cần diện áp cao Trên quãng đường truyền tảI cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp điện áp nơi tiêu thụ cần điện áp thấp vai trăn vol Trong hệ thống điện cần phải có tối thiểu 4÷ lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất đặt máy biến áp gấp lần công suất máy phát điện LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Người ta tính gấp 6÷7 hay lần hiệu suất máy biến áp thường lớn 98 ÷99 % số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao hệ thống điện đáng kể Có thể nói mạng truyền tải điện MBA chia làm hai loại MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian MBA phân phối • MBA truyền tải điện áp cao ,cơng suất lớn đảm nhiện cung cấp điện cho vùng, khu vực Vì yêu cầu loại máy là: Un phải lớn đông thời phảI điều chỉnh điện áp đưới tải • MBA phân phối với cơng suất vừa nhỏ,cung cấp điện cho vùng dân cư nhỏ, hay số nhà máy yêu cầu với loại Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh khơng điện,hay thận chí khơng điều chỉnh Đề tài em thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp với công suất S= 6300 KVA vơi điện áp 22/ 6,3 kv.Đây thuộc loại MBA trung gian PHẦN II : THIẾT KẾ Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp công suất 6300 kVA Các số liệu ban đầu: Dung lượng 6300 kVA Điện áp 22000 ±9.1,78%/6300 V Tần số 50Hz LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tổn hao không tải 8500 W Tổn hao ngắn mạch 48000 W Điện áp ngắn mạch 7,5% Dòng điện khơng tải 0,8% Tổ nối dây CHƯƠNG I TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP I XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP - Dựa vào số liệu ban đầu nhiệm vụ thiết kế cho ta xác định đại lượng điện sau: Dung lượng pha Sf = S 6300 = = 2100( KVA) 3 Dung lượng trụ: Str = S 6300 = = 2100( KVA) 3 Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp : I1f = Sdm 6300.10 = = 165,3( A) 3U dm 3.22000 - PHía hạ áp : I2 = Sdm 6300.10 = = 377,35( A) 3U dm 3.6300 Dòng điện pha định mức - Phía cao áp nối Y: I1f = I1 = 165,3 (A) - Phía hạ áp nối Δ: U2f= I2 = 333,33( A) Điện áp pha định mức: - Phía cao áp nối Y: U1f = U1 = 22000 = 12701,7(V ) - Phía hạ áp nối Δ: U2f = U2 = 6300 (V) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1) Ut1 = 50 (kV) ; Ut2 = 20 (kV) II CHỌN CÁC SỐ LIỆU XUẤT PHÁT VÀ TÍNH TỐN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 1.Với Ut1 = 50 (QV) Tra bảng 14 – tài liệu1 Có : Δ = 18 (mm) δ12 = (mm) *Theo cơng thức (20-13a) TL1 có : Δ1 + Δ2 = K S t Chọn K = ⇒ Δ1 + Δ2 = 2100 = 13,5 (cm) * Chiều rộng quy đổi từ trường tản bc = Δ + Δ1 + Δ = 18 + 45,1 = 63,1 (mm) Hệ số quy đổi từ trường tản: Kr = 0,95 Thành phần điện áp tác dụng điện áp ngắn mạch Unr% = P1 48000 = = 0,76% 10 sdm 10.6300 Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch Un % = U r2 % − U nr2 % = 7,5 − 0,76 = 7,46% CHƯƠNG II THIẾT KẾ MẠCH TỪ CHỌN TÔN SILIC Lõi sắt phần mạch từ MBA, phần dẫn từ thông MBA Do thiết kế cần phẩi đảm bảo cho thoả mãn yêu cầu như, tổn hao sắt phụ nhỏ, lượng tơn silic sử dụng cho hệ số điều đầy lõi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xét trường hợp điện áp sơ cấp phía cao áp thay đổi phạm vi từ U1max đến U1min Để đảm bảo cho điện áp thứ cấp U2 có thay đổi phạm vi từ đến ΔU2, sức điện động phía thứ cấp phải thay đổi từ U2 (lúc khơng tải) đến U2 + ΔU2 (lúc tải định mức) Khi đó, tỉ số biến đổi điện áp thay đổi phạm vi U 1*max U 1*min ; k = kmax = U2 U + ΔU Dựa vào kmaxkmin để tính cho máy biến áp có điện áp phía thứ cấp giữ giá trị định mức (lúc khơng tải) giá trị trung bình cực đại cực tiểu ta có: U2đm = U2 + ΔU 2 Điện áp sơ cấp nằm giới hạn U1max = kmax.U2đm đến U1min = kmin.U2min Điện áp định mức phía sơ cấp, giá trị trung bình: U1đm = U max + U k + k = U dm max 2 Phạm vi điều chỉnh điện áp: ± U2đm k max − k Hiệu số thay đổi điện áp: U1max – U1min = U2dm(kmax - kmin) Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp Phần dây quấn, nhờ đầu phân áp chuyển mạch nối không nối với dây quấn làm việc gọi dây quấn điều chỉnh Các hệ thống điều chỉnh thường gặp mơ tả hình 17.2 Sơ đồ hình 17.2a dây quấn điều chỉnh nối thuận với dây quấn làm việc, khoảng điều chỉnh (1-11) hình17.2b dây quấn điều chỉnh với dây quân làm việc (dây quấn bản) tương ứng với hai nửa khoảng điều chỉnh cs hai phầ: AB - điều chỉnh tĩnh CD - điều chỉnh thơ, số vịng dây quấn CD thường lớn dây 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP quấn AB nấc điều chỉnh tĩnh Sơ đồ hình 172c, để giữ điện áp thứ cấp khơng đổi khí điện áp phía sơ cấp giảm, ta di chuyển vị trí tiếp xúc chuyển mạch W từ vị trí đến 2, 3,…6 Tiếp tục chuyển vị trí P từ I sang vị trí số II, lúc vị trí chuyển mạch W sang nấc 7, 8… Khi máy biến áp làm việc nấc điều chỉnh thấp mà giữ nguyên công suất truyền, tổn hao dây quấn sơ cấp tăng so với lúc điện áp sơ cấp định mức Xét trường hợp hình 17.2a c Giả sử điện áp sơ cấp giảm ΔU1, dịng điện phía sơ cấp là: I1 = I1đm U1dm U1dm − ΔU1 Điện trở dây quấn ứng với nấc giảm điện áp tỉ lệ với số vòng dây (hoặc điện áp): R1 = R1đm U1dm − ΔU1dm U1dm R1đm điện trở tương ứng với đầu phân áp điện áp định mức Tổn hao dây quấn sơ cấp là: ΔP1 = I21đmR1đm U1dm U1dm − ΔU1 = I21R1đm ΔU1 1− ΔU1dm Tương tự cho trường hợp điện áp phía sơ cấp tăng lên U1đm + Δ U1, tương ứng tổn hao I21đmR1đm 1− ΔU1 U1dm Thí dụ phạm vi điều chỉnh ± 12%, tỏn đầu phân áp +12% 0,895, đầu -12% 1,135 (I21đmR1đm) Sơ đồ hình 17.2c ,có khác đơi chút Khi điện áp nhỏ định mức, dây quấn điều chỉnh nối ngược, lúc điện trở dây quấn tăng so với lúc điện áp sơ cấp định mức Điện áp sơ cấp giảm lượng ΔU1, điện trở dây quấn sơ cấp R1đm(U1đm + ΔU1)/U1đm, I1 gióng tính cơng thức, ta có: 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ⎛ ΔU1 ⎞ ⎜1 + ⎟ + Δ U U U ( ) ⎝ U1dm ⎠ dm dm 1 ΔP1 = I 1đmR1đm = I R 1dm 1dm (U1dm − ΔU1 )2 ⎛ ΔU1 ⎞ ⎜1 − ⎟ ⎝ U1dm ⎠ So sánh với trường hợp nấc điện áp thấp (cùng công suất phạm vi điều chỉnh) sơ đồ điều chỉnh b) sơ đồ điều chỉnh a c, ta có: 1+ ΔU1 (ΔP1 )b U1dm = (ΔP1 )a c − ΔU1 U1dm Xét trường hợp phạm vi điều chỉnh ± 12% nấc điều chỉnh – 12% có: (ΔP1)b = 1,445I21đmR1đm; (ΔP1 )b = 1, 27 (ΔP1 )a ,c Sơ đồ điều chỉnh hình có tổn hao dây quấn sơ cấp lớn so với sơ đồ Tóm lại, cơng suất truyền tải khơng đổi, khí điện áp lưới cung cấp giảm nhỏ điện áp định mức làm tăng tổn hao dây quấn có điều chỉnh Phạm vi thay đổi điện áp lớn, làm tăng tổn hao cơng suất Do phải qui định giữ nguyên công suất truyền tải đén điện áp (nhỏ điện áp định mức) Dưới điện áp qui định đó, giữ dịng điện khơng đổi – tức giảm công suất tỷ lệ với độ giảm điện áp Thí dụ phạm vi điều chỉnh ±16% cho phép giữ nguyên công suất truyền tải máy biến áp phạm vi + 16 đến -10% (Sđm), nhỏ giá trị kể giữ dòng điện không đổi Như đầu phân áp -16% máy biến áp truyền công suất Sđm()1-0,16(1-0,1) = 0,93Sđm 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN Á TỐT NGHIỆP N hương phápp thiết kế dây d quấn điều đ chỉnh Ph T Tính tốn dây quấn điều chỉnhh phụ thuộộc vào sơ đồ chọn, phạm vi điều chỉnhh tăng số s cấp điều u chỉnh dùng sơ đồ đ hình trrên Dây qu uấn điều chhỉnh có th hể nối với dây quấn hooặc tách rờ ời khỏi dâyy quấn tạo thhành tám vòng độc lập (1-1’; 2-2’,…) m mạch vòng tươnng ứng vớii cấp điều chỉnhh điện áp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cách nối thực cho điện áp hai vịng dây kề khơng vượt điện áp hai nấc điều chỉnh Nếu nối tự nhiên theo thứ tự kề điện áp hai vòng kề a b điện áp nấc điều chỉnh Giả sử điện áp định mức 30kV (nối sao) phạm vi điều chỉnh điều chỉnh có điện áp (30000 ).0,02 = 346 V Khi nối theo thứ tự tự nhiên dây quấn kề nhau, điện áp hai vòng kề a b 346 = 2422V Trong nối theo sơ đồ điện áp hai lớp 346 = 692V Khi thí nghiệm phương pháp điện áp cảm ứng (gấp đơi) điện áp hai vịng dây cao Phương pháp điều chỉnh đòi hỏi sử dụng dây quấn điều chỉnh độc lập quấn dọc theo chiều cao trụ Đặt đầu điều chỉnh dây quấn chiều dòng điện ngược lại (chuyển mạch sang vị trí II) làm cho phân bố từ trường phức tạp, tăng từ trường tàn phụ, tăng tổn hao phụ tăng lực ngắn mạch dọc trục Phương pháp điều chỉnh theo sơ đồ hình cho phép dùng hai loại dây quấn điều chỉnh, phạm vi điều chỉnh rộng sử dụng dây quấn điều chỉnh độc lập Một kiểu dây quấn độc lập gồm hai phần AB CD Sử dụng loại dây quấn điều chỉnh quấn dọc chiều cao trụ làm giảm lực điện động ngắn mạch Tuy nhiên dây quấn dàn thành lớp mỏng, cách điện vòng dây tăng (hình17.4b) làm giảm an tồn chịu lực ngắn mạch Vì dây quấn điều chỉnh phải chế tạo thân trọng, bên ngồi có cách điện giữ chặt dây quấn để không biến dạng Phạm vi điều chỉnh máy biến áp điều chỉnh tải rộng, từ ± 10% đến ±20%, có cịn lớn Điện áp nấc phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh có số nấc chuyển mạch, thường từ đến 2% điện áp định mức, máy biến áp cơng suất lớn, điện áp nấc cịn nhỏ Xét sơ đồ sử dụng cho điều chỉnh điện áp tải thời điểm chuyển mạh làm việc đầu phân áp Trong thời gian dây quấn điều chỉnh bị tách rời khơng nối với dây quấn xác định điện dung C1 C2 Khi dây quấn điều chỉnh lại chuyển mạch P nối vào dây quấn chỉnh có chênh điện áp tiếp điểm P gây phóng điện Phóng điện khơng phải lúc làm hỏng máy biến áp gây tiếng nổ tia lửa 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN Á TỐT NGHIỆP N điện Muốn khhử tượ ợng phóng điện này, có c thể nối dây quấn điều đ chỉnh qua điện trở lớ ớn (hình 17.5) Nếu sử dụng sơ s đồ hìnnh 17.5 tạạo khe hở g dây quấn điều chỉnh dây quấn đđiều chỉnh h thơ hẹẹp, làm nhhư điện dungg dây quấn điều u chỉnh tinhh điều chỉnh c thô llớn, điện áp hai dây quấnn bé, khôn ng tạo tiia lửa chuyển mạch m P làm m việc th hời điểm t Cũngg dùùng chắn c sắt phhía ngồi dây d quấn điều đ chỉnh, làm tăng điện dungg dây quấn điều chỉnh ddây quấn chỉnh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyên tắc điều chỉnh điện áp có tải Khi điều chỉnh điện áp tải, tiếp điểm chuyển mạch không nối ngắn mạch vịng, đồng thời khơng phép hở mạch Người ta dùng hệ thống tiếp điểm kép, nối điện trở (hoặc kháng) cặp tiếp điểm, để thời gian chuyển từ tiếp điểm, để thời gian chuyển từ tiếp điểm qua tiếp điểm kê bên hạn chế dịng điện ngắn mạch Hình17.8 Mơ tả bước điều chỉnh xuống đầu phân áp thấp chuyển mạch kiểu điện trở Để đơn giản ta giả thiết dây quấn điều chỉnh nằm phía thứ cấp Trong thực tế đầu điều chỉnh thường nằm phía điểm trung tính khơng đặt đầu cực dây quấn Điện trở R chọn cho điện áp rơi điện trở trình chuyển mạch làm việc tương ứng với dòng điện định mức (U’ = Iđm.R, U’ điệ áp nấc điều chỉnh) đồ thị vectơ hình … vị trí d, dòng điện hai điện trở R khác Bỏ qua điện trở dây quấn, giả thiết máy biến áp mang tải với dòng điện định mức, ta có : - nhánh a : - nhánh b: I’ = I’’ = Iđm + Icb Iđm - Icb Dòng điện cân bằg Icb = U’/2R pha với điện áp U’ Iđm/2 Đị thị vectơ hình … cho thấy dao động điện áp chu trình chuyển nấc phân áp Loại chuyển mạch dùng điện trở có điện áp thay đổi lớn cosϕ = Hình 17.8 mô tả điều chỉnh điện áp dùng chuyển mạch kiểu kháng điện vị trí c e cuộn kháng có điện kháng bình thường vị trí làm việc a f, dòng điện qua hai nửa cuộn kháng ngược chiều, điện kháng kháng với điện trở nhỏ bỏ qua vị trí này, dòng điện nhánh vòng ngắn mạch (n m) mơ tả chi tiết hình 17.8 dịng điện cân dịng từ hố kháng điện nối với điện áp mọt nấc điều chỉh Bỏ qua điện trở dây quấn tổn hao lõi thép kháng điện, dòng điện dòng phản kháng Dòng điện từ đầu phân áp chảy đến k, bỏ qua trở kháng 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP phần dây quấn hai đầu phân áp Iđm (phụ tải định mức) Dòng điện qua nhánh n m là: I’ = 1 Iđm + I’’ = Iđm - Icb 2 Kháng điện thường thiết kế cho dịng điện từ hố Iμ = Icb = Iđm (0,5 ÷ 0,6Iđm) Với thiết kế hai giá trị I’ I’’ Iđm (trường hợp I’ = Iđm) hình … chọn dịng điện cân phụ tải có cosϕ = 0,8 cho I’ = Iđm Điện áp rơi dòng điện cân hai nửa kháng điện trị số lệch pha góc 1800 (ngược chiều nhau), nửa điện áp nấc điện kháng tương ứng kháng điện là: Xmn = U' , U’ điện áp nấc phân áp Icb Điện kháng nửa dây quấn (nk mk) vị trí hình … là: Xnk = Xmk = 1 U' Xmn = (tỷ lệ với bình phương số vịng dây)ư 4 Icb Nếu khán thiết kế ứng với Icb = 0,5Iđm Xmn = 2U ' I dm ; Xnk = U' I dm Điện áp rơi phụ tải định mức kháng Xnk 0,5 U’ Khi cuộn kháng thiết kế ứng với Icb> 0,5Iđm điện áp rơi IđmXnk < 0,5U’ ngược lại, Icb < 0,5 Iđm điện áp rơi IđmXnk > 0,5U’ Giả thiết điện áp phía sơ cấp khơng thay đổi, sơ cấp khơng có dây quấn điều chỉnh, theo đồ thị vecto (hình …), bỏ qua điện trở cuộn kháng, ta đến kết luận: dùng chuyển mạch kiểu cuọn kháng, điện áp rơi chuyển mạch lớn cosϕ gần tới Đồ thị vecto hình… … ứng với I = Iđm So sánh hai trường hợp có dịng điện phụ tải dịng cân bằng, phụ tải thay đổi, dịng cân khơng đổi Ta có kết luận: Cuộn kháng thiết kế ứng với dòng điện phụ tải lâu dài 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điện áp đặt lên dây quấn kháng điện (hình …) gấp đoi điện áp nấc điều chỉnh Cuộn kháng thiết kế ứng với điện áp 2U’ Loại chuyển mạch dùng điện trở khơng thiết kế điện trở thường xun mang dịng điện, phụ tải nhiệt tính ứng với khoảng thời gian chuyển nấc Thời gian chuyển nấc nhỏ, kích thước điện trở bé Để đề phịng khả chuyển mạch khơng đến vị trí (do hư hỏng phần cơ), người ta đặt thêm nguồn chiều (pin) báo tín hiệu vị trí chuyển mạch, đồng thời báo điện trở chuyển mạch hết thời gian mang dòng điện Trong khoảng thời gian chuyển mạch làm việc, dao động điện áp khó phát Về việc dập tắt tia lửa hồ quang xuất tiếp điểm chuyển mạch, loại dùng điện trở nhanh dập tắt loại dùng cuộn kháng Nhược điểm loại dùng điện trở thiết bị phức tạp Khi đươc chế tạo cẩn thận, chuyển mạch kiểu điện trở làm việc tin cậy Chuyển mạch kiểu điện trở thường chế tạo ứng với 20 đến 100 lần làm việc ngày điện áp 220kV Dây quấn có số vịng dây thay đổi thường nối Phần dây quấn điều chỉnh thường đặt kề điểm trung tính cho phép chế tạo chuyển mạch ba pha điện áp cao phần chuyển mạch điện áp thấp Nối đặt nấc điều chỉnh gần đầu cực bối dây trường hợp cá biệt, cần điều chỉnh riêng pha máy biến áp tự ngẫu Khi phía điện áp cao thường xuyên nối đất, chuyển mạch nối phía điểm trung tính, điện chuyển mạch nhỏ nhiều so với điện áp định mức, dễ dàng chế tạo chuyển mạch cho điện tải điện áp cao (tới 500 kV) 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN Á TỐT NGHIỆP LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều chỉnh liên tục Điều chỉnh điện áp liên tục dùng điều chỉnh cảm ứng (hình 17-10) Bản chất máy điều chỉnh động không đồng rôto dây quấn, rôto không quay mà chỉnh quay tới vị trí lệch góc α Dây quấn rơto nối dây cáp ngồi Nhược điểm làm lệch góc pha với lưới Để khắc phục người ta dùng hai máy cảm ứng, máy cảm ứng chịu điện áp nửa (hình 17-11), tiện lợi mômen quay hai phần cân lực ngắn mạch khơng có tác dụng làm quay rơto bị triệt tiêu Máy chế tạo cực Hãng Koch Sterzel chế tạo loại điều chỉnh điện áp liên tục máy biến áp có chuyển dịch (hình 17-12), gồm phần trụ cố định K, đặt dây quấn thứ cấp V2, Dọc trụ K ghép gơng J đặt hai phần dây quấn sơ cấp V1 V’1, nối ngược cực nhau, sinh hai từ thông φ1 φ’1 ngược pha Hình 17-12 Trên hình 17-12a, V1 V2 có từ thơng móc vịng, giả sử vị trí điện áp thứ cấp tăng hình 17-12b, dây quấn V2 có từ thơng φ1 φ’1 ngược chiều, móc vịng nên V2 khơng cảm ứng sức điện động, hình17-12c có từ thơng φ’1 V’1 móc vòng với V2, cảm ứng sức từ động ngược chiều Nếu di chuyển J đến vị trí bất kỳ, xuất V2 sức điện động φ1- φ’1, thực việc thay đổi điện áp liên tục Trong hệ thống máy biến áp có công suất lớn, người ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh điện áp, điều chỉnh trực tiếp hay gián tiếp Hình 1713 dẫn sơ đồ điều chỉnh điện áp trực tiếp Đơn giản điều chỉnh có điểm chung giửa dây quấn sơ cấp thứ cấp hình 17-13a Phương pháp dùng tỉ số biến đổi k từ trở lên Khi tỉ số biến đổi k nhỏ 3, sơ đồ không kinh tế, có biến đổi lớn từ thơng kõi thép Khi ký hiệu β tỉ số biến đổi từ thông, U1 - điện áp sơ cấp ; U2 - điện áp thứ cấp, ta có : β= U − U max U max − U Sơ đồ hay dùng nhiều sơ đồ hình 17-13b,c,d điện áp điều chỉnh phía hạ áp dây quấn nối tiếp song song Ưu việt theo 60 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sơ đồ hình 17-13c, dây quấn điều chỉnh nối trực tiếp với dây quấn nối tiếp song song Hình 17-13d cần dùng chuyển mạch cơng tắc đảo chiều, cấp thay đổi điện áp gấp đôi lần số đầu phân áp Hình 17-13b,d có đầu dây quấn điều chỉnh khơng nối cố định Hình 17-13e thực tế sử dụng cho điện áp đến 200 KV, điện áp cao, điện áp xung nguy hiểm đến phận chuyển mạch Hơn tiếp điểm điện áp cao, cần làm khoảng cách lớn, chuyển mạch khơng cịn kinh tế Hình 17-13 Dây qn điều chỉnh đặt vị trí tuỳ ý, quan tâm đến cách điện tốt nên đặt cho điện áp cực đại đầu tương ứng với đường kính lớn dây quấn (hình 17-14) Làm nhơ có nhược điểm thay đổi điện áp ngắn mạch lớn, điện kháng tản ( từ thông tản ) dây quấn điều chỉnh lớn, dẫn đến tổn hao phụ lực ngắn mạch lớn Ngoài ra, đưa dây dẫn từ dây quấn điều chỉnh khó khăn Hình 17-15 17-16 phương án khắc phục thay đổi lớn điện áp ngắn mạch Hình 17-15 dây quấn điều chỉnh đặt sát trụ thường cạnh dây quấn nối đất, có khó khăn việc đưa đầu dây ra, từ trường tản nhỏ Hình 17-16 17-18 hay áp dụng cho máy biến áp công suất lớn Dây điều chỉnh đặt cùng, kề bên dây quấn nối tiếp Nhược điểm dây quấn điều chỉnh đặt gần điện cao áp, bố trí tiện đơn giản nên tăng cường an tồn cho máy 61 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP u2 u2 p s u1 r p s r u1 Hình 17-14 Hình 17-15 Nếu dây quấn nối tiếp có dây dẫn vào giữa, phân dây quấn điều chỉnh hai phần (hình17-17) đảm bảo chịu lực điện từ Chỉ cần ý cách điện dây dẫn dây quấn điều chỉnh cạnh dây quấn nối tiếp Hình 17-18 cho sơ đồ điều chỉnh điện áp gián tiếp, thông qua máy biến áp phụ trợ Máy biến áp khơng có dây quấn điều chỉnh, giảm khoảng cách cách điện, giảm vật liệu cách điện Phương pháp chiếm kinh tế sử dụng với công suất lớn, 1000 MVA điện áp 4000/230 kv Tương tự, kiểu điều chỉnh gián tiếp điều chỉnh dây quấn đặt máy biến áp Thuận lợi dây quấn điều chỉnh thiết bị điều chỉnh tiếp với điện áp thấp u2 u1 u u1 p s r p s r p s R Hình 17-16 Hình 17-17 Hình 17-18 Điều chỉnh gián tiếp làm trọng lượng máy biến giảm, riêng phận điều chỉnh tách riêng, tiện lợi cho vận chuyển Có điều không lợi tổng trọng lượng thiết bị tăng so với loại điều chỉnh trực tiếp nhìn chung vật liệu tăng từ 25÷ 332% Tất kiểu điều chỉnh điện áp vừa xét điều chỉnh dọc , phần điện áp điều chỉnh (pha) cộng trừ đại số so với điện áp pha nhà máy điện, cần thiết phải nối liên thơng với mạng điện trường hợp góc lệch pha Nừu nối máy biến áp điều chỉnh pha (ngang), ta vừa điều chỉnh điện áp vừa điều chỉnh góc pha để tiện phân bổ phụ tải 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Thiết kế MBA ngành có q trình tồn phát triển lâu, từ xuất ngành chế tạo máy điện tới nayđã có nhiều cải tiến kỹ thuật đẻ nâng cao hiệu sử dụng máy điện nói chung MBA nói riêng Bài viết em hoàn thành kiến thức lý thuyết chủ yếu, nên cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức thực tế trình vận hành sử dụng MBA Nên em mong thầy cô xem xét có ý kiến đóng góp bổ ích cho em trước tốt nghiệp trường, giúp em củng cố kiến thức để bước vào công việc cụ thể sau trường tôt Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn : PHẠM VĂN BÌNH tận tình giúp đỡ em thời gian làm đồ án để em hoàn thành tốt thiết kế tốt nghiệp Các tài liệu tham khảo số tác giả nguồn lý thuyết quan trọng giúp em hiểu để thực tốt đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực Trần Công Thanh 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU Bài thiết kế tốt nghiệp tơi gồm phần: Phần : Vai trị MBA truyền tải phân phối điện Phần : Thiết kế Phần : Chuyên đề:Điều chỉnh điện áp Các... trước Điện áp đặt vào sơ cấp máy biến áp thường hay dao động, phần phụ tải máy biến áp thay đổi, phụ tải máy biến áp nối vào lưới điện thay đổi điện áp từ đầu đường dây Khi điện áp sơ cấp máy biến. .. biến áp không đổi, điện áp đặt lên thiết bị khác điện áp định mức điện áp rơi máy biến áp đường dây Như vậy, muốn giữ điện áp thiết bị dùng điện thay đổi phạm vi hẹp, cần điều chỉnh điện áp Phương