Microsoft Word DDT13 doc KI LO BO OK S CO M 3 LỜI NÓI ĐẦU MBA điện lực (viết tắt là MBA) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện, nó góp phần truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điệ[.]
http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN LỜI NĨI ĐẦU MBA điện lực (viết tắt MBA) phận quan trọng hệ thống điện, góp phần truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến hộ COM tiêu thụ cách hợp lý nhằm để hạn chế bớt tổn hao MBA gồm hai loại: MBA giảm áp MBA tăng áp MBA dùng hệ thống điện gọi MBA điện lực MBA thường sử dụng nhiều lĩnh vực, chủ yếu truyền tải Trong trình truyền tải lưới điện, tăng áp, giảm áp đến hộ tiêu thụ làm cho công suất hệ thống MBA lớn tổn hao tăng lên Hơn nữa, điều kiện khí hậu, địa hình nơi khác nhau, nhu cầu phát triển kinh tế vùng khác dẫn đến yêu cầu thiết kế thông số kỹ thuật KS MBA khác Do đó, việc tính tốn thiết kế MBA phù hợp với yêu cầu đặt cần thiết Ngày nay, công nghệ chế tạo MBA ngày phát triển địi hỏi phải hồn thiện hơn, vật liệu chế tạo ngày tốt Vì vậy, việc tính toán BOO thiết kế phải đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế đạt chất lượng cao, phải lấy tiêu kinh tế làm hàng đầu, giá thành vật liệu thấp Bên cạnh tiêu kinh tế địi hỏi tính kỹ thuật như: i0%, P0, Un%, Pn nằm điều kiện cho phép ứng với loại công suất Trong giới hạn đề tài, tơi xin trình bày phần sau thiết kế MBA điện lực, gồm phần: : Chọn phương án tính sơ kích thước - Phần II : Tính dây quấn hạ áp - cao áp - Phần III : Tính tổn hao tham số ngắn mạch - Phần IV : Tính xác mạch từ tham số không tải - Phần V : Tính nhiệt chọn kết cấu vỏ KIL O - Phần I Trong q trình tính tốn, kiến thức cịn hữu hạn chưa có kinh nghiệm thực tế, nên chắn khơng khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến q thầy bạn đồng nghiệp http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp hồn thành nhờ hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Trung Cư, thầy cô giáo khoa Điện Bộ môn Thiết bị Điện Điện tử tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp KIL O BOO KS COM Em xin chân thành cám ơn! http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 ĐẠI CƯƠNG Như biết, công suất truyền tải đường dây, điện áp COM 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 tổn hao lượng đường dây giảm xuống Vì muốn truyền tải cơng suất lớn xa, tổn hao tiết kiệm kim loại màu, đường dây người ta phải dùng điện áp cao, thường 35,10,220 500kV Trên thực tế máy phát điện khơng có khả phát điện áp cao vậy, thường từ đến 21kV cùng, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác hộ tiêu KS thụ thường yêu cầu điện áp thấp từ 0,4 đến 6kV, tới phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp đầu máy phát điện, tức đầu đường dây dẫn điện giảm điện áp tới hộ tiêu thụ, tức cuối đường dây dẫn điện gọi MBA (viết tắt MBA) BOO Thực hệ thống điện lực, muốn truyền tải phân phối công suất tù nhà máy điện đến tận hộ tiêu thụ cách hợp lý, thường phải qua 3, lần tăng giảm điện áp Do đó, tổng cơng suất MBA hệ thống điện lực thường gấp 3, lần công suất trạm phát điện Những MBA dùng hệ thống điện lực gọi MBA điện lực hay MBA cơng suất Ngồi MBA điện lực cịn có nhiều loại MBA dùng ngành KIL O chuyên môn như: MBA chuyên dùng cho lò luyện kim, MBA hàn điện, MBA dùng cho thiết bị chỉnh lưu, MBA dùng cho đo lường, thí nghiệm Khuynh hướng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu để giảm trọng lượng kích thước máy Về vật liệu dùng loại thép cán lạnh khơng có từ tính tốt mà tổn hao sắt lại ít, nâng cao hiệu suất MBA Khuynh hướng dùng dây nhôm thay dây đồng vừa giảm trọng lượng máy phát triển Ở nước ta ngành chế tạo đời từ ngày hồ bình lập lại Đến sản xuất khối lượng MBA lớn với nhiều chủng loại http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN khác phục vụ cho nhiều ngành sản xuất nước xuất Hiện ta sản xuất MBA dung lượng 25000kVA với điện áp 110kV 1.2 CÁC LOẠI MBA CHÍNH COM Theo cơng dụng, MBA gồm loại sau đây: MBA điện lực dùng để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện lực MBA chuyên dùng cho lò luyện kim, cho thiết bị chỉnh lưu, MBA hàn điện; MBA tự ngẫu biến đổi điện áp phạm vi không lớn dùng KS để mở máy động điện xoay chiều MBA đo lường dùng để giảm điện áp dòng điện lớn để đưa vào đồng hồ đo MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao giống 1.3 CẤU TẠO MBA BOO MBA có nhiều, song thực chất tượng xảy chúng MBA có phận sau đây: Lõi thép, dây quấn vỏ máy 1.3.1 LÕI THÉP (MẠCH TỪ) Mạch từ MBA có hai nhiệm vụ chính: dẫn từ đồng thời khung để làm chỗ tựa cho cuộn dây Mạch từ mà có yêu cầu kỹ thuật KIL O tương ứng: Phải dẫn từ tốt, có tổn hao dịng điện xốy nhỏ nhất, có kết cấu chắn đảm bảo nâng hạ, vận chuyển không làm xê dịch vị trí cuộn dây MBA hệ thống truyền tải điện thường thiết kế với công suất máy lớn, hàng trăm ngàn kVA Khích thước MBA máy điện nói chung tăng chậm so với cơng suất Vì máy lớn phải có hiệu suất cao Lõi sắt gồm thép silic ghép lại ép xà ép bulông tạo thành khung MBA Trên cịn bắt giá đỡ đầu dây dẫn nối với sứ xuyên ty đỡ nắp máy MBA dầu, toàn lõi sắt có quấn dây http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN dây dẫn ngâm thùng đựng dầu MBA, gọi ruột máy Các MBA nhỏ, ruột máy gắn với nắp máy nhấc khỏi thùng dầu lắp ráp, sửa chữa Các MBA cơng suất từ 1000kVA trở lên, ruột máy nặng nên khỏi đáy ruột máy COM bắt cố định với đáy thùng lúc tháo lắp sửa chữa phải nâng vỏ máy lên Lõi sắt gồm phần: Trụ T gông G Trụ phần lõi có lồng dây quấn, gơng phần lõi khơng có dây quấn dùng để khép mạch từ trụ Có nhiều cách phân loại lõi sắt: a Theo xếp tương đối trụ, gông dây quấn, lõi sắt KS chia làm hai loại kiểu trụ kiểu bọc Lõi sắt kiểu trụ: Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ giáp phía phía dây quấn mà khơng bao lấy mặt dây quấn, trụ sắt thường để đứng Tiết diện trụ thường hình trịn (đối với MBA cơng suất nhỏ làm hình chữ nhật) BOO dây quấn có dáng hình trụ tròn Kết cấu đơn giản, làm việc đảm bảo, dùng vật liệu, hầu hết MBA điện lực dùng kiểu Lõi sắt kiểu bọc Kiểu gông từ bao lấy phần dây quấn mà bao mặt bên dây quấn Lõi sắt ''bọc'' lấy dây quấn nên có tên gọi đó.Trụ thường để nằm ngang, tiết diện trụ thường có hình chữ nhật MBA kiểu KIL O có ưu điểm thường không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm chiều dài dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra; chống sét tốt hay dùng dây quấn xen kẽ nên điện dung dây quấn Cdq lớn, điện dung đất Cđ nhỏ nên phân bố điện áp sét dây quấn Nhưng khuyết điểm kiểu chế tạo phức tạp lõi sắt dây quấn; tơn silic nhiều loại kích thước khác dây quấn quấn thành ống tiết diện tròn; trường hợp dây quấn quấn thành ống hình chữ nhật độ bền lực có tác dụng lên dây quấn khơng đều, tốn nguyên vật liệu Lõi sắt kiểu thường thấy số nước Tây Âu chế tạo cho biến áp lị http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN b Ngồi cịn có loại trung gian kiểu trụ kiểu bọc gọi kiểu trụ - bọc Loại hay dùng MBA pha hay ba pha với công suất lớn (hơn 100 ngàn kVA pha) để giảm bớt chiều cao phải COM ''san'' gông sang hai bên Theo xếp khơng gian trụ gơng phân biệt lõi thép có mạch từ đối xứng khơng đối xứng Ví dụ MBA ba pha ba trụ loại mạch từ khơng đối xứng, mạch từ pha ngắn mạch từ hai pha bên cạnh Còn tổ biến áp ba pha - tức gồm MBA pha loại mạch từ đối xứng Theo phương pháp ghép trụ gơng chia loại sắt thành hai kiểu: lõi ghép nối lõi ghép xen kẽ KS Ghép nối gông trụ ghép riêng sau đem nối với nhờ xà bulông ép Ghép kiểu đơn giản, khe hở khơng khí trụ gơng lớn, không đảm bảo tiếp xúc tương ứng thép trụ gơng với nên tổn hao dịng điện khơng tải lớn, dùng BOO Ghép xen kẽ lớp thép trụ gơng đặt xen kẽ sau dùng xà ép bulơng vít chặt lại Muốn lồng dây quấn vào dỡ hết gơng ra, cho dây quấn vào trụ sau xếp thép vào gơng cũ ép gông lại Đối với thép cán lạnh, để giảm bớt tổn hao tính dẫn từ khơng hướng thường ghép xen kẽ mối nối nghiêng trụ gơng góc hay mối nối nghiêng trụ mà không dùng mối nối thẳng KIL O thép cán nóng Phương pháp ghép xen kẽ đơn giản, kết cấu vững nên dùng phổ biến ngành chế tạo biến áp 1.3.2 DÂY QUẤN Dây quấn MBA phận dùng để thu nhận lượng vào truyền tải lượng Trong MBA hai dây quấn có cuộn hạ áp (viết tắt HA) nối với lưới điện áp thấp cuộn cao áp (viết tắt CA) nối với lưới có điện áp cao Theo phương pháp bố trí dây quấn lõi thép chia dây quấn biến áp thành hai kiểu chính: đồng tâm xen kẽ 1.3.2.1 Dây quấn đồng tâm http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Cuộn HA CA (nếu có ba dây quấn cịn có cuộn điện áp trung bình ký hiệu TA) hình ống đồng tâm Chiều cao ( theo trục) chúng nên thiết kế khơng sinh lực chiều trục lớn (nhất COM lúc ngắn mạch) có tác dụng ép đẩy gơng từ hai cuộn dây khơng lợi mặt kết cấu bố trí cuộn dây, cuộn HA đặt cùng, cuộn CA đặt ( biến áp ba pha dây quấn, thường cuộn trung áp TA đặt giữa, đặt cùng) Cuộn cao áp đặt đơn giản việc rút đầu dây điều chỉnh điện áp giảm kích thước rãnh cách điện cuộn dây cuộn dây với trụ sắt Dây quấn đồng tâm dùng phổ biến MBA 1.3.2.2 Dây quấn xen kẽ KS điện lực với lõi sắt kiểu trụ Cuộn CA HA quấn thành bánh có chiều cao thấp quấn xen kẽ giảm lực dọc trục ngắn mạch Để giảm lực theo hướng kính bánh dây cố gắng thiết kế có đường kính gần Dây quấn xen kẽ có nhiều BOO rãnh dầu ngang nên mặt làm lạnh có tốt mặt vững so với dây quấn đồng tâm Mặt khác dây quấn kiểu có nhiều mối hàn bánh dây dây quấn đồng tâm từ đầu đến cuối cuộn dây khơng có mối hàn Loại dây quấn chủ yếu dùng MBA lò điện hay số MBA khô để đảm bảo làm lạnh tốt Theo hình dáng tiết diện cuộn dây chia dây quấn thành hai loại: KIL O Cuộn dây trịn cuộn dây hình chữ nhật Cuộn dây trịn ''có dạng hình trụ tiết diện ngang hình trịn'' Cuộn dây chữ nhật '' có tiết diện ngang hình chữ nhật với góc uốn trịn'' Loại dây quấn sau có ưu điểm lấp đầy phần không gian cuộn dây , có nhược điểm chỗ góc uốn cong cách điện dễ bị yếu bị rạn nứt lúc uốn, góc uốn nhỏ; độ bền Chính hầu hết MBA điện lực dùng loại cuộn dây tròn kết cấu đơn giản hơn, độ bề cơ, điện tốt Loại dây quấn kiểu cuộn chữ nhật dùng số MBA đặc biệt thường với lõi thép kiểu bọc dùng MBA công suất nhỏ nhỏ 1.3.3 HỆ THỐNG LÀM LẠNH VÀ VỎ MÁY http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYEÁN Khi MBA làm việc, lõi sắt dây quấn có tổn hao lượng làm cho MBA nóng lên Muốn MBA làm việc lâu dài phải tìm biện pháp giảm nhiệt độ MBA xuống Có thể làm nguội khơng khí tự nhiên COM dầu MBA MBA dùng khơng khí để làm nguội gọi MBA khô, MBA làm nguội dầu gọi MBA dầu Hầu hết MBA điện lực làm nguội dầu Khi MBA làm việc, dầu bao quanh lõi thép dây quấn nóng lên chuyển lượng vách thùng nhờ tượng đối lưu Nhiệt lượng lại từ vách thùng truyền khơng khí xung quanh q trình đối lưu xạ Nhờ mà hiệu ứng làm lạnh tăng lên cho phép tăng tải điện từ KS lõi thép dây quấn, tăng công suất máy, giảm kích thước trọng lượng máy Đối với MBA nhỏ dung lượng 25 ÷ 40kVA, vách thùng dầu làm phẳng hay gợn sóng; MBA lớn hơn, để tăng bề mặt tản nhiệt vách thùng thường gắn thêm dãy cánh tản nhiệt hay dãy ống BOO làm hệ thống dàn ống, gọi tản nhiệt hay làm lạnh làm nguội nhờ khơng khí tự nhiên MBA cơng suất từ 10 đến 16 ngàn kVA trở lên thường phải tăng cường làm nguội đối lưu cưỡng khơng khí nhờ hệ thống quạt gió hay đối lưu cưỡng dầu thùng nhờ hệ thống bơm riêng phối hợp hai Để đảm bảo dầu MBA ln ln đầy q trình vận hành, KIL O nắp MBA có bình dầu phụ hình trụ, thường đặt nằm ngang nối với thùng dầu ống dẫn dầu Tuỳ theo nhiệt độ MBA mà dầu giãn nở tự bình dầu phụ khơng ảnh hưởng tới mức dầu MBA Vì vậy, bình dầu phụ cịn gọi bình giãn dầu Trên nắp thùng cịn có sứ để bắt dây dẫn nối dây quấn MBA với lưới điện; thiết bị đổi nối để điều chỉnh điện áp; thiết bị đo nhiệt độ biến áp; mức treo Dầu MBA tác dụng làm lạnh chất cách điện tốt, có nhược điểm dầu MBA đồng thời vật liệu dễ cháy nên dễ sinh 10 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN hoả hoạn, nhiều trường hợp phải có thiết bị biện pháp chống cháy thích hợp MBA khơ vỏ máy để bảo vệ Vì khơng khí có khả làm nguội COM cách điện dầu MBA nên MBA khô, khe rãnh cách điện cần làm lớn hơn, tải điện từ lại phải nhỏ so với MBA dầu Cũng lý mà kích thước, trọng lượng giá thành MBA khô tăng lên Điều thấy rõ công suất điện áp máy cao Do MBA khô thường chế tạo với cơng suất tới 1600 ÷ 2500kVA, điện áp không KIL O BOO KS 15kV dùng điều kiện khơ 11 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN PHẦN I CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CƠ BẢN I CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN Sf = S (kVA) m = 1000 COM CÔNG SUẤT MỘT PHA CỦA MBA = 333,33 (kVA) Trong đó: Cơng suất định mức MBA, S = 1000kVA m- Số pha MBA, m = S' = S (kVA) t = 1000 BOO CÔNG SUẤT MỖI TRỤ KS S - = 333,33 (kVA) Trong đó: S- Cơng suất định mức MBA, S = 1000kVA t- Số trụ tác dụng Đối với MBA pha , t = I = KIL O DÒNG ĐIỆN DÂY ĐỊNH MỨC S ⋅ 10 (A) 3⋅U Dịng điện bên phía HA: I1 = = S ⋅ U2 1000 ⋅ 10 3 ⋅ 400 = 1443,37 (A) Dòng điện bên phía CA: 12