đồ án tốt nghiệp lời mở đầu Chúng ta sống thời đạt với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, thời đạt mà nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đợc đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, đại hóa tách rời đợc 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 kỹ s thiết kế máy điện mà máy phát điện đợc đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện đà đợc sản suất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện thiếu đợc máy biến áp điện lực dùng để tăng giảm điện áp lới cho phù hợp việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải nh giảm điện áp cho phù hợp với mức tiêu thụ Vì lí mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) phận quan trọng hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu loại máy dợc sử dụng phổ biến u điểm vợt trội loại máy có đợc Nhờ mà MBAĐL ngâm dầu ngày đợc sử dụng rộng rÃi không ngừng đợc cải tiến cho phục vụ nhu cầu ngời sử dụng đợc tốt Bằng tất cố gắng mình, với kiến thức nhận đợc từ thầy cô hớng dẫn tận tình thầy giáo Phạm văn bình, mà đà làm nên thiết kế tốt nghiệp Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là: 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 : đồ án tốt nghiệp 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 đồ án tốt nghiệp PHầN I: vai trò MBA truyền tảI phân phối đIện I VàI NéT KHáI QUáT Về MáY biến áp Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đờng dây tải điện (Hình l.l) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện nơi tiêu thụ điện lớn, vấn đề lớn đặt cần đợc giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế đảm bảo đợc tiêu kĩ thuật Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Nh ta đà biết, công suất truyền tải đờng dây, điện áp đợc tăng cao dòng điện chạy đờng dây giảm xuống, nh làm tiết diện dây nhỏ đi, trọng lợng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tồn hao lợng đờng dây cung giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn xa, tổn hao nết kiệm kim loại mầu đờng ngời ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện đờng dây cao thế, thờng 35, 110, 220 500 KV Trên thực tế, máy phát điện thờng không phát điện áp nh lí an toàn, mà phát điện áp từ đến 21KV, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đờng dây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thờng sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trớc 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 đờng dây dẫn thiết bị giảm điện áp trớc đến hộ tiêu thụ gọi máy biến ¸p (MBA) Thùc hƯ thèng ®iƯn lùc, mn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cách hợp lí, thờng phải qua ba, bốn lần tăng giảm điện áp nh Do tổng công suất MBA hệ thống điện lực thờng gấp ba, bốn lần công suất trạm phát điện 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 lợng không chuyển hóa lợng Ngày khuynh hớng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lợng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu chế tạo để giảm trọng lợng kích thớc máy đồ án tốt nghiệp Nớc ta ngành chế tạo MBA đà thực có chỗ đứng việc đáp ứng phục vụ cho công công nghiệp đại hóa nớc nhà Hiện đà sản xuất đợc MBA có dung lợng 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 đợc nối với nguồn điện, đợc gọi sơ cấp (SC) Đầu MBA đợc 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 lợng 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 lợng thông số đầu thứ cấp + Ul : Điện áp thứ cấp + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp + P1 : C«ng suÊt thø cÊp + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp III CáC LƯợNG ĐịNH MứC Các lợng định mức MBA nhà chế tạo qui định cho phù hợp với loại máy Có đại lợng 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, ngời đồ án tốt nghiệp ta qui ớc với MBA pha điện áp định mức điện áp pha với MBA pha điện áp dây Đơn vị điện áp ghi nhÃn máy thờng kV Dòng điện định mức Dòng điện định mức dòng điện đà 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 dòng điện định mức dòng điện dây Công 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 : S®m = √ 3.U dm I 2dm =√ 3U 1dm I1 dm IV CÔNG DụNG CủA MBA MBA đà đợc sử dụng rộng rÃi đời sèng, phơc vơ chóng ta viƯc sư dơng ®iƯn vào mục đích khác nh : + Trong thiết bị lò nung có MBA lò + Trong hàn điện có MBA hàn + Làm nguồn cho thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất + Trong lĩnh vực đo lờng (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp ) + Máy biến áp thử nghiệm + Và đặc biệt quan trọng MBA điện lực đợc sử dụng hệ thèng ®iƯn Trong hƯ thèng ®iƯn MBA cã vai trò vô quan trọng, dùng để truyền tải phân phối điện ,vì nhà máy điện công suất lớn thờng 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 thờng : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV Để nâng cao khả truyền tải giảm tổn hao công suất đờng dây phải giảm dòng điện chạy đờng dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì đầu đờng dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và cuối đờng dây cần đặt MBA hạ áp để đồ án tốt nghiệp cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thờng 127V đến 500V động công suất lớn thờng đến 6KV V.vai trò máy biến áp truyền tảI phân phối điện Hiện mang điện trải rộng khắp nơi, nhng điện đợc sản xuất số nhà máy phát điện , mà nhà máy đợc xây dựng nơi có đặc điểm nh gần sông hồ lớn , gần mỏ than .vì mà cách xa nơI tiêu thụ hàng trăm 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 đợc truyền tảI đờng dây điện.Với mạng lới dài tới hàng trăm hàng nghìn km Giả sử ta cần truyền tảI công suất P máy phát quÃng đờng dài Công suất P , hiệu điện U dòng điện dây dÉn liªn hƯ víi b»ng biĨu thøc P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đờng dây có công suất hao phí P biến thành nhiệt toả vào môI trờng Ta có biểu thức tính tổn hao : P= U2/R Trong R điện trở dây dẫn Vì P tổn hao công suất cần phải giảm P xuống mức thấp Chẳng hạn muốn giảm P 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 lợng dâu dẫn lên 100 lần Điều tốn ta phải tăng sức trống đỡ cột lên 100lần giá thành vật liệu cao.Nh ta đà biết việc tăng U lên 10 lần thực đợc ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô 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 đờng truyền tảI xa cần diện áp cao Trên quÃng đờng truyền tảI cần nhiều trạm đồ án tốt nghiệp 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 lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất đặt máy biến áp gấp lần công suất máy phát điện Ngời ta đà tính đợc gấp 67 hay lần hiệu suất máy biến áp thờng lớn 98 99 % nhng số lợng máy biến áp nhiều lên tổn hao hệ thống điện đáng kể Có thể nói mạng truyền tải điện MBA đợc chia làm hai loại MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian MBA phân phối MBA truyền tải điện áp cao ,công 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 đợc điện áp đới tải MBA phân phối với công suất vừa nhỏ,cung cấp ®iƯn cho mét vïng d©n c nhá, hay mét sè nhà máy yêu cầu với loại Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không 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 NhiƯm vơ thiÕt kÕ: ThiÕt kÕ MBA ba pha ®iỊu chỉnh điện áp công suất 6300 kVA Các số liệu ban đầu: Dung lợng 6300 kVA Điện áp 22000 9.1,78%/6300 V Tần số 50Hz Tổn hao không tải 8500 W Tổn hao ngắn mạch 48000 W Điện áp ngắn mạch 7,5% Dòng điện không tải 0,8% đồ án tốt nghiệp Tổ nối dây Chơng I Tính toán kích thớc chủ yếu máy biến áp I Xác định đại lợng điện máy biến áp - Dựa vào số liệu ban đầu nhiệm vụ thiết kế đà cho ta xác định đợc đại lợng điện sau: Dung lợng pha S 6300 = =2100 (KVA ) 3 Sf = Dung lỵng trơ: S 6300 = =2100 (KVA ) Str = Dòng điện dây định mức: Sdm 6300 10 = =165 , 3( A ) U dm 22000 √ √ - PhÝa cao ¸p : I1f = Sdm 6300 10 = =377 , 35( A ) U dm 6300 - PHía hạ áp : I2 = Dòng điện pha định mức - Phía cao ¸p nèi Y: I1f = I1 = 165,3 (A) I2 - Phía hạ áp nối : U2f= Điện áp pha định mức: =333 , 33( A ) U 22000 = =12701, 7(V ) √3 - PhÝa cao áp nối Y: U1f = - Phía hạ ¸p nèi : U2f = U2 = 6300 (V) Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tµi liƯu 1) Ut1 = 50 (kV) ; Ut2 = 20 (kV) II Chọn số liệu xuất phát tÝnh to¸n kÝch thíc chđ u 1.Víi Ut1 = 50 (QV) Tra bảng 14 tài liệu1 Có : = 18 (mm) 12 = (mm) *Theo c«ng thức (20-13a) TL1 có : đồ án tốt nghiệp 1 + 2 = K √ St Chän K = 1 + 2 = √ 2100=13 , (cm) * ChiỊu réng quy ®ỉi tõ trêng t¶n Δ1 + Δ2 bc = + = 18 + 45,1 = 63,1 (mm) HÖ sè quy đổi từ trờng tản: Kr = 0,95 Thành phần điện áp tác dụng điện áp ngắn mạch P1 48000 =0 , 76 % Unr% = 10 sdm 10 6300 Thành phần phản kháng điện áp ngắn m¹ch Un % = = √ U 2r %−U 2nr %=√ 7,52−0 , 762=7 , 46 % Ch¬ng II ThiÕt 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 nh, tổn hao sắt phụ nhỏ, lợng tôn silic sư dơng lµm cho Ýt nhÊt vµ hƯ số điều đầy lõi sắt lớn Mặt khác lõi sắt nơi mà gắn nhiều phận khác nh: dây quấn, giá đỡ dây dẫn ra, số MBA gắn nắp máy để nâng cẩu toàn lõi sắt khỏi vỏ sửa chữa Hơn lõi sắt chịu đợc lực học lớn bị ngắn mạch dây quấn Để yêu cầu mạch từ nh đợc thoả mÃn việc chọn loại tôn silic nh quan trọng, với silic có độ dày bao nhiêu, thành phần silic đợc Khi tôn silic có thành phần silic tôn bị dòn, đàn hồi ta chọn loại tôn cán lạnh loại tôn có u điểm vợt trội khả dẫn từ giảm hao mòn so với tôn cán mỏng Tôn cán lạnh loại tôn có vị trí xếp tinh thể gần nh không đổi có tính dẫn từ không đẳng hớng, suất tổn hao giảm đến 2,5 lần so với tôn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi theo thời gian dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cờng độ từ cảm lõi thép lên tới ( 1,6 -> 1,65)T tôn cán nóng (1,4 -> 1,45)T từ giảm đợc tổn hao máy, giảm đợc trọng lợng kích thớc máy đặc biệt rút bớt đợc đáng kể chiều cao MBA, thuận đồ án tốt nghiệp lợi cho việc chuyên chở Tuy nhiên giá t hành tôn cán lạnh có cao nhng việc giảm đợc tổn hao trọng lợng nên ngời ta tính kinh té loại MBA đợc chế tạo tôn cán nóng lại định hớng ban đầu Các thép kỹ thuật điện sau đợc sơn phủ cách điện mặt trớc ghép chúng Tra bảng 44-4 (tài liệu 1) chọn tôn cán lạnh mà hiệu 3406 dày 0,35mm chọn BT = 1,65 Chọn sơ số bậc trụ bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có cÊp víi Kg = 1,03 1,65 =1,6(T ) 1,03 Bg = HƯ sè chÌn kÝn Kp = 0,936 hƯ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép Kcd = 0,93 0,91 = 0,85 SuÊt tæn hao trụ gông Tra bảng 44- TL1 Có: Pt = 1,261 W/Kg qt = Var/Kg Pg = 1,145 W/Kg qg = 1,64 Var/Kg Tra theo môc 4.2 TL1 suất từ hoá khe hở không khí + Nối ghÐp nghiªng qss = 6225.cost2 = 16947 Var/m2 + Nèi ghép thẳng qss = 7050.cost2 = 19194 Var/m2 Khoảng cách cách điện Dựa vào bảng 14 -1, 14 -2 TL1 Cã e = 21 mm = 18mm d = 45 mm c = 22 mm 12 = 4mm Tấm chắn pha 22 = 3mm Chän = 1,4; b = 0,35; Kf = 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1) Chän KR = 0,95 Chọn hệ số hình dáng: mục 20 -1 tài liệu đà đa tính toán MBA theo hệ số hình dáng = .Ds/lv: đờng kính trung bình cuộn dây, lv chiều cao dây quấn - Trị số thờng biến thiên rộng tõ 1,2 3,6 nã ¶nh hëng râ rƯt tíi đặc tính kỹ thụât kinh tế MBA * VỊ mỈt kinh tÕ