Đồ Án Thiết Bị V1.Docx

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH VÀ TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP 1 1 Tính toán kích thước chủ yếu của máy biến áp 1 1 1 Các thông số cơ bản Với các thông số cơ bản Sdm =5 0kVA; U1 = 22kV; U2 = 0,4k[.]

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH VÀ TÍNH TỐN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP 1.1 Tính tốn kích thước chủ yếu máy biến áp 1.1.1 Các thông số Với thông số bản: Sdm =5 0kVA; U1 = 22kV; U2 = 0,4kV; P0 = 580W; un = 5% Pn = 4810W; f = 50hz; ∆ /Y 1.1.2 Công suất pha máy biến áp Sf = S 500 = =166,7 (kVA) m 1.1.3 Công suất trụ S 500 S' = = =166,7(kVA ) t Trong đó: S là cơng suất định mức của máy biến áp m là số pha MBA t là số trụ tác dụng (là trụ có quấn dây) Đối với máy biến áp pha thì t = 1.1.4 Điện áp pha định mức -Phía cao áp: U f 1=U 1=22 103 kV -Phía hạ áp: U f 2= U 0,4 103 = = 230,9 Kv √3 √3 1.1.5 Dòng điện dây định mức - Phía cao áp: I d 1= S dm 103 500.103 = =13,12( A ) √ U √ 3.22 103 S dm 103 500.10 = =721,69 ( A ) -Phía hạ áp: I d 2= √ U √ 3.0,4 10 1.1.6 Dòng điện pha -Vì dây quấn nối ∆ /Y nên dịng điện pha định mức là: -Phía cao áp: I f 1= I d 13,12 = =7,57 ( A ) √3 √3 -Phía hạ áp: I f 2=I d =721,69( A) 1.1.7 Các thành phần điện áp ngắn mạch -Thành phần tác dụng: I f r m I f 10−3 Pn unr = 100 × = (%) −3 Uf 10 S dm m I f 10 n P 4810 n ->unr = 10 S = 10.500 =0,962 ( % ) dm -Thành phần phản kháng: unx =√ u2n −u2nr (% ) ->unx =√ 52−0,9622 =4,91 ( % ) 1.1.8 Điện áp thử dây quấn -Để xác định khoảng cách cách điện dây quấn và thành phần khác của máy biến áp thì ta phải biết điện áp thử của chúng Ta tra bảng số (trang 185 tài liệu tham khảo ) với U 1=22kV và U 2=0,4kV ta được: + Với U 1=22kV ta có U th 1=55 kV + Với U 2=0,4 kV ta có U th 2=5 kV 1.1.9 Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn cao áp hạ áp -Với U th 1=55 kV ( theo bảng 19 trang 193) ta có a 12=20 mm; δ 12=5 mm Trong rãnh a 12 đặt ống cách điện dày δ 12=5 mm -Ta có cơng thức: a1 +a2 =k√4 S ' 10−2 -Theo bảng số 12 trang 190 tài liệu tham khảo cấp 22kV thì giá trị ta tiến hành nội suy sau: +Ứng với cấp 10 kV thì k= (0,51÷0,43) +Ứng với cấp 35 kV thì k= (0,52÷048) +Vậy giá trị k cở cấp 22 kV tương ứng với cơng śt 1000÷6300kVA K= ( 0,52 ÷ 0,48 ) ( 22−10 ) + ( 0,51 ÷0,43 ) (35−22) =(0,515 ÷ 0,454) 35−10 +Ta tiến hành nội suy với hệ số k cấp 22kV với cơng śt 1000÷6300kVA k= 0,454 ( 500−500 ) +0,515.(6300−500) =0,515 6300−500 +Vậy chọn K=0,515 → a 1+ a2 =¿0,515.√4 166,7 10−2=0,018( m) (a + a )/3 loại kích thước dài nên phụ thuộc vào công suất của máy biến áp +Vậy chiều rộng quy đổi của rãnh từ trường tản là: a r=a12+(a ¿ ¿ 1+ a2)/3 ¿=0,02+0,018=0,038(m) 1.1.10 Hệ số quy đổi từ trường tản - Kr là hệ số Rogovski, qui từ trường tản lý tưởng về từ trường tản thực Đối với dải công suất và điện áp rộng nói chung thay đởi rất ít, xem là không đổi thường bằng kr = 0,95 1.1.11 Chọn vật liệu làm lõi sắt -Ta chọn tôn cán lạnh của nhật với mã hiệu 27ZH95 có chiều dày 0,27mm -Ta chọn từ cảm trụ Bt = 1,62 (T) (theo bảng số 11 trang 190 tài liệu tham khảo) - Hệ số gia tăng tiết diện gông: Kg = 1,02 (theo bảng trang 187 tài liệu tham khảo) - Ép trụ bằng nêm với dây quấn, ép gông bằng xà ép, không dùng bulong xuyên qua trụ và gơng Sử dụng lõi thép có mối xiên gõ của lõi, mối nối dùng mối ghép thẳng tôn Làm để giảm bớt tởn hao tính dẫn từ khơng đẳng hướng - Ta chọn số bậc thang trụ là 7; số bậc thang của gông lấy nhỏ trụ bậc là bậc Theo (bảng trang 186 tài liệu hướng dẫn) - Hệ số châm kín: k c = 0,918 (có sắt ép trụ).Theo (bảng tài liệu hướng dẫn) - Hệ số điền đầy rãnh: k đ = 0,95 (chịu nhiệt).Theo (bảng 10 tài liệu hướng dẫn) - Vậy hệ số lợi dụng lõi sắt là: k ld =k c k đ = 0,918.0,95 = 0,872 - Từ cảm gông: Bg = Bt / k g = 1,62/1,02=1,588 (T) - Từ cảm khe hở khơng khí mối nối thẳng: B'k'= Bt = 1,62 (T) - Từ cảm khe hở khơng khí mối nối xiên: B'k = B t 1,62 = =1,145 ( T ) √ √2 1.1.12 Suất tổn hao trụ gông -Suất tổn hao trụ và gông theo PL (bảng tài liệu tham khảo): + Bt = 1,62 (T) có thang trụ là Pt = 0,8325 (W/kg) +Bg =1,588 (T)khơng có bảng ta tiến hành nội suy + Bg =1,58 (T) ta Pg = 0,7831 (W/kg) +Bg =1,60 (T) ta Pg = 0,8031 (W/kg) - Do giá trị Pg ứng với Bg =1,588(T) là: Pg = 0,8031 ( 1,588−1,58 ) +0,7831.(1,6−1,588) =0,7911¿ 1,6−1,588 - Vậy với Bg =1,588T → Trong gông Pg = 0,7911 (W/kg) -Śt từ hóa trụ và gơng theo PL (bảng tài liệu tham khảo) + Bt = 1,62(T)→ Trong trụ q t = 1,0172 (VA/kg) + Bg =1,588(T) khơng có bảng ta tiến hành nội suy: + Bg =1,58(T) ta q g = 0,9276 (VA/kg) + Bg =1,60(T) ta q g = 0,962 (VA/kg) -Do giá trị qg ứng với Bg =1,588(T) là: q g= 0,962 ( 1,588−1,58 )+ 0,9276.(1,6−1,588) =0,941 ¿ 1,6−1,58 -Vậy với Bg =1,588T → Trong gông qg= 0,941 (VA/kg) -Śt từ hóa khe hở khơng khí: + B'k = Bt = 1,62 (T)→ Mối nối thẳng: q ''k = 1017 (VA/m2) + B'k =1,145(T)khơng có bảng ta tiến hành nội suy: + B'k =1,1(T) ta q 'k = 439 (VA/kg) + B'k =1,2(T) ta q 'k = 447 (VA/kg) Do giá trị qg ứng với B’K =1,145(T) là: q 'k = 447 ( 1,145−1,1 ) + 439.(1,2−1,145) =442,6(VA /m 2) 1.2−1.1 Vậy với B'k =1,145(T) → Mối nối xiên: q 'k = 442,6 (VA/m2) 1.2 Các khoảng cách điện Hình 2: Các kích thước chủ yếu của máy biến áp -Chú thích: d: Đường kính đường trịn ngoại tiếp tiết diện ngang của trụ l: Chiều cao dây quấn d21: Đường kính trung bình hai dây quấn a1: Bề rộng dây quấn cao áp a2: Bề rộng dây quấn hạ áp l0: Khoảng cách từ dây quấn đến gong a22: Khoảng cách hai dây quấn cao áp quấn hai trụ a01: Bề rộng rãnh dầu lõi thép và cuộn hạ áp a12: Khoảng cách cách điện dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp C: Khoảng cách hai trụ -Chọn theo Uth1 = 55kV của cuộn cao áp: (Theo bảng 18 19 trang TLHD): +Khoảng cách trụ và dây quấn hạ áp: a01 =15 (mm) +Khoảng cách dây quấn cao áp và hạ áp: a12 = 20 (mm) +Bề dày ống cách điện cao áp và hạ áp: δ 12= (mm) +Khoảng cách dây quấn cao áp: a22 = 20 (mm) +Tấm chắn pha: δ 22 = (mm) +Khoảng cách dây quấn cao áp đến gông: l02 = 50 (mm) +Phần dầu thừa của ống cách điện : lđ2 = 30 (mm 1.2.1 Các số tính tốn a, b - Theo (bảng 13 bảng 14 trang 191 tài liệu tham khảo) -Các hằng số tính tốn a, b gần lấy: a = 1,4; b = 0,32 1.2.2 Hệ số tính đến tổn hao phụ dây quấn - Hệ số kf là hệ số tính đến tốn hao phụ dây quấn, dây quấndẫn ra, vách thùng và chi tiết kim loại khác dịng điện xốy gây -Theo (bảng 15 trang195 tài liệu hướng dẫn) thì giá trị kf của MBA công suất 500 kVA tra Kf = 0,95 1.2.3 Đường kính trụ sắt - Chọn phương pháp tối ưu là phương pháp xác định hệ số hình dáng 𝛽 hợp lý nhất phương án đặt trị số 𝛽 thường biến thiên phạm vi rất rộng từ 1,0 ÷ 3,6; 𝛽 là trị số dùng để quan hệ đường kính trung Thiết kế máy biến áp điện lực pha ngâm dầu 13 bình của dây quấn d 12 và chiều cao l của dây quấn, gọi là tỉ số kích thước của MBA là quan hệ chiều rộng và chiều cao của máy -Trong thiết kế người ta dùng hệ số 𝛽 để quan hệ chiều rộng và chiều cao của máy β= π d 12 l 𝛽 thay đổi từ 1,0 đến 3,6 -Sự lựa chọn hệ số 𝛽 ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà cịn ảnh hưởng đến thơng số kỹ thuật như: tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch, … *Về mặt kinh tế: -Nếu máy biến áp có công suất, điện áp, số liệu xuất phát, và tham số kỹ thuật thì 𝛽 nhỏ, máy biến áp “gầy” và cao, nếu 𝛽 lớn thì máy biến áp “béo” và thấp Với trị số khác thì tỷ lệ trọng lượng sắt và trọng lượng đồng máy biến áp khác nhau, 𝛽 nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều; 𝛽 tăng lên thì lượng sắt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại Như việc chọn 𝛽 thích hợp khơng ảnh hưởng đến kích thước mà cịn ảnh hưởng đến vật liệu tác dụng chế tạo MBA, đến vật liệu khác và dẫn đến ảnh hưởng giá thành của *Về mặt kỹ thuật: -Hệ số 𝛽 ảnh hưởng trực tiếp đến tham số kỹ thuật của MBA tởn hao và dịng khơng tải, độ bền cơ, sự phát nóng của dây q́n …, ví dụ 𝛽 tăng thì đường kính d12 lớn lên, dẫn đến trọng lượng sắt tăng, tởn hao sắt tăng, dịng điện khơng tải tăng Muốn giữ cho tởng tổn hao không đổi 𝛽 tăng thì trọng lượng đồng phải giảm xuống, lúc làm cho mật độ dòng điện và lực giới tác dụng lên dây quấn lại tăng lên -Vì thế mà việc chọn hệ số 𝛽 cho MBA thiết kế có đặc điểm tối ưu, kinh tế nhất, mặt khác đảm bảo tham số kỹ thuật tởn hao ngắn mạch Pn, khơng tải P0, dịng khơng tải i0, điện áp ngắn mạch un% … địi hỏi nhà thiết kế phải tính tốn chọn lựa hợp lý -Trước lập ta cần xác định hệ số sau: Ta có: d= A X -Với: A=0,507 √ S' a r k r (2-38 tài liệu tham khảo) f U nx B 2t k 2ld Trong đó: S' = 166,7 (kVA): Công suất trụ a r = 0,038 (m) f = 50 (Hz) U nx = 4,91% Bt = 1,62 (T): Từ cảm tụ kr là hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld là hệ số lợi dụng của lõi sắt tính trên: kld = 0,872 Từ ta có: √ A=0,507 166,7.0,038.0,95 =0,169 50.4,91 1,622 0,8722 -Trọng lượng trụ: GT = A1 + A2 X X A1=5,663 104 a A k ld A2=3,605.104 A2 k ld l 02 A 1=5,663 104 1,4 0,1693 0,872=333,7(kg ) Thay số: A 2=3,605 104 0,1692 0,872 0,05=44,9(kg) { 333,7 Vậy GT = X + 44,9 X  Trọng lượng gông: Gg =B X + B2 X B1=2,4 104 k g k ld A3 (a+ b+e ) B2=2,4 104 k g k ld A2 (a 12+a 22) Với e = 0,41 là hệ số quy đởi ½ tiết diện trụ hình bậc thang về hình chữ nhật tương đương (S=1000kVA) B1=2,4 104 1.02 0,872 0,1693 ( 1,4+0,32+0,41 ) =215,6 ¿) B2=2,4 104 1,02.0,872 0,1692 ¿0,02+0,02) =24,4 (kg) Thay số: G g =215,6 X 3+ 24,4 X 2(kg) Vậy  Trọng lượng sắt: G Fe=G g +G t=5,35 X +2,05 X + G Fe=5,35 X +2,05 X + G dq= C1 X2 627,768 +67, 96 X (kg ) X 627,768 ( kg) X