Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu pot

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 1 LỜI MỞ ĐẦU húng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu . Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó. Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy đ iện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện. Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và gi ảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ . Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện .MBAĐL ngâm dầu là loại máy được sử dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được .Nhờ đó mà MBAĐL ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng đươc tốt nhất . Bằng tất cả cố gắng của mình ,với những kiến thức nhận được từ thầy cô và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sỹ ,mà tôi đã làm nên bài thiết kế tốt nghiệp này. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 2 Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm 2 phần: ¾ Phần 1 : Tổng quan về máy biến áp. ¾ Phần 2 : Thiết kế. Các bản vẽ : Bản vẽ tổng lắp ráp A0. Bản vẽ quấn dây và sơ đồ nối dây A0. Bản vẽ mạch từ lắp ráp A0. Kết luận . Các tài liệu tham khảo . Mục lục . PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 3 Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (Hình 1.1) Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật. Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ gi ảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây cũng sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại mầu trên đường dây người ta phải dùng điện áp cao,dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35,110,220 và 500 KV. Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điệ n áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra c ủa máy phát điện tức đầu Máy phát điện Máy biến áp tăng áp Đư ờ n g dâ y t ải Máy biến áp giảm áp Hộ tiêu thụ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 4 đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA). Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng và giảm điện áp như vậy. Do đó tổng công suất của các MBA trong h ệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện. Những MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất. Từ đó ta cũng thấy rõ, MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng lượng. Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiế t kế chế tạo những MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy. Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứng trong việc đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà. Hiện nay chúng ta đã sản xuất được những MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110KV. 1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Kí hiệu một MBA đơn giản như hình 1.2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 5 Hình 1.2 Kí hiệu MBA Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện ,được gọi là sơ cấp (SC).Đầu ra của MBA được nối với tải gọi là thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp . Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp . + U 1 : Điện áp sơ cấp . + I 1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp . + P 1 : Công suất sơ cấp . + W 1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp . Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp . + U 2 : Điện áp thứ cấp . + I 2 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp . + P 2 : Công suất thứ cấp . + W 2 : Số vòng dây cuộn thứ cấp . 1.3 CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho phù hợp với từng loại máy . Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA . a. Điện áp định mức Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U 1đm ,là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 6 Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U 2đm ,là điện áp giữa các cực của dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức ,người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha ,với MBA 3 pha là điện áp dây .Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV . b. Dòng điện định mức Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA ,ứng với công suất định mức và điện áp định mức .Đối với MBA 1 pha dòng điện định mức là dòng điện pha .Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây . c. Công suất định mức Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức .Công suất định mức kí hiệu là S đm ,đơn vị là VA,KVA . Đối với MBA 1 pha công suất định mức là : S đm =U 2đ .I 2đm =U 1đm .I 1đm . Đối với MBA 3 pha công suất định mức là : S đm = 3 .U 2đm .I 2đm = 3 .U 1đm .I 1đm . 1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống ,phục vụ chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như + Trong các thiết bị lò nung có MBA lò . + Trong hàn điện có MBA hàn . + Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 7 + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp…) + Máy biến áp thử nghiêm . + Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện . Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng , dùng để truyền tải và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ …) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng . Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV.Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ;220KV ;500 KV v v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ ,thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV . 1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp có 2 bộ phận chính đó là : Lõi sắt và Dây quấn. Ngoài ra còn có các bộ phận khác như vỏ máy và hệ thống làm mát. 1.5.1 Lõi sắt máy biến áp Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt như thép lá kĩ thuật điện. Ngày nay loại tôn cán lạnh được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lõi sắt, do tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 8 định hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng. Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian, dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), trong khi đó tôn cán nóng chỉ tăng được từ 1,3 đến 1,45T. từ đó giảm được tổn hao trong máy, dẫn đến giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt đáng kể chiều cao củ a MBA, rất thuận tiện cho việc chuyên trở. Tuy nhiên tôn cán lạnh giá thành có đắt hơn, nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng máy nên người ta tính rằng những MBA được chế tạo bằng loại tôn này trong vận hành vẫn kinh tế hơn MBA được làm bằng tôn cán nóng. Hiện nay ở các nước, tất cả các MBA điện lực đều được thiết kế bởi tôn các lạnh, (như các loại tôn cán lạnh của Nga, Nhậ t, Mỹ, CHLB Đức…v v) Lõi sắt gồm 2 bộ phận chính đó là trụ(T) và gông(G) . Trụ là nơi để đặt dây quấn. Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ. Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín. Lá thép kĩ thuật điện được sử dụng thường có độ dày từ(0,30 tới 0,5)mm hai mặt được sơn cách điện. Trong MBA dầu thì toàn bộ lõi sắt và dây quấn đều được ngâm trong dầu biế n áp. Theo sự phân bố sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn mà ta có các loại lõi sắt như sau : a.Lõi sắt kiểu trụ: Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắt thường bố trí đứng, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 9 tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơn giản, làm việc bảo đảm, dùng ít vật liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBA điện lực đều sử dụng kiểu lõi sắt này(Hình 1.3) b.Lõi sắt kiểu bọc: Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên và phần dưới dây quấn mà còn bao cả mặt bên của dây quấn. Lõi sắt như bọc lấy dây quấn, trụ thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữ nhật. MBA loại này có ưu điểm là không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm được chiều dài của dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt vì dùng dây quấn sen kẽ nên đi ện dung dây quấn C dq lớn, điện dung đối với đất C đ nhỏ nên sự phân bố điện áp sét trên dây quấn đều hơn. nhưng kiểu lõi sắt này có nhược điểm là chế tạo phức tạp cả lõi sắt và dây quấn, các lá thép kĩ thuật điện nhiều loại kích thước khác nhau khi dây quấn quấn thành ống tiết diện tròn, trong trường hợp dây quấn quấn thành ống chữ nhật thì độ bền về cơ kém vì các lực cơ tác dụng lên dây quấ n không đều, tốn nguyên vật liệu. Lõi sắt loại này thường được sử dụng chế tạo cho các MBA lò điện (Hình 1.4) Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu tr ụ a. Một pha; b. Ba pha; [...]... 2 -38 ) TL1 Trong ú: S= 133 ,3( KVA): Cụng sut trờn mi tr KR=0,95: h s rogovski f=50 Hz : tn s Unx =3, 73 %: in ỏp ngn mch BT=1,6.( T) : T cm trong tr Kl=0,902 : h s li dng => A=0.507 4 133 ,3. 0, 031 .0,95 =0,16 50 .3, 73. 1,6 2.0.902 * H s : 33 SINH VIấN :BUI THI LUONG Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du A1=5, 633 .10-2.A3.Kl ( kg) ( 2. 43 TL1) A1=5, 633 .104.0,1 63. 0,902.1 ,36 =284,55 (KG) * H s : A2 =3, 6.A2.Kl.l02... = 133 ,3 (KVA) t 3 Trong ú : 23 SINH VIấN :BUI THI LUONG Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du S= 400KVA: cụng sut nh mc mỏy bin ỏp m =3 :s pha t =3 : s tr tỏc dng ca m.b.a 3 Dũng in dõy nh mc - Phớa cao ỏp (CA) I2= S dm 3. U 2 dm = 400 3 22 =10,479 (A) U2m=22.1 03( V) : l in ỏp phớa cao ỏp - Phớa h ỏp (HA) I 1= S dm 3. U 1dm = 400 3 0,4 =577 ,35 (A) U1m= 0,4.1 03( V) : l in ỏp phớa h ỏp 4.Dũng in pha. .. 10MVA c chn theo dóy R10 ca 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250; 400; 630 ; 1000; 1600; 2500; 4000; 630 0;1 0.000 KVA Nu l MBA mt pha thỡ cụng sut ly bng 1 /3 s liu tõm + V in ỏp cú cỏc mc sau: 0,22; 0 ,38 ; 3, 6; 10; 22; 35 ; 110; 220; 500kV Tiờu chun cng cú qui nh ký hiu v cỏch u ni vi gúc lch pha trong MBA 3 pha nh sau: Kiu ni sao, tam giỏc hoc zic-zac cỏc dõy pha ca MBA 3 pha v c ỏnh du bng cỏc ch Y, D v Z cho... in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du ar ar hay : = a12+ = a12 a1 + a 2 3 + k 4 s theo 2 -33 TL1 theo 2 -36 TL1 Trong ú : a12= 0,9(cm): l khong cỏch cỏch in gia dõy qun h ỏp v cao ỏp (tra bng 19 theo in ỏp th v cụng sut S = 400 KVA) * a1 : l chiu dy dõy qun h ỏp * a2 : l chiu dy dõy qun cao ỏp * k = 0,5 : l h s tra bng 12 theo in ỏp v cụng sut * S= 133 ,3( KVA): dung lng trờn mi tr => ar = 0,9 + 2,2 = 3, 1 ( cm)... nh mc Vỡ dõy qun ni Y/Y0 nờn dũng in pha nh mc l : - Phớa CA ni Y: Nờn ta cú If2=I2=10,479(A) - Phớa HA ni Y: Nờn ta cú If1=I1=577 ,35 (A) 5 in ỏp pha nh mc - Phớa cao ỏp ni Y: Uf2= - Phớa h ỏp ni Y: Uf1= U CA 3 U HA 3 = 22 = 0,4 3 3 =12,7(KV) =0, 231 (KV) 6 in ỏp th cỏc dõy qun.(tra bng 2 trang 185 [Ti liu 1]) 24 SINH VIấN :BUI THI LUONG Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du i vi mỏy bin ỏp... ỏp nh mc S lch pha ca cun dõy 3 pha gia in ỏp dõy th cp MBA 3 pha so vi in ỏp dõy so cp thng c ch th bng ch s ca ng h gi , trong ú vect in ỏp s cp luụn ch s 12 trờn mt ng h tng trng cho kim phỳt Vect in ỏp th cp s lh pha tng ng cỏc v trớ ln 19 SINH VIấN :BUI THI LUONG N TT NGHIP Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm du lt ch cỏc gi trong ú sú 12 cú th coi l s 0 (ch s cng cao thỡ s chm pha cng ln) 1.8... A2 =3, 6.A2.Kl.l02 ( 2.44 TL1) A2 =3, 605.104.0,1 63. 0,902.0,05=41,62(KG) Trong ú: a=1 ,36 : Tr s hng dn Kl=0,902 : h s li dng l01=50 mm : cỏch in gia h ỏp v gụng A=0,16 : h s * H s : B1=2,4.104.Kl.KG.A3.(a+b+e) (KG) (2.49a TL1) B1=2,4.104.0,902.1,015.0,1 63. (1 ,36 +0,4+0,4).=194.4(KG) *H s : B2=2,4.104.Kl.Kg.A2.(a12+a22) (KG) (2.50 TL1) B2=2,4.104.0,902.1,015.0,1 63. (9+20).10 -3= 16 ,3( KG) Trong ú : KG=1,015 : h... bin ỏp in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du Tn hao ngn mch: in ỏp ngn mch : Pn=5750 W Un=4% CHNG 1: TNH TON CC KCH THC CH YU CA MY BIN P BI 1: XC NH CC I LNG IN C BN CA MBA Da vo cỏc s liu ban u ca nhim v thit k ó cho ta phi xỏc nh cỏc i lng in c bn sau õy Tt c cỏc cụng thc trong ỏn u ly trong ti liu ( tht k mỏy bin ỏp ca thy phan t th ti liu 1 ) 1.Dung lng mt pha S f= S 400 = = 133 ,3 (KVA) 3 m 2.Dung lng... N TT NGHIP Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm du Hình 1.4 Kết cấu mạch từ kiểu bọc a Một pha ; b Ba pha ; c.Lừi st kiu tr bc ( Hỡnh 1.5): L kiu lừi st cú s liờn h gia kiu tr v kiu bc Kiu ny hay dựng trong cỏc MBA mt pha hay ba pha vi cụng sut ln (hn 100000KVA /1 pha) v gim bt chiu cao ca tr ta cú th san gụng sang hai bờn i vi MBA cú lừi st kiu bc... cng tit din gụng b=0,4 : h s a=1 ,36 : h s 34 SINH VIấN :BUI THI LUONG Thit k mỏy bin ỏp in lc 3 pha ngõm N TT NGHIP du e=0,4(MBA ba pha) : h s quy i 1/2 tit din tr a12+a22=9+20=29 mm *H s : C1=Kdq S a 2 2 K f K l2 BT U nr A 2 C1=2,46.102 (2.56 TL1) 400.1 ,36 2 =249,5(KG) 0,95.0,902 2 1,6 2 1,44.0,16 2 Trong ú : Kdq=2,46.10-2 Kl=0,902 Kf=0,95 BT=1,6 Unr=1, 43 A=0,16 a=1 ,36 22.Tớnh s b cỏc i lng cú liờn . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI. bài thiết kế tốt nghiệp này. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 2 Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP. điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp . ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu SINH VIÊN :BUI THI LUONG 6 Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U 2đm ,là điện áp