1 Âải Hc  Nàơng - Trỉåìng Âải hc Bạch Khoa Khoa Âiãûn - Nhọm Chun män Âiãûn Cäng Nghiãûp Giạo trçnh MẠY ÂIÃÛN 1 Biãn soản: Bi Táún Låüi Pháưn I MẠY BIÃÚN ẠP Chỉång 1 NGUN L V CÁÚU TẢO M.B.A 1.1 KHẠI NIÃÛM CHUNG VÃƯ M.B.A 1.1.1. Vai tr v cäng dủng. Âãø dáùn âiãûn tỉì nh mạy phạt âiãûn âãún häü tiãu thủ cáưn phi cọ âỉåìng dáy ti âiãûn (hçnh 1.1). Nãúu khong cạch tỉì nåi sn xút âiãûn âãún häü tiãu thủ låïn, mäüt váún âãư âàût ra l viãûc truưn ti âiãûn nàng âi xa lm sao cho kinh tãú nháút. ∼ MBA gèam ạp MBA tàng ạp  Z ti âiãûn Mạy phạt âiãûn Häü tiãu thủ âiãûn Hçnh 1.1 Så âäư cung cáúp âiãûn âån gin Ta cọ, dng âiãûn truưn ti trãn âỉåìng dáy: I = P/(Ucosϕ) V täøn hao cäng sút trãn âỉåìng dáy: ΔP = R â I 2 = R d P 2 /(U 2 cos 2 ϕ) Trong âọ: P l cäng sút truưn ti trãn âỉåìng dáy; U l âiãûn ạp truưn ti ca lỉåïi âiãûn; R d l âiãûn tråí âỉåìng dáy ti âiãûn v cosϕ l hãû säú cäng sút ca lỉåïi âiãûn, cn ϕ l gọc lãûch pha giỉỵa dng âiãûn I v âiãûn ạp U. Tỉì cạc cäng thỉïc trãn cho ta tháúy, cng mäüt cäng sút truưn ti trãn âỉåìng dáy, nãúu âiãûn ạp truưn ti cng cao thç dng âiãûn chảy trãn âỉåìng dáy s cng bẹ, do âọ trng lỉåüng v chi phê dáy dáùn s gim xúng, tiãút kiãûm âỉåüc kim loải mu, âäưng thåìi täøn hao nàng lỉåüng trãn âỉåìng dáy s gim xúng. Vç thãú, mún truưn 2 ti cäng sút låïn âi xa êt täøn hao v tiãút kiãûm kim loải mu ngỉåìi ta phi dng âiãûn ạp cao, thỉåìng l 35, 110, 220, 500kV. Trãn thỉûc tãú cạc mạy phạt âiãûn chè phạt ra âiãûn ạp tỉì 3 ÷ 21kV, do âọ phi cọ thiãút bë tàng âiãûn ạp åí âáưu âỉåìng dáy. Màût khạc cạc häü tiãu thủ thỉåìng u cáưu âiãûn ạp tháúp, tỉì 0.4 ÷ 6kV, vç váûy cúi âỉåìng dáy phi cọ thiãút bë gim âiãûn ạp xúng. Thiãút bë dng âãø tàng âiãûn ạp åí âáưu âỉåìng dáy v gim âiãûn ạp cúi âỉåìng dáy gi l mạy biãún ạp (MBA). 1.1.2. Âënh nghéa. Mạy biãún ạp l thiãút bë âiãûn tỉì ténh, lm viãûc theo ngun l cm ỉïng âiãûn tỉì, dng âãø biãún âäøi mäüt hãû thäúng dng âiãûn xoay chiãưu åí âiãûn ạp náưy thnh mäüt hãû thäúng dng âiãûn xoay chiãưu åí âiãûn ạp khạc, våïi táưn säú khäng thay âäøi. 1.2. NGUN L LM VIÃÛC CA MẠY BIÃÚN ẠP L TỈÅÍNG Mạy biãún ạp l tỉåíng cọ cạc tênh cháút nhỉ sau : 1. Cün dáy khäng cọ âiãûn tråí. 2. Tỉì thäng chảy trong li thẹp mọc vng våïi hai dáy qún, khäng cọ tỉì thäng tn v khäng cọ täøn hao trong li thẹp. 3. Âäü tỉì tháøm ca thẹp ráút låïn (μ = ∞), nhỉ váûy dng tỉì hoạ cáưn phi cọ âãø sinh ra tỉì thäng trong li thẹp l ráút nh khäng âạng kãø, do váûy stâ cáưn âãø sinh ra tỉì thäng trong li thẹp cho bàòng khäng. Hçnh 1.2 v så âäư ngun l ca MBA mäüt pha hai dáy qún. Dáy qún 1cọ N 1 vng dáy âỉåüc näúi våïi ngưn âiãûn ạp xoay chiãưu u 1 , gi l dáy qún så cáúp. K hiãûu cạc âải lỉåüng phêa dáy qún så cáúp âãưu cọ con säú 1 km theo nhỉ u 1 , i 1 , e 1 , Dáy qún 2 cọ N 2 vng dáy cung cáúp âiãûn cho phủ ti Z t , gi l dáy qún thỉï cáúp. K hiãûu cạc âải lỉåüng phêa dáy qún thỉï cáúp âãưu cọ con säú 2 km theo nhỉ u 2 , i 2 , e 2 , Âàût âiãûn ạp xoay chiãưu u 1 vo dáy qún så, trong dáy qún så s cọ dng i 1 . Trong li thẹp s cọ tỉì thäng Φ mọc vng våïi c hai dáy qún så cáúp v thỉï cáúp, cm ỉïng ra cạc sââ e 1 v e 2 . Khi MBA cọ ti, trong dáy qún thỉï s cọ dng âiãûn i 2 âỉa ra ti våïi âiãûn ạp l u 2 . Tỉì thäng Φ mọc vng våïi c hai dáy qún så cáúp v thỉï cáúp gi l tỉì thäng chênh. Gi thỉí âiãûn ạp u 1 sin nãn tỉì thäng Φ cng biãún thiãn sin, ta cọ: tsin m ω Φ=Φ (1.3) Theo âënh lût cm ỉïng âiãûn tỉì, cạc sââ cm ỉïng e 1 , e 2 sinh ra trong dáy qún så cáúp v thỉï cáúp MBA l: )90tsin(E2)90tsin(N d t d Ne 0 1 0 m111 −ω=−ωΦω= Φ −= (1.4) 3 )90tsin(E2)90tsin(N d t d Ne 0 2 0 m222 −ω=−ωΦω= Φ −= (1.5) trong âọ, E 1 , E 2 l trë säú hiãûu dủng ca sââ så cáúp v thỉï cáúp, cho båíi: m1m1 m1 1 fN44,4fN2 2 N E Φ=Φπ= Φω = (1.6) m2m2 m2 2 fN44,4fN2 2 N E Φ=Φπ= Φω = (1.7) Tè säú biãún ạp k ca MBA: 2 1 2 1 N N E E k == (1.8) Hçnh 1-2. Så âäư ngun l ca MBA mäüt pha hai dáy qún u 2 ∼ u 1 i 1 i 2 Z t Φ Nãúu gi thiãút MBA â cho l MBA l tỉåíng, nghéa l b qua sủt ạp gáy ra do âiãûn tråí v tỉì thäng tn ca dáy qún thç E 1 ≈ U 1 v E 2 ≈ U 2 : k N N E E U U 2 1 2 1 2 1 ==≈ (1.9) Nãúu b qua täøn hao trong MBA thç: U 1 I 1 = U 2 I 2 Nhỉ váûy, ta cọ: k I I U U 2 1 2 1 == (1.10) Nãúu N 2 > N 1 thç U 2 > U 1 v I 2 < I 1 : MBA tàng ạp. Nãúu N 2 < N 1 thç U 2 < U 1 v I 2 > I 1 : MBA gim ạp 1.3. CÁÚU TẢO MẠY BIÃÚN ẠP Mạy biãún ạp cọ cạc bäü pháûn chênh sau dáy : li thẹp, dáy qún v v mạy. 1.3.1. Li thẹp MBA. Hçnh 1.3 Mảch tỉì MBA kiãøu li: a) mäüt pha. b) ba pha (a) (b) 4 Li thẹp MBA dng âãø dáùn tỉì thäng, âỉåüc chãú tảo bàòng cạc váût liãûu dáùn tỉì täút, thỉåìng l thẹp k thût âiãûn cọ bãư dy tỉì 0,35 ÷ 1 mm, màût ngoi cạc lạ thẹp cọ sån cạch âiãûn räưi ghẹp lải våïi nhau thnh li thẹp. Li thẹp gäưm hai pháưn: Trủ v Gäng (hçnh 1.3). Trủ T l pháưn âãø âàût dáy qún cn gäng G l pháưn näúi liãưn giỉỵa cạc trủ âãø tảo thnh mảch tỉì kên. 1.3.2. Dáy qún MBA. Nhiãûm vủ ca dáy qún MBA l nháûn nàng lỉåüng vo v truưn nàng lỉåüng ra. Dáy qún MBA thỉåìng lm bàòng dáy dáùn âäưng hồûc nhäm, tiãút diãûn trn hay chỉỵ nháût, bãn ngoi dáy dáùn cọ bc cạch âiãûn. Dáy qún gäưm nhiãưu vng dáy v läưng vo trủ thẹp. Giỉỵa cạc vng dáy, giỉỵa cạc dáy qún v giỉỵa dáy qún v li thẹp âãưu cọ cạch âiãûn. Mạy biãún ạp thỉåìng cọ hai hồûc nhiãưu dáy qún. Khi cạc dáy qún âàût trãn cng mäüt trủ thç dáy qún âiãûn ạp tháúp âàût sạt trủ thẹp cn dáy qún âiãûn ạp cao âàût bãn ngoi. Lm nhỉ váûy s gim âỉåüc váût liãûu cạch âiãûn. Dáy qún MBA cọ hai loải chênh nhỉ : Hçnh 1-4. Dáy qún Mạy biãún ạp (a)û (b)û (c)û (d)û 1. Dáy qún âäưng tám : åí dáy qún âäưng tám tiãút diãûn ngang l nhỉỵng vng trn âäưng tám. Nhỉỵng kiãøu dáy qún âäưng tám chênh gäưm : Dáy qún hçnh trủ (hçnh 1.4a,b), dng cho c dáy qún hả ạp v cao ạp; Dáy qún hçnh xồõnû (hçnh 1.4c), dng cho dáy qún hả ạp cọ nhiãưu såüi cháûp; dáy qún hçnh xoạy äúc liãn tủcû (hçnh 1.4d), dng cho dáy qún cao ạp, tiãút diãûn dáy dáùn chỉỵ nháût . 2. Dáy qún xem k : Cạc bạmh dáy cao ạp v hả ạp láưn lỉåüt xen k nhau dc theo trủ thẹp. 5 Hçnh 1-5 Mạy biãún ạp dáưu ba pha 16000kVA/110kV 1. mọc váûn chuøn; 2. Sỉï cao ạp 110kV; 4. Sỉï trung ạp 38.5kV; 5. Sỉï hả ạp 10.5kV; 7. Äúng phng nä ø ; 8. Bçnh gin dáưu; 10. Thỉåïc chè dáưu; 12. X ẹp gäng; 13. Bçnh hụt áøm; 16. Dáy qún cao ạp; 18. Bäü lc âäúi lỉu; 22. V thng; 23.Bäü tn nhiãût; 24. Cạp cáúp âiãûn cho âäüng cå; 25. Âäüng cå qủat giọ lm mạt. 26. Bäü truưn âäüng chuøn mảch. 1.3.3. V MBA. V MBA lm bàòng thẹp gäưm hai bäü pháûn : thng v nàõp thng. 1. Thng MBA: Trong thng MBA (hçnh 1-5) âàût li thẹp, dáy qún v dáưu biãún ạp. Dáưu biãún ạp lm nhiãûm vủ tàng cỉåìng cạch âiãûn v tn nhiãût. Lục MBA lm viãûc, mäüt pháưn nàng lỉåüng tiãu hao thoạt ra dỉåïi dảng nhiãût lm dáy qún, li thẹp v cạc bäü pháûn khạc nọng lãn. Nhåì sỉû âäúi lỉu trong dáưu v truưn nhiãût tỉì cạc bäü pháûn bãn trong MBA sang dáưu v tỉì dáưu qua vạch thng ra mäi trỉåìng xung quanh. 2. Nàõp thng MBA : Dng âãø âáûy trãn thng v trãn âọ cọ cạc bäü pháûn quan trng nhỉ: + Sỉï ra ca dáy qún cao ạp v dáy qún hả ạp. Lm nhiãûm vủ cạch âiãûn. + Bçnh dn dáưu (bçnh dáưu phủ) cọ äúng thy tinh âãø xem mỉïc dáưu. 6 + ÄÚng bo hiãøm : lm bàòng thẹp, thỉåìng lm thnh hçnh trủ nghiãng, mäüt âáưu näúi våïi thng, mäüt âáưu bët bàòng mäüt âéa thu tinh. Nãúu vç l do no âọ, ạp sút trong thng tàng lãn âäüt ngäüt, âéa thu tinh s våỵ, dáưu theo âọ thoạt ra ngoi âãø MBA khäng bë hng. + Läù nh âàût nhiãût kãú. + Råle håi dng âãø bo vãû MBA. + Bäü truưn âäüng cáưu dao âäøi näúi cạc âáưu âiãưu chènh âiãûn ạp ca dáy qún cao ạp. Âãø hiãøu r hån vãư MBA ta xem hiình dạng bãn ngoi MBA ba pha hai dáy qún cäng sút 250kVA, âiãûn ạp 22/0.4kV ca nh mạy chãú tảo Thiãút Bë Âiãûn (hçnh 1.6). Hçnh 1.6 MBA dáưu ba pha, hai dáy qún 1.4. CẠC ÂẢI LỈÅüNG ÂËNH MỈÏC CA MBA Cạc âải lỉåüng âënh mỉïc ca MBA qui âënh âiãưu kiãûn k thût ca mạy. Cạc âải lỉåüng náưy do nh mạy chãú tảo qui âënh v ghi trãn nhn ca MBA. 1. Dung lỉåüng (cäng sút âënh mỉïc) S âm (VA hay kVA) l cäng sút ton pháưn hay biãøu kiãún âỉa ra åí dáy qún thỉï cáúp ca MBA. 2. Âiãûn ạp dáy så cáúp âënh mỉïc U 1âm (V, kV) l âiãûn ạp ca dáy qún så cáúp. 7 3. Âiãûn ạp dáy thỉï cáúp âënh mỉïc U 2âm (V hay kV) l âiãûn ạp ca dáy qún thỉï cáúp khi MBA khäng ti v âiãûn ạp âàût vo dáy qún så l âënh mỉïc U 1 = U 1dm . 4. Dng âiãûn dáy så cáúp âënh mỉïc I 1âm (A hay kA) v thỉï cáúp âënh mỉïc I 2âm l nhỉỵng dng âiãûn dáy ca dáy qún så cáúp v thỉï cáúp ỉïng våïi cäng sút v âiãûn ạp âënh mỉïc. Âäúi våïi MBA mäüt pha: dm1 dm dm1 U S I = ; dm2 dm dm2 U S I = (1.11) Âäúi våïi MBA ba pha: dm1 dm dm1 U3 S I = ; d m 2 dm dm2 U3 S I = (1.12) 5. Táưn säú âënh mỉïc f âm (Hz). Cạc MBA âiãûn lỉûc cọ táưn säú cäng nghiãûp 50Hz. Ngoi ra trãn nhn MBA cn ghi cạc säú liãûu khạc nhỉ: táưn säú, säú pha m, så âäư v täø näúi dáy 1.5. CẠC LOẢI MBA CHÊNH. 1. MBA âiãûn lỉûc âãø truưn ti v phán phäúi cäng sút trong hãû thäúng âiãûn lỉûc. 2. MBA chun dng sỉí dủng åí l luûn kim, cạc thiãút bë chènh lỉu, MBA hn 3. MBA tỉû ngáùu dng âãø liãn lảc trong hãû thäúng âiãûn, måí mạy âäüng cå khäng âäưng bäü cäng sút låïn. 4. MBA âo lỉåìng dng âãø gim cạc âiãûn ạp v dng âiãûn låïn âỉa vo cạc dủng củ âo tiãu chøn. 5. MBA thê nghiãûm dng âãø thê nghiãûm âiãûn ạp cao. MBA cọ ráút nhiãưu loải song thỉûc cháút hiãûn tỉåüng xy ra trong chụng âãưu giäúng nhau. Âãø thûn tiãûn cho viãûc nghiãn cỉïu, sau âáy ta xẹt MBA âiãûn lỉûc mäüt pha hai dáy qún. ] R R ^ . )90tsin(E2)90tsin(N d t d Ne 0 1 0 m 111 −ω=−ωΦω= Φ −= (1. 4) 3 )90tsin(E2)90tsin(N d t d Ne 0 2 0 m222 −ω=−ωΦω= Φ −= (1. 5) trong âọ, E 1 , E 2 l trë säú hiãûu dủng ca sââ så cáúp v thỉï cáúp, cho båíi: m1m1 m1 1 fN44,4fN2 2 N E. qún thç E 1 ≈ U 1 v E 2 ≈ U 2 : k N N E E U U 2 1 2 1 2 1 ==≈ (1. 9) Nãúu b qua täøn hao trong MBA thç: U 1 I 1 = U 2 I 2 Nhỉ váûy, ta cọ: k I I U U 2 1 2 1 == (1. 10) Nãúu. Hçnh 1- 5 Mạy biãún ạp dáưu ba pha 16 000kVA /11 0kV 1. mọc váûn chuøn; 2. Sỉï cao ạp 11 0kV; 4. Sỉï trung ạp 38 .5kV; 5. Sỉï hả ạp 10 .5kV; 7. Äúng phng nä ø ; 8. Bçnh gin dáưu; 10 . Thỉåïc