Bài giảng chương II các thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm biến áp (phần 2)

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ.. KHÁI NIỆM Cho nên tổng cơng suất MBA trong hệ thống điện cĩ thể bằng 4 đế

Trang 1

CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG

NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN

ÁP

CHƯƠNG II

PHẦN 2

MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

I KHÁI NIỆM

II CÁC LOẠI MBA III KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

IV CHỌN MÁY BIẾN ÁP

I KHÁI NIỆM

MBA là thiết bị biến đổi điện năng từ

điện áp này đến điện áp khác

Trong hệ thống lớn thường phải qua

nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng

từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ

I KHÁI NIỆM

Cho nên tổng cơng suất MBA trong

hệ thống điện cĩ thể bằng 4 đến 5

lần tổng cơng suất của các máy

phát điện:

∑S B = (4÷5) ∑S F

MBA là thiết bị khơng phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng, trong hệ thống điện chỉ cĩ máy phát điện mới phát ra cơng suất tác dụng

P và cơng suất phản kháng Q

Trang 2

I KHÁI NIỆM Phân loại máy biến áp:

• Máy biến áp một pha (O),

• Máy biến áp ba pha (T)

Phân loại theo số

pha

• MBA ba cuộn dây (T)

• MBA hai cuộn dây

Phân loại theo số

cuộn dây

• MBA kiểu khơ (làm mát bằng kk)

• MBA kiểu dầu

Phân loại theo

phương pháp làm

mát

• MBA thường

• MBA điều áp dưới tải

Phân loại theo

phương pháp điều

chỉnh điện áp

I KHÁI NIỆM

Cấu tạo MBA 1 pha 2 cuộn dây MBA 1 pha 2 cuộn dây ở NMĐ

Ialy

I KHÁI NIỆM

Cấu tạo MBA 3 pha 2

cuộn dây

Các MBA được tính tốn, chế tạo với một chế độ làm việc lâu dài và liên tục gọi là chế độ định mức:

Điện áp U = Uđm

Tần số f = fđm

Cơng suất S = Sđmlà cơng suất tồn phần (biểu kiến)

Điện áp ngắn mạch phần trăm

Dịng điện khơng tải

I KHÁI NIỆM Các thơng số của MBA:

Trang 3

MBA hai cuộn dây:

Công suất định mức là công suất của mỗi cuộn dây

MBA tự ngẫu:

Công suất định mức MBA là công suất toàn phần

MBA Ngoài ra, còn có công suất mẫu:

S mẫu = K cl S đm

Trong đó: Kcl được gọi là hệ số có lợi của máy biến

áp tự ngẫu

I KHÁI NIỆM Công suất định mức MBA :

MBA ba cuộn dây: người ta có thể chế tạo các loại

sau:

100/100/100 là loại có công suất của mỗi

cuộn dây đều bằng công suất định mức;

100/100/66,7 là loại có công suất của hai

cuộn dây bằng công suất định mức và công suất cuộn thứ ba bằng 66,7% công suất định mức

I KHÁI NIỆM Công suất định mức MBA :

Điện áp định mức của MBA là điện áp của các

cuộn dây khi không tải được qui định trong lý lịch

MBA

Tỉ số biến đổi điện áp:

K = USđm/UTđmgọi là tỉ số biến áp

I KHÁI NIỆM

Điện áp định mức U đm :

Là dòng điện của các cuộn dây được nhà máy chế

tạo qui định, với các dòng điện này thì MBA làm

việc lâu dài và không bị quá tải

Điện áp ngắn mạch là điện áp giữa hai đầu cuộn sơ cấp khi ngắn mạch cuộn thứ cấp thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp bằng dòng điện định mức

Ý nghĩa : Điện áp ngắn mạch dùng để xác định

tổng trở cuộn dây MBA

I KHÁI NIỆM

Là đại lượng đặc trưng cho tổn hao không tải của MBA, phụ thuộc vào tính chất từ, chất lượng cũng như cấu trúc lắp ghép của lõi thép

Dòng điện không tải:

Trang 4

1 - MBA 2 CUỘN DÂY

Cấu tạo Ký hiệu

S C S H

Chiều truyền công suất

S C↔S H

→Sđmcủa MBA là công suất của cuộn cao, công suất

cuộn hạ và cũng là công suất của mạch từ

Sơ đồ nối các cuộn dây Cuộn

cao Cuộnhạ Đồ thịvectơ tổ nối dâyKý hiệu Cuộn cao Cuộn hạ

Y/Y- 0

Y/∆-11

Y 0 /∆-11

A B C

a b c

a b c O

o

B

b

B

b

a c

b

a c

B

A b a B

A b a

Tổ đấu dây của máy biến áp:

U C

U T

U H

Cấu tạo Ký hiệu

U C

S C

S T S H

Chiều truyền công suất

S C↔S H + S T

S T↔S H + S C

S H↔S C + S T

→Sđmcủa MBA là công suất của cuộn có công suất lớn nhất

(cũng là công suất mạch từ ), các cuộn còn lại có thể bằng Sđm

(100%) hoặc bằng 2/3 Sđm(66,7%) được ký hiệu qui ước theo

thứ tự cao/trung/hạ

Ví dụ: 100/100/100 ; 100/100/66,7 ; 100/ 66,7/66,7

3 - MBA TỰ NGẪU

MBA tự ngẫu

U C

U T

S B = S từ + S điện

U T

I C

U ch

U nt

I ch

I nt

U ch = U T I ch = I T - I C

U nt = U C - U T I nt = I C

Sơ đồ tương đương

Trang 5

Công suất từ truyền trực

tiếp từ cao sang trung truyền qua mạch từ Công suất điện

Hay cĩ thể viết : SB= ((UC-UT)+UT).IC= (UC-UT).IC+ UT.IC

U T

I C

U ch

U nt

I ch

I nt

SBA= (UC-UT).IC S

đ= UT.IC

Tỉ lệ giữa cơng suất truyền tải bằng quan hệ từ so với cơng suất xuyên (định mức) sẽ bằng:

Trong đĩ: Kcl được gọi là hệ số cĩ lợi của

máy biến áp tự ngẫu

Kích thước mạch từ được chọn theo cơng suất mẫu:

S mẫu = K cl S đm

* SO SÁNH MBA T VÀ MBA B

hơn, nhẹ hơn, rẻ hơn

có tổn thất ít hơn

sử dụng khi điện áp Cao và Trung có trung tính nối đất trực tiếp (110KV)

PHẠM VI ỨNG DỤNG

α càng bé càng có lợi, nghĩa là U T càng gần U C

càng có lợi

Ví dụ : * U C = 110 kV, U T = 22 kV →→ → α α= 1 – 22 / 110 = 0,8

* U C = 22 kV, U T = 0,4 kV →→ → α α= 1 – 0,4 / 22 = 0,98

→Khi U C lớn hơn U T nhiều không sử dụng MBA tự

ngẫu

Trang 6

PHẠM VI ỨNG DỤNG

Cuộn Hạ ( nếu có ) chỉ liên hệ với Cao và Trung qua mạch

từ, mà mạch từ chỉ sản xuất theo α.S đm nên công suất

truyền tối đa qua cuộn Hạ cũng chỉ là α.S đm Khi truyền

công suất từ Hạ lên Cao và Trung ( ở NMĐ ) phải chọn

MBA theo S đm / α

Ví dụ :

220 kV

110 kV

100 MVA

220 kV

110 kV

100 MVA

S B = 200 MVA

(S H = 100 MVA)

S B = 100 MVA

(S H = 100 MVA)

Chế độ 1 : Công suất truyền từ Cao sang Trung và Hạ

SC= ST+ SH

IC

Int(a)

Ich(a)

Int(b)

IT

IH

* Các chế độ vận hành của MBA T

IC

Int(a)

Ich(a) Ich(b)

H

Chế độ 2 : Công suất truyền từ Cao và Hạ sang Trung

ST= SC+ SH Trong cuộn nối tiếp chỉ có truyền từ cao sang

trung theo chế độ tự ngẫu

Chế độ 3 : Công suất truyền từ Cao và Trung sang Hạ

SH= SC+ ST

IC

Int(a)

C(a)

IT

IH

Trang 7

III KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

MBA cĩ thể mang tải lâu dài trong

điều kiện đinh mức của : U, f, tmt,cũng

như điều kiện làm mát;

Khi đĩ tuổi thọ MBA sẽ bằng định

mức Tuy nhiên, MBA cĩ khi non tải,

cĩ khi quá tải

Phải căn cứ chủ yếu vàođộ hủy hoại

cách điện, nhiệt độ cực đại của

cuộn dây và của dầu.

Để cho phép MBA làm việc ở các chế

độ khác nhau

III KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

Khả năng tải của MBA khơng thể biểu diễn bằng đơn

vị KVA được, vì nĩ được xác định bằng các điều kiện như:

ðồ thị phụ tải

Thời gian tồn tại chế độ vận hành

Nhiệt độ mơi trường làm mát…

Cần phải xác định được nhiệt độ cuộn dây, nhiệt

độ dầu và mức hủy hoại cách điện.

Tính tốn quá tải của

MBA khi vận hành với

đtpt bậc thang

Quá tải bình thường

Quá tải sự cố

TÍNH TỐN PHÁT NĨNG MBA KHI VẬN

HÀNH VỚI ĐTPT BẬC THANG

A QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG

t

S

S 2

t 2

t 1

S 1

S 3

S

0

t 3

T 2 T 1

S 1dt

S 2dt

S B

Bước 1: Đẳng trị đtpt nhiều bậc về đtpt tương đương cĩ

2 bậc sao cho nhiệt lượng tỏa ra trong MBA là như nhau

Đồ thị phụ tải ban đầu Đồ thị phụ tải tương đương

Trang 8

Trình tự tính toán :

Bước 1 :Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua MBA chọn MBA có

công suất S B sao cho S min < S B < S max

S B

T 1 T 2

S 2

S 1

T 3 T n-1 T n

t 2

t 1 t 3 t n-1 t n

S 3

S min

S max

t 0

S B

S tải

Bước 2 : Trong các vùng quá tải chọn vùng cóΣS i 2 T i lớn nhất để tính S 2đt

S B

T 1 T 2

S 2

S 1

T 3 T n-1 T n

t 2

t 1 t 3 t n-1 t n

S 3

S min

S max

t

0

Vùng I :

S 2 T 2 +S 3 T 3

Vùng II :

S max 2 T n

S tải

Bước 3 : Tính S 2đttheo biểu thức :

Nếu S 2đt < 0,9.S max thì S 2 = 0,9.S max

T 2 =Σ(S i 2 T i ) / (0,9.S max ) 2

Bước 4 : Chọn 10h liền trước hoặc liền sau vùng tính S 2để tính

S B

T 1 T 2

S 2

S 1

T 3 T n-1 T n

t 2

S 3

S min

S max

t 0

10h 10h

T n

t n-1

S max

S tải

Trang 9

Bước 5 : Tính k 1 , k 2theo biểu thức :

Dựa vào loại MBA (dầu, khơ ) và cơng suất của MBA

xác định hằng số thời gian τ

k 1 = S 1 / S B

k 2 = S 2 / S B

Công suất định mức MBA Hệ thống làm lạnh ττ τ τ(giờ)

Từ 0,001 đến 1 MVA Tự nhiên 2,5

> 1 đến 6,3 MVA Tự nhiên 3,5

> 6,3 đến 32 MVA Có thêm quạt 2,5

> 32 đến 63 MVA Có thêm quạt 3,5

Từ 100 đến 125 MVA Tuần hoàn cưỡng bức 2,5

> 125 MVA Tuần hoàn cưỡng bức có quạt 3,5

Tùy thuộc vào nhiệt độ đẳng trị của mơi trường làm mát

mà xác định số biểu đồ tính tốn khả năng tải của MBA

τ(giờ)

Số thứ tự biểu đồ ứng với nhiệt

độ đẳng trị mơi trường xung

MBA

2,5 5 7 9 11 Từ 0,001 đến 1 MVA 3,5 6 8 10 12 > 1 đến 6,3 MVA 2,5 17 19 21 23 > 6,3 đến 32 MVA 3,5 18 20 22 24 > 32 đến 63 MVA 2,5 29 31 33 35 Từ 100 đến 125 MVA 3,5 30 32 34 36 > 125 MVA

Bước 6 : Từ k 1 và T 2vừa tính được tra đường cong quá

tải cho phép của MBA để tìm k 2cp

• Nếu k 2cp > k 2 thì MBA đã

chọn có thể vận hành quá

tải được

• Nếu k 2cp < k 2thì chọn MBA

có công suất lớn hơn

1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,2 0,4 0,6 1

12 h

8 h

4 h

2 h

1 h T2=0,5 h

K 1

K 2cp

K 1

Kiểm tra khả năng quá tải của MBA

cĩ cơng suất 63MVA Biết đường cong quá tải bình thường ứng với nhiệt độ mơi trường là 200C và

SđmBA=63MVA được cho ở hình

Biết hằng số thời gian của MBA là T=6h

a Tính Phụ tải đẳng trị bậc hai, bậc một (S2đt, S1đt)

b Tính hệ số phụ tải K1, K2 Tra đường cong quá tải để được K2cp Kết luận

Phụ tải phân bố trong 24h là:

Trang 10

B QUÁ TẢI SỰ CỐ

Thời gian

quá tảiù <

6h

k 1 < 0,93

< 5ngày

MBA có thể vận hành quá tảivới hệ số quá tải

k 2cp = k qtsc

Bước 1 :

Chọn công suất SBsao cho

k qtsc S B > S max hay S B > S max / k qtsc

S tải

S B

Bước 2 : Kiểm tra điều kiện T 2 < 6h

S B

T 1 T 2

S 2

S 1

T 3 T n-1 T n

t 2

t 1 t 3 t n-1 t n

S 3

S min

S max

t 0

S tải

S B

T 1 T 2

S 2

S 1

T 3 T n-1 T n

t 2

S 3

S min

S max

t 0

10h 10h

T n

t n-1

S max

Bước 3 : Kiểm tra điều kiện k 1 < 0,93

S tải

Trang 11

BÀI TẬP 2

Cho đồ thị phụ tải qua một MBA như H.a:

Giả sử chọn SđmBA= 63MVA Hãy kiểm tra lại khả năng quá tải

bình thường của MBA Biết đường cong quá tải bình thường ứng

với nhiệt độ môi trường là 200C và SđmBA=63MVA cho ở H.b

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	1,11 MB