CHƯƠNG III máy BIẾN áp điện lực

Máy biến áp có thể tải được liên tục công suất này S = Sđm trong điều kiện làm việc định mức..  Điện áp định mức của máy biến áp là điện áp của các cuộn dây khi không tải được qui định

Trang 1

Máy biến áp (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải và phân phối năng lượng điện.

3.1.1 Khái niệm

3.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

Trang 2

- Phân loại theo nhiệm vụ:

+ MBA tăng áp

+ MBA giảm áp

- Phân loại theo số pha:

+ Máy biến áp 1 pha

+ Máy biến áp 3 pha

- Phân loại theo số cuộn dây:

+ MBA ba cuộn

+ MBA hai cuộn dây

3.1.2 Phân loại máy biến áp

Trang 3

- Phân loại theo phương pháp làm mát:

- Theo phương pháp điều chỉnh điện áp:

 Làm mát bằng dầu và nước

 Tuần hoàn cưỡng bức dầu và không khí

 Làm mát bằng dầu tuần hoàn tự nhiên có quạt gió

 Máy biến áp điều áp dưới tải

 Máy biến áp thường

Trang 4

Ví dụ:

Máy biến áp Liên Xô ký hiệu:

ATДTH 100/230

MBATN

Ba pha

Làm mát bằng dầu tuần

hoàn tự nhiên có quạt gió

Điều áp dưới tải

Sđm=100 MVA

Điện áp cao 220 kV

Trang 5

3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP

Trang 6

3.2.1 Công suất định mức của máy biến áp

 Công suất định mức là công suất toàn phần (Công suất biểu kiến) được nhà máy chế tạo qui định trong lý lịch MBA Máy biến áp có thể tải được liên tục công suất này (S = Sđm ) trong điều kiện làm việc định mức.

Trang 7

 Điện áp định mức của máy biến áp là điện áp của các cuộn dây khi không tải được qui định trong lý lịch máy biến áp

3.2.2 Điện áp định mức

dm 2

dm 1 dm

Trang 8

 Dòng điện định mức là dòng điện của các cuộn dây được nhà máy chế tạo qui định, với dòng điện này thì máy biến áp làm việc lâu dài mà không bị quá tải (Khi nhiệt độ môi trường làm việc định mức) Dòng điện định mức được xác định như sau:

âm

âm âm

U 3

Trang 9

 Điện áp ngắn mạch thường được biểu diễn dưới dạng phần trăm so với điện áp định mức, ký hiệu là UN%:

100

U

 Điện áp ngắn mạch là điện áp khi đặt vào cuộn dây thứ nhất của

MBA, ngắn mạch cuộn dây thứ hai thì dòng điện trong cuộn dây thứ nhất bằng dòng điện định mức

 Ý nghĩa: Điện áp ngắn mạch đặc trưng cho điện áp rơi trên tổng trở các cuộn dây MBA và được dùng để xác định tổng trở các cuộn dây MBA

Trang 10

 Dòng điện không tải đặt trưng cho tổn hao không tải của MBA, phụ

thuộc tính chất từ, chất lượng cũng như cấu trúc lắp ghép của lỏi thép

3.2.5 Dòng điện không tải

 I0 % biểu thị bằng phần trăm so với dòng điện định mức Iđm :

.100

I

%

 Dòng điện không tải là dòng điện chạy trong cuộn dây thứ nhất của MBA khi cuộn dây thứ hai để hở mạch và điện áp đặt vào cuộn dây thứ nhất là định mức (U1đm)

Trang 11

3.2.6 Tổ đấu dây của MBA

 Trong các máy biến áp ba pha các cuộn dây có thể nối lại với nhau theo các cách sau:

Nối sao (Y)

Nối ziczắc (Z)

B C

A

Trang 12

 Tổ nối dây của máy biến áp được hình thành do sự phối hợp kiểu nối

dây sơ cấp so với kiểu nối dây thứ cấp và nó biểu thị góc lệch pha giữa điện áp dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp

 Góc lệch pha biến thiên từ 00 đến 3600

 Thực tế người ta lấy đơn vị 300  Tổ đấu dây có thứ tự từ 0 đến 11

 Người ta qui ước biểu thị tổ đấu dây MBA dựa vào góc lệch pha sức điện động dây của phía sơ cấp và thứ cấp

1

Trang 13

 Kim giờ biểu thị vectơ sức điện động cuộn dây sơ cấp và

được đặt cố định ở con số 12

 Kim phút biểu thị vectơ sức điện động cuộn dây thứ cấp

tương ứng với các vị trí 1,2, 12

 Dùng kim đồng hồ để biểu thị góc lệch pha: 

 Đối với MBA ba pha bằng cách thay đổi cách nối các cuộn dây có thể tạo ra được 12 tổ nối dây:

 Khi nối Y - Y (wye - wye) thì sẽ có tổ đấu dây chẳn 0, 2, 4, 6, 8, 10

∆

 Khi nối Y - (wye - delta) thì sẽ có tổ đấu dây lẽ 1, 3, 5, 7, 9, 11

Trang 14

3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU

3.3.1 Nguyên lý làm việc

 Dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ

 Ngoài quan hệ về từ còn có quan hệ trực tiếp

về điện giữa cuộn cao và cuộn trung

 Thực hiện nhiệm vụ truyền tải điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác

 Đặc điểm:

Trang 15

O

Ich

 Giả sử MBATN làm việc ở chế

độ giảm áp truyền lượng công suất

S từ CA sang TA

 S gọi là công suất xuyên

Trang 16

S = UC.IC = [(UC - UT) + UT ].IC = (UC - UT ).IC + UT.IC

S = UC.IC = UT.IT

 Giả thiết bỏ qua tổn thất công suất trong MBA,

khi đó ta có:

 Sđ = UT.IC Gọi là công suất điện

 SBA = [ UC - UT ].IC Gọi là công suất biến áp

Trang 17

 Khi công suất xuyên S = Sđm thì SBA được gọi là Smẫu .

 Xét tỉ số:

: Gọi là hệ số có lợi

C

T C

cl

U

UU

Smẫu = kcl Sđm

 Ở chế độ định mức (S = Sđm) thì công suất truyền từ CA sang

TA bằng quan hệ về từ (SBA) chỉ bằng Smẫu

 Kích thước mạch từ tính chọn theo Smẫu

cl BA

C

T C

C

C T C

dm

k k

1 1

U

U 1 I.

U

I ).

U

(U S

Trang 18

 Xác định công suất truyền qua các cuộn dây khi

truyền tải Sđm từ CA sang TA:

 Công suất truyền qua cuộn dây nối tiếp:

=

−

 Cuộn chung , cuộn nối tiếp được chế tạo theo S mẫu

)k

1(1

S

)I

I

BA

dm Tdm

Trang 19

 Đối với MBATN ba pha thì việc tính toán cũng tương tự MBATN một pha.

 Ở MBATN ba pha, ngoài cuộn CA và TA nối Y0 , còn có cuộn HA nối  chế tạo với công suất như sau:

0,25.S mẫu ≤ S đmH ≤ S mẫu

Trang 20

3.3.2 Các chế độ làm việc của MBATN

MBATN có thể làm việc ở một trong các chế độ sau đây:

 Chế độ tự ngẫu: Công suất truyền: CA TA

HACA

 Chế độ liên hợp B: Công suất truyền: HA HA

Trang 21

 Công suất cuộn nối tiếp:

Snt = Unt.Int = ( UC - UT).IC

= UC.IC = kcl.S

C

T C

I1

 Công suất cuộn hạ: Sh = 0

 Khi S = S đm thì S nt = S ch = k cl S đm = S mẫu

3.3.2.1 Chế độ tự ngẫu

UH

S Uc

UT S

IC

IT

Int C

O

T

Ich

∼

Trang 22

 Tóm lại:

Trong chế độ tự ngẫu cho phép truyền từ CA sang TA và ngược lại một lượng công suất bằng Sđm Khi đó công suất trong cuộn nối tiếp và cuộn chung:

Snt = Sch= kcl.Sđm = Smẫu

Như vậy các cuộn dây làm việc bình thường

3.3.2.1 Chế độ tự ngẫu

Trang 23

(U

S.UI

UI

.U

C

T C

T ch

T

 Công suất cuộn chung:

 Công suất cuộn nối tiếp:

S.kI

U

)

U

UU

(I

)

UU

(

C

T C

C T C

 Khi SH = Smẫu thì: Snt = kcl.Smẫu < Smẫu

Sch = (1-kcl).Smẫu < Smẫu

 Cuộn nối tiếp và cuộn chung đều non tải

 Cho phép truyền thêm một lượng công suất từ TA => CA

Trang 24

2 Truyền công suất từ HA sang TA (CA không tải):

O

UH

Uc

UT S

 Khi S = Smẫu thì Sch = Smẫu

 Không thể truyền thêm lượng công suất nào nữa từ

3.3.2.2 Chế độ biến áp

Trang 25

ch k S

S =

 Ở chế độ TN:

 Có thể xem chế độ liên hợp của MBATN là sự xếp chồng của chế độ

tn nt

C cl H

ba ch

tn ch

∼

SH

ba chI

tn ntI

tn ch

I

Trang 26

 Cuộn chung dễ bị quá tải nhất do

đó ta phải kiểm tra cuộn chung

Điều kiện:

Sch = SH + kcl.SC S≤ mẫu

3.3.2.3 Chế độ liên hợp

1 Chế độ liên hợp A:

ba ch

∼

SH

ba chI

tn ntI

tn ch

I

Trang 27

 Xếp chồng: Snt = Stnnt + Sbant = kcl SH + kcl ST

T cl

tn

nt k S

S =

T cl

ba

ch ( 1 k ) S

S = −

H cl

I

tn nt

I

ba nt

I

tn ch

I ∼

ST

2 Chế độ liên hợp B: Công suất truyền: { HA => CA (BA)

TA => CA (TN)

Trang 28

 Cuộn nối tiếp dễ bị quá tải nhất do đó

ta phải kiểm tra cuộn nối tiếp

Điều kiện:

Snt = kcl.(SH + ST) S≤ mẫu

2 Chế độ liên hợp B:

3.3.2.3 Chế độ liên hợp

I

tn nt

I

ba nt

I

tn ch

I ∼

ST

Trang 29

3.3.3 Ưu nhược điểm và đặc điểm sử dụng của MBATN

1 Ưu điểm

 Các cuộn dây và mạch từ của MBATN tính toán chế tạo theo Smẫu cho nên tiêu hao vật liệu, kích thước, giá thành, trọng lượng nhỏ hơn so với MBA 3 pha ba ba cuộn dây có cùng Sđm

 Tổn thất công suất trong MBATN nói chung nhỏ hơn so với MBA 3 cuộn dây nhất là khi làm việc với chế độ hạ áp (Từ CA sang TA), tổn thất không tải và tổn thất điện áp cũng bé hơn biến áp thường

 Điện kháng giữa cuộn cao và cuộn trung trong MBATN bé hơn so với MBA thường nên điều chỉnh điện áp trong MBA tự ngẫu dễ dàng hơn

Trang 30

2 Nhược điểm

 Sóng quá điện áp (khí quyển, nội bộ) có

thể truyền từ bên mạng cao áp sang mạng

trung áp nên làm cho cách điện trong những

điều kiện này xấu đi

 Chỉ dùng MBATN trong trường hợp ở

mạng điện áp cao và trung có trung tính trực

b

.Uc

.U

Trang 31

 Nếu dùng MBA tự ngẫu để làm nhiệm vụ tăng áp từ HA sang TA và CA thì không có lợi vì lúc này phải chọn Sđm của MBATN :

Trang 32

3.4 CÁC HỆ THỐNG LÀM MÁT CỦA MBA

3.4.1 Làm mát tự nhiên bằng dầu

3.4.2 Làm mát bằng dầu tuần hoàn tự nhiên có quạt gió

3.4.3 Làm mát bằng tuần hoàn cưỡng bức dầu và không khí

3.4.4 Làm mát bằng dầu và nước

3.4.5 Máy biến áp kiểu khô

Trang 33

3.5 KHẢ NĂNG TẢI CỦA MBA

 Khả năng tải của MBA là tập hợp tất cả các chế độ làm việc mang tải bình thường và quá tải của MBA

3.5.1 Định nghĩa

 Khả năng tải của MBA được xác định phụ thuộc các điều kiện như:

 Đồ thị phụ tải thời gian tồn tại chế độ vận hành

 Nhiệt độ môi trường làm mát

Trang 34

3.5.2 Quá tải cho phép của MBA

1 Quá tải bình thường

 Khi quá tải bình thường thì nhiệt độ tại điểm nóng nhất của cuộn dây không vượt quá 140oC và nhiệt độ của lớp dầu phía trên không vượt quá

Trang 35

2 Quá tải sự cố

 Khi quá tải sự cố thì nhiệt độ dầu không vượt quá 115oC và nhiệt độ điểm nóng nhất cuộn dây cho phép vượt quá 140oC

 Quá tải sự cố là chế độ làm việc quá tải cho phép của MBA trong một

số trường hợp đặc biệt gọi là sự cố (Còn gọi là quá tải ngắn hạn)

3.5.2 Quá tải cho phép của MBA

Trang 36

3.5.3 Các phương pháp tính quá tải MBA

1 Quá tải bình thường

 Qui tắc 3%: MBA cho phép quá tải 3% về dòng điện so với dòng

điện định mức cho bởi mỗi 10% giảm hệ số điện kín phụ tải so với 100%, trong điều kiện nhiệt độ môi trường bằng định mức

 Qui tắc 1%: Về mùa đông MBA vận hành non tải bao nhiêu phần

 Hệ số quá tải bình thường cho phép của MBA có thể xác định

theo các phương pháp sau:

Trang 37

2 Quá tải sự cố

 Khả năng quá tải sự cố của MBA tuỳ thuộc vào từng loại cụ thể và được cho bởi nhà sản xuất

 Theo qui trình của Liên xô qui định đối với các MBA có công suất

S <= 250 [MVA] người ta cho phép như sau :

Trang 38

 Khi không có số liệu cụ thể đối với MBA dầu làm mát bằng không khí nếu trong hệ thống có MBA lưu động dự trữ thì cho phép quá tải sự cố 40% trong những giờ phụ tải cực đại, quá tải này cho phép trong 5 ngày đêm và mỗi ngày đêm không quá 6 giờ.

 Cần kiểm tra hệ số điền kín đồ thị phụ tải của MBA trong điều kiện quá tải:

Kđk = Itb / 1,4 Iđm ≤ 0,75

3.5.3.2 Quá tải sự cố

Trang 39

3.6 CHỌN MBA CHO NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Điều kiện chung

Trang 40

Stt: là công suất lớn nhất chạy qua MBA trong chế độ vận hành lâu dài.

 Chọn loại: Tuỳ theo yêu cầu

 Chọn điện áp định mức (U đm ): Điện áp định mức của các cuộn dây của MBA được xác định dựa vào điện áp định mức của mạng

 Chọn công suất định mức (S đm ):

3.6.1 Chọn MBA

 Điều kiện: Sdm ≥ Stt

Trang 41

3.6.2 Kiểm tra MBA

Kiểm tra MBA

 Quá tải bình thường

 Quá tải sự cố

Sau khi chọn MBA ta tiến hành kiểm tra MBA

Trang 42

3.6.2 Kiểm tra MBA

 Khi công suất MBA được chọn nhỏ hơn công suất tính toán phải tiến hành kiểm tra quá tải bình thường

 Sử dụng các qui tắc tính quá tải để tính toán hệ số quá tải cho phép, điều kiện kiểm tra như sau: bt

qt

bt qtcp K

 Khi các điều kiện kiểm tra ở trên không thoả mản ta phải tiến hành

chọn lại MBA có công suất lớn hơn

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	683,5 KB