Đồ án thiết kế máy biến áp điện lực

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN -  - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài : Thiết kế máy biến áp điện lực Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Văn Đoài Lớp : CĐ-ĐH Điện 2_K5 Nhóm sinh viên thực : Nhóm Nguyễn Ngọc Vinh Phạm Văn Tư Đinh Thành Trung Nguyễn Văn Huyên Lê Sĩ Hải - Hà Nội, 11/2012 - Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 Vài nét khái quát máy biến áp 1.2 Định nghĩa máy biến áp 1.3 Các đại lượng định mức 1.4 Công dụng máy biến áp 1.5 Cấu tạo máy biến áp 1.6 Nguyên lý làm việc máy biến áp 16 1.7 Tiêu chuẩn hóa việc chế tạo máy biến áp điện lực 17 1.8 Mục đích yêu cầu nhiệm vụ 18 PHẦN II : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP Chương I: Tính toán kích thước chủ yếu máy biến áp 21 1.1 Xác định đại lượng 21 1.2 Chọn số liệu xuất phát tính kích thước chủ yếu 22 Chương II: Tính toán dây quấn 31 2.1 Tính toán dây quấn hạ áp (HA) 31 2.2 Tính toán dây quấn cao áp (CA) 34 Chương III: Tính toán tham số ngắn mạch 37 3.1 Tổn hao 37 3.2 Điện áp ngắn mạch 39 3.3 Tính toán lực học ngắn mạch 39 Chương IV: Tính toán hệ thống mạch từ 41 Chương V: Tính tổn hao dòng không tải 45 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -1- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực Chương VI: Tính toán nhiệt 47 6.1 Tính toán nhiệt dây quấn 47 6.2 Tính toán nhiệt thùng 48 6.3 Xác định sơ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu 51 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -2- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống thời đại với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, thời đại mà nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, đại hóa tách rời ngành điện, ngành điện đóng vai trò mấu chốt trình Trong ngành điện công việc thiết kế máy điện khâu vô quan trọng, nhờ có kĩ sư thiết kế máy điện mà máy phát điện đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện sản xuất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện thiếu máy biến áp điện lực dùng để tăng giảm điện áp lưới cho phù hợp việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ Vì lí mà máy biến áp điện lực phận quan trọng hệ thống điện Máy biến áp điện lực ngâm dầu loại máy sử dụng phổ biến ưu điểm vượt trội loại máy có Nhờ mà máy biến áp điện lực ngâm dầu ngày dược sử dụng rộng rãi không ngừng cải tiến cho phục vụ nhu cầu người sử dụng đươc tốt Bằng tất cố gắng thành viên nhóm, với kiến thức nhận từ Thầy cô hướng dẫn tận tình Thầy giáo Th.s Nguyễn Văn Đoài, chúng em hoàn thành đồ án môn học Trong đồ án thiết kế máy biến áp ngâm dầu này, chúng em làm theo trình tự sau: Khái niệm chung thiết kế máy biến áp Tính toán sơ chọn kích thước chủ yếu Tính toán dây quấn máy biến áp Tính toán ngắn mạch Tính toán kết cấu mạch từ Tính toán nhiệt Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -3- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực Trong trình thực đồ án môn học, thời gian có hạn kiến thức hạn chế nên việc tính toán không khỏi thiếu sót Mong Thầy giáo cho nhận xét góp ý để đồ án nhóm chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 24 tháng 11 năm 2012 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -4- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.2 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (Hình 1.1) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện nơi tiêu thụ điện lớn, vấn đề lớn đặt cần giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế đảm bảo tiêu kĩ thuật Như ta biết, công suất truyền tải đường dây, điện áp tăng cao dòng điện chạy đường dây giảm xuống, làm tiết diện dây nhỏ đi, trọng lượng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tổn hao lượng đường dây giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn xa, tổn hao tiết kiệm kim loại mầu đường dây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện đường dây cao thế, thường 35,110,220 500 KV Trên thực tế, máy phát điện thường không phát điện áp lí an toàn, mà phát điện áp từ đến 21KV, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thường sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trước sử dung điện cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp máy phát điện tức đầu đường dây dẫn thiết bị giảm điện áp trước đến hộ tiêu thụ gọi máy biến áp (MBA) Thực hệ thống điện lực, muốn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận hộ tiêu thụ cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -5- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực tăng giảm điện áp Do tổng công suất MBA hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất trạm phát điện Những MBA dùng hệ thống điện lực gọi MBA điện lực hay MBA công suất Từ ta thấy rõ, MBA làm nhiệm vụ truyền tải phân phối lượng không chuyển hóa lượng Ngày khuynh hướng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu chế tạo để giảm trọng lượng kích thước máy Nước ta ngành chế tạo MBA thực có chỗ đứng việc đáp ứng phục vụ cho công công nghiệp đại hóa nước nhà Hiện sản xuất MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110KV 1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác, với tần số không thay đổi Kí hiệu MBA đơn giản hình 1.2 Đầu vào MBA nối với nguồn điện, gọi sơ cấp (SC).Đầu MBA nối với tải gọi thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu TC lớn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu TC nhỏ điện áp vào SC ta có MBA hạ áp Các đại lượng thông số đầu sơ cấp + U1 : Điện áp sơ cấp + I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp + P1 : Công suất sơ cấp + W1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -6- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực Các đại lượng thông số đầu thứ cấp + U2 : Điện áp thứ cấp + I2 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp + P2 : Công suất thứ cấp + W2 : Số vòng dây cuộn thứ cấp 1.3 CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC Các đại lượng định mức máy biến áp quy định điều kiện kỹ thuật máy Các đại lượng nhà chế tạo qui định thường ghi nhãn MBA 1.3.1 Dung lượng hay công suất định mức Sđm Là công suất toàn phần hay biểu kiến đưa dây quấn thứ cấp máy biến áp Đơn vị kVA hay VA… 1.3.2 Điện áp dây sơ cấp định mức: U1đm Là điện áp dây quấn sơ cấp tính V hay kV Nếu dây quấn sơ cấp có đầu phân nhánh người ta ghi điện áp định mức đầu phân nhánh 1.3.3 Điện áp dây thứ cấp định mức: U2đm Là điện áp dây dây quấn thứ cấp máy biến áp không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức Đơn vị là: kV, V 1.3.4 Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm thứ cấp I2đm Là dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức Đơn vị A, kA Có thể tính sau: - Đối với máy biến áp pha: I1đm = - Đối với máy biến áp pha: Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 S ®m U1®m I1đm = -7- ; S ®m 3U 1®m I2đm = ; S ®m U 2®m I2đm = S ®m 3U 2®m Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 1.3.5 Tần số định mức Hz Thường máy biếnáp điện lực có tần số công nghiệp f = 50Hz Ngoài nhãn máy ghi số liệu khác như: Số pha, sơ đồ tổ đấu dây quấn, điện áp ngắn mạch Un% chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn phương pháp làm lạnh Sau hiểu khái niệm "định mức" bao gồm tình trạng làm việc định mức máy biến áp mà không ghi nhãn máy như: η định mức, độ chênh lẹch định mức, nhiệt độ định mức môi trường xung quanh 1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA MBA sử dụng rộng rãi đời sống, phục vụ việc sử dụng điện vào mục đích khác như: + Trong thiết bị lò nung có MBA lò + Trong hàn điện có MBA hàn + Làm nguồn cho thiết bị điện, thiết bị điện tử công suất + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng, Máy biến điện áp…) + Máy biến áp thử nghiêm + Và đặc biệt quan trọng MBA điện lực sử dụng hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô quan trọng, dùng để truyền tải phân phối điện năng, nhà máy điện công suất lớn thường xa trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp hộ tiêu thụ…) cần phải xây dựng hệ thống truyền tải điện Điện áp nhà máy phát thường : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV Để nâng cao khả truyền tải giảm tổn hao công suất đường dây phải giảm dòng điện chạy đường dây, cách nâng cao điện áp truyền, đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ;220KV ;500 KV v v.và cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ, thường 127V đến 500V động công suất lớn thường đến 6KV Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -8- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP Máy biến áp có phận : Lõi sắt Dây quấn Ngoài có phận khác vỏ máy hệ thống làm mát 1.5.1 Lõi sắt máy biến áp Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông máy, chế tạo từ vật liệu dẫn từ tốt thép kĩ thuật điện Ngày loại tôn cán lạnh sử dụng chủ yếu công nghệ chế tạo lõi sắt, tôn cán lạnh loại tôn có vị trí xếp tinh thể gần không đổi có tính dẫn từ định hướng, suất tổn hao giảm đến 2,5 lần so với tôn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi theo thời gian, dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), tôn cán nóng tăng từ 1,3 đến 1,45T từ giảm tổn hao máy, dẫn đến giảm trọng lượng kích thước máy, đặc biệt rút bớt đáng kể chiều cao MBA, thuận tiện cho việc chuyên trở Tuy nhiên tôn cán lạnh giá thành có đắt hơn, việc giảm tổn hao trọng lượng máy nên người ta tính MBA chế tạo loại tôn vận hành kinh tế MBA làm tôn cán nóng Hiện nước, tất MBA điện lực thiết kế tôn lạnh, (như loại tôn cán lạnh Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v v) - Lõi sắt gồm phận trụ(T) gông(G) + Trụ nơi để đặt dây quấn + Gông phần khép kín mạch từ trụ + Trụ gông tạo thành mạch từ khép kín - Lá thép kĩ thuật điện sử dụng thường có độ dày từ(0,30 tới 0,5)mm hai mặt sơn cách điện Trong MBA dầu toàn lõi sắt dây quấn ngâm dầu biến áp Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 -9- Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 3.2 ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH 3.2.1 Thành phần tác dụng U nr = Pn 5889, = = 0,589 (%) 10.S 10.1000 3.2.2 Thành phần phản kháng U nx = = 7, 9.f.S ' β.a r K r −1 10 ( % ) U 2v 7,9.50.333,33.1,95.0,067.0,95 −1 10 = 6,29 (%) (16,1172)2 3.2.3 Điện áp ngắn mạch toàn phần U n = U 2nr + U 2nx = ( 0,589 ) + ( 6,29 ) 2 = 6,31 % 3.3 TÍNH TOÁN LỰC CƠ HỌC KHÍ NGẮN MẠCH 3.3.1 Dòng điện xác lập ngắn mạch In = 100.I ®m 100.16,495 = = 260 (A) 100.1000    100.S ®m  U n 1 +  6,31 1 + 6,31.2500.103  U S  n n  Theo bảng 40: Sn = 2500 103 (W) 3.3.2 Dòng điện ngắn mạch cực đại tức thời i m ax = = π U ur −   I n + I n e U nx    =   π.0,589 −   6,29 2.260  + e     − π ,589  I n  +e ,29      = 642 (A) 3.3.3 Lực hướng kính Fr Fr = 0,828 (imax W)2 β Kr 10-6 = 0,828 (642.1255)2 1,76 0,95 10-6 = 898719 (N) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 39 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực Tác dụng lực hướng kính lên dây quấn đồng tâm 3.3.4 Ứng suất nén dây quấn HA ρnr1 = Fnr Fr 898719 = = = 15,163 (MPa) T1.W1 π.T1.W1 π.41,6.10−6.226 3.3.5 Ứng suất nén dây quấn CA ρnr2 = Fnr Fr 898719 = = = 15,296 (MPa) T2 W2 π.T2 W2 π.7,5.10−6.1255 3.3.6 Lực chiều trục: F 't = Fr ar 0,067 = 898719 = 49355 (N) 2.l 2.0,61 F ''t = Fr ar 0,099 = 898719 = 93,656 (N) 2.l' 0,250.0,95.4 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 40 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG MẠCH TỪ 4.1 Ta chọn kết cấu lõi thép kiểu pha, trụ, thép ghép xen kẽ làm tồn cán lạnh 3404 dày 0,35 mm có mối nối nghiêng góc Trụ ép đai vải thủy tinh, sắt đệm Gông ép xà ép gông Số bậc thang trụ gông bậc Ép trụ băng vải thuỷ tinh sắt ép Thứ tự tập Trụ (mm) 250x35 230x25 21x13 195x13 175x10 135x8 120x9 105x6 Gông nửa tiết diện trụ - mm 250x35 230x25 215x13 195x13 175x10 155x13 Các kích thước mạch từ: Tiết diện trụ gông Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 41 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực Các kích thước lõi Số lượng thép tập: - Tập thứ nhất: n δ1 = - Tập thứ hai: n δ = nδ = e.K d δt 10 −3 0,121.0,965 = l¸ 18.10−3 0,121.0,965 = l¸ 25.10−3 - Tập thứ ba: n δ = 0,121.0,965 = l¸ 13.10−3 - Tập thứ tư: n δ = 0,121.0,965 = l¸ 13.10−3 - Tập thứ năm: n δ = 0,121.0,965 = 12 l¸ 10.10−3 - Tập thứ sáu: n δ = 0,121.0,965 = 15 l¸ 8.10−3 - Tập thứ bảy: n δ = 0,121.0,965 = 13 l¸ 9.10−3 - Tập thứ tám: n δ8 = 0,121.0,965 = 20 l¸ 6.10−3 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 42 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 4.2 Tổng chiều dày thép tiết diện trụ (hoặc gông) e = (35 + 25 + 13 + 13 + 10 + 8+ 9+6).2 = 238 (mm) = 0,238 (m) 4.3 Toàn tiết diện bậc thang trụ (theo bảng 42a) Tbt = 490,6 (cm2) = 0,04906 (m2) 4.4 Tiết diện bậc thang gông Tbg = 507,1 (cm2) = 0,05071 (m2) 4.5 Thể tích góc mạch từ ( ) ( ) Vo' = 10746 cm = 0,010746 m 4.6 Tiết diện trụ hữu hiệu (thuần sắt) trụ: Tt = Kđ Tbt = 0,965 0,4906 = 0,04734 (m2) 4.7 Thể tích sắt góc mạhc từ V0 = Kd V’0 = 0,965.0,010746 = 0,010369 (m3) 4.8 Chiều cao trụ: lt = l + (l’0 + l”0).10-3 = 0,61 + 7,5.10-3 = 0,625 (m) (do không dùng vành sắt ép dây quấn nên l’0 = l”0 = l02) 4.9 Khoảng cách tâm trụ C = D”2 + a22 10-3 = 0,373 + 30.10-3 = 0,403 (m) 4.10 Trọng lượng sắt góc là: G0 = Kđ V0 γ = 0,965 0,010746 7650 = 79,32 (kg) γ = 7650 (kg/m3) tỉ trọng thép 4.11 Trọng lượng sắt gông (toàn phần) Gg = G’g + G”g = (t – 1) C Tg γ + G0 = 2 0,403 0,052 7650 + 79,32 = 799,89 (kg) 4.12 Trọng lượng trụ sắt Gt = G’t + G”t = t Tt lt γ + t (Tt alg γ.10-3 – G0) = 0,04734 0,625 7650 + (0,04734 0,25 7650 – 79,32) = 712,68 (kg) 4.13 Trọng lượng sắt toàn trụ gông G = Gg + Gt = 799,89 + 712,68 = 1512,57 (Kg) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 43 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực CHƯƠNG V: TÍNH TỔN HAO VÀ DÒNG KHÔNG TẢI 5.1 Lõi thép làm tôn cán lạnh mã hệu 3405, dày 0,35 mm trị số tự cảm trụ sắt gông là: Bt = Uv 16,1172 = = 1,582 ( T ) 4,44.Tt f 4,44.0,04734.50 Bg = Uv 16,1172 = = 1,536 ( T ) 4,44.Tg f 4,44.0,052.50 Tiết diện khe hở không khí mối nối xiên bằng: Tn = ( ) 2.Tt = 2.0,04734 = 0,0669 m 5.2 Theo bảng 45 với tôn 3405, dày 0,35 mm, tra suất tổn hao tương ứng: Với: Bt = 1,582 (T); → Pt = 1,251 (W/kg); PK = 962 (W/m2) Bg = 1,536 (T); → Pg = 1,163 (W/kg); PK = 900 (W/m2) Pkn = 445 (W/m2) Bkn = 1,123 (T); 5.3 Theo công thức: Pt + Pg   P0 = Kpc Kpb Pt Gt + Pg G'g − N.G0 + G0 Kp0 + ∑PK nK TK  Kpg Kpe Kpt   ( ) Đối với maachj từ phẳng, nối nghiêng góc, trụ nối thẳng, lõi sắt không đột lỗ, tôn ủ sau cắt, có khử bavia, ta tìm được: kpc = 1,05; kpb = 1,00; kpg = 1,00; kpe = 1,03; kpt = 1,05; kpo = 10,18 (Theo bảng 46a, 47, 48) 1,251.712,68 + 1,163( 799,89 − 4.79,32)   .1.1,03.1,05 P0 = 1,05.1 1,251 + 1,163 + 79,32.10,18 + 4.445.0,0669 + 1.0,04734.962 + 2.0,052.900   P0 = 2915 (W) Sai số so với tiêu chuẩn là: 2915 − 2700 100 = 7,96% 2700 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 44 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 5.4 Theo bảng 50 ta tìm suất từ hoá Bt = 1,582 (T) → qt = 1,689 (VA/kg); qkt = 18250 (VA/m2) Bg = 1,536 (T) → qg = 1,445 (VA/kg); qkg = 15420 (VA/m2) Bkn = 1,1165 (T) → qkn = 2747,5 (VA/m2) 5.5 Đối với kết cấu lõi thép công nghệ chế tạo mạch từ có ủ tôn sau cắt dập, kig = 1,0 ; kit = 1,05 ; kic = 1,18 ; kib = 1,00 ; kie = 1.04 ; kir = 1,32 ; kio = 42,4 công suất từ hóa không tải tính sau :   qq   Q = K ib K ic q t G t + q g G 'g − N.G + t g K ir K igG  + ∑ q K n K TK  K ig K ie K it VA     ( ) 1,689 +1,445   1,689.712,68 +1,445( 799,89 − 4.79,32) + 79,32.1,32.1  Q0 =1,18.1 .1.1,04.1,05 =9356(VA)   +4.2747,5.0,0669 +1.0,04734.18250 + 2.0,052.15420  5.6 Thành phần phản kháng dòng điện không tải i ox = Qo 9356 = = 0,9356 (%) 10.S 10.1000 Thành phần tác dụng dòng điện không tải: Po 2915 = = 0,2915 (%) 10.S 10.1000 i or = 5.7 Dòng điện không tải toàn phần i o = i or2 + i ox = 0,29152 + 0,9356 =0,979(%) Trị số dòng điện không tải dây quấn HA tương ứng là: i 0x = I1.i 0x 91,643.0,9356 = = 0,857 ( A ) 100 100 i 0r = I1.i 0r 91,643.0,2915 = = 0,267 ( A ) 100 100 i0 = I1.i 91,643.0,979 = = 0,897 ( A ) 100 100 5.8 Hiệu suất máy biến áp tải định mức  P + Pn  2915 + 5889,2   η = 1 −  100 = 1 −  100 = 99,127 ( % ) 1000000 2915 5889,2 + + S P P + +    n n  Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 45 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN NHIỆT 6.1 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA DÂY QUẤN 6.1.1 Nhiệt độ chênh lòng dây quấn với mặt + Với dây quấn HA : P δ Q 01 = Cu1 λ c®1 −3 2853,7.0,25.10 ( C) = = 1,250 C 0,17 + Với δ chiều dày cách điện phía dây dẫn, δ = 0,25.10-3 m λcđ = 0,17 (W/m0C) tra bảng 54 + Với dây quấn CA: Q 02 = Vậy PCu2 δ1 λ cd ( C) PCu2 δ1 2442,85.0,25.10−3 = = 0,880 C Q 02 = λ cd 0,17 6.1.2 Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu: + Ở đầu dây quấn HA : 0,6 Q 0d1 = 0,35.k1.k k q 0,6 = 17,58 (0C) Cu1 = 1,0.1,1.0,85.0,35 (765) + Trong : • k1 = 1,0 làm lạnh tự nhiên dầu • k2 = 1,1 dây quấn (HA) • k3=0.85 theo bảng 55 hr/a = 5/30 • 0,6: Chỉ số lũy thừa kinh nghiệm • qCu1: (W/m2) + Ở đầu dây quấn CA : 0,6 Q 0d2 = 0,35.k1.k k q 0,6 = 14,540C Cu2 = 0,35.1,0.1,0.0,95 (543) + Trong : • k1 = 1,0 làm lạnh tự nhiên dầu • k2 = 1,0 dây quấn (CA) • k3=0.95 theo bảng 55 hr/a = 4,5/42 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 46 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 6.1.3 Nhiệt độ chênh trung bình dây quấn với dầu - Ở dây quấn HA: Q 0dtb1 = Q 01 + Q 0d1 = 1,25 + 17,58 = 18,830 C - Ở dây quấn CA: Q 0dtb2 = Q 02 + Q 0d2 = 0,88 + 14,54 = 15,420 C 6.2 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA THÙNG 6.2.1 Theo bảng 57, với công suất máy biến áp: S = 100KVA ta chọn kết cấu thùng có vách dạng cánh sóng: (Hình bên) Cánh sóng chế tạo từ tôn dày δ = 0,8 b đến 1mm hàn vào thành thùng a c 6.2.2 Các khoảng cách điện từ dây dẫn đến t vách thùng, đến xà ép gông Xác định sau: + s1 = 40 mm khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn CA có Uth2 = 85kV, bọc cách điện mm (bảng 31) + s2 = 42 mm (là khoảng cách đến xà ép gông cho dây dẫn CA có Uth2 = 85kV, bọc cách điện mm (bảng 31) + s3 = 25 mm (là khoảng cách đến vách thùng cho dây dẫn HA, không bọc cách điện (theo bảng 31) + s4 = 90 mm (là khoảng cách đến dây quấn CA có Uth2 = 85kV cho dây dẫn HA có Uth2 = kV, không bọc cách điện (theo bảng 32) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 47 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 6.2.3 Chiều rộng tối thiểu thùng (hình vẽ) B = D’’2 (S1 + S2 + d2 + S3 + S4 +d1).10-3 = 0,373 + (40 + 42 + 10 + 25 + 90 + 20) 10-3 = 0,715 (m) Để tâm trụ máy biến áp ta lấy B = 0,73 m 6.2.4 Chiều dài thùng dầu A = 2C + B = 2.0,52 + 0,73 = 1,77 (m) 6.2.5 Chiều cao ruột máy H1 = 0,81+2.0,25+0,05 = 1,36 m Trong đó: - chiều cao trụ 0,81 m - chiều cao gông 0,25 m - chiều dày đệm gông 0,05 m 6.2.6 Khoảng cách từ gông đến nắp thùng Theo bảng 58 điều chỉnh điện áp đặt nằm ngang gông nắp thùng ta lấy: H2 = 400mm = 0,4 m 6.2.7 Chiều cao thùng: H = 1,36 + 0,4 = 1,76 m 6.2.8 Các kích thước cánh sóng C = 35 mm, b = 450 mm a = 2,5 C = 2,5 35 = 87,5 mm Hs = H – 0,1 = 1,76 – 0,1 = 1,66 (m) 6.2.9 Bề mặt xạ vách cánh sóng ( ) M bxs = 2 ( A − B ) + π B + 2.b.10 −3  H s ( ) = 2 (1,77 − 0,73) + π 0,73 + 2.450.10−3  1,66 = 11,95 (m2) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 48 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 6.2.10 Chiều dài khai triển bước cánh sóng   C C ls = 2  b −  + ( t − c ) + π  10 −3 = ( 2b + t − 0,34C ) 10 −3 2 2   Với t: chiều dài bước sóng t = (a + c + 2δ) 10-3 = (87,5 + 35 + 2.0,8).10-3 = 0,125 (m) → ls = (2 450 + 125 – 0,34.35).10-3 = 1,013 (m) 6.2.11 Số lượng cánh sóng 2 ( A − B ) + 0,34.π  2 (1,77 − 0,73) + π.0,34  m= = = 25,2 c¸nh ≈ 26 c¸nh t 0,125 6.2.12 Bề mặt đối lưu vách thùng cánh sóng Mđl = m Ls Ks Hs 2  450  b    87,5  α a    = 0,86 =1− =1− Với Ks = 190 190 190 → Mdls = 26 1,013 0,86 1,66= 37,6 (m2) 6.2.13 Bề mặt hình học nắp thùng  πb  M n =  n + b n ( ln − b n )   Với bn = B + 2bv = 0,73 + 1,25 = 3,23 (m) (Với bv = 1,25 m) ln = A + 2bv = 1,77 + 1,25 = 4,27 m  π.3,23  → Mn =  + 3,23 ( 4,27 − 3,23)  = 5,89(m )   6.2.14 Bề mặt xạ toàn phần thùng cánh sóng Mbx = Mbxs + Mt + 0,5 Mn = 11,95 + 0,1.0,125 26 + 0,5.5,89 = 15,22 m2 6.2.15 Bề mặt đối lưu toàn phần thùng cánh sóng Mđl = Mđls + Mt + 0,5 Mn = 37,6 + 0,1.0,125 26 + 0,5 5,89 = 40,87 (m2) Với Mt = 0,1 t.m (m2) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 49 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 6.2.16 Nhiệt độ chênh trung bình mặt ống đối lưu với không khí  1,05 ( p n + p )  Q tk =    2,8M bx + 2,5M dl  0,8  1,05 ( 5889,2 + 2915)  =  = 27,8 C  2,8.15,22 + 2,5.40,87  0,8 (Với k = 1,05) 6.2.17 Nhiệt độ chênh dầu sát vách thùng so với thùng:  k ( Po + Pn )  1,05 ( 2915 + 5889,2 )  Q dt = k1   0,165 = 1.0,165   40,87    ∑ M dl  0,6 0,60 = 4,26(0C) 6.2.18 Nhiệt độ chênh dầu so với không khí Q'dk = Qdt + Qtk (0C) = 4,26 + 27,8 = 32,06 (0C) 6.2.19 Nhiệt độ chênh lớp dầu so với không khí phải đạt tiêu chuẩn (≤ ≤ 500C) Qdk = σ (Qdt + Qtk)= 1,2 (4,26 + 27,8) = 38,48 (0C) < 500C 6.2.20 Nhiệt độ chênh dây quấn không khí phải đạt tiêu chuẩn - Ở dây quấn hạ áp: Q k1 = Q 0dtb1 +Q 'dk = 18,83 + 32,06 = 50,890C < 600C - Ở dây quấn cao áp: Q 0k2 = Q 0dtb2 +Q 'dk = 15,42 + 32,06 = 47,50C < 600C 6.3 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY, VỎ MÁY, DẦU 6.3.1 Trọng lượng máy (trừ nắp máy) Gr ≈ 1,2 (Gdq + G) (kg) ≈ 1,2 (GCu1 + Gr1 + GCu2 + Gr2 + G) (kg) ≈ 1,2 (245 + 15,87 + 273,6 + 0,305 + 1512,57) ≈ 2456,8 (kg) • Gdq: trọng lượng toàn dây quấn dây dẫn • G: trọng lượng lõi sắt • 1,2: hệ số kể đến trọng lượng ruột máy tăng thêm cách điện kết cấu khác 6.3.2 Thể tích thùng dầu  π.B   π.0,7152  Vt =  + (1 − B ) B  H =  + (1 − 0,715).0,715 1,76 = 1,065 (m3)     Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 50 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực 6.3.3 Thể tích ruột máy Vr = G r 2456,8 = = 0,423 (m3) γ r 5,8.10 6.3.4 Thể tích cánh sóng   πC  π.352 −6  −6 VCS = 58 c.(b − c) + H s = 35(450 − 35).10 + 10  58.1,66     VCS = 1,445 (m3) 6.3.5 Trọng lượng dầu Gd = 1,05 [Vt - Vr + Vcs] γdầu = 1,05 [1,065 - 0,423 + 1,445] 0,9 103 = 1972,22 (kg) Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 51 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực KẾT LUẬN Máy biến áp điện lực phận quan trọng hệ thống điện Để truyền tải điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện Nếu khoảng cách nơi sản xuất hộ tiêu thụ lớn vấn đề lớn đặt cần giải là: Việc truyền tải điện xa cho kinh tế ổn định Để đáp ứng yêu cầu hệ thống điện nhu cầu sử dụng điện người tiêu dùng, việc thiết kế máy biến áp điện lực đòi hỏi độ xác cao thông số kỹ thuật hiệu hoạt động máy biến áp áp dụng vào thực tế Tuy nhiên kiến thức kinh nghiệm thức tế hạn chế nên đồ án chúng em tránh thiếu sót Chúng em mong Thầy bạn góp ý để đề tài hoàn thiện hơn, ứng dụng vào thực tế đạt kết cao Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, Ngày 24 tháng 11 năm 2012 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 52 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn học : Thiết kế máy biến áp điện lực TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế máy biến áp điện lực Phan Tử Thụ - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - 1985 Giáo trình Máy điện Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu - Tập Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - 1998 Máy điện Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ - Tập NXB Khoa học kỹ thuật 1999 Thiết kế máy biến áp Phan Tử Thụ - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - 1067 Nhóm Lớp CĐ-ĐH Điện 2_K5 - 53 - Khoa Điện Đại học Công nghiệp Hà Nội [...]... Nhúm 7 Lp C-H in 2_K5 - 31 - Khoa in i hc Cụng nghip H Ni ỏn mụn hc : Thit k mỏy bin ỏp in lc - Kớch thc dõy dn chn c vit nh sau: số sợi chập n v1 Tc l: 1 Kích thớc dây trần ; Td1 Kích thớc dây có cách điện ( 4,25.10 ) ;41,6 5,31.11,06 mm2 Vi cỏch in 2 phớa: 2 = 1,06 (mm) 2.1.7 Tit din mi vũng dõy T1 = nv1 Td1 = 1 41,6 = 41,6 (mm2) a' 2.1.8 Mt d dũng in thc trong dõy qun HA 1 = I1 91,643 = = 2,203.10 ... 0,34.35).10-3 = 1,013 (m) 6.2.11 S lng cỏnh súng ( A B ) + 0,34. (1,77 0,73) + .0,34 m= = = 25,2 cánh 26 cánh t 0,125 6.2.12 B mt i lu ca vỏch thựng cỏnh súng Ml = m Ls Ks Hs 2 450 b 87,5 a... dõy dn chn c vit nh sau: số sợi chập n v1 Tc l: Kích thớc dây trần ; Td1 Kích thớc dây có cách điện ( 4,25.10 ) ;41,6 5,31.11,06 mm2 Vi cỏch in phớa: = 1,06 (mm) 2.1.7 Tit din mi vũng dõy T1