Đề tài nghiên cứu khoa học tổng quan về máy biến áp và trạm biến áp

Tính toán chọn thiết bị Dựa vào đồ thị phụ tải hay các phương pháp tính toán công suất đặt để chọn số lượng vàdung lượng máy biến áp... Khi xác định số lượng trạm của xi

Trang 1

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRẠM BIẾN ÁP

I Vai trò và công dụng máy biến áp

Một hệ thống cung cấp điện thông thường bao gồm các khâu cơ bản sau: phát điện,truyền tải, phân phối và sử dụng điện Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải

có đường dây tải điện Thông thường khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, mộtvấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao phải đảm bảo chất lượng điện năng, tổnthất ít và kinh tế nhất

Máy phát điện

MBA tăng áp

MBA

hạ áp Đường dây tải điện

Hộ tiêu thụ điện

Sơ đồ cung cấp điện đơn giản

Giả sử hộ tiêu thụ có công suất P, hệ số công suất cosφ, điện áp của đường dây truyền tải là U,thì dòng điện truyền tải trên đường dây là:

 2 2

2 2

cos

U

P R I R

P đ  đ



góc lệch pha giữa dòng điện I và điện áp U

Từ các công thức trên cho ta thấy, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điệnáp truyền tải càng cao thì dòng điện chạy trên đưởng dây sẽ càng bé, do đó trọng lượng và chiphí dây dẫn giảm xuống, tiết kiệm được kim loại màu, đồng thời tổn hao năng lượng trên đườngdây giảm xuống Mặt khác để đảm bảo chất lượng điện năng trong hệ thống điện, với đường dây

Trang 2

dài không thể truyền dẫn ở điện áp thấp Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa người taphải dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 500 kV…trên thực tế các máy phát điện chỉ phát rađiện áp từ 3 21 kV, do đó phải có thiết bị nâng điện áp ở đầu đường dây Trong khi đó các hộtiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0,4 6 kV, vì vậy cuối đường dây phải có thiết bị giảmđiện áp xuống Thiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu đường dây và giảm áp ở cuối đường dây gọilà máy biến áp (MBA).

Máy biến áp là một phần quan trọng của hệ thống điện Nó chuyển năng lượng với hiệuquả rất cao từ mức điện áp này sang mức điện áp khác Nếu như bỏ qua phần tổn hao trong máybiến áp thì năng lượng phía thứ cấp gần như bằng năng lượng phía sơ cấp

Từ đó ta có định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theonguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp nàythành một hệ thống dòng xoay chiều ở cấp điện áp khác, với tần số không thay đổi

Các loại máy biến áp chính:

sất lớn

chuẩn hoặc để điều khiển

Trong một hệ thống cung cấp điện, máy biến áp cần đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật để vậnhành hiệu quả, bên cạnh đó máy biến áp còn phải thỏa mãn các chỉ tiêu về kinh tế

Tổng chi phí của một phương án cung cấp điện bất kỳ nào cũng gồm hai phần: tổng vốnđầu tư ban đầu V và chi phí vận hành hằng năm C Trong hai thành phần này, vốn đầu tư banđầu được bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chi phí vận hành hằng năm thì kéo dài trongnhiều năm

Tổng vốn đầu tư ban đầu V hầu như dựa hoàn toàn vào các ước lượng Các dữ liệu trong quá khứcũng như trong hiện tại chỉ giúp tăng cường độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vìluôn có sự thay đổi của giá cả và sự tiến bộ của công nghệ

Tổng vốn đầu tư ban đầu:

Trang 3

V = V1 + V2 + V3

V3: chi phí xây dựng gián tiếp

Chi phí vận hành hàng năm C

C = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1: chi phí vận hành về công bảo quản

C2: chi phí vật tư dự trữ bảo quản

C3: chi phí khấu hao

C4: tổn thất điện năng

C5: chi phí mất điện

Trong tổng vốn đầu tư ban đầu thì chi phí cho việc mua mới các thiết bị và đặc biệt làmáy biến áp chiếm phần lớn Đối với các dự án nhỏ, phụ tải ít, dung lượng máy biến áp khôngnhiều thì không đòi hỏi tính toán phụ tải thật sự chính xác Sự chênh lệch giữa các cấp máy biếnáp nhỏ dẫn đến số vốn đầu tư ban đầu không bị ảnh hưởng nhiều Do đó nếu ta chọn dung lươngmáy biến áp lớn hơn một ít thì chi phí đầu tư có nhích lên nhưng bù lại thì máy biến áp đảm bảocung cấp điện đầy đủ cho phụ tải, có thể mở rộng phụ tải sau này đồng thời tuổi thọ máy biến ápcũng dài hơn Đối với các dự án lớn thì chi phí bỏ ra cho trạm biến áp là vô cùng lớn, đòi hỏiphải tính thật chính xác phụ tải điện sao cho chi phí thấp nhất mà vẫn đảm bảo cấp điện cho phụtải

II Khái niệm và phân loại trạm biến áp

1 Khái niệm

Trạm biến áp là nơi biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, là điểmtrung chuyển điện năng giữa hệ thống truyền tải và hệ thống phân phối Nó đóng vai trò rất quantrọng trong hệ thống cung cấp điện

2 Phân loại

Trang 4

a Phân loại theo cấp điện áp:

 Trạm tăng áp: thường đặt ở các nhà máy điện có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy

phát đến điện áp cao hơn để truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa

 Trạm hạ áp: đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ đại lượng cao hơn đến đại lượng

thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện

b Phân loại theo nhiệm vụ:

 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Trạm này nhận điện từ hệ

thống điện có điện áp 35 → 220KV biến đổi thành các cấp điện áp 10KV hay 6KV Cábiệt có khi xuống 0.4KV

 Trạm biến áp phân xưởng: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành

các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng Phía sơ cấp thường là 10KV,6KV hoặc 15KV hoặc 35KV, còn phía thứ cấp có các điện áp 220/127V, 380/220V hoặc660V

c Phân loại về phương diện cấu trúc:

 Trạm biến áp ngoài trời: Ở trạm này các thiết bị ở phía cao áp đều đặt ngoài trời, còn

phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyêndùng để phân phối phần phần hạ thế Xây dựng trạm ngoài trời sẽ giúp tiết kiệm đượckinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà

Trang 5

 Trạm biến áp trong nhà: Ở trạm này, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà, ngoài ra vì

điều kiện chiến tranh, người ta còn xây dựng những trạm biến ngầm Loại này chi phí xâydựng khá tốn kém

Ngoài ra trong hệ thống điện còn có các trạm khác: trạm đóng cắt, trạm nối, trạm chỉnh lưu, trạmnghịch lưu

3 Cấu trúc cơ bản trạm biến áp

Trang 6

Về mặt cơ bản một trạm biến áp bao gồm những thiết bị được nối với nhau một cách hợp lý vàchính xác.

nguồn điện từ một số nơi cung cấp, và phân phối cho các phụ tải, qua các đường dây tảiđiện bao gồm các thiết bị sau:

o Máy cắt điện

o Dao cách ly 3 pha có tiếp đất ở 2 phía

o Máy biến điện áp

o Máy biến dòng

o Role bảo vệ các loại

III.Quy trình tính toán và thiết kế trạm biến áp (TBA)

Trong thiết kế cung cấp điện, chi phí đầu tư cho máy biến áp chiếm một phần không nhỏtrong tổng chi phí Do đó việc lựa chọn vị trí, số lượng, dung lựợng máy biến áp là nhiệm vụ rấtquan trọng Việc tính toán chính xác đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho phụ tải trong điềukiện bình thường và trong điều kiện sự cố với các tải quan trọng, đồng thời giảm chi phí lắp đặt,vận hành cũng như vốn đầu tư ban đầu của mạng điện

Những yêu cầu và nội dung trong thiết kế:

Trang 7

 Khi thiết kế trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải phải đảm bảo cho phụ tải luôn luôn

đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép

o Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm được ngoại tệ quý và đầu tư hiếm

o Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ

o Chi phí vận hành hàng năm thấp

o Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

o Thuận lợi cho vận hành và sửa chữa

Trên thực tế những yêu cầu trên thường mâu thuẩn nhau nên người thiết kế phải biết cânnhắc và kết hợp hài hòa các yếu tố tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể Người thiết kế đưa ra nhiềuphương án khả thi, sau đó dùng phương pháp so sánh kinh tế kĩ thuật giữa các phương án, từ đórút ra phương án tối ưu để thi công

1 Thu thập dữ liệu ban đầu

trong tương lai

2 Tính toán chọn thiết bị

Dựa vào đồ thị phụ tải hay các phương pháp tính toán công suất đặt để chọn số lượng vàdung lượng máy biến áp

 Tính toán triệt để tiết kiệm dây dẫn và khí cụ điện

3 Chọn vị trí, số lượng và công suất của máy biến áp.

a Xác định vị trí máy biến áp

Vị trí đặt của trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

Trang 8

o Giảm chi phí đầu tư và tổn thất điện năng.

o Giảm chi phí giải tỏa đền bù

o Đảm bảo tính khả thi

o Đường bộ và đường thủy

o Xây dựng đường công vụ

o Rất quan trọng với các trạm trong thành phố

o Sơ đồ nối dây đơn giản, dễ dàng

o Phải tính toán trong thiết kế

o Chuyển từ trạm AIS  trạm GIS

o Tiếng ồn, ô nhiễm dầu

o Phòng cháy chữa cháy

o Nhiễm từ

Trong thực tế việc lắp đặt thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn Do đó tùy vàođiều kiện cụ thể mà ta chọn vị trí đặt Vị trí của trạm biến áp có thể ở độc lập bên ngoài, liền kềvới phân xưởng, hoặc đặt bên trong phân xưởng

b Xác định số lượng máy biến áp:

Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: yêu cầu vềtính liên tục cấp điện của hộ tiêu thụ, yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp hợp lý, yêucầu về vận hành kinh tế trạm biến áp

Khi xác định số lượng trạm của xí nghiệp, số lượng và công suất máy biến áp trong mộttrạm chúng ta cần lưu ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tínhchất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện Chúng ta phải tiến hành so sánh kinh

tế - kỹ thuật ngay khi xác định các phương án cung cấp điện

Muốn vậy chúng ta cần nghiên cứu:

một ngày nghỉ, ở mùa nắng và mùa mưa, hoặc mùa hè và mùa động

Trang 9

Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kĩ thuật sauđây:

Ngoài ra cần lưu ý đến việc:

lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng

c Dung lượng máy biến áp

Chọn công suất máy biến áp phải thỏa mãn những điều kiện sau:

IV Các phương pháp lựa chọn máy biến áp

Máy biến áp được chọn sau khi đã xác định nhu cầu điện tiêu thụ Có nhiều phương pháplựa chọn máy biến áp nhưng mỗi phương pháp đều có những hạn chế của nó: những phươngpháp tính toán nhanh, đơn giản thì cho kết quả kém chính xác, sai số nhiều còn những phươngpháp cho kết quả gần đúng thì phép tính phức tạp, tốn nhiều thời gian xem xét, đánh giá

Sau đây là một vài phương pháp lựa chọn máy biến áp:

Trang 10

Khi thiết kế cung cấp điện hay lắp đặt trạm biến áp cho một công trình thì nhiệm vụ đầutiên là phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó Tùy theo quy mô của công trình mànhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc tính đến sự phát triển về sau này Do đó xác địnhnhu cầu điện là giải quyết bài toán tính toán phụ tải điện và dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn

Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải tính toán Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào hoạt động Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tảithực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành

Phụ tải tính toán phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bên cạnh đó công trình điện thường phải được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện Do vậy xác định chính xác phụ tải

tính toán là một việc rất khó khăn Do tính chất quan trọng nên nhiều công trình nghiên cứu và

có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và

biến động theo thời gian nên vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi

Trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ±10%

II MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, các thiết bị đóng cắt bảo vệ, dây dẫn tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, điện áp, lựa chọn dung lượng tụ bù công suất phản kháng Sử dụng phụ tải tính toán để chọn lựa thiết bị sẽ đảm bảo các thiết bị làm việc theo đúng chế độ đã định mà không gây ra các tổn hại về điện, nhiệt và cơ Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ

Trang 11

làm việc của các thiết bị điện Do đó việc xác định phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhưng không kém phần quan trọng Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tếthì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, nguy hiểm hơn là có thể gây ra cháy nổ Ngược lại nếu phụ tải tính toán lớn hơn thực tế sẽ gây ra lãng phí, thiệt hại về kinh tế do các thiết bị điện được chọn vượtquá yêu cầu.

Để xác định phụ tải tính toán người ta đưa ra các phương pháp tính dựa trên những yếu tốnhư điều kiện làm việc, chu trình hoạt động nhưng chủ yếu là dựa trên kinh nghiệm lắp đặt và sốliệu thống kê Chính vì vậy phương pháp này thường chỉ áp dụng đối với những công trình nhỏhoặc vừa vì kết quả cho ra tương đối chính xác, đơn giản trong tính toán

Đối với những công trình lớn, có tầm quan trọng cần phải tính chính xác công suất củaphụ tải để lựa chọn biến áp vì chi phí đầu tư cho máy biến áp là rất lớn, máy biến áp có công suấtcàng lớn thì giá thành càng cao Trong những trường hợp đó ta cần phương pháp tính chính xáchơn

III.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia thành 2 nhóm sau:

Nhóm 1: Đây là nhóm phương pháp sử dụng các hệ số tính toán dựa trên kinh nghiệm

thiết kế và vận hành Đặc điểm của phương pháp này là tính toán thuận tiện nhưng cho kết quảgần đúng bao gồm:

Nhóm 2: Đây là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê Đặc

xác hơn bao gồm:

1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Phụ tải tính toán được xác định theo công thức:

n

P tt = ∑ k nci P đmi

i =1

Q tt = P tt tgφ tb

Trang 12

2 2

tt tt

Knci: Là hệ số nhu cầu của thiết bị thứ i

Pđmi: Là công suất đặt của thiết bị thứ i



cos : là hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị

n : số thiết bị trong nhóm

Hệ số nhu cầu của các nhóm thiết bị khác nhau được xác định theo kinh nghiệm vận hành vàthiết kế

Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:

Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh, có xem xét đến côngsuất của từng thiết bị

Nhược điểm: kết quả không thật chính xác do hệ số nhu cầu là số liệu cho trước khôngphụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm

Theo sổ tay tra cứu, Knc là hằng số, điều này chỉ đúng khi số thiết bị trong nhóm lớn và hệ số sửdụng lớn Trong trường hợp tổng quát, nếu lấy Knc là hằng số thì tính toán sẽ gặp sai số lớn

Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán nhỏ, không cần sự

F – diện tích sản xuất, phòng học (m2)

Po – suất phụ tải trên đơn vị diện tích P = (15 - 20) (W/m2)

thiết bị, tiêu chuẩn nhất định ta có thể chọn giá trị Po thích hợp

Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh

Nhược điểm: công suất được phân bố đều, chế độ làm việc của từng thiết bị không đượctính đến nên kết quả có sự sai biệt

Trang 13

Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán không lớn, không cần

đoạn thiết kế sơ bộ, khi phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đốiđều

3 Theo KVA/ hộ (phụ tải ánh sáng sinh hoạt)

Đây là phụ tải điện của các hộ gia đình, phòng học, nông thôn các gia đình dùng điệnkhông có sự chênh lệch nhiều

Phụ tải tính toán được xác định như sau:

Ptt = Po.H

Qtt = Ptt.tgφTrong đó:

H – số hộ sử dụng

Po – suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy Po = (0,5 – 0,8) (KW/hộ)

Với: 0,5: dành cho khu vực thuần nông

0,6 – 0,8: dành cho khu vực có nghề phụ hoặc làng xóm ven đường

Để phục vụ sinh hoạt các hộ thường dùng nhiều loại thiết bị điện gia dụng khác nhau như: đèn,quạt, tivi, radio, bàn là, tủ lạnh.v.v…Trong tính toán cung cấp điện thường lấy hệ số công suấtchung là cosφ = 0,85

Phụ tải tính toán tổng bao gồm các thôn xóm, trường học, trạm bơm v.v

n

Pt = Kdt ∑ Ptti

i =1 n

Qt = Kdt ∑ Qtti

i =1

St = √P2

t +Q2 t

Kđt – hệ số đồng thời

Với

Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh

Nhược điểm: tính toán theo sự phỏng đoán bình quân mức tiêu thụ điện dẫn đến kết quảchỉ dừng lại ở mức tương đối

Trang 14

Phạm vi ứng dụng: Áp dụng cho những phụ tải có cùng tính chất, phụ tải không đổi, mức tiêu

thụ điện năng không cao, tính toán trên bình diện rộng như khu vực nông thôn, phòng học, hộ giađình

4 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.

Đối với xí nghiệp có đồ thị phụ tải ít thay đổi và cho kết quả tương đối chính xác (xínghiệp hóa chất, xí nghiệp điện phân,xí nghiệp gia công,…) thì công suất tính toán được xácđịnh theo công thức :

max 0

T

w M

P tt 

Trong đó:

M: Là số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm

Tmax: Là thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán dựa trên số liệu có sẵn

Nhược điểm: tính toán trên số liệu không dựa vào điều kiện cụ thể, chế độ hoạt động, làmviệc, từng giai đoạn kết quả kém chính xác

Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán không lớn, không cần

sự chính xác cao, xí nghiệp có đồ thị phụ tải ít thay đổi, chế độ hoạt đông giống nhau, sản phẩmtạo ra liện tục và đồng đều trong năm

5 Phương pháp xác định phụ tải tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương pháp số thiết bị hiệu quả)

Trong phương pháp này ta đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện: công suất,chủng loại động cơ, vị trí đặt trong phân xưởng và đặc tính kĩ thuật, công nghệ của chúng.Nhiệm vụ của người thiết kế là là phải đưa ra phương án cung cấp điện hợp lý cho các phânxưởng và thiết kế mạng hạ áp phân xưởng đưa điện đến từng động cơ

Để xác định phụ tải điện phân xưởng, ta chia thành các nhóm máy cho các động cơ đặtgần nhau, mỗi nhóm khoảng 8 → 12 máy, sau đó xác định phụ tải điện cho từng nhóm máy vàcuối cùng cho cả phân xưởng

Phụ tải tính toán cho một nhóm n máy xác định theo công thức căn cứ vào công suấttrung bình Ptb và hệ số cực đại Kmax

Trang 15

Ksd – hệ số sử dụng

Cosφ – hệ số công suất của máy công cụ, tra PL1 với nhóm máy công cụ Cosφ = 0.5÷0.6

Kmax – hệ số cực đại,tra PL5 (theo ksd, nhq)

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị giả tưởng có công suất bằng nhau, có cùngchế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực

nhau, đặt tính kĩ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá trình công nghệ khác nhau để tính chính

điện của nhóm máy dễ dàng tiện lợi và sai số trong giới hạn cho phép

Các bước tính toán và xác định n hq :

 Bước 3: Xác định n1 thiết bị thỏa điều kiện Pđmi ≥

Trang 16

 Bước 8 : Tra bảng 3.2 trang 29 sách “Giáo trình cung cấp điện ”của thầy Quyền Huy Ánh

Ưu điểm: cho kết quả tương đối chính xác vì đã xét đến các yếu tố quan trọng như: sốlượng của các thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất và chế độ làm việc củachúng

Nhược điểm: tính toán phức tạp

Phạm vi áp dụng: Thường được áp dụng tính toán cho các phân xưởng, xí nghiệp có số lượng

máy móc nhiều, công suất lớn, đã có được nhiều thông tin về phụ tải, có các bảng tra cứu cácthông số

Trang 17

II.MỤC ĐÍCH

Đồ thị phụ tải là quan hệ của công suất phụ tải theo thời gian và đặc trưng cho nhu cầu điện của từng thiết bị, nhóm thiết bị, phân xưởng hay xí nghiệp Qua đồ thị phụ tải ta biết được công suất thực sự của thiết bị trong từng điều kiện vận hành, chế độ làm việc cụ thể Khi đó việc chọn lựa máy biến áp theo đồ thị phụ tải sẽ cho ra kết quả gần chính xác nhất so với các phương pháp khác

Theo đồ thị phụ tải ta chọn máy biến áp theo 2 điều kiện sau:

thường)

song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện

Trang 18

III.XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP

Dung lượng của MBA được chọn sao cho ứng với một môi trường làm việc cụ thể và hệ

phần lớn thời gian làm việc với phụ tải bé hơn định mức Khi đó sự hao mòn về cách điện của MBA sẽ nhỏ hơn định mức do nhiệt độ của MBA nhỏ hơn nhiệt độ cho phép dẫn đến tuổi thọ MBA tăng lên Và ngược lại những lúc phụ tải lớn hơn công suất định mức trong giới hạn cho phép vẫn có thể cho MBA làm việc nhưng với hao mòn cách điện vượt qua định mức làm giảm tuổi thọ của MBA Từ đó ta thấy rằng MBA có thể được chọn theo khả năng quá tải để giảm dung lượng, tiết kiệm vốn đầu tư ban đầu trong khi vẫn đảm bảo các yếu tố an toàn, kỹ thuật và tuổi thọ chung của MBA

1 Quá tải bình thường của MBA (Trường hợp trạm chỉ đặt một MBA).

Quá tải bình thường là quá tải thường xuyên của MBA, có tính chất chu kỳ (một ngày đêm, một tháng, một mùa ) Trong mỗi chu kỳ có một phần thời gian MBA làm việc quá tải (S >

Sđm), phần lớn thời gian còn lại của chu kỳ MBA làm việc non tải (S < Sđm) Hệ số quá tải thườngxuyên có thể xác định từ đồ thị khả năng quá tải của MBA Đó là quan hệ giữa hệ số quá tải cho phép K2cp, hệ số phụ tải bậc 1 (K1) và thời gian quá tải t

Công suất định mức của MBA chọn theo khả năng quá tải của MBA Để sử dụng phương pháp này cần phải biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA thành hai bậc đẳng trị

Công suất đẳng trị của MBA trong khoảng thời gian xem xét được xác định theo biểu thức:

Sđti=

n

n n

t t

t

t S t

S t S

2 1

2 2

2 2 1

n i i i

t

t S

1

1 2

Trong đó Si là phụ tải của MBA ở thời gian ti

Đồ thị phụ tải của MBA có rất nhiều dạng, dưới đây ta sẽ xem xét một số dạng thường gặp của đồ thị phụ tải MBA:

được tính trong khoảng thời gian lúc quá tải là t2 và Sđt1 được tính với thời gian t1 trước lúc quá tải 10h (hình a)

Trang 19

Đồ thị phụ tải nhiều bặc của MBA có một cực đại vào buổi sáng Tương tự Sđt2 được tính trong khoảng thời gian lúc quá tải là t2 và Sđt1 được tính với thời gian t1 sau khi kết thúc quá tải 10h (hình b).

Đồ thị phụ tải có hai cực đại trong một ngày thì phụ tải đẳng trị bậc hai được tính đối với cực đại nào có tổng S i t i đạt trị số lớn nhất Khi đó sẽ chọn được Sđt2, và Sđt1 được tính như trường hợp trên (hình c, d)

Trang 20

Nếu Sđt2 < 0.9 Smax thì ta chọn Sđt2= 0.9 Smax và thời gian quá tải t2’ được tính theo công thức quy đổi:

2 max 2

2 2 '

2

)9.0

t S

)1001

đti đti S

Từ K1 và t2 ta tra được các đường cong quá tải của MBA để tìm K2cp và so sánh với K2

nhà sản xuất MBA

Hệ số quá tải bình thường khi không có đường cong quá tải cho phép có thể được tính theo quy tắc 3%:

Trang 21

ta không cần kiểm tra quá tải thường xuyên vì hai máy biến áp làm việc song song nên lúc bình thường luôn non tải.

2 Quá tải sự cố MBA (Trường hợp trạm đặt hai MBA trở lên).

Khi chọn công suất máy biến áp cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại ở chế độ sau sự cố Trong trường hợp sự cố một trong các máy biến áp, máy biến áp thứ hai cần đảm bảo toàn bộ công suất của các hộ tiêu thụ loại I và loại II Trong thực tế vận hành, sự cố MBA ít khi xảy ra nhưng để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, MBA có thể cho phép làm việc với hệ số quá tải sự cố lớn hơn quá tải bình thường Công suất của mỗi MBA trong trạm n MBA được xác định theo biểu thức:

)1(

max





n k

S S

Trong đó:

Smax: phụ tải cực đại của trạm

n: số MBA trong trạm

k: hệ số quá tải sự cố MBA Hệ số này thể hiện khả năng quá tải của MBA và được xác định tùy theo hãng chế tạo Nếu không có thông tin cụ thể ta lấy k=140% cho các MBA Liên Xô với thời gian quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h và 130% cho các máy của những hãng khác theo tiêu chuẩn IEC354

Khi lựa chọn công suất MBA theo điều kiện quá tải sự cố thì hệ số quá tải sự cố MBA cần được xem xét như một hệ số tính toán Trị số này còn tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể như: đồ thị phụ tải, nhiệt độ môi trường, thời gian quá tải Việc tính toán này sẽ giúp ta giảm được công suấtđặt và tổn hao trong các MBA

Dưới đây là đồ thị khả năng quá tải của MBA của hãng ABB:

Trang 22

0.7 0.9

K 2

t=0.5h=1h t=2h

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

K 1

1

t=4h t=8h

t=24hĐường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 20°C

K2

t=0.5h

t=2h

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

K1

t=4h t=8h t=24h

1.6

t=1h

Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 30°C

Trang 24

Chương 4:

CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰA VÀO CÁC CHẾ ĐỘ NHIỆT

I ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN MÁY BIẾN ÁP.

Trong quá trình hoạt động, làm việc máy biến áp bị phát nóng nguyên nhân là do tổn thấttrong máy biến áp biến thành nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của nó và tỏa ra môi trường xungquanh Nguồn nhiệt này chủ yếu phát ra từ tổn hao trong cuộn dây biến thành nhiệt Thựcnghiệm cho thấy rằng khi nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây máy biến áp bằng 98°C thì thờigian phục vụ của cách điện (máy biến áp)bằng khoảng 20 đến 25 năm Nhiệt độ điểm nóng nhấtcủa cuộn dây cho phép cao hơn nhiệt độ trung bình của nó là 13°C, như vậy nhiệt độ trung bìnhcủa cuộn dây trong điều kiện vận hành định mức bằng 85°C Chế độ máy biến áp với tuổi thọ lớnhơn được cho là không hợp lý bởi vì sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật công nghệ chế tạovà cấu tạo máy biến áp cần phải được thay đổi theo nhịp độ tiến bộ kỹ thuật Từ đó việc chọn lựamáy biến áp theo các chế độ nhiệt chính là việc tính toán lựa chọn sao cho máy biến áp có thểhoạt động trong các chế độ vận hành bình thường và quá tải nhưng vẫn đảm bảo tuổi thọ trungbình của máy biến áp là không đổi

II CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP KHI PHỤ TẢI XÁC LẬP.

Khi máy biến áp mang tải nhiệt độ của nó tăng lên Sự truyền nhiệt của máy biến áp đượcthực hiện bằng dẫn nhiệt, bức xạ và đối lưu Hình bên dưới biểu diễn sự phân bố nhiệt độ từ cuộndây đến môi trường không khí xung quanh của máy biến áp dầu:

đó lấy nhiệt độ chỗ nóng nhất là 100%

Đoạn 1-2 biểu diễn sự giảm nhiệt độ trong cuộn dây, đọ nghiêng chỉ bằng vài độ

Đoạn 2-3 là sự truyền nhiệt từ bề mặt cuộn dây đến lớp dầu tiếp giáp, chủ yếu bằng đối lưu vớiđộ giảm nhiệt tương ứng bằng khoảng 20-30% độ chênh lệch nhiệt độ của cuộn dây so với khôngkhí

Đoạn 3-4 là độ giảm nhiệt của dầu thông qua đối lưu Độ giảm nhiệt không nhiều

Đoạn 4-5 đặc trưng cho độ giảm nhiệt độ từ dầu đến thành thùng

Đoạn 5-6 là sự giảm nhiệt độ của vách thùng máy biến áp

Trang 25

0 20 40 60 80 100

X

1 2 3 4

7

D u ng

Nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp cũng tăng theo chiều cao máy biến áp Hìnhbên dưới là sự phân bố nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp làm mát bằng dầu cưỡng bứctheo chiều cao khi máy biến áp có tải định mức Quan hệ này là phi tuyến

1

2

3 4

h

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	2,58 MB

Đề tài nghiên cứu khoa học tổng quan về máy biến áp và trạm biến áp

tin cậy cung cấp điện

Sơ đồ hệ thống hai thanh góp