Thiết kế máy biến áp điện lực

LỜI MỞ ĐẦUChúng ta đang sống trong thời đạt với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đạt mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu.Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó.Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kỹ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện. Khi điện đã được sản suất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với mức tiêu thụ.Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện. MBAĐL ngâm dầu là loại máy dược sử dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được. Nhờ đó mà MBAĐL ngâm dầu ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng được tốt nhất.Bằng tất cả cố gắng của mình, với những kiến thức nhận được từ thầy cô và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Ths Đoàn Thanh Bảo, mà tôi đã làm nên bài thiết kế này.Nhiệm vụ thiết kế của tôi là: thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu.

Bộ Môn Kỹ Thuật Điện Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIÊM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIÊN CÔNG NGHIÊP

Họ và tên sinh viên : Đào Văn Cường Họ và tên sinh viên: Đào Văn Cường Mă số sinh viên : 3551070013

II NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIÊN:

Thiết kế máy biến áp:

- Xác định các đại lượng điện cơ bản

- Tính toán các kích thước chủ yếu

- Tính toán dây quấn HA và CA

- Tính toán ngắn mạch

- Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của m.ba

- Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội m.b.a

III TÀI LIÊU THAM KHẢO:

Phan Tử Thụ (2006), Thiết kế máy biến áp điện lực, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

IV HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 1 bản thuyết minh A4

Bình Định, ngày 30 tháng 12 năm 2015 TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện,ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó.

Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quantrọng, nhờ có các kỹ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đờicung cấp cho các nhà máy điện Khi điện đã được sản suất ra thì phải truyền tải điệnnăng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếuđược các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợpnhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũngnhư giảm điện áp cho phù hợp với mức tiêu thụ

Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọngtrong hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu là loại máy dược sử dụng rất phổ biến hiệnnay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được Nhờ đó mà MBAĐLngâm dầu ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao

cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng được tốt nhất.

Bằng tất cả cố gắng của mình, với những kiến thức nhận được từ thầy cô và sựhướng dẫn tận tình của thầy giáo Ths Đoàn Thanh Bảo, mà tôi đã làm nên bài thiết

1 VÀI NÉT MÁY BIẾN ÁP.

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp đượctăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tồn hao năng lượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35, 110, 220 và

500 KV Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện

áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ởđây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA)

Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhàmáy điện đến tấn các hộ tiêu thụ một cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần tăng

và giảm điện áp như vậy Do đó tổng công suất của các MBA trong hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện

Những MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất Từ đó ta cũng thấy rõ, MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng lượng

Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiết kế chế tạo nhữngMBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy

Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA đã thực sự có một chỗ đứng trong việc đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà Hiện nay chúng

ta đã sản xuất được những MBA có dung lượng 63000KVA với điện áp 110 kV

2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP.

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệthống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC) Đầu ra của MBA được nối với tải gọi tà thứ cấp (TC)

Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp

Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp

Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp

+ U1 : Điện áp sơ cấp

+ I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp

+ P1 : Công suất sơ cấp

+ Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp

Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp

+ Ul : Điện áp thứ cấp

+ I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp

+ P1 : Công suất thứ cấp

+ Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp

3 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC.

Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho phù hợpvới từng loại máy

Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA

3.1 Điện áp định mức:

Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm là điện áp qui định cho dây quấn sơcấp.

Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm là điện áp giữa các cực của dây quấn

sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là địnhmức, người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha với MBA 3pha là điện áp dây Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là kV

3.2 Dòng điện định mức:

Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA, ứngvới công suất định mức và điện áp định mức Đối với MBA 1 pha dòng điện địnhmức là dòng điện pha Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây

3.3 Công suất định mức:

Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức Công suấtđịnh mức kí hiệu là Sđm , đơn vị là VA, KVA

Đối với MBA 1 pha công suất định mức là :

Sđm = U2d.I2đm = U1đm I1đm

Đối với MBA 3 pha công suất định mức là :

Sđm =

dm dm dm

.

4 CÔNG DỤNG MÁY BIẾN ÁP.

MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ chúng ta trongviệc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như :

+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò

+ Trong hàn điện có MBA hàn

+ Làm nguồn cho các 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 nghiệm

+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải vàphân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm

tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ ) vì thế cần phải xây dựngcác hệ thống truyền tải điện năng

Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV Để nâng caokhả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điệnchạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dâycần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và ở cuối đường dây cầnđặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến 500V và cácđộng cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV

PHẦN 2: THIẾT KẾ

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIÊN CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP.

- Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta xác định đượccác đại lượng điện sau:

1.1 Dung lượng 1 pha.

- Phía hạ áp nối Y:

2 2

380220( )

f

U

1.5.Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1).

-Dây quấn cao áp: Với U1 = 22 kV thì Ut = 55 kV

-Dây quấn hạ áp: Với U2 = 0,4 kV thì Ut = 5 kV

2 CHỌN CÁC SỐ LIÊU XUẤT PHÁT VÀ TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU.

2.1.Với Ut1 = 55 (kV) Tra bảng 14 – 2 tài liệu1.

(m)

* Chiều rộng quy đổi từ trường tản

ar= a +

1 23

Theo bảng 5 chọn số bậc thang trong trụ là 8; số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ 1 bậc, tức gông có 7 bậc; hệ số ép chặt kc = 0,928; hệ số điền đầy rãnh kd = 0,97 (bảng 4 và 10).

B k' = T 2 =1,62 2=1,146

Suất tổn hao thép ở trụ và gông PFeT =1,353 W/kg ; PFeG = 1,242 W/kg

Suất tổn hao từ hóa trong trụ và gông qT = 1,958 VA/kg; qG = 1,66 VA/kg.Suất từ hóa ở khe không khí: nối thẳng qk = 25100 VA/m2; nối xiên qk =

3200 VA/m2 (bảng 45, 50)

Các khoảng cách điện chính Chọn theo Ut = 55kV của cuộn cao áp:

- Giữa trụ và dây quấn hạ áp: 01

- Tấm chắn giữa các pha:

mm

3

22 =δ

- Giữa dây quấn cao áp đến gông:

Diện tích khe hở mối nối thẳng :; ở mối nối nghiêng:

Tổn hao không tải:

=

Công suất từ hóa:

Q0 = k"f(Qc + Qf + Qk), trong đó k"f là hệ số xét đến sự phục hồi từ tính

không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn, chọn k"f = 1,25

Qc công suất từ hóa chung của trụ và gông

Qk = 3,2qk.Sk= 3,2.25100.0,034x2 = 12731x2

Công suất phản kháng:

2.5 Mật độ dòng điện trong dây quấn.

dq Cu

n f G K

P k

2

0,93.6725

2,1.10

589, 442,4.10

X

X

−

Từ các tính toán trên ta lập bảng các đại lượng:Thông thường hệ số β biến

thiên trong dải khá rộng β = 1,23,6.Tuy nhiên β được giới hạn bỡi P0 tiêu chuẩn,nên

Vậy ta chọn β = 1,8

2.6 Đường kính trụ sắt.

d = A = 0,186.= 0,215 (m) Chọn đường kính tiêu chuẩn gần nhất dđm = 0,215(m) (bảng 7 [TL1])

2.7 Đường kính trung bình của rãnh dầu sơ bộ :

dm dm

d A

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP.

2.1 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN HẠ ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP

2.1.1 Suất điện động của một vòng dây:

Uv = 4,44.f.Bt.Tt = 4,44 50.1,62 0,0327=11,76(V)

2.1.2 Số vòng dây một pha của dây quấn hạ áp :

W2 = v

t U

U 2

Trong đó:

+ Ut2 là điện áp trên một trụ của dây hạ áp: Ut2 = Uf2 = 230,94 (V)

+ Uv = 11,76(V)

⇒ W2 =

230,9411,76

≈20(vòng)

2.1.3 Điện áp thực của mỗi vòng dây.

230,942

11,54720

2,39.10

f t

tb tb

I I

2.1.7 Chiều cao sơ bộ mỗi vòng dây:

Đối với dây hình xoắn mạch đơn:

+ hr2 là kích thước hướng trục của rãnh dầu giữa các bánh dây: Bảng 54a: Lấy

2.1.8 Căn cứ vào h v2 và T’ 2 chọn dây dẫn theo bảng 21:

Kích thước dây dẫn chọn như sau:

2 ' 'a b.

nv a b

; Theo bảng 38 ta chọn nv2 = 8: số sợi chập song song

Td2 = 55,1(mm2): là tiết diện tiêu chuẩn của mỗi sợi chập

a =5,6 (mm): chiều dầy dây dẫn tiêu chuẩn

b =10(mm): chiều rộng dây dẫn

a’ = a + 2.δ = 5,6 + 0,5 = 6,1 mm

b’ = b + 2δ = 10 + 0,5 = 10,5 mm

2.δ= 0,5 (mm):là chiều dầy cách điện hai phía

Πb: là mã hiệu dây dẫn đồng tiết diện chữ nhật tiêu chuẩn

Vậy chọn qui cách dây dẫn HA như sau:

6 2 2 2

2

1082,5

2,45.10 ( / ) 2,45( / )441.10

I

2.1.11 Chiều cao của dây quấn:

Đối với dây quấn hình xoắn mạch đơn, hoán vị 3 chổ, giữa các bánh dây đều

Theo bảng 18, với Uth2 = 5kV, S = 750KVA, ta tìm được a01 = 10mm

2.1.13 Đường kính trong của dây quấn hạ áp:

D

' 2

+ 2.a2 = 0,235 + 2 0,0244 = 0,2838 (m)

2.1.15 Bề mặt làm lạnh của dây quấn:

M2 = 2.t k π.(D

' 2

+ a2 ) ( a2 + b’ 10-3) W2 (m2)+ k : Hệ số kể đến bề mặt dây quấn bị tấm dệm che khuất lấy k = 0,75.+ t : Số trụ tác dụng: t =3

2.2 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP CỦA MÁY BIẾN ÁP.

2.2.1 Chọn sơ đồ điều khiển điện áp:

Như ta đã biết tải của máy biến áp luôn thay đổi Khi tải thay đổi, điện áp ra của máy biến áp thay đổi theo Để duy trì điện áp ra ổn định, cần phải thiết kế các đầu dây điều chỉnh điện áp để thay đổi được số vòng dây cho thích hợp Các đầu dâyđiều chỉnh ( hay còn gọi là đầu phân áp) thường được bố trí trên cuộn cao áp, vì bản thân cuộn cao áp gồm nhiều vòng dây do đó dể điều chỉnh chính xác; mặt khác dòngđiện lại nhỏ nên có thể làm bộ đổi nối nhỏ gọn.Chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp theo hình 3-37d, [TL1].các đầu phân áp được nối vào các cực của bộ đổi nối 3 pha Dòngđiện làm việc qua các tiếp điểm là 11,37A Điện áp lớn nhất giữa các tiếp điểm của

2 pha của bộ đổi nối là:

Điện áp làm việc Ulv : 10%(U1/ ) =10%(22000/ ) = 1270 (V)

2.2.2 Số vòng dây của dây quấn cao áp ứng với điện áp định mức:

= 20

22000230,94

+ Cấp [-2,5%Uđm]:21450(V): W1 = W1đm - Wđc = 1905 – 48 = 1857(vòng) + Cấp [+5%Uđm]: 20900(V): W1 = W1đm+2 Wđc = 1905 - 2.48 = 1809(vòng)

2.2.7 Chọn kiểu dây quấn:

Theo bảng 38, [TL1]: Với S = 750 (kVA); If1 = 11,37(A); U1 = 22(kV)

+ T

' 1

= 4,9(mm2)Chọn kết cấu dây quấn kiểu: hình ống nhiều lớp dây dẫn tròn Ưu điểm: Công nghệ chế tạo đơn giản , nhược: Tản nhiệt kém, độ bền cơ không cao

Theo bảng 20 chọn kích thước dây dẫn có kích thước như sau:

Mã hiệu dây dẫn nv1 x ; Tiết diện mỗi sợi dây Td1

=

6 6

11,37

2,32.104,91.10− =

= 2,32 (MA/m2)

2.2.10 Số vòng dây trong một lớp:

W12 =

' 1 1

3 1

10

d n

l v

- 1 =

3

0,361.101.2,8

- 1 = 128 (vòng) Trong đó lấy l1 = l2 = 0,361 (m)

2.2.11 Số lớp của dây quấn.

n12 = 12

2

W W

=

1905128 = 15(lớp)

2.3.12 Điện áp làm việc giữa 2 lớp kề nhau:

U12 = 2W12 Uv = 2.128.11,547 = 2956 (V)

2.2.13 Chiều dày cách điện giữa các lớp:

Bảng 26, [TL1]

+ Số lớp giấy cáp: 4 lớp

+ Chiều dày một lớp giấy cáp: 0,12(mm)

Chiều dày cách điện giữa các lớp: δ 12 = 4 0,12 = 0,48mm

2.2.14 Phân phối số vòng dây trong các lớp, chia tổ hợp:

+ Để tăng điều kiện làm mát, phần dây quấn cao áp thành hai tổ lớp giữa hai

Kích thước rãnh dầy: Bảng 54 : a’22 = 6 (mm)

2.2.15 Chiều dày dây quấn cao áp:

22 12

= 2,8 mm , m = 12 , n = 3

+ δ12 = 0,6(m), a

' 22

CHƯƠNG 3:TÍNH TỔN HAO VÀ THAM SỐ NGẮN MẠCH

Tính toán ngắn mạch trong máy biến áp liên quan đến việc tính toán tổn hao ngắn mạch Pn, điện áp ngắn mạch un, các lực cơ học trong dây quấn và sự phát nóng của dây quấn khi ngắn mạch

3.1 XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH.

Tổn hao ngắn mạch của máy biến áp hai dây quấn là tổn hao trong máy biến ápkhi ngắn mạch một dây quấn còn dây quấn kia đặt vào điện áp ngắn mạch Un để cho dòng điện trong cả hai dây quấn đều bằng định mức

Tổn hao ngắn mạch có thể chia ra các thành phần như sau:

-Tổn hao chính, tức tổn hao đồng trong dây quấn hạ áp và cao áp do dòng điện gây ra PCu2 và PCu1

-Tổn hao phụ trong hai dây quấn do từ thông tản xuyên qua dây quấn làm cho dòng điện phân bố không đều trong tiết diện dây gây ra Pf2 và Pf1

-Tổn hao chính trong dây dẫn Pr2 và Pr1

-Tổn hao phụ trong dây dẫn ra Prf2 và Prf1, thường tổn hao này rất nhỏ có thể bỏqua

-Tổn hao trong vách thùng dầu và các kết cấu kim lạo khác Pt do từ thông tản gây nên

Trong đó:

+ ∆ : Mật độ dòng điện (A/m2)

+ ∆2=2,45 (MA/m2)

+∆1 =2,33 (MA/m2)

+ T tiết diện dây đồng: (m2)

+ l chiều cao dây dẫn (m)

+ γd: Tỉ trọng dây dẫn γd = 8900kg/m3

+ ρ

: Điện trở suất của dây dẫn ở 750C ,ρ

= 0,02135 µΩm+ Gcu : Trọng lượng đồng dây quấn:

+ Dây quấn hạ áp: Gcu = 210(kg)

⇒ Pcu2 = 2,4.10-12.( 2,45.106 )2.192,2 = 2768,8 (W)

+ Dây quấn cao áp: Gcu1 = 337 (Kg)

⇒Pcu1 = 2,4.10-12.( 2,33.106 )2.298,7 = 3891,9(W)

3.1.2 Tổn hao phụ trong dây quấn.

Tổn hao phụ thường đựơc ghép vào tổn hao chính bằng cách thêm hệ số kf vào tổn hao chính:

Pcu + Pf = Pcu kf.Trong đó kf phụ thuộc vào kích thước hình học của dây dẫn và sự sắp xếp của dây dẫn trong tổn thất tản

- Trong đó dây quấnhạ áp:

+ Số thanh dẫn song song với từ thông tản: m = 12 ;n = 3

kf2 = 1 + 0,095 108.β2a4.n2

Trong đó:

+ β = l

m b.

kr =

3

10,5.10 12.0,95

0,11970,361

kr =

3

2,5.10 128.0,950,361

−

= 0,842

kf1 = 1 + 0,095.108.0 ,8422 2,54.10-12.12 = 1

3.1.3 Tổn hao chính trong dây dẫn ra:

Pr = 2,4.10-12.∆2.Gr

Đối với dây quấn hạ áp:

- Chiều dài dây dẫn ra hạ áp: lr2 = 7,5.l = 7,5 0,361 = 2,71(m)

- Trọng lượng đồng dây dẫn ra hạ áp:

Gr2 = lr2.Tr2.γ = 2,71.441.10-6 8900 =10,63 (kg)

- Tổn hao trong dây dẫn ra hạ áp:

Pr2 = 2,4.10-12 2,452.1012 10,63 = 153(W)Đối với dây quấn cao áp :

- Chiều dài dây dẫn ra cao áp

3.1.4 Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết kim loại khác:

Do một phần tử thông tin khép mạch qua vách thùng dầu, các xà ép gông, các bulông , nên phát sinh tổn hao trong các bộ phận này

Pt = 10.k.STrong đó hệ số k tra theo bảng 40a: k = 0,015

P U

S

3.2.2 Thành phần điện áp ngắn mạch phản kháng:

1 2

+kr = 0,95

Unx =

1 2

−

.100 = 3 % Như vậy sai số nằm trong phạm vi ±5% cho phép

3.3 TÍNH TOÁN LỰC CƠ HỌC KHI NGẮN MẠCH:

Khi máy biến áp bị sự cố ngắn mạch thì dòng điện ngắn mạch sẽ rất lớn Nhưng vấn đề nhiệt đối với máy biến áp không quan trọng lắm vì nếu bố trí thiết bị bảo vệ tốt, máy ngắt tự động sẽ cắt phần sự cố ra khỏi lưới điện, dô đó vấn đề còn lại chủ yếu là lực cơ học gây nên tác dụng nguy hiểm đối với dây quấn máy biến áp Bởi vậy để bảo đảm cho máy biến áp làm việc an toàn, khi thiết kế phải xét đến những lực cơ học tác dụng lên dây quấn khi ngắn mạch xem độ bền của dây quấn máy biến áp có đủ hay không Do vậy:

-Phải xác định trị số cực đại của dòng điện ngắn mạch

-Xác định lực cơ học giữa các dây quấn

-Tính ứng suất cơ của các đệm cách điện giữa các dây quấn và bản thân dây quấn

3.3.1 Tính dòng điện ngắn mạch cực đại:

a Trị số hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch xác lập bên phía cao áp:

In = n[1 100 dm/( n n)]

dm

S U S U

(A)Với Sn= 2500(MVA) là công suất ngắn mạch của mạng điện cung cấp bảng 40b, TL [1]

b Trị số cực đại (xung kích) của dòng điện ngắn mạch:

) 1

(

u u

I

3.3.2 Tính lực cơ học khi ngắn mạch:

Khi ngắn mạch dây quấn chịu lực cơ học rất lớn Nếu không xét kỹ có thể lực

cơ học làm hư hỏng dây quấn Lực cơ học sinh ra do tác dụng của dòng điện trong dây quấn với từ thông tản

Trường hợp hai dây quấn cùng chiều cao và các vòng dây quấn phân bố đều trên toàn bộ chiều cao: từ trường tản có thành phần dọc trục B và thành phần ngang trục B’, ứngvới mỗi từ trường tản sẽ có lực tác dụng tương ứng

Từ trường tản dọc B tác dụng với dòng điện gây ra lực hướng kính Fr:

Fr = 0,628.(imax.W)2.β.kr.10-6 (N)

= 0,628.(474.1905)2.1,8.0,95.10-6 =875593 (N)Ứng suất nén do lực hướng kính gây nên:

(N)Ứng suất nén trong dây quấn hạ áp:

σ = .10−6 =139425,6.10−6 =15,8

nr nr

H H

F T

(Mpa)

Hình 3.1 chiều của các lựcLực chiều trục:

=

'''' .x

t

r

l F

l k m

Trong đó:

m : biểu thị các hình thức bố trí khác nhau của dây quấn

lx: khoảng trống lớn nhất của những vòng dây không mang điện

Trong đó B là kích thước ngang thùng của vỏ thùng tính ở chương thiêt kế vỏ máy

Lực nén chiều trục cực đại trong dây quấn:

- Đối với dây quấn hạ áp:

FnH = Ft’+Ft’’=48509,3+76457,28 = 124966,58(N)