do an may bien ap

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm LỜI MỞ ĐẦU Máy biến áp biến đổi cảm ứng đơn giản dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp thành dòng điện xoay chiều khác có điện áp khác Các dây quấn mạch từ đứng yên trình biến đổi từ trường để sinh sức điện động cảm ứng dây quấn thực dây cáp điện Máy biến áp ngày sử dụng nhiều lónh vực Như máy biến áp lò, máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp thử nghiệm… Máy biến áp thử nghiệm tạo nguồn điện áp cao thiết bò chủ yếu phòng thử nghiệm Máy thử nghiệm thiết bò cao áp, thành phần kết cấu, cấu trúc cách điện, dùng đo lường Máy vận hành nhà kín trời Phòng thử nghiệm cao áp với nguồn điện khác (như xoay chiều, chiều, điện áp xung…) có nhiệm vụ xác đònh độ bền cách điện xác đònh khuyết tật (như phóng điện cục bộ) điều kiện thử nghiệm (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất…) môi trường đònh (ăn mòn) tương ứng với điều kiện làm việc thiết bò kết cấu cách điện vận hành Ngoài sau sửa chữa kiểm tra tra đònh kỳ phải thử nghiệm lại vò trí làm việc thiết bò Nhận thức vai trò tầm quan trọng máy biến áp thử nghiệm, em thực đề tài thiết kế máy biến áp cao áp dùng để thử nghiệm thiết bò điện Đề tài trình bày thành sáu chương: Chương I: Tìm hiểu máy biến áp cao áp Chương II: Tìm hiểu công nghệ chế tạo máy biến áp cao áp Chương III: Các phương án dây quấn Chương IV: Tính toán lõi thép dây quấn Chương V: Tính toán tham số Chương VI: Tính mạch bảo vệ, đo lường, điều khiển Do hiểu biết thực tế thời gian có hạn nên khoá luận tránh sai sót, mong nhận ý kiến thầy, cô bạn để khoá luận em hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn thầy cô môn thiết bò điện – điện tử , khoa điện – Trường đại học bách khoa Hà Nội nhiệt tình giảng dạy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm giúp đỡ em học tập tốt thời kỳ làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy Chu Đình Khiết trực tiếp hướng dẫn bảo em để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Chương TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ÁP CAO ÁP I Nguyên lý cấu tạo thử nghiệm cao áp: Thông thường phòng thử nghiệm (môi trường thử nghiệm) điện áp cao trang bò hoàn chỉnh, phục vụ tốt cho công tác nguyên cứu chế tạo thiết bò điện cao áp gồm thành phần hình vẽ sau: Hệ thống thử nghiệm gồm thiết bò sau: 1-Thiết bò thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp thiết bò phụ trợ kèm - Thiết bò thử nghiệm điện áp chiều - Thiết bò thử nghiệm điện áp xung - Thiết bò thử nghiệm điện áp dòng xung - Các thiết bò tạo môi trường, điều kiện thử nghiệm, thiết bò phục vụ khác công tác thử nghiệm tốt… Ta xét kỹ ba thiết bò đầu có sử dụng máy tạo điện áp cao để thử nghiệm Hệ thống dòch chuyển Tạo điều kiện thử nghiệm Nguồn cao áp Hệ thống cung cấp Hệ thống thử nghiệm Hệ thống nối đất Đối tượng thử nghiệm Hệ thống đo lường, điều khiển Hệ thống bảo vệ Hình 1.1 Môi trường thử nghiệm cao áp Thiết bò thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Thiết bò dùng để thử nghiệm cách điện thiết bò điện Việc thử nghiệm thiết bò kết cấu cách điện điện áp tăng cao tần số công nghiệp cho phép xác đònh khuyết tật làm giảm độ bền điện tuổi thọ thiết bò mà phương pháp khác không xác đònh Thử nghiệm biện pháp để xác đònh dự trữ độ bền cách điện thiết bò điều kiện nhà máy chế tạo nơi sử dụng Vì thiết bò cấp điện áp 35 kV chòu thử nghiệm vận hành, thiết bò cấp điện áp cao thử nghiệm điều kiện phòng thử nghiệm Nguồn điện áp thử nghiệm cần phải đảm bảo điện áp đặt lên đối tượng thử nghiệm, xác đònh dòng ngắn mạch chọc thủng phóng điện bề mặt đối tượng thử nghiệm không nhỏ (A) Khi thử nghiệm cách điện bên bên trạng thái khô, cho phép sử dụng thiết bò có dòng ngắn mạch nhỏ hơn, không nhỏ 0,3 (A) Thời gian thử nghiệm cách điện bên giấy dầu, chất lỏng, sứ điện áp xoay chiều phút dạng điện áp khác cấp điện áp 220 (kV) trở xuống làm từ vật liệu cách điện hữu cơ, cách điện cáp điện phút Cách điêïn bên chòu trì điện áp thử nghiệm xoay chiều không quy đònh Theo quy đònh thử nghiệm việc nâng điện áp từ không đến giá trò 1/ trò số điện áp thử nghiệm thực với tốc độ tuỳ ý đọc số dụng cụ đo Sau điện áp tăng nhanh đến điện áp thử nghiệm, đạt giá trò xác đònh phải giữ không đổi thời gian thử nghiệm, ý điện áp cao ¾ điện áp thử nghiệm cần phải đảm bảo khả cắt nhanh thiết bò thử Việc giảm điện áp phải nhanh trơn đều, điện áp nhỏ 1/3 điện áp thử nghiệm cho phép cắt điện Độ lệch tần số so với đònh mức không vượt 10% (tức khoảng (45 ÷ 55) Hz) Các sóng hài bậc cao làm biến dạng diện áp thử nghiệm so với hình sin toàn thiết bò thử nghiệm không vượt qúa 5% Giá trò hiệu dụng điện áp thử nghệm cho loại cách điện cấp điện áp đònh mức thay đổi giới hạn rộng từ 3÷5 (kV) thử cách điện nguồn dây điện áp thấp, 1,2 (MV) thử cách điện pha thiết bò cấp điện áp 500 kV cao Sơ đồ khối thiết bò thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp hình vẽ: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm R1 N R2 Hình1.2 Sơ đồ khối thử nghiêm điện áp xoay chiều tần số công nghiệp Bộ điều chỉnh dùng để điều chỉnh biên độ, tần số pha điện áp đưa vào cuộn sơ cấp nguồn cao áp Trong trường hợp đơn giản máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh pha Trong trường hợp phức tạp điều chỉnh biên độ đòi hỏi phải chỉnh tần số cần có máy phát điện kiểu máy phát có hệ thống khởi động, điều khiển điều chỉnh tần số quay Thiết bò đo lường đo điện áp sơ cấp Nguồn điện áp cao Đối tượng thử nghiệm Thiết bò đo điện áp cao Bộ phóng điện đo lường, có điện áp chọc thủng cao (10 ÷ 20)% điện áp thử nghiệm để ngăn ngừa việc đưa điện áp cao vào đối tượng thử nghiệm R1, R2 - điện trở hạn chế dòng điện chọc thủng đối tượng thử nghiệm phóng điện bề mặt giá trò không nguy hiểm cho vùng cao áp Nguồn cao áp máy biến áp tăng áp, máy biến áp nối cấp mạch cộng hưởng Yêu cầu máy phóng điện cục bôï thân máy biến áp điện áp thử nghiệm, sóng hài làm biến dạng điện áp nhỏ không vượt (2 ÷ 2,5)% thành phần Để tạo điện áp cao 105 (kV) cấu trúc máy biến áp trở nên phức tạp, tránh xuất cộng hưởng tạo điện cảm riêng điện cảm tản tới điện dung cuộn dây nối với góp đối tượng Để tạo điện áp cao nối cấp máy biến áp Công suất máy biến áp thử nghiệm phụ thuộc vào công suất tích điện thiết bò thử nghiệm xác đònh theo điện dung chúng với điện áp thử nghiệm P = W.C.U2 10-9 (kVA) Với C – điện dung đối tượng thử nghiệm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm W – tần số góc (1/ sec) U2 – điện áp thử nghiệm (kV) Khi điện áp thử nghiệm nhỏ điện áp đònh mức máy biến áp thử nghiệm phụ tải bò hạn chế dòng đònh mức chạy qua cuộn dây công suất máy biến áp là: U dm P = It.m = Pt Ut Với It - dòng thử nghiệm (A) Pt - phụ tải thử nghiệm (kVA) Ut - điện áp thử nghiệm đối tượng (kV) m - điện áp đònh mức cuộn dây thứ cấp máy biến áp thử nghiệm (kV) Khi máy biến áp thử nghiệm đặc biệt sử dụng máy biến áp khác máy biến điện áp Khi cuộn dây cao áp mắc nối tiếp, dòng từ hoá không vượt giá trò cho phép điều kiện đốt nóng Điện áp nhận từ đầu cuộn dây cao áp máy biến điện áp thử nghiệm không 90% trò số điện áp xác đònh nhà máy chế tạo Vì máy biến áp thử nghiệm sử dụng phụ tải chúng khoảng thời gian ngắn, nên năm gần đây, chúng thiết kế có tính đến chế độ đốt nóng trình thử nghiệm Khi cho phép dòng phụ tải lớn so với dòng đònh mức ÷ 2,5 lần có dẫn riêng, cần ý đến làm lạnh lần thử nghiệm Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm cách điện thiết bò diện điện áp xoay chiều tần số công nghiệp hình vẽ 1.3 1- Thiết bò điều chỉnh (biến áp tự ngẫu) 2- Máy biến áp thử nghiệm 3- Điện trở hạn chế 4- Máy biến áp đo lường 5- Điện trở 6- Bộ phóng điện cầu - Đối tượng thử nghiệm Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm cách điện thiết bò điện điện áp xoay chiều tần số công nghiệp A1, A2 đồng hồ ampemet V1, V2 , V3 - đồng hồ vonlmet KV- đồng hồ kilovonmet Khi thử nghiệm cách điêïn đối tượng có điện dung thân lớn (các cuộn dây máy phát công suất lớn, cáp…) giảm độ lớn công suất thiết bò thử nghiệm sử dụng bù dòng điện dung Để nhâïn dược công suất đủ lớn sử dụng cách mắc song song số máy biến áp, chia góp thành đoạn thực thử nghiệm theo pha, biện pháp làm giảm giá trò điện dung đồng thời cách điện thử nghiệm Khi máy biến áp với điện áp thử nghiệm yêu cầu thực mắc nối tiếp với máy biến áp vẽ 4.1 2 ~ Uthử ~ Uthử Hình1.4 Sơ đồ nối cuộn dây máy biến áp thử nghiệm 1,2 - máy biến áp thử nghiệm Thiết bò thử nghiệm điện áp cao chiều: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Thiết bò dùng thử nghiệm nghiên cứu trình phóng điện chọc thủng, phóng điện bề mặt… môi trường cách điện kết cấu cách điện khác Một số thiết bò dòng xoay chiều nguyên nhân kỹ thuật thử nghiệm điện áp xoay chiều cáp chứa đầy khí, cáp có cách điện dầu… phải thử nghiệm điện áp chiều Nguồn điện chiều sử dụng để làm cháy chổ bò đánh thủng, chổ yếu cáp sau tìm chổ hỏng thay Nguồn điện chiều cao áp thường là: nguồn chỉnh lưu, mạch nhân áp máy phát tónh điện Điện áp chọc thủng chiều có giá trò cao điện áp xoay chiều 1- Nguồn ổn đònh 2- Bộ chỉnh điện áp 3- Máy biến áp thử nghiệm 4- Tụ san phẳng 5- Điện trở hạn chế dòng điện 6- Đồng hồ đo điện áp cao (kV) 7- Đối tượng thử nghiệm 8- Bộ phóng điện 9- Chỉnh lưu 10 – Đồng hồ microampenmetre ~ V 10 10 K V Hình 1.5 Sơ đồ khối thiết bò thử nghiệm dùng chỉnh lưu chu kỳ Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Lónh vực sử dụng sơ đồ phụ thuộc cấp cách điện, đối tượng thử nghiệm, thông số thiết bò thử nghiệm, thiết bò chỉnh lưu Chỉnh lưu hai chu kỳ ưu việt lớn mà thiết bò lại phức tạp nên không phổ biến Để nhận điện áp thử nghiệm chiều lớn người ta thường sử dụng sơ đồ nhân điện áp sau: Đây nguồn điện chiều, điện áp cao công suất nhỏ, phụ tải nối với đầu qua điện trở phụ để giảm nhảy vọt dòng tụ điện tầng phóng điện bề mặt nối trực tiếp Điện áp nhận từ đến 3÷ MV - Máy biến áp thử nghiệm - Đối tượng thử nghiệm C3 C ~ D2 D1 C C D3 D4 C5 Hình 1.6 Sơ đồ nhân điện áp Thiết bò thử nghiệm điện áp xung(máy phát điện áp xung) Việc thử nghiệm cách điện thiết bò điện điện áp xung nhằm kiểm tra độ bền vững điện áp sét điện áp thao tác xuất lưới điện vận hành Quá điện áp sét xuất sét đánh vào đường dây chống sét, cột điện, dây dẫn đường dây truyền tải, cách điện đường dây chòu tác dụng xung điện áp không chu kỳ có cực tính dương âm Trên thiết bò điện trạm bảo vệ phóng điện (chống sét ống, khe hở phóng điện…) xung có dạng xung cắt sau đạt giá trò cực đại Xuất phát từ xác suất hư hỏng điện áp, xung sét tiêu chuẩn không chu kỳ 1,2/50 (µs) có độ dài đầu sóng £ïÞ = 1,2 ± 0,36 (µs) độ dài xung 50 ± 10 (µs) Ngoài xung sét để thử cách điện cuộn dây máy biến áp, điện trở kháng máy điện quay sử dụng xung cắt Giá trò cực đại điện áp phụ thuộc vào cấp điện áp dạng thiết bò thử nghiệm, thay đổi dải rộng từ vài chục kV Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm cấp điện áp (kV) đến cấp điện áp vài triệu vôn cấp điện áp siêu cao áp Dung sai giá trò cực đại 3%, điện áp nội xuất chuyển mạch, thao tác cố hệ thống điện thay đổi chế độ làm việc Xung điện áp chuyển mạch khác với xung sét thời gian dài có dạng dao động Để thử nghiệm đưa vào xung chuẩn dạng không chu kỳ 250 / 2500 (µs) có thời gian tăng xung T = 250 ± 50 (µs), thời gian suy giảm đến giá trò cực đại 2500 ± 1500 (µs) Có thể sử dụng dạng xung khác xung không chu kỳ100/ 2500 ; 1000/ 5000 (µs) xung dao động có thông số 4000 ± 1000 / 7500 ± 2500 ; 100/ 1000 Giá trò cực đại dạng xung thử nghiệm có ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước cách điện, độ bền vững thiết bò thử nghiệm Các dạng xung a Xung 1,2/ 50 (µs) b Xung cắt τφ c Xung 100/ 1000 (µs) d Xung 250 / 2500 (µs) U U Um Um 0,5Um 0,5Um τφ t t τφ Tc Tc (b) (a) U U Um 0,5Um t (c) t τφ Tc (d) 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm d1 = (cm), d2 =7(cm), d3 = 4,5 (cm), d4 = 8,5 (cm), h = 22,5 (cm), khối lượng: (kg) d1 a d2 h d3 b d4 d Sứ cao áp: Với điện áp U2 = ÷ 120 (kV) Ta chọn sứ đầu gồm bát sứ có hình dạng sau, công ty gốm sứ Hải Dương chế tạo 95 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Chương MẠCH ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ, ĐO LƯỜNG 96 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm I Giới thiệu bàn điều khiển: Chức bàn điều khiển: Bàn điều khiển (hay tủ điều khiển) dùng để điều khiển, đo lường, bảo vệ toàn bôï hệ thống thử nghiệm Trong bàn có bố trí khe hở phóng điện tụ điện tiêu thụ lượng đề phòng phía cao áp phóng sang phía hạ áp đe dọa đến an toàn người điều khiển, tất thiết bò phải nối đất Ngoài bàn điều khiển bố trí đồng hồ, Ampemetre Vonmetre để đo lường máy biến áp thử nghiệm Trong lần thử nghiệm có phóng điện điện cực thử nghiệm động điều khiển máy biến áp điều chỉnh mềm bò kẹt bàn điều khiển tự động ngắt điện cung cấp cho máy biến áp cao áp đảm bảo an toàn cho thiết bò Các thiết bò điều chỉnh: Thiết bò điều chỉnh dùng để thay đổi điện áp đưa vào cuộn dây hạ áp máy biến áp thử nghiệm Thiết bò điều chỉnh có nhiệm vụ đưa điện áp cao áp từ tới giá trò đònh mức không đượclàm méo đường cong điện áp Nếu điều chỉnh theo kiểu phân cấp cấp không vượt ÷ 1,5% giá trò điện áp thử nghiệm Việc gián đoạn mạch điều chỉnh không cho phép làm tăng điện áp sơ đồ thử nghiệm Trong thực tế máy biến áp thử nghiệm thường dùng thiết bò điều chỉnh sau: điều chỉnh điện áp tự ngẫu (máy biến áp tự ngẫu dùng chỗi điện),bộ điều chỉnh tự ngẫu nhờ di chuyển cuộn dây ngắn mạch, điều chỉnh kiểu cảm ứng, kiển hữu tuyến, điều chỉnh biến trở lỏng, điều chỉnh kiểu chiết áp… Các thiết bò điều chỉnh đơn giản kiểu hữu tuyến, biến trở lỏng chiết áp Nhược điểm phương pháp tổn hao lượng lớn ảnh hưởng đến đường cong điện áp Vì thử nghiệm cách điện cuộn dây máy biến áp máy điện quay phần lớn người ta sử dụng điều chỉnh tự ngẫu (máy biến áp tự ngẫu) II Chọn mạch điều khiển: Điều chỉnh điện áp kiểu cảm ứng: 97 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Việc điều chỉnh điện áp dùng tay tự động 220 V ∼ TĐ cữa ATM ĐX1 ĐX2 BT 25 kVA 100/ A ÷150 V R C ĐCĐA R P mA Hình 6.1 Mạch điện máy IDS – 150 – 25 TH ĐCĐA – Máy điều chỉnh điện áp kiểu cảm ứng (Trung Quốc) Kiểu GY – – 25 TH; 25 kVA; 220/ ÷ 400V BT – Máy biến áp thử nghiệm kiểu IDJ – 150 – 25 TH; 25kVA; 400/150 kV P – Quả cầu phóng điện  = 150 (mm) ATM – p tô mát có cuộn điều khiển đóng 220(V) – 200 (A) TI – Biến dòng điện 100/ (A)và rơle dòng điện PT – 40 98 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Khi vận hành đóng cửa phòng thử nghiệm Khoá TĐ cửa đóng lại, đóng cầu dao, nhấn nút đóng mạch Đ Cuộn hút tiếp điểm, đèn xanh Đ sáng, ATM tự động đóng lại, đèn đỏ Đ2 sáng Bắt đầu tiến hành thử nghiệm, thử nghiệm xong, nhấn nút cắt C, cuộn hút điện, AMT ngắt đèn Đ thử nghiệm sáng Mạch điều khiển có điều chỉnh điện áp biến áp điều chỉnh mềm với nguyên lý cuộn dây ngắn mạch di động Phương pháp dùng máy thử cao áp TUR (Đức) Mạch điều khiển hoàn toàn tự động Người vận hành việc bấm nút: tăng giảm áp, dừng lại ( tương ứng với A trình điều chỉnh dộng cơ) Tốc độ tăng áp theo yêu cầu (kV/s) ĐC – động ba pha (kV), 380 (V) lên xuống: khởi động từ quay phải động CC – cầu chì 10 (A) C1 Cửa – đèn báo giữATM a phòng thửû nghiệm CP R ’ mA – đồng hồ miliampe K V1 R- phụ tải thử nghiệmCC V2 V3 C2 CP – cầu phóng điện  250 K” CC mA CD CC L X ĐC 99 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Hình 6.2 Mô tả mạch điều chỉnh điện áp máy TUR Ngoài số máy có mạch điềøu khiển thiết bò điện tử như: máy Brem- und stosgerat 82012, máy điều khiển từ xa hệ thống máy tính 100 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Các loại máy có mạch điều khiển phức tạp,giá thành cao không thực cần thiết cho máy điện thiết kế cho Vì ta chọn mạch điều khiển có điện áp biến áp tự ngẫu Sơ đồ mạch nêu hình 6.3 Mạch điều khiển dùng cho máy biến áp thử nghiệm thiết kế: ATM KV KH K RI MBACA 220 V ÷120 KV K R Đ4 N R Đ K RI R K Đ1 K K Đ2 Đ3 Hình 6.3 Nguyên lý hoạt động: 101 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm a Thiết bò dùng mạch điều khiển: - ATM – nguồn 220 (V) - Đ1 : đèn màu đỏ Khi ATM đóng Đ sáng báo hiệu điện lưới vào đến bàn điều khiển - Đ2 : đèn màu đỏ Khi đèn sáng + Báo hiệu MBA cao áp trạng thái ngắt điện đầu vào (trước thử nghiệm) + Báo hiệu có cố thí nghiệm - Đ3 : đèn màu xanh Khi đèn sáng báo hiệu có điện áp nguồn đặt đầu vào máy biến áp tự ngẫu máy biến áp cao áp - Đ4 : đèn màu vàng Khi đèn sáng báo hiệu tay quay điều chỉnh điện áp vò trí 0, cho phép đóng Đ vào máy biến áp tự ngẫu - MBA TN: Đầu vào 220 (V); đầu ÷ 220 (V) Công suất 20 (kVA) dùng điều chỉnh điện áp vào U1 máy biến áp cao áp Từ ÷ 220 (V) tương ứng với điện áp từ ÷ 120 (kV) - KH: khoá đổi nối dùng để thay đổi dòng điện tác động rơle dòng điện ứng với điện áp sau: + Vò trí 1: Uthử = m = 120 (kV) + Vò trí 2: Uthử = 0,916 m = 110 (kV) + Vò trí 3: Uthử = 0,83m = 100 (kV) - RI: Rơle dòng điện tác động có cố ngắn mạch, phóng điện, chạm đất…ngắt điện nguồn khỏi máy nhờ tiếp điểm RI mạch điều khiển - N: Nút ngắt mạch điều khiển (thường kín) - Đ: Nút đóng mạch điều khiển (thường hở) - kV: Đồng hồ kilôvônmetre: thò số điện áp cao đầu máy biến áp cao áp b Nguyên lý: - Đóng ATM: đèn đỏ Đ1 sáng, đèn đỏ Đ2 sáng, tay quay điều chỉnh điện áp đèn vàng Đ4 sáng - Chuyển khoá KH vò trí 1, 2, tuỳ theo cấp điện áp thử nghiệm Mạch điều khiển sẵn sàng thí nghiệm: - n nút Đ, đèn xanh Đ3 sáng, đèn đỏ Đ2 tắt - Quay tay quay tăng điện áp theo chiều kim đồng hồ đến vò trí cần thiết - Thử nghiệm xong quay tay quay ngược lại để giảm điện áp 102 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm - n nút ngắt N, đèn đỏ Đ sáng, đèn xanh Đ3 tắt báo hiệu ngắt điện đầu vào máy biến áp cao áp  Trường hợp có cố: bàn điều khiển tự động ngắt điện khỏi máy biến áp cao áp Nhờ tiếp điểm RI mạch điều khiển, đèn xanh Đ tắt, đèn đỏ Đ2 sáng Sơ đồ bố trí bàn điều khiển: Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 ATM N 23 KH Đ 220 V 0÷220V Uvào Ura III Đo lường điện áp thử nghiệm: - Đo lường điện áp xoay chiều tiến hành vôn kế Tuy nhiên vôn kế thông thường đo điện áp thấp, cao đến vài trăm vôn Khi đo điện áp cao phải dùng phương pháp gián tiếp Với máy biến áp thử nghiệm Điện áp thường lớn từ vài chục đến vài trăm kV, lớn đến hàng nghìn kV Nếu ta dùng đồng hồ đo trực tiếp có điện trở phụ công suất tổn hao đồng hồ lớn P = U.I thiết bò để đo điện áp cao 103 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm - Vì điện áp cao người ta dùng máy biến điện áp Thực chất máy biến điện áp máy biến áp thông thường mà cuộn dây sơ cấp nối với điện áp cần đo, cuộn thứ cấp nối với vônmét, vônmét có điện trở lớn nên xem máy biến điện áp hở mạch - Để đơn giản cho việc chế tạo sử dụng người ta thường quy ước điện áp đònh mức phía thứ cấp từ 100 ÷ 200 (V) Điện áp sơ cấp thiết kế theo điện áp cần đo mặt vônmét khắc độ theo cấp điện áp có ghi tỷ lệ biến áp mặt vônmét - Ở điện áp cao điện trở cách điện biến áp biến dòng phải lớn trở thành đắt tiền Do đó, người ta sử dụng biện pháp đo không tiếp cận Trong thiết bò đo gồm thiết bò thụ cảm đặt dây dẫn cao áp, người ta dùng nhiều phương pháp khác như: hiệu ứng có hạ áp từ trường hay sóng điện từ… Tuy nhiên biện pháp biện pháp thử nghiệm, chưa đưa vào sử dụng rộng rãi - Đối với máy biến áp thử nghiệm thiết kế ta sử dụng biện pháp đo sau: Đặt đồng hồ đo phía hạ áp máy biến áp: Uvào V Ura Đây phương pháp đo đơn giản nên áp dụng Nhưng thực tế phương pháp đo gây sai số lớn Để làm giảm sai số phép đo ta dùng phương pháp bù điện áp cách quấn thêm số vòng dây vào dây quấn hạ áp Tuy nhiên, phương pháp làm người ta sử dụng Đo điện áp cao áp ta cần đặt vônmét có khắc độ kV qua tỷ số máy biến áp phía hạ áp máy biến áp thử nghiệm Đặt đồng hồ đo phía cao áp máy biến áp thử nghiệm: 104 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm kV Uvào Ura Uvào V Ura Hình a Hình b Sơ đồ (a): Lấy điện áp đo từ hai đầu mối hàn trích cuộn cao áp Ta phải tính cho điện áp điện áp đònh mức (như U 2đm = 120 kV) đồng hồ vôn có giá trò điện áp U dm = 120000 = 120(V) Đồng hồ 1000 vôn khắc độ kV Khi 120 (kV) Để đo xác dòng điện tiêu thụ vônmét không vượt 5% dòng đònh mức cuộn cao áp Sơ đồ (b): Tạo cuộn dây đo lường đặt bên thứ cấp máy biến áp để đặt đồng hồ vônmét (được khắc giá trò kV) Phương pháp giống dùng máy biến điện áp Đạt độ xác cao Đo lường cao áp qua phân áp dùng tụ điện: Uvào C1 C2 Ura V Phương pháp dùng cho máy biến áp thử nghiệm cao áp có điện áp lớn Người ta dùng phương pháp đo lường cao áp thực qua phân áp tụ điện C1 – Bộ tụ cao C2 – Bộ tụ hạ q - Điện áp rơi tụ C1 U1 = C 105 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm q - Điện áp rơi tụ C2 U = C U1 + U2 = m = Ura - Bộ tụ C1 có nhiệm vụ chòu điện áp lớn rơi Điện áp tụ C2 điện áp cần đo Ta mắc đồng hồ vônmét khắc chia độ kV song song với tụ C2 - Để loại trừ sai số lớn đo điện cao áp phải so sánh điện áp với trò số xác đònh từ trò số điện áp sơ cấp hệ số biến áp IV Chọn phương án đo: Như phần phân tích, cách đặt đồng hồ hạ áp kết đo không xác Trong diều kiện sẵn đồng hồ kV thiết bò đo phía cao áp khác, ta chọn phương án đo hình a b cách tương đối đơn giản, đảm bảo độ xác cao Phương án hình a phải đặt đầu đo phía cao áp nên cần phải ý yêu cầu cách điện cao Ta chọn phương án hình b ta mắc thêm vào trụ thép cuộn dây dùng để đo lường có điện áp đònh mức 120 (V), U1 = 220 (V) tương ứng với U2 = 120 (kV) Đồng hồ khắc độ kV theo tỷ lệ 1/1000 Thực tế, nhiều máy biến áp thử nghiệm chế tạo có thên cuộn đo Hai đầu cuộn dây đấu nắp thùng, cuộn hạ áp xem cuộn sơ cấp máy biến điện áp có U1 = 220 (V) W1 = 68 (vòng) Số vòng dây cuộn đo thứ cấp u '2 120 = 37 (vòng) tính: w = w ' = 68 u1 220 ' 106 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO – Thiết kế máy biến áp điện lực Phan Tử Thụ – Thiết kế máy biến áp Phạm Văn Bình Lê Văn Doanh – Giáo trình kỹ thuật điện cao áp Võ Viết Dạn – Sổ tay vật liệu kỹ thuật điện Bộ Điện Và Than – Khối lượng tiêu chuẩn thử nghiệm Bộ lượng – Công nghệ chế tạo máy điện máy biến áp Nguyễn Đức Sỹ – Bảo dưởng thử nghiệm thiết bò hệ thống điện Lê Văn Doanh Phạm Văn Chới Nguyễn Thế Công Nguyễn Đình Thiên – Vật liệu kỹ thuật điện Nguyễn Xuân Phú Hồ Xuân Thanh – Thiết kế máy điện Nguyễn Hồng Thanh Trần Khánh Hà 107 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I Tìm hiểu máy biến áp cao áp I Nguyên lý cấu tạo thử nghiệm cao áp II Các loại máy tạo điện áp cao dùng thử nghiệm 13 III Ý nghóa máy biến áp cao áp pha 27 IV Thử nghiệm cao áp 28 V Những thử nghiệm thiết bò dùng máy tạo điện áp cao .35 Chương II Tìm hiểu công nghệ chế tạo máy biến áp cao áp 44 Chương III Chọn phương án dây quấn .46 A Phương án 46 B Phương án 47 C Phương án 48 D Phương án 49 E Phương án 51 F Phương án 52 Chương IV Tính toán lõi thép dây quấn máy biến áp 55 § 4.1 Tính toán kích thước chủ yếu 56 I Tính đại lượng 56 II.Chọn số liệu xuất phát tính toán kích thước chủ yếu .56 § 4.2 Tính toán dây quấn 64 I Dây quấn hạ áp 64 II.Dây quấn cao áp 68 § 4.3 Xác đònh kích thước cụ thể lõi sắt .76 108 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Chương V Xác đònh tham số máy 81 I Xác đònh tổn hao ngắn mạch 82 II Xác đònh điện áp ngắn mạch .83 III Tính tổn hao không tải 85 IV Tính dòng điện không tải 87 V Tính toán nhiệt dây quấn 90 VI Thiết kế thùng dầu tính toán nhiệt thùng dầu 90 VII Trọng lượng máy biến áp 94 VIII Chọn sứ 94 Chương VI Tính mạch bảo vệ đo lường điều khiển .97 I Giới thiệu bàn điều khiển .97 II Chọn mạch điều khiển 98 III Đo lường điện áp thử nghiệm 103 IV Chọn phương án đo 106 Tài liệu tham khảo 107 109 [...]... thời gian nhất đònh để tránh làm cho cách điện bò hư hỏng quá sớm: Đối với cách điện chính, thời gian thử nghiệm là một phút, đối với cách điện vòng dây thời gian thử nghiệm là 5 30 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm phút Thời gian thử nghiệm cách điện lâu hơn vì hệ số an toàn của điện vòng dây lớn hơn cách điện chính Thời gian nói trên vừa đủ để quan sát thiết bò trong thời gian thử... Các vật cách điện và thiết bò có điện áp danh đònh cao hơn điện áp danh đònh của trang bò đó chúng được lắp đặt có thể được thử nghiệm với điện áp tăng cao tiêu chuẩn phù hợp với cấp cách điện của trang bò điện - Thử nghiệm cách điện của các khí cụ điện bằng điện áp tăng cao tần số công nghiệp thông thường phải được tiến hành cùng với việc thử nghiệm cách điện thanh cái thiết bò phân phối Khi đó trò số... điện của các bộ phận dẫn điện, cách điện giữa các vòng dây của cuộn dây Đồng thời khi quan sát sẽ đánh giá được tình trạng chung của thiết bò dựa vào lý lòch của nó để xác đònh thiết bò đó có phù hợp thiết kế và với các yêu cầu kỹ thuật hay không Những hư hỏng do lắp ráp và những thiếu xót nhỏ do chếù tạo Khi quan sát phát hiện ra, nhân viên lắp ráp sẽ xử lý và khắc phục Trường hợp gặp những hư hỏng... biến áp thử nghiệm thấp Dây quấn bằng may chất lượng cao, chòu nhiệt, chòu ẩm ướt, cứng vững và độ tin cậy cao, các đầu ra thứ cấp được bảo vệ bằng hộp đấu dây có nắp che bằng nhôm và vít kẹp chì 9.1 Máy đo lường 1 pha ngâm dầu kiểu PT22 - 12HOD1S:  Các thông số kỹ thuật: Điện áp sơ cấp danh đònh: 20000/ 3 , 22000/ 3 , 22900/ 3 , 24000/ 3 (V) Điện áp thứ cấp danh đònh: 100 , 110 , 120 , 190 , 220... khắc phục kòp thời, do vậy hệ thống hoạt động với độ tin cậy và khả năng sẵn sàng làm việc cao Việc thử nghiệm các thiết bò điện này cần phải có nguồn điện áp cao và được điều chỉnh liên tục đó là một loại máy biến áp đặc biệt chuyên dùng cho việc thử nghiệm Đây là một thiết bò quan trọng trong việc thử nghiệm như thử nghiệm máy biến áp điện lực, cáp, động cơ, BU, BI, chống sét van, sứ, cách điện…Từ... trạng làm việc của các thiết bò này để đảm bảo đưa chúng vào làm việc an toàn và chắc chắn IV Thử nghiệm cao áp: A Kiểm tra và thử nghiệm các thiết bò điện: 1 Quan sát các thiết bò điện: Là công việc làm trước khi tiến hành công việc thử nghiệm, kiểm tra và hiêïu chỉnh thiết bò và kết thúc bằng lần xem xét cẩn thận cuối cùng Nhờ quan sát thiết bò sẽû phát hiện được phần lớn những hư hỏng về cơ và những... được đặt trong bàn điều khiển như hình vẽ: Các ký hiệu: Netz ~ :khoá điện Durchschlag: đèn báo có điện (màu xanh) Prupspannung: đèn báo đã đánh thủng điện môi (màu đỏ) Ein: nút khởi động 22 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Aus: báo hiệu rơle cắt Prufen: khi thử nghiệm có thể quan sát được tia lữa điện Ausbrenen: khi thử nghiệm không thấy tia lữa điện 7 Máy thử cao áp Fpeo - 2400/ 600/... thấp Tụ cao thế gồm các tụ đo riêng bố trí cái nọ trên cái kia Mỗi cái tụ do có ở bên trong vỏ sứ, những tụ dầu – giấy đấu nối tiếp nhau - Để sai số không vược quá sai số cho phép nên trong quá trình vận hành bên trong khoảng bảo vệ bao quanh tụ cao thế theo trục cao không được có các vật dẫn điện hoặc dây tiếp điện - Mạch lọc: do tác dụng qua lại của diện cảm rò với các máy biến áp và diện dung của... điện do sự không đồng nhất của cách điện với sự phân bố điện áp phụ thuộc độ dẫn điện của những bộ phận khác nhau trong cách điện Những thử nghiệm bằng điện áp một chiều có những ưu điểm sau: - Điện áp một chiều an toàn hơn đối với cách điện, trò số điện áp chọc thủng cao hơn điện áp xoay chiều, trung bình cao hơn 1,5 lần - Ở máy điện quay sự phân bố điện áp một chiều dọc theo cuộn dây đều đặn hơn, do. .. máy biến áp 125 (kV) Đặc điểm của loại máy biến áp này là có cuộn dây cân bằng để hạn chế ngắn mạch, do đó không cần bố trí các điện trở hạn chế ngắn mạch ở phía cao áp nữa Nhờ thực hiện nối đất giữa hai cuộn dây cao thế nên giảm được 1/ 2 điện áp cách điện đối với lõi sắt do đó đảm bảo máy làm việc an toàn và tin cậy b Máy biến áp điều chỉnh mềm: BĐM100 / 0 ÷ 380 (V) Dung lượng: 100 (kVA) Số pha 1