THIẾT kế máy BIẾN áp điện lực BA PHA NGÂM dầu

đồ án tốt nghiệp lời mở đầu Chúng ta sống thời đạt với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, thời đạt mà nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đợc đặt lên hàng đầu Nói đến công nghiệp hóa, đại hóa tách rời đợc 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 kỹ s thiết kế máy điện mà máy phát điện đợc đời cung cấp cho nhà máy điện Khi điện đợc sản suất phải truyền tải điện tới nơi tiêu thụ, trình truyền tải điện thiếu đợc máy biến áp điện lực dùng để tăng giảm điện áp lới cho phù hợp việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện truyền tải nh giảm điện áp cho phù hợp với mức tiêu thụ Vì lí mà máy biến áp điện lực (MBAĐL) phận quan trọng hệ thống điện MBAĐL ngâm dầu loại máy dợc sử dụng phổ biến u điểm vợt trội loại máy có đợc Nhờ mà MBAĐL ngâm dầu ngày đợc sử dụng rộng rãi không ngừng đợc cải tiến cho phục vụ nhu cầu ngời sử dụng đợc tốt Bằng tất cố gắng mình, với kiến thức nhận đợc từ thầy cô hớng dẫn tận tình thầy giáo Phạm văn bình, mà làm nên thiết kế tốt nghiệp Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là: thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu đồ án tốt nghiệp Bài thiết kế tốt nghiệp gồm phần: Phần : Vai trò MBA truyền tải phân phối điện Phần : Thiết kế Phần : Chuyên đề:Điều chỉnh điện áp Các vẽ : Bản vẽ tổng lắp ráp A0 Bản vẽ quấn dây sơ đồ nối dây A0 Bản vẽ mạch từ lắp ráp A0 Kết luận Các tài liệu tham khảo Mục lục Hà nội, ngày 14 tháng 03 năm 2005 Sinh viên thực đồ án tốt nghiệp PHầN I: vai trò MBA truyền tảI phân phối đIện I VàI NéT KHáI QUáT Về MáY biến áp Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đờng dây tải điện (Hình l.l) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện nơi tiêu thụ điện lớn, vấn đề lớn đặt cần đợc giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế đảm bảo đợc tiêu kĩ thuật Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản Nh ta biết, công suất truyền tải đờng dây, điện áp đợc tăng cao dòng điện chạy đờng dây giảm xuống, nh làm tiết diện dây nhỏ đi, trọng lợng chi phí dây dẫn giảm xuống, đồng thời tồn hao lợng đờng dây cung giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn xa, tổn hao nết kiệm kim loại mầu đờng ngời ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện đờng dây cao thế, thờng 35, 110, 220 500 KV Trên thực tế, máy phát điện thờng không phát điện áp nh lí an toàn, mà phát điện áp từ đến 21KV, phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đờng dây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thờng sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay đến 6KV, trớc 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 đờng dây dẫn thiết bị giảm điện áp trớc 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 hộ tiêu thụ cách hợp lí, thờng phải qua ba, bốn lần tăng giảm điện áp nh Do tổng công suất MBA hệ thống điện lực thờng gấp ba, bốn lần công suất trạm phát điện đồ án tốt nghiệp 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 lợng không chuyển hóa lợng Ngày khuynh hớng phát triển MBA điện lực thiết kế chế tạo MBA có dung lợng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu chế tạo để giảm trọng lợng kích thớc máy Nớc ta ngành chế tạo MBA thực có chỗ đứng việc đáp ứng phục vụ cho công công nghiệp đại hóa nớc nhà Hiện sản xuất đợc MBA có dung lợng 63000KVA với điện áp 110 kV II 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 Đầu vào MBA đợc nối với nguồn điện, đợc gọi sơ cấp (SC) Đầu MBA đợc nối với tải gọi tà 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 lợng thông số 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 lợng thông số đầu thứ cấp + Ul : Điện áp thứ cấp đồ án tốt nghiệp + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp + P1 : Công suất thứ cấp + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp III CáC LƯợNG ĐịNH MứC Các lợng định mức MBA nhà chế tạo qui định cho phù hợp với loại máy Có đại lợng định mức MBA Điện áp định mức Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu Ulđm điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U2đm điện áp cực dây quấn sơ cấp Khi dây quấn thứ cấp hở mạch điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp định mức, ngời ta qui ớc với MBA pha điện áp định mức điện áp pha với MBA pha điện áp dây Đơn vị điện áp ghi nhãn máy thờng kV Dòng điện định mức Dòng điện định mức dòng điện qui định cho dây quấn MBA, ứng với công suất định mức điện áp định mức Đối với MBA pha dòng điện định mức dòng điện pha Đối với MBA pha dòng điện định mức dòng điện dây Công suất định mức Công suất định mức MBA công suất biểu kiến định mức Công suất định mức kí hiệu Sđm , đơn vị VA, KVA Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm = U2d.I2đm = U1đm I1đm Đối với MBA pha công suất định mức : Sđm = 3.U dm I dm = 3U1dm I1dm đồ án tốt nghiệp IV CÔNG DụNG CủA MBA MBA đợc sử dụng rộng rãi đời sống, phục vụ việc sử dụng điện vào mục đích khác nh : + 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 lờng (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp ) + Máy biến áp thử nghiệm + Và đặc biệt quan trọng MBA điện lực đợc sử dụng hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô quan trọng, dùng để truyền tải phân phối điện ,vì nhà máy điện công suất lớn thờng 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 thờng : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV Để nâng cao khả truyền tải giảm tổn hao công suất đờng dây phải giảm dòng điện chạy đờng dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì đầu đờng dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và cuối đờng dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thờng 127V đến 500V động công suất lớn thờng đến 6KV V.vai trò máy biến áp truyền tảI phân phối điện Hiện mang điện trải rộng khắp nơi, nhng điện đợc sản xuất số nhà máy phát điện , mà nhà máy đợc xây dựng nơi có đặc điểm nh gần sông hồ lớn , gần mỏ than .vì mà cách xa nơI tiêu thụ hàng trăm hàng nghìn km đồ án tốt nghiệp Điện có đặc điểm xản xuất cần phảI tiêu thụ Chính cần phảI truyền tảI điện tới nơI tiêu thụ Điện đợc truyền tảI đờng dây điện.Với mạng lới dài tới hàng trăm hàng nghìn km Giả sử ta cần truyền tảI công suất P máy phát quãng đờng dài Công suất P , hiệu điện U dòng điện dây dẫn liên hệ với biểu thức P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đờng dây có công suất hao phí P biến thành nhiệt toả vào môI trờng Ta có biểu thức tính tổn hao : P= U2/R Trong R điện trở dây dẫn Vì P tổn hao công suất cần phải giảm P xuống mức thấp Chẳng hạn muốn giảm P xuống 100 lần ta làm hai cách: Giảm R xuống 100 lần Tăng u lên 100 lần Nếu làm theo cách thứ ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần ,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lợng dâu dẫn lên 100 lần Điều tốn ta phải tăng sức trống đỡ cột lên 100lần giá thành vật liệu cao.Nh ta biết việc tăng U lên 10 lần thực đợc ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô hình mạng điện sau đây: Máy phát điện nhà máy phát điện tạo dòng điện tới 24kv.Trạm biến áp nhà máy điện có khả nâng điện lên tới 500kv Quãng đờng truyền tảI xa cần diện áp cao Trên quãng đờng truyền tảI cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp điện áp nơi tiêu thụ cần điện áp thấp vai trăn vol đồ án tốt nghiệp Trong hệ thống điện cần phải có tối thiểu 4ữ lần tăng giảm điện áp Do tổng công suất đặt máy biến áp gấp lần công suất máy phát điện Ngời ta tính đợc gấp 6ữ7 hay lần hiệu suất máy biến áp thờng lớn 98 ữ99 % nhng số lợng máy biến áp nhiều lên tổn hao hệ thống điện đáng kể Có thể nói mạng truyền tải điện MBA đợc chia làm hai loại MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian MBA phân phối MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn đảm nhiện cung cấp điện cho vùng, khu vực Vì yêu cầu loại máy là: Un phải lớn đông thời phảI điều chỉnh đợc điện áp đới tải MBA phân phối với công suất vừa nhỏ,cung cấp điện cho vùng dân c nhỏ, hay số nhà máy yêu cầu với loại Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không điều chỉnh Đề tài em thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp với công suất S= 6300 KVA vơi điện áp 22/ 6,3 kv.Đây thuộc loại MBA trung gian Phần II : thiết kế Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế MBA ba pha điều chỉnh điện áp công suất 6300 kVA đồ án tốt nghiệp Các số liệu ban đầu: Dung lợng 6300 kVA Điện áp 22000 9.1,78%/6300 V Tần số 50Hz Tổn hao không tải 8500 W Tổn hao ngắn mạch 48000 W Điện áp ngắn mạch 7,5% Dòng điện không tải 0,8% Tổ nối dây Chơng I Tính toán kích thớc chủ yếu máy biến áp I Xác định đại lợng điện máy biến áp - Dựa vào số liệu ban đầu nhiệm vụ thiết kế cho ta xác định đợc đại lợng điện sau: Dung lợng pha Sf = S 6300 = = 2100( KVA) 3 Dung lợng trụ: Str = S 6300 = = 2100( KVA) 3 Dòng điện dây định mức: - Phía cao áp : I1f = Sdm 6300.10 = = 165,3( A) 3U dm 3.22000 - PHía hạ áp : I2 = Sdm 6300.10 = = 377,35( A) 3U dm 3.6300 Dòng điện pha định mức - Phía cao áp nối Y: I1f = I1 = 165,3 (A) - Phía hạ áp nối : U2f= I2 = 333,33( A) đồ án tốt nghiệp Điện áp pha định mức: - Phía cao áp nối Y: U1f = U1 = 22000 = 12701,7(V ) - Phía hạ áp nối : U2f = U2 = 6300 (V) Điện áp thử dây quấn ( tra bảng 14 -5 tài liệu 1) Ut1 = 50 (kV) ; Ut2 = 20 (kV) II Chọn số liệu xuất phát tính toán kích thớc chủ yếu 1.Với Ut1 = 50 (QV) Tra bảng 14 tài liệu1 Có : = 18 (mm) 12 = (mm) *Theo công thức (20-13a) TL1 có : + = K S t Chọn K = + = 2100 = 13,5 (cm) * Chiều rộng quy đổi từ trờng tản bc = + + = 18 + 45,1 = 63,1 (mm) Hệ số quy đổi từ trờng tản: Kr = 0,95 Thành phần điện áp tác dụng điện áp ngắn mạch Unr% = P1 48000 = = 0,76% 10sdm 10.6300 Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch Un % = U r2 % U nr2 % = 7,5 0,76 = 7,46% Chơng II Thiết kế mạch từ 10 đồ án tốt nghiệp Máy biến áp điều chỉnh điện áp dới tải thờng có phạm vi điều chỉnh rộng, phụ thuộc yêu cầu lới điện Xét trờng hợp điện áp sơ cấp phía cao áp thay đổi phạm vi từ U 1max đến U1min Để đảm bảo cho điện áp thứ cấp U2 có thay đổi phạm vi từ đến U2, sức điện động phía thứ cấp phải thay đổi từ U2 (lúc không tải) đến U2 + U2 (lúc tải định mức) Khi đó, tỉ số biến đổi điện áp thay đổi phạm vi U 1*max U 1*min ; k = kmax = U2 U + U Dựa vào kmaxkmin để tính cho máy biến áp có điện áp phía thứ cấp giữ giá trị định mức (lúc không tải) giá trị trung bình cực đại cực tiểu ta có: U 2 Điện áp sơ cấp nằm giới hạn U1max = kmax.U2đm đến U1min = U2đm = U2 + kmin.U2min Điện áp định mức phía sơ cấp, giá trị trung bình: U max + U k + k = U dm max 2 Phạm vi điều chỉnh điện áp: U1đm = U2đm k max k Hiệu số thay đổi điện áp: U1max U1min = U2dm(kmax - kmin) Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp Phần dây quấn, nhờ đầu phân áp chuyển mạch nối không nối với dây quấn làm việc gọi dây quấn điều chỉnh Các hệ thống điều chỉnh thờng gặp đợc mô tả hình 17.2 Sơ đồ hình 17.2a dây quấn điều chỉnh đợc nối thuận với dây quấn làm việc, khoảng điều chỉnh (1-11) hình17.2b dây quấn điều chỉnh với dây quân làm việc (dây quấn bản) tơng ứng với hai nửa khoảng điều chỉnh cs hai phầ: AB - điều chỉnh tĩnh CD - điều chỉnh thô, số vòng dây quấn CD thờng lớn dây quấn AB nấc điều chỉnh tĩnh Sơ đồ hình 172c, để giữ điện áp thứ cấp không 49 đồ án tốt nghiệp đổi khí điện áp phía sơ cấp giảm, ta di chuyển vị trí tiếp xúc chuyển mạch W từ vị trí đến 2, 3,6 Tiếp tục chuyển vị trí P từ I sang vị trí số II, lúc vị trí chuyển mạch W sang nấc 7, Khi máy biến áp làm việc nấc điều chỉnh thấp mà giữ nguyên công suất truyền, tổn hao dây quấn sơ cấp tăng so với lúc điện áp sơ cấp định mức Xét trờng hợp nh hình 17.2a c Giả sử điện áp sơ cấp giảm U1, dòng điện phía sơ cấp là: I1 = I1đm U1dm U1dm U1 Điện trở dây quấn ứng với nấc giảm điện áp tỉ lệ với số vòng dây (hoặc điện áp): R1 = R1đm U1dm U1dm U1dm R1đm điện trở tơng ứng với đầu phân áp điện áp định mức Tổn hao dây quấn sơ cấp là: P1 = I21đmR1đm U1dm U1 U1dm U1 = I2 R U1dm 1đm Tơng tự cho trờng hợp điện áp phía sơ cấp tăng lên U 1đm + U1, tơng ứng tổn hao I21đmR1đm U1 U1dm Thí dụ phạm vi điều chỉnh 12%, tỏn đầu phân áp +12% 0,895, đầu -12% 1,135 (I21đmR1đm) Sơ đồ hình 17.2c ,có khác đôi chút Khi điện áp nhỏ định mức, dây quấn điều chỉnh nối ngợc, lúc điện trở dây quấn tăng so với lúc điện áp sơ cấp định mức Điện áp sơ cấp giảm lợng U1, điện trở dây quấn sơ cấp R1đm(U1đm + U1)/U1đm, I1 gióng nh tính công thức, ta có: 50 đồ án tốt nghiệp U1dm (U1dm + U1 ) = I12dm R1dm (U1dm U1 ) P1 = I21đmR1đm U1 + ữ U1dm U1 ữ U1dm So sánh với trờng hợp nấc điện áp thấp (cùng công suất phạm vi điều chỉnh) sơ đồ điều chỉnh b) sơ đồ điều chỉnh a c, ta có: U1 (P1 )b U1dm = (P1 )a.c U1 U1dm 1+ Xét trờng hợp phạm vi điều chỉnh 12% nấc điều chỉnh 12% có: ( P ) b (P1)b = 1,445I21đmR1đm; (P ) = 1, 27 a,c Sơ đồ điều chỉnh hình có tổn hao dây quấn sơ cấp lớn so với sơ đồ Tóm lại, công suất truyền tải không đổi, khí điện áp lới cung cấp giảm nhỏ điện áp định mức làm tăng tổn hao dây quấn có điều chỉnh Phạm vi thay đổi điện áp lớn, làm tăng tổn hao công suất Do phải qui định đợc giữ nguyên công suất truyền tải đén điện áp (nhỏ điện áp định mức) Dới điện áp qui định đó, giữ đợc dòng điện không đổi tức giảm công suất tỷ lệ với độ giảm điện áp Thí dụ phạm vi điều chỉnh 16% cho phép giữ nguyên công suất truyền tải máy biến áp phạm vi + 16 đến -10% (S đm), nhỏ giá trị kể giữ dòng điện không đổi Nh đầu phân áp -16% máy biến áp truyền công suất S đm()10,16(1-0,1) = 0,93Sđm 51 đồ án tốt nghiệp Phơng pháp thiết kế dây quấn điều chỉnh Tính toán dây quấn điều chỉnh phụ thuộc vào sơ đồ chọn, phạm vi điều chỉnh tăng số cấp điều chỉnh dùng sơ đồ hình Dây quấn điều chỉnh nối với dây quấn tách rời khỏi dây quấn tạo thành tám vòng độc lập (1-1; 2-2,) mạch vòng tơng ứng với cấp điều chỉnh điện áp 52 đồ án tốt nghiệp Cách nối thực cho điện áp hai vòng dây kề không vợt điện áp hai nấc điều chỉnh Nếu nối tự nhiên theo thứ tự kề điện áp hai vòng kề a b điện áp nấc điều chỉnh Giả sử điện áp định mức 30kV (nối sao) phạm vi điều chỉnh điều chỉnh có điện áp (30000 ).0,02 = 346 V Khi nối theo thứ tự tự nhiên dây quấn kề nhau, điện áp hai vòng kề a b 346 = 2422V Trong nối theo sơ đồ điện áp hai lớp 346 = 692V Khi thí nghiệm phơng pháp điện áp cảm ứng (gấp đôi) điện áp hai vòng dây cao Phơng pháp điều chỉnh đòi hỏi sử dụng dây quấn điều chỉnh độc lập quấn dọc theo chiều cao trụ Đặt đầu điều chỉnh dây quấn chiều dòng điện ngợc lại (chuyển mạch sang vị trí II) làm cho phân bố từ trờng phức tạp, tăng từ trờng tàn phụ, tăng tổn hao phụ tăng lực ngắn mạch dọc trục Phơng pháp điều chỉnh theo sơ đồ hình cho phép dùng hai loại dây quấn điều chỉnh, phạm vi điều chỉnh rộng sử dụng dây quấn điều chỉnh độc lập Một kiểu dây quấn độc lập gồm hai phần AB CD Sử dụng loại dây quấn điều chỉnh quấn dọc chiều cao trụ làm giảm lực điện động ngắn mạch Tuy nhiên dây quấn dàn thành lớp mỏng, cách điện vòng dây tăng (hình17.4b) làm giảm an toàn chịu lực ngắn mạch Vì dây quấn điều chỉnh phải đợc chế tạo thân trọng, bên có cách điện giữ chặt dây quấn để không biến dạng Phạm vi điều chỉnh máy biến áp điều chỉnh dới tải rộng, từ 10% đến 20%, có lớn Điện áp nấc phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh có số nấc chuyển mạch, thờng từ đến 2% điện áp định mức, máy biến áp công suất lớn, điện áp nấc nhỏ Xét sơ đồ sử dụng cho điều chỉnh điện áp dới tải thời điểm chuyển mạh làm việc đầu phân áp Trong thời gian dây quấn điều chỉnh bị tách rời không nối với dây quấn đợc xác định điện dung C C2 Khi dây quấn điều chỉnh lại đợc chuyển mạch P nối vào dây quấn chỉnh có chênh điện áp tiếp điểm P gây phóng điện Phóng điện lúc làm hỏng máy biến áp nhng gây tiếng nổ tia lửa điện Muốn khử tợng phóng điện này, nối dây quấn điều chỉnh qua điện trở lớn (hình 17.5) Nếu sử dụng sơ đồ hình 17.5 tạo khe hở dây quấn điều 53 đồ án tốt nghiệp chỉnh dây quấn điều chỉnh thô hẹp, làm nh điện dung dây quấn điều chỉnh tinh điều chỉnh thô lớn, điện áp hai dây quấn bé, không tạo tia lửa chuyển mạch P làm việc thời điểm Cũng dùng chắn sắt phía dây quấn điều chỉnh, làm tăng điện dung dây quấn điều chỉnh dây quấn chỉnh Nguyên tắc điều chỉnh điện áp có tải 54 đồ án tốt nghiệp Khi điều chỉnh điện áp dới tải, tiếp điểm chuyển mạch không đợc nối ngắn mạch vòng, đồng thời không đợc phép hở mạch Ngời ta dùng hệ thống tiếp điểm kép, nối điện trở (hoặc kháng) cặp tiếp điểm, để thời gian chuyển từ tiếp điểm, để thời gian chuyển từ tiếp điểm qua tiếp điểm kê bên hạn chế dòng điện ngắn mạch Hình17.8 Mô tả bớc điều chỉnh xuống đầu phân áp thấp chuyển mạch kiểu điện trở Để đơn giản ta giả thiết dây quấn điều chỉnh nằm phía thứ cấp Trong thực tế đầu điều chỉnh thờng nằm phía điểm trung tính không đặt đầu cực dây quấn Điện trở R chọn cho điện áp rơi điện trở trình chuyển mạch làm việc tơng ứng với dòng điện định mức (U = I đm.R, U điệ áp nấc điều chỉnh) đồ thị vectơ hình vị trí d, dòng điện hai điện trở R khác Bỏ qua điện trở dây quấn, giả thiết máy biến áp mang tải với dòng điện định mức, ta có : - nhánh a : - nhánh b: I = I = Iđm + Icb Iđm - Icb Dòng điện cân bằg Icb = U/2R pha với điện áp U Iđm/2 Đò thị vectơ hình cho thấy dao động điện áp chu trình chuyển nấc phân áp Loại chuyển mạch dùng điện trở có điện áp thay đổi lớn cos = Hình 17.8 mô tả điều chỉnh điện áp dùng chuyển mạch kiểu kháng điện vị trí c e cuộn kháng có điện kháng bình thờng vị trí làm việc a f, dòng điện qua hai nửa cuộn kháng ngợc chiều, điện kháng kháng với điện trở nhỏ bỏ qua vị trí này, dòng điện nhánh vòng ngắn mạch (n m) đợc mô tả chi tiết hình 17.8 dòng điện cân dòng từ hoá kháng điện nối với điện áp mọt nấc điều chỉh Bỏ qua điện trở dây quấn tổn hao lõi thép kháng điện, dòng điện dòng phản kháng Dòng điện từ đầu phân áp chảy đến k, bỏ qua trở kháng phần dây quấn hai đầu phân áp Iđm (phụ tải định mức) Dòng điện qua nhánh n m là: 55 đồ án tốt nghiệp I = 1 Iđm + I = Iđm - Icb 2 Kháng điện thờng thiết kế cho dòng điện từ hoá I = Icb = Iđm (0,5 ữ 0,6Iđm) Với thiết kế nh hai giá trị I I I đm (trờng hợp I = Iđm) hình chọn dòng điện cân phụ tải có cos = 0,8 cho I = Iđm Điện áp rơi dòng điện cân hai nửa kháng điện trị số nhng lệch pha góc 1800 (ngợc chiều nhau), nửa điện áp nấc điện kháng tơng ứng kháng điện là: U' Xmn = I , U điện áp nấc phân áp cb Điện kháng nửa dây quấn (nk mk) vị trí nh hình là: Xnk = Xmk = 1 U' Xmn = I (tỷ lệ với bình phơng số vòng dây) 4 cb 2U ' U' Nếu khán đợc thiết kế ứng với Icb = 0,5Iđm Xmn = I ; Xnk = I dm dm Điện áp rơi phụ tải định mức kháng X nk 0,5 U Khi cuộn kháng thiết kế ứng với Icb> 0,5Iđm điện áp rơi IđmXnk < 0,5U ngợc lại, Icb < 0,5 Iđm điện áp rơi IđmXnk > 0,5U Giả thiết điện áp phía sơ cấp không thay đổi, sơ cấp dây quấn điều chỉnh, theo đồ thị vecto (hình ), bỏ qua điện trở cuộn kháng, ta đến kết luận: dùng chuyển mạch kiểu cuọn kháng, điện áp rơi chuyển mạch lớn cos gần tới Đồ thị vecto hình ứng với I = I đm So sánh hai trờng hợp có dòng điện phụ tải dòng cân bằng, phụ tải thay đổi, dòng cân không đổi Ta có kết luận: Cuộn kháng đợc thiết kế ứng với dòng điện phụ tải lâu dài Điện áp đặt lên dây quấn kháng điện (hình ) gấp đoi điện áp nấc điều chỉnh Cuộn kháng đợc thiết kế ứng với điện áp 2U 56 đồ án tốt nghiệp Loại chuyển mạch dùng điện trở không thiết kế điện trở thờng xuyên mang dòng điện, phụ tải nhiệt tính ứng với khoảng thời gian chuyển nấc Thời gian chuyển nấc nhỏ, kích thớc điện trở bé Để đề phòng khả chuyển mạch không đến vị trí (do h hỏng phần cơ), ngời ta đặt thêm nguồn chiều (pin) báo tín hiệu vị trí chuyển mạch, đồng thời báo điện trở chuyển mạch hết thời gian mang dòng điện Trong khoảng thời gian chuyển mạch làm việc, dao động điện áp khó phát Về việc dập tắt tia lửa hồ quang xuất tiếp điểm chuyển mạch, loại dùng điện trở nhanh dập tắt loại dùng cuộn kháng Nhợc điểm loại dùng điện trở thiết bị phức tạp Khi đơc chế tạo cẩn thận, chuyển mạch kiểu điện trở làm việc tin cậy Chuyển mạch kiểu điện trở thờng chế tạo ứng với 20 đến 100 lần làm việc ngày điện áp 220kV Dây quấn có số vòng dây thay đổi thờng nối Phần dây quấn điều chỉnh thờng đặt kề điểm trung tính nh cho phép chế tạo chuyển mạch ba pha điện áp cao phần chuyển mạch điện áp thấp Nối đặt nấc điều chỉnh gần đầu cực bối dây trờng hợp cá biệt, nh cần điều chỉnh riêng pha máy biến áp tự ngẫu Khi phía điện áp cao thờng xuyên nối đất, chuyển mạch đợc nối phía điểm trung tính, điện chuyển mạch nhỏ nhiều so với điện áp định mức, dễ dàng chế tạo chuyển mạch cho điện dới tải điện áp cao (tới 500 kV) 57 đồ án tốt nghiệp 58 đồ án tốt nghiệp 59 đồ án tốt nghiệp Điều chỉnh liên tục Điều chỉnh điện áp liên tục dùng điều chỉnh cảm ứng (hình 17-10) Bản chất máy điều chỉnh động không đồng rôto dây quấn, rôto không quay mà đợc chỉnh quay tới vị trí lệch góc Dây quấn rôto nối dây cáp Nhợc điểm làm lệch góc pha với lới Để khắc phục ngời ta dùng hai máy cảm ứng, máy cảm ứng chịu điện áp nửa (hình 17-11), tiện lợi mômen quay hai phần cân lực ngắn mạch tác dụng làm quay rôto bị triệt tiêu Máy đợc chế tạo cực Hãng Koch Sterzel chế tạo loại điều chỉnh điện áp liên tục máy biến áp có chuyển dịch (hình 17-12), gồm phần trụ cố định K, đặt dây quấn thứ cấp V2, Dọc trụ K ghép gông J đặt hai phần dây quấn sơ cấp V1 V1, nối ngợc cực nhau, sinh hai từ thông ngợc pha Hình 17-12 Trên hình 17-12a, V1 V2 có từ thông móc vòng, giả sử vị trí điện áp thứ cấp tăng hình 17-12b, dây quấn V2 có từ thông ngợc chiều, móc vòng nên V2 không cảm ứng sức điện động, hình17-12c có từ thông V1 móc vòng với V2, cảm ứng sức từ động ngợc chiều Nếu di chuyển J đến vị trí bất kỳ, xuất V2 sức điện động 1- 1, thực việc thay đổi điện áp liên tục Trong hệ thống máy biến áp có công suất lớn, ngời ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu điều chỉnh điện áp, điều chỉnh trực tiếp hay gián tiếp Hình 17-13 dẫn sơ đồ điều chỉnh điện áp trực tiếp Đơn giản điều chỉnh có điểm chung giửa dây quấn sơ cấp thứ cấp nh hình 17-13a Phơng pháp đợc dùng tỉ số biến đổi k từ trở lên Khi tỉ số biến đổi k nhỏ 3, sơ đồ không kinh tế, có biến đổi lớn từ thông kõi thép Khi ký hiệu tỉ số biến đổi từ thông, U1 - điện áp sơ cấp ; U2 - điện áp thứ cấp, ta có : = U U max U max U Sơ đồ hay đợc dùng nhiều sơ đồ hình 17-13b,c,d điện áp đợc điều chỉnh phía hạ áp dây quấn nối tiếp song song Ưu việt theo sơ đồ hình 17-13c, dây quấn điều chỉnh nối trực tiếp với dây quấn nối tiếp 60 đồ án tốt nghiệp song song Hình 17-13d cần dùng chuyển mạch công tắc đảo chiều, cấp thay đổi điện áp gấp đôi lần số đầu phân áp Hình 17-13b,d có đầu dây quấn điều chỉnh không đợc nối cố định Hình 17-13e thực tế sử dụng cho điện áp đến 200 KV, điện áp cao, điện áp xung nguy hiểm đến phận chuyển mạch Hơn tiếp điểm điện áp cao, cần làm khoảng cách lớn, chuyển mạch không kinh tế Hình 17-13 Dây quân điều chỉnh đặt vị trí tuỳ ý, nhng quan tâm đến cách điện tốt nên đặt cho điện áp cực đại đầu tơng ứng với đờng kính lớn dây quấn (hình 17-14) Làm nhơ có nhợc điểm thay đổi điện áp ngắn mạch lớn, điện kháng tản ( từ thông tản ) dây quấn điều chỉnh lớn, dẫn đến tổn hao phụ lực ngắn mạch lớn Ngoài ra, đa dây dẫn từ dây quấn điều chỉnh khó khăn Hình 17-15 17-16 phơng án khắc phục thay đổi lớn điện áp ngắn mạch Hình 17-15 dây quấn điều chỉnh đặt sát trụ thờng cạnh dây quấn nối đất, có khó khăn việc đa đầu dây ra, từ trờng tản nhỏ Hình 1716 17-18 hay đợc áp dụng cho máy biến áp công suất lớn Dây điều chỉnh đặt cùng, kề bên dây quấn nối tiếp Nhợc điểm dây quấn điều chỉnh đặt gần điện cao áp, bố trí nh tiện đơn giản nên tăng cờng đợc an toàn cho máy 61 đồ án tốt nghiệp u2 u2 p s r u1 p s u1 Hình 17-14 Hình r 17-15 Nếu dây quấn nối tiếp có dây dẫn vào giữa, phân dây quấn điều chỉnh hai phần (hình17-17) đảm bảo chịu lực điện từ Chỉ cần ý cách điện dây dẫn dây quấn điều chỉnh cạnh dây quấn nối tiếp Hình 17-18 cho sơ đồ điều chỉnh điện áp gián tiếp, thông qua máy biến áp phụ trợ Máy biến áp dây quấn điều chỉnh, giảm đợc khoảng cách cách điện, giảm vật liệu cách điện Phơng pháp chiếm kinh tế sử dụng với công suất lớn, 1000 MVA điện áp 4000/230 kv Tơng tự, kiểu điều chỉnh gián tiếp đợc điều chỉnh dây quấn đặt máy biến áp Thuận lợi dây quấn điều chỉnh thiết bị điều chỉnh tiếp với điện áp thấp u1 u 1 u2 u1 p s r p s r p s R Hình 17-16 Hình 17-17 Hình 17-18 Điều chỉnh gián tiếp làm trọng lợng máy biến giảm, riêng phận điều chỉnh tách riêng, tiện lợi cho vận chuyển Có điều không lợi tổng trọng lợng thiết bị tăng so với loại điều chỉnh trực tiếp nhìn chung vật liệu tăng từ 25ữ 332% Tất kiểu điều chỉnh điện áp vừa xét điều chỉnh dọc , phần điện áp điều chỉnh (pha) đợc cộng trừ đại số so với điện áp pha nhà máy điện, cần thiết phải nối liên thông với mạng điện trờng hợp góc lệch pha Nừu nối máy biến áp điều chỉnh pha (ngang), ta vừa điều chỉnh điện áp vừa điều chỉnh góc pha để tiện phân bổ phụ tải 62 đồ án tốt nghiệp Kết luận Thiết kế MBA ngành có trình tồn phát triển lâu, từ xuất ngành chế tạo máy điện tới nayđã có nhiều cải tiến kỹ thuật đẻ nâng cao hiệu sử dụng máy điện nói chung MBA nói riêng Bài viết em đợc hoàn thành kiến thức lý thuyết chủ yếu, nên nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức thực tế trình vận hành sử dụng MBA Nên em mong thầy cô xem xét có ý kiến đóng góp bổ ích cho em trớc tốt nghiệp trờng, giúp em củng cố kiến thức để bớc vào công việc cụ thể sau trờng đợc tôt Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn : Phạm Văn Bình tận tình giúp đỡ em thời gian làm đồ án để em hoàn thành tốt thiết kế tốt nghiệp Các tài liệu tham khảo số tác giả dới nguồn lý thuyết quan trọng giúp em hiểu để thực tốt đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực Trần Công Thanh 63 [...]... áp làm việc bình thờng và quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lới điện hay sét đánh gây nên ảnh hởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với điện áp làm việc bình thờng, thờng chủ yếu là đối với cách điện chính của MBA, tức là cách điện giữa các dây quấn với nhau và giữa dây quấn với vỏ máy, con quá điện áp do sét đánh lên đờng dây thờng ảnh hởng đến cách điện dọc của MBA, tức là giữa các vòng dây, lớp... suất điện áp và các thông số kỹ thuật ban đầu thì nếu nhỏ MBA sẽ gầy, cao nếu lớn thì MBA sẽ béo và thấp với trị số khác nhau thì tỉ lệ trọng lợng sắt và đồng trong MBA cũng khác nhau nhỏ thì lợng sắt ít lợng đồng nhiều, lớn thì lợng sắt lớn lợng đồng ít Nh vậy chọn thích hợp không chỉ ảnh hởng đến kích thớc của máy mà còn ảnh hởng tới vật liệu cấu thành lên máy biến áp đến giá thành của MBA 12... liệu cách điện 17 đồ án tốt nghiệp Quá trình thiết kế của dây quấn có thể tiến hành theo 3 bớc + Chọn kiểu và kết cấu dây quấn + Tính toán sắp xếp và bố trí dây quấn + Tính toán tính năng của MBA II Tính toán dây quấn hạ áp 1 Có Bt = 1,65(T) ; St 963,51 (cm2) Từ thông trong trụ: = Bt.St = 1,65.963,5.10-4 = 0,1589 (Wb) 2 Điện áp 1 vòng dây: Uv = 4,44..f = 4,44.0,1589.50 = 35,29 lấy 35V 3 Điện áp 1 vòng... x 15 = 105 mm2 góc dây đợc vẽ tròn 1k = 103,2 mm2 3 Mật độ dòng điện thực tế 1 = 165,5 = 1,6 A/mm2 103,2 4 Mật độ dòng điện ở nấc điện áp cao nhất 1 = 142,5 = 1,38 A/mm2 103,2 5 mật độ dòng điện ở nấc điện áp thấp nhất 1 = 197,5 = 1,915 A/mm2 103,2 b Dây quấn điều chỉnh thô 1 Chọn mật độ dòng điện : 1,6A/mm2 ứng với nấc điều chỉnh điện áp cao nhất ta có tiết diện dây th = I' = 142,5 = 89 (mm2) 1,6... trung bình dãnh dầu sơ bộ theo 20 41 d TL1 DS = .D = 1,4 380 = 532 (cm) * Chiều cao dq sơ bộ lv = DS 3,14.532 = = 835,2(mm) 2 Chọn 84 cm * Tiết diện hữu hiệu trụ lõi thép DS 38 2 = 0,85 = 963,51 (cm2) St = kld 4 15 đồ án tốt nghiệp 16 đồ án tốt nghiệp Chơng III Tính toán dây quấn máy biến áp I Các yêu cầu chung 1 yêu cầu vận hành a yêu cầu về điện Khi vận hành thờng dây quấn MBA có điện áp làm việc... trong dây quấn hạ áp D = 380 + 2.21 = 422 (mm) 19 đồ án tốt nghiệp = 437 (mm) 10 Đờng kính ngoài dây quấn hạ áp D= 422 + 2 12,5 = 437 (mm) 11 Khối lợng nhôm dây quấn hạ áp Gm2= 25,4 x 476,5 x 181,8 x 180.10-6 = 396 (kg) III Tính toán dây quấn cao áp Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp 9 x 1,78% = 16% dây quấn sẽ gồm dây quấn cơ sở, dây quấn điều chỉnh thô và dây quấn điều chỉnh tinh Điện áp đem đặt lên... tinh Điện áp đem đặt lên dây quấn cơ sở và dây quấn điều chỉnh thô Dây quấn cơ sở khi nối tiếp với dây quấn điều chỉnh tinh cho điện áp thấp hơn điện áp định mức một nấc điều chỉnh Điện áp trên dây điều chỉnh thô lớn hơn ở dây quấn điều chỉnh tinh một nấc điều chỉnh 1 Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh tinh Uê = U1 22000 16 = 16 = 3520(V ) 100 100 2 Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh wê = Ue 3520 = =... Cấu tạo 5 cấp, mỗi cấp 6 vòng và 4 cấp mỗi cấp 7 vòng Wê = 5 x 6 + 4 x 7 = 58 vòng 5 Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn Uê một cấp điều chỉnh Wth = Wê + 7 = 58 + 7 = 65 vòng Uth = 3 Wth.Uv = 3 65 x 33 = 3946 (V) 6 Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U 1, do vậy ta có điện áp dây quấn cơ sở Ucs = U1 Uth = 22000 3946 = 18055 (V) 20 đồ án tốt nghiệp 7 Số vòng... Dòng điện sơ cấp định mức S 6300 = = 165,5( A) 3U 1 3 22000 I1f = 10 Dòng điện khi điện áp lớn nhất: I1f = 6300 = 142,5 (A) 3x 25520 11 Dòng điện khi điện áp nhỏ nhất I1f = Dây quấn cơ sở 6300 = 197,5 (A) 3x18419 Điều chỉnh êm 0 1 2 6 7 6 7 6 7 6 7 6 3 4 5 6 7 8 9 6 7 6 7 6 7 6 7 6 A Tiết diện dây a Dây quấn cơ sở 21 Vị trí chuyển mạch 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Số vòng W1 298 304 311 317 324 330 337 343 350 Điện. .. quấn không bị biến dạng hoặc h hỏng dới tác dụng của lực cơ học do dòng điện ngắn mạch gây nên c yêu cầu về nhiệt Khi vận hành bình thờng cũng nh trong trờng hợp ngắn mạch, trong thời gian nhất định dây quấn không đợc có nhiệt độ quá cao vì lúc đó chất cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hoá giòn và mất tính chất cách điện Vì vậy khi thiết kế phải đảm bảo sao cho tuổi thọ của chất cách điện là 15 đến