máy biến áp điện lực

CHƯƠNG MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 3.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 3.1.1 Khái niệm - Thiết bị điện từ tĩnh, dựa nguyên lý cảm ứng điện từ - Biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải phân phối 3.1.2 Phân loại máy biến áp Theo nhiệm vụ: tăng áp, giảm áp Theo số pha: pha, ba pha Theo số cuộn dây: cuộn dây, cuộn dây, có cuộn dây phân chia Theo nguyên lý làm việc: biến áp thường, biến áp tự ngẫu Theo phương pháp làm mát: kiểu khô, kiểu dầu Theo phương pháp điều chỉnh điện áp: thường, điều áp tải 3.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 3.1.2 Phân loại máy biến áp Ký hiệu cuả máy biến áp Liên Xơ sản xuất: ATДTH 100-230±10×2% Điện áp cao 220 kV MBATN Ba pha Làm mát dầu tuần hồn tự nhiên có quạt gió Sđm=100 MVA Điều áp tải Ba cuộn dây 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.1 Công suất định mức máy biến áp - Chế độ định mức: công suất, điện áp, tần số điều kiện làm mát định mức - Sđm (MVA, KVA) cơng suất tồn phần (biểu kiến) qui định lý lịch MBA, ứng với chế độ định mức - Ở chế độ định mức, tuổi tho MBA định mức - MBA hai cuộn dây: Sđm công suất định mức cuộn dây - MBA ba cuộn dây: 100/100/100; 100/100/66,7;100/66,7/66,7 - MBA tự ngẫu: Sđm công suất xuyên CA ↔ TA chế độ định mức Cäng suáút âënh mæïc ca mạy biãún ạp (KVA) theo ΓOCT 9680-77Э 10 100 1000 10000 100000 1000000 125000 1250000 16 160 1600 16000 160000 1600000 200000 2000000 25 250 2500 25000 250000 2500000 320 3200 32000 3150000 40 400 4000 40000 400000 4000000 500000 5000000 63 630 6300 63000 630000 6300000 80000 800000 8000000 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.2 Điện áp định mức - điện áp cuộn dây không tải, qui định lý lịch -Tỉ số biến áp: k dm U Cdm = U Hdm - Đối với MBA tăng áp: Ucđm = (1,05 hay 1,1)Uđm mạng UHđm = Uđm mạng UMFđm Đối với MBA giảm áp: Ucđm = Uđm mạng UHđm = (1,05 hay 1,1)Uđm mạng 3.2.3 Dòng điện định mức - dòng điện cuộn dây chế độ định mức I C,Hdm = SC,Hdm 3U C,Hdm 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.4 Điện áp ngắn mạch Điện áp ngắn mạch (UN) điện áp đặt vào cuộn dây thứ MBA ngắn mạch cuộn dây thứ hai, dòng điện cuộn dây sơ cấp dòng điện định mức Điện áp ngắn mạch đặc trưng cho điện áp giáng tổng trở cuộn dây MBA chế độ định mức, dùng để xác định tổng trở ZB A ZB I1=I1dm V Z0 UN Điện áp ngắn mạch phần trăm UN%: Điện kháng MBA: X% ≈ UN% UN UN % = 100 [%] U1dm 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.5 Dòng điện khơng tải Dòng điện khơng tải IO dòng điện chạy cuộn dây sơ cấp MBA cuộn dây thứ cấp hở mạch điện áp đặt vào cuộn dây thứ bàng định mức (U1đm) IO ~ U1đm ZB U1đm IO Z0 IO đặc trưng cho tổn hao không tải MBA, phụ thuộc tính chất từ, chất lượng cấu trúc lắp ghép lỏi thép Dòng khơng tải phần trăm : Io % = I0 100 [%] I âm 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.6 Tổ đấu dây MBA Ở MBA ba pha, cuộn dây nối hình hay tam giác A B C A B A C X X Y Z X Y B C Y Z Z A,Y A B,Z X,C C B C B Để tiết kiệm cách điện cuộn cao áp nối hình sao, cuộn hạ áp nối tam giác để tiết kiệm khối lượng dây quấn khử sóng hài bậc ba 3.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.2.6 Tổ đấu dây MBA Tổ nối dây máy biến áp hình thành phối hợp kiểu nối dây sơ cấp so với kiểu nối dây thứ cấp Biểu thị góc lệch pha điện áp dây sơ cấp thứ cấp máy biến áp Dùng kim đồng hồ để biểu thị góc lệch pha: Kim phút biểu thị vectơ sức điện động dây E1 cuộn cao áp, vị trí trùng với số 12 đồng hồ Kim biểu thị vectơ sức điện động dây E2 cuộn hạ áp Tên tổ nối dây vị trí kim 12 11 E1 E2 Y- ∆- 11 Khi nối Y - Y (wye - wye) có tổ đấu dây chẵn 0, 2, 4, 6, 8, 10 Khi nối Y - ∆ (wye - delta) có tổ đấu dây lẻ 1, 3, 5, 7, 9, 11 Thông thường, dùng tổ nối dây Y/Y-0, Y/Y0-0 Y/∆-11 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.1 Nguyên lý làm việc Ngoài quan hệ từ, MBA tự ngẫu có quan hệ điện Xét MBATN pha truyền công suất từ cấp UC sang cấp UT IC Cuộn cao áp OC có số vòng dây w1 Cuộn trung áp (chung) có w2 vòng dây Cuộn nối tiếp có (w1 –w2) vòng dây (w1-w2) Int IT Uc Ich= IT - Int w1 T Ich UT O S gọi cơng suất xun Dòng điện cuộn chung C w2 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.2 Các chế độ làm việc MBATN a Chế độ tự ngẫu (CA ↔ TA) C C IC IC Int T Int IT T Uc ICh S≤Sđm UT IT Uc ICh UT S O O Công suất tải cuộn dây chung nối tiếp : Sch = Snt = kcl S Công suất cuộn hạ (không tải): Sh = Đặc biệt, S = Sđm Snt = Sch= kcl.Sđm = Smẫu 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.2 Các chế độ làm việc MBATN b Chế độ biến áp • Truyền cơng suất từ HA sang CA (TA không tải): IC Giả thiết bỏ qua tổn thất công suất: S = UH IH = UC IC ; Ich = Int = IC Công suất cuộn chung: Sch = U T I ch = U T I C = (1- k cl ) S Công suất cuộn nối tiếp: C Int= ICh IH (UC- UT) T Uc UT S=SH O S = SH ≤ Smẫu Snt = (U C - U T ) I C = k cl S Khi SH = Smẫu : Snt = kcl Smẫu < Smẫu Cuộn nối tiếp cuộn chung non tải Sch = (1-kcl) Smẫu < Smẫu Cho phép truyền thêm lượng công suất từ TA sang CA 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.2 Các chế độ làm việc MBATN b Chế độ biến áp • Truyền cơng suất từ HA sang TA (CA không tải) C Công suất cuộn dây chung IH Sch = UT Ich = UT IT = UH IH = SH Công suất cuộn dây nối tiếp SH Snt = IT = Ich T ICh UH O Khi S = Smẫu → Sch = Smẫu SH ≤ Smẫu Không thể truyền thêm công suất từ CA sang TA MBATN bị q tải cuộn dây chung UT 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.2 Các chế độ làm việc MBATN c Chế độ liên hợp Trường hợp: HA → TA (SH) CA → TA (SC) • Xếp chồng chế độ tự ngẫu chế độ biến áp Biến áp: HA → TA (SH) Tự ngẫu: CA → TA (SC) • Cơng suất cuộn dây chung Sch= Sch(BA) + Sch(TN) = SH + Kcl SC C IC(TN) Int(TN) IH(BA) T IT(BA) Ich(TN) O ≤ Smẫu IT SC SH • Kiểm tra khả tải cuộn chung Sch = SH + Kcl SC ≤ Smẫu Sch = (PH + K cl PC ) + (Q H + K cl Q C ) IT(TN) IT(BA) UT 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.2 Các chế độ làm việc MBATN c Chế độ liên hợp Trường hợp 2: HA → CA (SH) TA → CA (ST) • Xếp chồng chế độ tự ngẫu chế độ biến áp Biến áp: HA → CA (SH) Tự ngẫu: TA → CA (ST) IC(TN) C IC(BA) Int(TN) IH(BA) IC Int(BA)= Ich(BA) T IT(TN) • Cơng suất cuộn dây nối tiếp Snt = Kcl (SH + ST) ≤ Smẫu UT SH Ich O • Kiểm tra khả tải cuộn nối tiếp Snt = K cl (PH + PT )2 + (Q H + Q T )2 ≤ Smáùu (TN) ST 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.3 Ưu nhược điểm đặc điểm sử dụng MBATN Ưu điểm Các cuộn dây mạch từ MBATN tính tốn chế tạo theo Smẫu nên tiêu hao vật liệu, kích thước, giá thành, trọng lượng nhỏ so với MBA pha ba cuộn dây có cơng suất định mức Tổn thất cơng suất MBATN nói chung nhỏ so với MBA cuộn dây, làm việc chế độ hạ áp (từ CA sang TA); tổn thất không tải tổn thất điện áp bé biến áp thường Điện kháng cuộn cao cuộn trung MBATN bé so với MBA thường nên điều chỉnh điện áp MBATN dễ dàng 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.3 Ưu nhược điểm đặc điểm sử dụng MBATN Nhược điểm Y ∆ Sóng q điện áp (khí quyển, nội bộ) truyền trực tiếp từ bên mạng cao áp sang mạng trung áp nên làm cho cách điện dễ bị chọc thủng U Chỉ dùng MBATN trường hợp mạng điện áp cao trung có trung tính trực tiếp nối đất U a U Do XC-T bé nên IN mạng cao trung áp lớn nhiều so với trường hợp dùng MBA ba cuộn dây A U C c U b U B 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU 3.3.3 Ưu nhược điểm đặc điểm sử dụng MBATN Nhược điểm (tiếp theo) Vì MBA tự ngẫu ln ln làm việc với mạng trung tính trực tiếp nối đất nên IN lớn Nếu dùng MBA tự ngẫu để làm nhiệm vụ tăng áp từ HA sang TA CA khơng có lợi phải chọn: SđmTN ≥ SH / K cl lúc tổn thất cơng suất khơng nhỏ so với MBA cuộn dây 3.4 CÁC HỆ THỐNG LÀM MÁT CỦA MBA 3.4.1 Máy biến áp kiểu khô 3.4.2 Làm mát tự nhiên dầu 3.4.3 Làm mát dầu tuần hồn tự nhiên có quạt gió 3.4.4 Làm mát tuần hồn cưỡng dầu khơng khí 3.4.4 Làm mát tuần hoàn cưỡng dầu dầu nước 3.5 KHẢ NĂNG TẢI CỦA MBA 3.5.1 Định nghĩa • Khả tải MBA tập hợp tất chế độ làm việc mang tải bình thường tải MBA • Khả tải MBA xác định phụ thuộc điều kiện : - Đồ thị phụ tải, thời gian tồn chế độ vận hành - Nhiệt độ môi trường làm mát 3.5 KHẢ NĂNG TẢI CỦA MBA 3.5.2 Quá tải cho phép MBA Quá tải bình thường Quá tải bình thường gọi q tải thường xun hay tải lâu dài Khi tải bình thường nhiệt độ điểm nóng cuộn dây không vượt 140oC nhiệt độ lớp dầu phía khơng vượt q 95oC Q tải cố Quá tải cố chế độ làm việc tải cho phép MBA số trường hợp đặc biệt gọi cố (còn gọi tải ngắn hạn) Khi tải cố nhiệt độ dầu không vượt 115oC nhiệt độ điểm nóng cuộn dây khơng vượt q 140oC 3.5.3 Các phương pháp tính tải MBA Quá tải bình thường Hệ số tải bình thường cho phép MBA xác định theo phương pháp sau: Qui tắc 3%: MBA cho phép tải 3% dòng điện so với dòng điện định mức cho 10% giảm hệ số điện kín phụ tải so với 100%, điều kiện nhiệt độ môi trường định mức Qui tắc 1%: Về mùa đông MBA vận hành non tải phần trăm mùa hè cho phép tải nhiêu phần trăm Quá tải cố Khả tải cố MBA tuỳ thuộc vào loại cụ thể cho phép nhà sản xuất Theo qui trình Liên xơ qui định MBA có cơng suất S ≤ 250 MVA, cho phép q tải sau : Quạ ti dn g âiãûn (%) Thåìi gian (phụt) 20 MBA dáưu MBA khä 60 30 40 45 50 60 75 100 200 120 - 80 - 45 20 10 1,5 35 32 - 18 - - - Khi khơng có số liệu cụ thể, MBA dầu làm mát khơng khí hệ thống có MBA lưu động dự trữ cho phép tải cố 40% phụ tải cực đại, tải cho phép ngày đêm ngày đêm không giờ,nếu hệ số điền kín đồ thị phụ tải MBA điều kiện tải thoả mãn Kđk = Itb / 1,4 Iđm ≤ 0,75 3.6 CHỌN MBA CHO NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 3.6.1 Chọn MBA Điều kiện chung để chọn MBA Chọn loại Chọn điện áp định mức (Uđm) Chọn công suất định mức (Sđm) Chọn loại: Tuỳ theo yêu cầu Chọn điện áp định mức (Uđm): Điện áp định mức cuộn dây MBA xác định dựa vào điện áp định mức mạng Chọn công suất định mức (Sđm): S dm ≥ S tt Stt công suất lớn chạy qua MBA chế độ vận hành lâu dài 3.6.2 Kiểm tra MBA Quá tải bình thường Kiểm tra MBA Quá tải cố Kiểm tra q tải bình thường: Khi cơng suất MBA chọn nhỏ cơng suất tính tốn phải tiến hành kiểm tra tải bình thường Sử dụng qui tắc tính q tải để tính tốn hệ số q tải cho phép, điều kiện kiểm tra sau: bt bt K qtcp ≥ K qt Ở chế độ cưỡng cần xác định lượng công suất cực đại Smax truyền qua MBA chế độ nầy, sau kiểm tra theo điều kiện: sc K qtcp S dmBA ≥ S max ... điện từ tĩnh, dựa nguyên lý cảm ứng điện từ - Biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải phân phối 3.1.2 Phân loại máy biến áp Theo nhiệm vụ: tăng áp, ... Theo phương pháp điều chỉnh điện áp: thường, điều áp tải 3.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 3.1.2 Phân loại máy biến áp Ký hiệu cuả máy biến áp Liên Xô sản xuất: ATДTH 100-230±10×2% Điện áp cao 220 kV... độ hạ áp (từ CA sang TA); tổn thất không tải tổn thất điện áp bé biến áp thường Điện kháng cuộn cao cuộn trung MBATN bé so với MBA thường nên điều chỉnh điện áp MBATN dễ dàng 3.3 MÁY BIẾN ÁP TỰ