Tìm hiểu phương pháp thiết kế máy biến áp, áp dụng thiết kê smasy biến áp điện lực 3 pha ngâm dầu 320 KVA350,4 KVAMỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU5LỜI CẢM ƠN7CHƯƠNG 1. TỔNG QUÁT VÀ CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MBA81.1 VÀI NÉT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA MBA81.1.1 KHÁI NIỆM91.1.2 KẾT CẤU CHÍNH91.1.2.1. Mạch từ và các kết cấu của nó91.1.2.2 Dây quấn131.1.2.3 Hệ thống làm mát và vỏ máy201.1.2.4. Cách điện trong MBA231.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MBA261.1.4 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MBA271.1.4.1 Công suất định mức máy biến áp271.1.4.2 Điện áp định mức281.1.4.3 Dòng điện không tải281.1.5 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP291.1.5.1. Trạng thái không tải của máy biến áp291.5.1.2. Trạng thái ngắn mạch máy biến áp301.5.1.3. Trạng thái có tải máy biến áp32CHƯƠNG 2. CÁC KHÁI NIỆM VỀ THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP342.1. VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH THIẾT KẾ MBA HIỆN NAY VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN342.2 TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VIỆC CHẾ TẠO MBA352.3. ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU MỚI TRONG CHẾ TẠO382.3.1 MẠCH TỪ392.3.1.1. Tôn cán nóng392.3.1.2 Tôn cán nguội392.3.1.3 Tôn vô định hình392.3.2 DÂY QUẤN412.3.3 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN422.4 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ422.4.1 CÁC SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐỂ THIẾT KẾ MBA432.4.2 CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ CHÍNH442.4.2.1 Định nhiệm vụ kĩ thuật442.4.2.2 Tính toán điện từ442.4.2.3 Thiết kế thi công442.4.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN THIẾT KẾ452.4.3.1. Xác định các đại lượng điện cơ bản452.4.3.2.Tính toán các kích thước chủ yếu452.4.3.3.Tính toán dây quấn HA và CA452.4.3.4.Tính toán ngắn mạch452.4.3.5.Tính toán hệ thống mạch từ và các tham số không tải của MBA452.4.3.6. Tính toán nhiệt và hệ thống làm mát452.4.3.7. Tính toán và chọn một số chi tiết kết cấu MBA462.4.3.8 .Thử nghiệm, tiêu chuẩn của MBA và đánh giá46CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP 320KVA350,4KV BA PHA NGÂM DẦU473.1 TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU473.1.1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MBA473.1.2 THIẾT KẾ SƠ BỘ LÕI SẮT VÀ TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU493.1.2.1 Chọn kiểu dáng lõi sắt493.1.2.2 Các số liệu xuất phát493.1.3 XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU SƠ BỘ LÕI SẮT503.1.3.1. Lõi sắt503.1.3.2. Xác định các kích thước chủ yếu của MBA.533.2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT563.2.1.1. Xác định trọng lượng dây quấn đồng563.2.1.2. Xác định các kích thước chủ yếu623.2.2. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN623.2.2.1. Dây quấn HA623.2.2.2. Dây quấn cao áp653.3 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH693.3.1 XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH693.3.1.1 Tổn hao đồng693.3.1.2 Tổn hao phụ693.3.1.3 Tổn hao chính trong dây dẫn ra của dây quấn703.3.1.4 Tổn hao trong vách thùng và các chi tiết dẫn diện khác713.3.1.5 Tổng tổn hao ngắn mạch713.3.2 XÁC ĐỊNH DIỆN ÁP NGẮN MẠCH713.3.3 TÍNH TOÁN LỰC CƠ HỌC CỦA DÂY DẪN KHI CÓ NGẮN MẠCH723.3.4 TÍNH LỰC CƠ GIỚI GIỮA CÁC DÂY QUẤN KHI CÓ NGẮN MẠCH733.3.5 TÍNH ỨNG SUẤT CỦA DÂY QUẤN743.4 TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ753.4.1. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỤ THỂ753.4.1.1 Các số liệu về kích thước753.4.1.2 Các số liệu về khối lượng773.4.2. XÁC ĐỊNH TỔN HAO KHÔNG TẢI, DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT783.4.2.1. Xác định các trị số tự cảm và các suất tổn hao783.4.2.2 Xác định các hệ số không tải813.4.2.3. Hiệu suất của MBA khi tải định mức823.5 TÍNH TOÁN NHIỆT823.5.1. TÍNH NHIỆT ĐỘ CHÊNH QUA TỪNG PHẦN823.5.1.1 Nhiệt độ chênh trong lòng dây quấn hay lõi sắt so với mặt ngoài của nó833.5.1.2 Nhiệt độ chênh giữa mặt ngoài dây quấn đối với dầu843.5.1.3 Nhiệt độ chênh lệch trung bình của dây quấn với dầu853.5.1.4 Nhiệt độ chênh giữa dầu và vách thùng853.5.1.5 Nhiệt độ chênh lệch giữa vách thùng và không khí853.5.2 TÍNH TOÁN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU853.5.2.1 Chọn loại thùng dầu863.5.2.2 Chọn kích thước tối thiểu bên trong của thùng863.5.1.3 Sơ bộ tính diện tích bề mặt bức xạ và đối lưu của thùng dầu873.5.3 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ CHÊNH CỦA DẦU VÀ DÂY QUẤN VỚI KHÔNG KHÍ903.6 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY, DẦU VÀ BÌNH GIÃN DẦU913.6.1. CÁC ĐẠI LƯỢNG KHỐI LƯỢNG913.6.2 BÌNH GIÃN DẦU913.7 CÁC BƯỚC THỬ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP923.7.1. KIỂM TRA TÌNH TRẠNG BÊN NGOÀI923.7.2 ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN933.7.3 ĐO HỆ SỐ HẤP THỤ ĐIỆN MÔI943.7.4 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU TĂNG CAO VÀ XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN RÒ943.7.5 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU TĂNG CAO TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP953.7..6 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ BIẾN ÁP953.7.7 THỬ NGHIỆM KHÔNG TẢI963.7.8 THỬ NGHIỆM NGẮN MẠCH97KẾT LUẬN98TÀI LIỆU THAM KHẢO101
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN –––––––––––– ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP “ TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ ÁP DỤNG THIẾT KẾ MBA BA PHA NGÂM DẦU 320KVA– 35/0.4KV THEO QĐ 1101/ QĐ EVN” Giáo viên hướng dẫn : ThS ĐÀO XUÂN TIẾN Sinh viên thực : NGUYỄN ĐỨC TIẾN Mã sinh viên : 587711 Lớp : K58–KTDB Địa điểm thực tập : CÔNG TY SẢN XUẤT THIẾT BỊ ĐIỆN VIMEC – KCN TIÊN SƠN – BẮC NINH Hà Nội 2018 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG TỔNG QUÁT VÀ CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MBA 1.1 VÀI NÉT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA MBA 1.1.1 KHÁI NIỆM 1.1.2 KẾT CẤU CHÍNH 1.1.2.1 Mạch từ kết cấu 1.1.2.2 Dây quấn 13 1.1.2.3 Hệ thống làm mát vỏ máy .20 1.1.2.4 Cách điện MBA 23 1.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MBA 26 1.1.4 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐỊNH MỨC CỦA MBA 27 1.1.4.1 Công suất định mức máy biến áp 27 1.1.4.2 Điện áp định mức 28 1.1.4.3 Dòng điện không tải 28 1.1.5 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ÁP .29 1.1.5.1 Trạng thái không tải máy biến áp .29 1.5.1.2 Trạng thái ngắn mạch máy biến áp 30 1.5.1.3 Trạng thái có tải máy biến áp 32 CHƯƠNG CÁC KHÁI NIỆM VỀ THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP 34 2.1 VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH THIẾT KẾ MBA HIỆN NAY VÀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN .34 2.2 TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VIỆC CHẾ TẠO MBA .35 2.3 ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU MỚI TRONG CHẾ TẠO 38 2.3.1 MẠCH TỪ 39 2.3.1.1 Tơn cán nóng 39 2.3.1.2 Tôn cán nguội 39 2.3.1.3 Tôn vô định hình 39 2.3.2 DÂY QUẤN .41 2.3.3 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 42 2.4 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 42 2.4.1 CÁC SỐ LIỆU CẦN THIẾT ĐỂ THIẾT KẾ MBA .43 2.4.2 CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ CHÍNH 44 2.4.2.1 Định nhiệm vụ kĩ thuật .44 2.4.2.2 Tính tốn điện từ 44 2.4.2.3 Thiết kế thi công 44 2.4.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN THIẾT KẾ 45 2.4.3.1 Xác định đại lượng điện 45 2.4.3.2.Tính tốn kích thước chủ yếu 45 2.4.3.3.Tính tốn dây quấn HA CA 45 2.4.3.4.Tính tốn ngắn mạch 45 2.4.3.5.Tính tốn hệ thống mạch từ tham số không tải MBA 45 2.4.3.6 Tính tốn nhiệt hệ thống làm mát .45 2.4.3.7 Tính tốn chọn số chi tiết kết cấu MBA 46 2.4.3.8 Thử nghiệm, tiêu chuẩn MBA đánh giá .46 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP 320KVA-35/0,4KV BA PHA NGÂM DẦU 47 3.1 TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 47 3.1.1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MBA 47 3.1.2 THIẾT KẾ SƠ BỘ LÕI SẮT VÀ TÍNH TỐN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 49 3.1.2.1 Chọn kiểu dáng lõi sắt 49 3.1.2.2 Các số liệu xuất phát 49 3.1.3 XÁC ĐỊNH CÁC SỐ LIỆU SƠ BỘ LÕI SẮT .50 3.1.3.1 Lõi sắt 50 3.1.3.2 Xác định kích thước chủ yếu MBA .53 3.2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT 56 3.2.1.1 Xác định trọng lượng dây quấn đồng 56 3.2.1.2 Xác định kích thước chủ yếu 62 3.2.2 TÍNH TỐN DÂY QUẤN .62 3.2.2.1 Dây quấn HA 62 3.2.2.2 Dây quấn cao áp 65 3.3 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 69 3.3.1 XÁC ĐỊNH TỔN HAO NGẮN MẠCH 69 3.3.1.1 Tổn hao đồng .69 3.3.1.2 Tổn hao phụ 69 3.3.1.3 Tổn hao dây dẫn dây quấn 70 3.3.1.4 Tổn hao vách thùng chi tiết dẫn diện khác 71 3.3.1.5 Tổng tổn hao ngắn mạch 71 3.3.2 XÁC ĐỊNH ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH .71 3.3.3 TÍNH TỐN LỰC CƠ HỌC CỦA DÂY DẪN KHI CĨ NGẮN MẠCH 72 3.3.4 TÍNH LỰC CƠ GIỚI GIỮA CÁC DÂY QUẤN KHI CÓ NGẮN MẠCH 73 3.3.5 TÍNH ỨNG SUẤT CỦA DÂY QUẤN .74 3.4 TÍNH TỐN CUỐI CÙNG HỆ THỐNG MẠCH TỪ 75 3.4.1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỤ THỂ 75 3.4.1.1 Các số liệu kích thước 75 3.4.1.2 Các số liệu khối lượng 77 3.4.2 XÁC ĐỊNH TỔN HAO KHÔNG TẢI, DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẢI VÀ HIỆU SUẤT 78 3.4.2.1 Xác định trị số tự cảm suất tổn hao .78 3.4.2.2 Xác định hệ số không tải .81 3.4.2.3 Hiệu suất MBA tải định mức .82 3.5 TÍNH TỐN NHIỆT 82 3.5.1 TÍNH NHIỆT ĐỘ CHÊNH QUA TỪNG PHẦN 82 3.5.1.1 Nhiệt độ chênh lòng dây quấn hay lõi sắt so với mặt ngồi .83 3.5.1.2 Nhiệt độ chênh mặt dây quấn dầu .84 3.5.1.3 Nhiệt độ chênh lệch trung bình dây quấn với dầu 85 3.5.1.4 Nhiệt độ chênh dầu vách thùng 85 3.5.1.5 Nhiệt độ chênh lệch vách thùng khơng khí 85 3.5.2 TÍNH TỐN NHIỆT CỦA THÙNG DẦU .85 3.5.2.1 Chọn loại thùng dầu 86 3.5.2.2 Chọn kích thước tối thiểu bên thùng .86 3.5.1.3 Sơ tính diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu 87 3.5.3 TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘ CHÊNH CỦA DẦU VÀ DÂY QUẤN VỚI KHƠNG KHÍ 90 3.6 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY, DẦU VÀ BÌNH GIÃN DẦU 91 3.6.1 CÁC ĐẠI LƯỢNG KHỐI LƯỢNG .91 3.6.2 BÌNH GIÃN DẦU 91 3.7 CÁC BƯỚC THỬ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP 92 3.7.1 KIỂM TRA TÌNH TRẠNG BÊN NGỒI 92 3.7.2 ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN .93 3.7.3 ĐO HỆ SỐ HẤP THỤ ĐIỆN MÔI .94 3.7.4 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU TĂNG CAO VÀ XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN RÒ 94 3.7.5 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU TĂNG CAO TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP 95 3.7 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ BIẾN ÁP 95 3.7.7 THỬ NGHIỆM KHÔNG TẢI 96 3.7.8 THỬ NGHIỆM NGẮN MẠCH 97 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống xã hội Cơng Nghiệp Hóa– Hiện Đại Hóa, với phát triển khơng ngừng xã hội Khu công nghiệp, khu đô thị, khu dân cư, bệnh viện, đường xá ngày mở rộng để phục vụ nhu cầu việc làm, học tập, sinh hoạt người, gắn liền với phát triển ngành nói trên, dòng điện ln ln coi mạch máu công nghiệp Việc sản xuất truyền tải điện cần bố trí nơi gần nguồn nguyên nhiên liệu đầu vào máy phát điện Nhà máy điện sản xuất điện cần truyền tải xa cung cấp cho phụ tải điện Một thiết bị quan trọng thiếu việc truyền tải phân phối điện máy biến áp Máy biến áp dùng để tăng điện áp lên cao để giảm tổn hao công suất hao tổn điện áp truyền tải xa, giảm điện áp xuống thấp để phù hợp với điện áp phụ tải Để đảm nhiệm nhiệm vụ máy biến áp cần đạt yêu cầu tối ưu tổn hao công suất không tải, tổn hao công suất ngắn mạch, tổn hao điện áp tiêu chuẩn khác Và yêu cầu cần đặt kĩ sư thiết kế máy biến áp liên tục nghiên cứu, cải tiến thiết kế, vật liệu để sản xuất máy biến áp có tổn hao công suất tổn hao điện áp tối ưu Hiện máy biến áp ba pha ngâm dầu sử dụng rộng rãi đáp ứng yêu cầu tổn hao điện áp công suất Với tầm quan trọng máy biến áp, thân Em định chọn đề tài: “Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu” để làm đề tài tốt nghiệp làm hành trang kiến thức sau trường Bài đồ án thiết kế gồm có chương sau: Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MBA Chương 2; CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP Chương 3: ÁP DỤNG THIẾT KẾ MBA BA PHA NGÂM DẦU 320KVA– 35/0.4KV THEO QĐ 1101/ QĐ EVN” LỜI CẢM ƠN Trong thời gian giảng đường, để có tích lũy kiến thức làm đề tài tốt nghiệp ngày hôm nay, thân chúng Em nhận kiến thức từ giảng môn học, tận tình, giúp đỡ quý giá thầy cô khoa Cơ Điện – Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Và để hồn thành đề tài cách hoàn thiện nhất, Em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy Đào Xuân Tiến Em xin chân thành cảm ơn xin kính chúc thầy cô sức khỏe luôn hăng say, tâm huyết với sinh viên Trong thời gian làm đồ án này, Em nhận kiến thức thực tế hữu ích qua q trính tìm hiểu Cơng Ty Cổ Phần Sản Xuất Thiết Bị Điện VIMEC Qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến lãnh đạo CB CNV cơng ti nhiệt tình giúp đỡ Em thời gian qua để hồn thành đồ án kính chúc cơng ty luôn thành công CHƯƠNG TỔNG QUÁT VÀ CÁC KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MBA 1.1 VÀI NÉT VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA MBA Để dẫn điện xa, từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ điện cần phải có đường dây tải điện Nếu khoảng cách truyền tải nơi sản xuất điện nơi tiêu thụ điện xa, vấn đề lớn cần giải để truyền tải điện xa cách đảm bảo yếu tố kĩ thuật tính kinh tế cao Nếu công suất, truyền tải xa đường dây, điện áp tăng cao dòng điện truyền tải giảm xuống Từ tiết diện dây nhỏ, chi phí đầu tư trọng lượng dây dẫn hạ thấp Đồng thời làm giảm tổn thất cơng suất đường dây Vì truyền tải điện xa người ta luôn nâng cấp điện áp truyền tải, tùy thuộc vào khoảng cách cơng suất truyền tải ví dụ 110KV, 220KV,500KV Trong thực tế lý an toàn mà máy phát điện phát điện áp từ 3KV đến 21KV Vì để nâng điện áp lên cao truyền tải xa, người ta cần thiết bị nâng cao điện áp gọi máy biến áp tăng áp Mặt khác, hộ tiêu thụ điện thường sử dụng điện áp cấp 0,4KV lớn 6KV, để có điện áp phù hợp với thụ điện, người ta cần sử dụng thiết bị máy biến áp giảm áp Để truyền tải điện từ nơi sản xuất đến hộ tiêu thụ cách an toàn, hiệu quả, kinh tế, điện áp đầu máy phát điện cần trải qua nhiều lần tăng, giảm áp qua máy biến áp, tổng công suất máy biến áp hệ thống điện thường gấp đến lần tổng công suất máy phát điện Vì vấn đề thiết kế máy biến áp với yêu cầu giảm mức độ tổn hao có ý nghĩa lớn việc truyền tải, phân phối điện MBA có tổn hao bé kết cấu, kích thước máy nhỏ, giảm giá thành, chi phí vận hành hàng năm giảm bớt 1.1.1 KHÁI NIỆM Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, máy biến áp dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều mức điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều có mức điện áp khác mà giữ nguyên tần số vốn có Có nhiều loại máy biến áp khác nhau, người ta phân loại máy biến áp dựa vào cấu tạo, chức nó, thường thấy loại máy biến áp phổ biến máy biến áp pha máy biến áp pha Bên cạnh có số loại máy biến áp như: máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp cách ly, máy biến áp ngâm dầu, máy biến áp khô Tùy vào địa điểm hệ thống lưới điện mà người ta sử dụng loại máy biến áp khác Ở nơi có mức tiêu thụ điện thấp, người ta thường sử dụng máy biến áp pha để làm ổn định hệ thống lưới điện, máy biến áp pha dùng hộ gia đình, lò luyện gang thép, lò rèn chủ yếu Ở nơi tiêu thụ điện lớn hệ thống lưới điện chạy đường dây điện cao áp người ta thường dùng máy biến áp pha để làm ổn định hệ thống lưới điện Máy biến áp pha lắp đặt trạm biến áp, nhà máy sản xuất, khu công nghiệp…Máy biến áp pha thiết bị điện tương đối có giá trị 1.1.2 KẾT CẤU CHÍNH Máy biến áp thường gồm kết cấu sau đây: Mạch từ kết cấu mạch từ, dây quấn, hệ thống làm mát vỏ máy 1.1.2.1 Mạch từ kết cấu Lõi sắt làm mạch cho từ thông máy biến áp, đồng thời làm khung để quấn dây Lõi thép gồm có thép kĩ thuật điện dày từ 0.2 đến 0.3 mm ghép lại với với theo kiểu khác nhau, ép xà ép bu lông để tạo thành khung MBA Trên lõi bắt giá đỡ đầu dây dẫn nối với sứ xuyên ty đỡ nắp máy Ở máy biến áp dầu, toàn lõi sắt có quấn dây dây dẫn ra, ngâm thùng đựng đầy dầu biến áp gọi ruột máy, MBA có cơng suất nhỏ ruột máy gắn với nắp máy nhấc khỏi thùng dầu để thuận tiện cho trình lắp ráp sửa chữa Lõi sắt gồm có phần trụ T gơng G Trụ phần có lồng dây quấn gơng phần khơng có dây quấn,dùng để khép mạch từ trụ a.Theo xếp tương đối trụ, gông dây quấn Lõi sắt chia làm loại: kiểu trụ kiểu bọc Kiểu trụ: D© y quÊn L âi Hình 1.1 Lõi sẳt kiểu trụ Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ giáp phía phía dây quấn mà khơng bao lấy mặt dây quấn, trụ sắt thường đặt đứng Tiết diện trụ thường gần hình tròn dây quấn có dạng hình trụ tròn Kết cấu làm việc đảm bảo, thiết kế đơn giản, dùng vật liệu, máy biến áp thường dùng lõi sắt loại Hiện nay, thiết kế, lõi sắt có nhiều cấp tốt, để đảm bảo hệ số tròn cao nhất, lồng bối dây vào lõi, cần làm cho lõi tròn 10 S5 = S3+d2+S4 = 40+25+40 = 105 mm: khoảng cách dây quấn cao áp vách thùng c Chiều cao thùng H = H1+H2 = 670,7 + 400 = 1070,7 mm Trong đó: l= 320,9mm: chiều cao cuộn dây n= 40mm: chiều dày lót gơng hG= = = 154,9 mm: chiều cao gông H1 = l + 2hG + n = 320,9+2.154,9+40 = 670,7 mm H2 = 400 mm: khoảng cách tối thiểu từ gông đến nắp thùng, tra bảng 58TL5 3.5.1.3 Sơ tính diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu Để phù hợp với kích thước thùng tăng diện tích tản nhiệt ta chọn thùng dầu có cánh tản nhiệt dạng cánh sóng theo bảng 57-TL5 a Tính sơ diện tích bề mặt xạ đối lưu thùng dầu Bề mặt xạ thùng: Đối với thùng có đáy hình chữ nhật: Mbx = Mcn.k = 2(A+B).H.k = 2(1381+587).1070,7.1,5 = 6,23 m2 Trong đó: k= 1,5: hệ số kể đến ảnh hưởng hình dáng mặt thùng, tra bảng 59 Bề mặt đối lưu thùng: M’dl = – 1,12Mbx = – 1,12.6,23 = 10,14 m2 Trong đó: θ0dtb = 19,28 0C: nhiệt độ chênh dây quấn cao áp với dầu θdt = 0C: nhiệt độ chênh dầu với thùng θdk = 600C – θ0dtb = 60 – 19,28 = 40,72 0C θtk = θdk – θdt = 40,72 – = 34,72 0C Kiểm tra điều kiện: σ.θdk = 1,2.40,72 = 48,86 ≤ 50 0C: Thỏa mãn điều kiện b Thiết kế thùng dầu Bề mặt xạ vách thùng cánh sóng: Mbxs= [2(A–B) + π(B+2b)]Hs = [2.(1381–587) + π(587+2.300)].970,7 = 5,16 m2 Trong đó: b = 300mm: chiều sâu lớn cánh sóng Hs = 970,7mm: chiều cao cánh sóng, thấp chiều cao thùng 100 mm Chiều dài bước sóng: t = a+c+2δ = 250+10+2.1,2 = 262,4 mm Chiều dài khai triển bước cánh sóng: ls =[(2b – ) + (t–c) + π] =2b + t – 0,43c = 2.300 + 262,4 + 0,43.10 = 866,7 mm Trong đó: a = 250 mm: chiều rộng khe hở khơng khí c = 10 mm: chiều rộng tối thiểu khe dầu δ = 1,2 mm: chiều dày tôn làm cánh Số lượng cánh sóng: m = = = 13,08 Lấy m= 14 cánh Bề mặt đối lưu vách thùng cánh sóng: Mdls = m.ls.ks.Hs = 14.866,7.0,992.970,7 = 11,69 m2 Trong đó: ks = – = – = 0,992 Bề mặt xạ toàn phần thùng cánh sóng: Mbx = Mbxs + Mt + 0,5Mn = 5,16 + 0,367 + 0,5.0,58 = 5,82 m2 Trong đó: Mt = 0,1.t.m = 0,1.0,2624.14 = 0,367 m2: bề mặt phần vách thùng cánh sóng Mn = + bn(ln – bn) = + 727(1521 – 727) = 0,58 m 2: bề mặt hình học nắp thùng dầu ln = A + 2bv = 1381 + 2.70 = 1521mm: chiều dài nắp thùng bn = B + 2bv = 587 + 2.70 = 727 mm: chiều rộng nắp thùng bv = 70 mm: bề rộng vành nắp thùng Bề mặt đối lưu toàn phần thùng cánh sóng: Mdl = Mdls + Mt + 0,5Mn = 11,69 + 0,367 + 05.0,58 = 12,35 m2 Vì Mdl = 12,35 > M’dl = 10,14, đảm bảo thỏa mãn điều kiện tản nhiệt tốt nhất, nên ta chuyển sang phần kiểm tra lại nhiệt độ chênh dây quấn dầu khơng khí L B T 50 700 H E A 80 200 Hình 2.15: Cánh sóng kích thước cánh sóng Chọn cánh sóng thùng dầu có số liệu sau: Bảng 3.6: Kích thước số lượng cánh sóng Ký hiêu L H T B A Đại lượng Chiều dài cánh Chiều cao cánh Khoảng cách Gờ trước Gờ sau Cánh dài 1300 180 58 50 50 Cánh ngắn 500 180 58 58 58 Đơn vị mm mm mm mm mm Độ dài cánh Chiều dày cánh Số lượng cánh Số lượng 900 1,2 21 900 1,2 mm mm Cánh Cái 3.5.3 TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘ CHÊNH CỦA DẦU VÀ DÂY QUẤN VỚI KHƠNG KHÍ Mục đích phần kiểm tra lại nhiệt độ chênh lệch thực tế dầu dây quấn với không khí Nhiệt độ chênh thùng dầu so với khơng khí: θtk = = = 32,11 0C Trong đó: k= 1,05: trị số ứng với tính tốn MBA đơn Nhiệt độ chênh dầu sát vách thùng với thùng: θdt = k1.0,165 = 1.0,165 = 4,9 0C Nhiệt độ chênh thùng dầu so với không khí: θ'dk = θdt + θtk = 4,9 + 32,11 = 37,01 0C Nhệt độ chênh lớp dầu so với khơng khí: θdk = σ.(θdt + θtk) = 1,2.(4,9 +32,11) = 44,41 0C ≤ 500C Nhiệt độ thỏa mãn điều kiện nhỏ 500C Nhiệt độ chênh dây quấn khơng khí: θ0k= θ0dtb + θ'dk = 19,28 + 37,01 = 56,29 0C Nhiệt độ thỏa mãn điều kiện nhỏ 600C 3.6 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG RUỘT MÁY, DẦU VÀ BÌNH GIÃN DẦU Việc xác định xác đại lượng tiến hành sau hoàn thiện thiết kế đầy đủ chi tiết MBA Với số liệu tính tốn trên, ta tính tốn sơ trọng lượng chi tiết cấu thành máy Các số liệu quan trọng việc so sánh kinh tế phương án khác tính tốn, thiết kế MBA 3.6.1 CÁC ĐẠI LƯỢNG KHỐI LƯỢNG Trọng lượng ruột máy: Gr = 1,2(Gdq + Gl) = 1,2[(314,32 + 5,44 + 0,07) + 636,02] = 1147,02 Kg Thể tích dầu thùng: Vd = Vt – Vr = 1,16 – 0,21 = 0,95 m3 Trong đó: Vt = (A.B + ).H = (1381.587 + ).1070,7 = 1,16 m3 γr = 5500 Kg/m3: tỷ trọng trung bình đồng Vr = = = 0,21 m3 Trọng lượng dầu: Gd = 1,05[900(Vt - Vr) + Gd.ô] = 1,05[900(1,16 – 0,21) + 0,79.0,9.56] = 939,56 Kg Trong đó: Gd.ơ = 0,79 Kg/m: trọng lượng dầu ống tản nhiệt, tra bảng 60- TL5 3.6.2 BÌNH GIÃN DẦU Theo quy định nhà nước, máy biến áp có dung lượng từ 100KVA, điện áp từ 6KV phải có bình giãn dầu Thể tích bình giãn dầu phải đảm bảo cho nhiệt độ khơng khí xung quanh dao động từ -10 0C đến 400C dầu đảm bảo giãn nở bình dầu mà đảm bảo lượng dầu ruột máy Bình giãn dầu làm thép có độ dày từ 1-3mm Hàn trực tiếp vào mặt máy qua ống dẫn dầu Theo kinh nghiệm bình dầu tích – 10% thể tích thùng tính sau: Vgd = 0,1Vd = 0,1(Vt-Vr) = 0,1(1,16-0,21) = 0,095 m3 Đường kính bình dãn dầu: d = = = 450mm Lấy lgd= 600mm: chiều dài bình giãn dầu 3.7 CÁC BƯỚC THỬ NGHIỆM MÁY BIẾN ÁP Các máy biến áp điện lực phải thử nghiệm để xác định chất lượng thiết bị trình chế tạo, xuất xưởng, hay trình vận hành hàng năm Cơng tác thử nghiệm nhằm mục đích giám sát chất lượng sản xuất chất lượng vận hành thiết bị nhằm giảm xác suất cố tiến hành kế hoạch bảo dưỡng dự phòng, sửa chữa Sử dụng thiết bị đo thí nghiệm, ta thực bước thử nghiệm tùy thuộc vào chất lượng, kết đo đếm, kiểm tra mà đánh giá MBA có đủ điều kiện so với tiêu chuẩn khơng để tiến hành xuất xưởng MBA Có nhiều hạng mục kiểm tra, đánh giá chất lượng máy biến áp Nhưng có hạng mục sau 3.7.1 KIỂM TRA TÌNH TRẠNG BÊN NGỒI Quan sát tình trạng bên ngồi MBA, kiểm tra tình trạng vỏ máy, cánh tản nhiệt, sứ… Kiểm tra độ nghiêng mặt đặt máy Kiểm tra tiếp địa vỏ máy Kiểm tra tiếp địa trung tính cuộn dây có trung tính nối đất trực tiếp Kiểm tra tình trạng lắp đặt thiết bị phụ trợ 3.7.2 ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN Khi đo cần tuân thủ yêu cầu sau: Không đo điện trở cách điện MBA trạng thái mở độ ẩm môi trường cao Vỏ lõi MBA phải nối đất Ngắt toàn dây nối MBA cực nối cao hạ thế, cực nối trung tính, cực nối đèn báo, quạt… Làm vỏ máy trước cực nối trước đo Các cực nối cuộn dây phải nối ngắn mạch Sau kết thúc phép đo, phải nối đất tất cực nối đất cho phóng hết điện Dùng Megomet 2500V để đo điện trở cách điện phía cao áp, dùng Megomet 1000V để đo điện trở cách điện phía hạ áp Điện trở cách điện bulong ép lõi xà ép tôn không giảm thấp 50% so với số liệu xuất xưởng nhà chế tạo, không nhỏ 2MΩ Thử nghiệm đo điện trở cách điện thường tiến hành trước sau sửa chữa, bảo dưỡng Dữ liệu thử nghiệm thường ghi lại cho mục đích so sánh sau Với MBA pha ta thử nghiệm sau: Nối dây quấn cao áp với hạ áp đất Nối dây quấn cao áp với đất dây quấn cao áp với bảo vệ Nối dây quấn hạ áp với cao áp đất Nối dây quấn cao áp với dây quấn hạ áp Không tiến hành thử nghiệm dây quấn MBA khơng đổ dầu trị số điện trở cách điện khơng khí thấp dầu Do không tiến hành thử nghiệm điện trở MBA chân khơng có khả gây phóng điện xuống đất Nếu khơng có thơng tin chắn điện trở cách điện MBA sử dụng cơng thức sau: IR = Trong đó: IR: điện trở cách điện cực tiểu đo megomet 500V sau phút dây quấn với đất, với dây quấn với C: số cho bảng 3.7, 200C E: điện áp dây quấn thử nghiệm S: dung lượng định mức dây quấn Công thức dùng cho MBA pha, MBA pha thử riêng rẽ cuộn MBA pha Trong E điện áp định mức dây quấn pha, S dung lượng định mức toàn ba dây quấn Bảng 2.7: Trị số C Giá trị C 200C Loại MBA 60Hz 1,5 30 30 MBA có bình giãn dầu MBA khơng có bình giãn dầu MBA khơ 50Hz 20 20 3.7.3 ĐO HỆ SỐ HẤP THỤ ĐIỆN MÔI Hệ số hấp thụ điện môi tỉ số R cđ đo megomet sau 60s kể từ lúc đặt điện áp vào Rcđ đo sau 15s kth = Nếu cách điện khơ hệ số hấp thụ lớn nhiều, cách điện ẩm hệ số hấp thụ gần Hệ số hấp thụ không tiêu chuẩn hóa Thơng thường, hệ số hấp thụ khoảng nhiệt độ từ 100C đến 300C MBA không bị ẩm nằm khoảng giới hạn sau, MBA 35KV thấp hơn: k ht > 1,3 MBA 110KV cao hệ số hấp thụ nằm giới hạn từ 1,5 đến 3.7.4 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU TĂNG CAO VÀ XÁC ĐỊNH DÒNG ĐIỆN RÒ Thử nghiệm điện áp chiều có điều chỉnh,, thử nghiệm tiến hành cách thay đổi điện áp, xác định dòng điện rò để phát hư hỏng cách điện dừng thử nghiệm trước cách điện bị đánh thủng Bước điện áp thường lấy 1/3 điện áp thử nghiệm tính tốn đọc giá trị dòng điện dò phút, tối đa tới 10 phút Bước tăng điện áp nấc 1000V ghi dòng điện dò nấc, thời gian nấc đủ để dòng điện dò ổn định Tăng điện áp nấc để loại trừ khả dòng rò q lớn gây ion hóa, nhằm đo dòng điện rò xác 3.7.5 THỬ NGHIỆM CHỊU ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU TĂNG CAO TẦN SỐ CÔNG NGHIỆP Thử nghiệm MBA điện áp cao, tần số công nghiệp thực cách tăng dần điện áp tới điện áp thử nghiệm giữ mức dó phút Nếu MBA khơng bị phóng điện hồn tồn đạt tiêu chuẩn thử nghiệm 3.7 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ BIẾN ÁP Tỉ số biến áp MBA tỉ số điện áp cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp máy biến áp không tải MBA cuộn dây tỉ số biến áp đo với cuộn cao áp hạ áp Còn MBA cuộn dây cần đo tỉ số điện áp cuộn CA-HA, CA-TA, HA-TA Đo tỉ số MBA nhằm mục đích kiểm tra số vòng dây quấn tất nấc phân áp hay sai, xác định điện áp cuộn cao áp cuộn hạ áp Từ kết đo kết hợp với tiêu khác để xác định mức độ chạm chập vòng dây Ta xác định tỉ số biến áp cách sau: Phương pháp đo trực tiếp U U2 vôn kế cấp xác cao Để tránh phải dùng máy biến điện áp, đặt điện áp xoay chiều 220 ~ 380V vào dây quấn cao áp đo điện áp xuất hai đầu dây quấn Phương pháp bù, đặt điện áp xoay chiều 8V máy phát xoay chiều tay quay vào dây quấn hạ áp Dây quấn cao áp nối với máy biến áp chuẩn cấu không Đọc tỉ số biến áp MBA chuẩn qua cấu không 3.7.7 THỬ NGHIỆM KHƠNG TẢI Trị số dòng điện khơng tải khơng tiêu chuẩn hóa, mục đích thử nghiệm để so sánh số liệu dòng điện khơng tải với số liệu xuất xưởng, có dòng khơng tải đo vị trí lắp đặt lớn so với số liệu xuất xưởng chứng tỏ MBA bị tác động q trình vận chuyển làm xơ lệch lõi thép, gơng từ Nếu dòng khơng tải tăng vọt bất thường chứng tỏ khả máy bị chạm chập vòng dây, ngắn mạch pha A I0 W P0 V U1 U2 V Hình 2.16: Sơ đồ phương pháp đo thơng số khơng tải Đo trị số dòng điện khơng tải tổn thất khơng tải tiến hành theo ba cách sau đây: Đo với điện áp danh định trực tiếp dòng điện khơng tải Đo với điện áp thấp tính đổi điện áp danh định Đo với điện áp thấp dùng phương pháp so sánh Tỉ số biến áp: k = Điện trở không tải: r0 = Tổng trở không tải: Z0 = Điện kháng không tải: X0 = Hệ số công suất không tải: cos φ = 3.7.8 THỬ NGHIỆM NGẮN MẠCH Thử nghiệm ngắn mạch tiến hành cách đưa điện áp xoay chiều có tần số định mức vào cuộn dây, cuộn lại nối ngắn mạch Điện áp đưa vào điều chỉnh cho dòng điện cuộn dây ngắn mạch dòng điện định mức MBA.Các số liệu thử nghiệm ngắn mạch có tác dụng quan trọng trường hợp sau Tính tốn xác định khả hoạt động song song MBA thử nghiệm với MBA khác Tính tốn thử nghiệm MBA độ bền nhiệt độ bền động có ngắn mạch, xác định hiệu suất MBA Tính tốn, biến đổi điện áp thứ cấp MBA phụ tải A In W Pn V U1 = Un U2 V Hình 3.17 Sơ đồ phương pháp đo thông số ngắn mạch Tổng trở ngắn mạch: Zn = Điện trở ngắn mạch: rn = = Thành phần tác dụng điện kháng ngắn mạch: Urn = rn.I1đm Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch: Unx = xn.I1đm KẾT LUẬN Máy biến áp thiết bị quan trọng có giá trị kinh tế cao Để thiết kế máy biến áp tối ưu thực tế cần quan tâm đến nhiều yếu tố quan trọng khác giá thành vật tư, điều kiện thực tế yêu cầu đặc tính kĩ thuật, chi tiết phụ kiện khác… Tổng hợp kết đồ án việc tiếp cận với công việc thiết kế máy biến áp áp dụng để thiết kế hoàn chỉnh máy biến áp công suất 320KVA Dưới bảng tổng hợp so sánh tiêu chuẩn tổn hao, dòng điện không tải, hiệu suất… MBA thiết theo 1101/QĐ EVN ngày 07/04/2015 Bảng 3.8: Đánh giá máy biến áp theo định 1101/QĐ EVN ngày 07/04/2015 ĐẠI LƯỢNG QĐ 1101/EVN MBA THIẾT KẾ S,KVA Po,W(Không vượt 5%) Io,% PN, W(Không vượt 5%) UN,% E50% 320KVA 385W 2% 3170W 4% 99,27 320KVA 402,85W 0,85% 3031,39W 3,88% 99,28 Bảng kết tính tốn, máy biến áp thiết kế đồ án máy biến áp có cơng suất nhỏ, việc thiết kế máy biến áp đơn lẻ công suất nhỏ đồ án có khó khăn định, khơng thể tránh khỏi sai sót Đề tài sở tiền đề tìm hiểu, nghiên cứu cơng nghệ chế tạo, chế tạo thiết kế máy biến áp khác Để thiết kế máy biến áp có cơng suất cao cấp điện áp cao nữa, bắt kịp cơng nghệ thân Em cần tìm hiểu học tập thêm nhiều KIẾN NGHỊ Trong đồ án thiết kế MBA Em qua bước thiết kế chính, phận MBA Trong thực tế, phận cần nhiều chi tiết nhỏ khác để cấu thành MBA hoàn chỉnh Các chi tiết ví dụ là: Sứ cao áp, sứ hạ áp, thiết bị đo mức dầu, ti đồng ra, kê chân, dây buộc Máy biến áp thiết kế đồ án máy biến áp cỡ nhỏ bối dây hạ áp quấn theo loại dây đồng dẹt, máy biến áp có cơng suất lớn hơn, người ta áp dụng quấn đồng cho cuộn dây hạ áp, máy quấn đồng lá, đồng có chiều dày mỏng, chiều rộng lớn, ví dụ khoảng 0,4.400mm, 0,5.500mm cuộn HA quấn đồng có cơng suất lớn đồng tải dòng lớn hơn, quấn nhanh tự động hơn, tùy yêu cầu sử dụng đặc điểm MBA cần thiết kế Hiện nay, MBA thiết kế theo công nghệ lõi tôn Amophous phổ biến, với đặc điểm chế tạo, hình dáng lõi, vật liệu lõi, bước tính tốn phức tạp nhiều lần so với MBA có lõi tơn cán lạnh Với kiến thức có hạn, cộng với lần làm cơng việc thiết kế thân Em chưa thể áp dụng để tính tốn thiết kế MBA theo cơng nghệ Em mong nhóm nghiên cứu sau nghiên cứu tiến hành thiết kế MBA công nghệ thời gian tới Máy biến áp chưa thiết kế thực tế nên chưa thể đánh giá có đủ tiêu chuẩn để xuất xưởng sau thiết kế thực tế không Và chưa đưa tiêu chuẩn số liệu tiêu chuẩn cụ thể máy biến áp đạt tiêu chuẩn xuất xưởng Sau hồn thành đồ án này, Em có đề xuất số hướng nghiên cứu, phát triển cho đề tài: Công nghệ quấn đồng cuộn hạ áp máy biến áp (Đặc điểm kĩ thuật, yêu cầu, ưu nhược điểm ) Tìm hiểu áp dụng công nghệ lõi tôn Amophous máy biến áp (Quy trình tính tốn, thực hiện, ưu nhược điểm, giá thành ) Tìm hiểu tiêu chuẩn cụ thể cần đạt để xuất xưởng máy biến áp Các yêu cầu MBA có điều kiện làm việc khác MBA làm việc nơi có độ cao lớn, hay nơi ven biển, nơi có nhiệt độ trung bình năm cao TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Văn Bình (2002) - Thiết kế máy biến áp – NXB Khoa Học Kĩ Thuật – TL1 Trần Khánh Hà, Nguyễn Hồng Thanh (2006) - Thiết kế máy điện –NXB Khoa Học Kĩ Thuật – TL2 Vũ Gia Hanh (2006) – Máy điện – NXB Khoa Học Kĩ Thuật – TL3 4.Nguyễn Hữu Khái (2009) – Nhà máy điện trạm biến áp – NXB Khoa Học Giáo Dục – TL4 Phan Tử Thụ (2002) - Thiết kế máy biến áp điện lực – NXB Khoa Học – Kĩ Thuật Hà Nội –TL5 ... loại máy biến áp dựa vào cấu tạo, chức nó, thường thấy loại máy biến áp phổ biến máy biến áp pha máy biến áp pha Bên cạnh có số loại máy biến áp như: máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp cách ly, máy. .. pháp giảm nhiệt độ máy biến áp Có thể làm mát khơng khí tự nhiên dầu máy biến áp Máy biến áp làm mát khơng khí gọi máy biến áp khơ, máy biến áp làm mát dầu biến áp gọi máy biến áp dầu Đa số máy. .. thống lưới điện Máy biến áp pha lắp đặt trạm biến áp, nhà máy sản xuất, khu công nghiệp Máy biến áp pha thiết bị điện tương đối có giá trị 1.1.2 KẾT CẤU CHÍNH Máy biến áp thường gồm kết cấu sau