β / Nãúu cäng suáút phaït vaìo hãû thäúng tæì thanh goïp cáúp U F beï hån cäng suáút dæû træî quay cuía hãû thäúng, thç trong træåìng håüp naìy MBA chè laìm nhiãûm vuû liãn laûc våïi h[r]
(1)Chæång
MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
4.1 Mở đầu
4.1.1 Khái niệm
Máy biến áp (MBA) thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ thực nhiệm vụ biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải sử dụng điện
Điện truyền tải từ nhà máy điện (NMĐ) đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi điện áp máy biến áp tăng giảm áp Do tổng công suất đặt máy biến hệ thống điện thường gấp (4 - 6) lần tổng công suất máy phát có hệ thống Mặc dù hiệu suất MBA tương đối cao (≈ 98%) tổn thất điện hàng năm máy biến áp lớn Vì người ta mong muốn giảm số bậc máy biến áp, giảm công suất đặt máy biến áp sử dụng chúng đạt hiệu cao Điều thực cách thiết kế hệ thống điện hợp lý, sử dụng máy biến áp tự ngẫu mạng điện thích hợp tận dụng khả tải máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo máy biến áp góp phần nâng cao độ tin cậy tiết kiệm nguyên vật liệu
Xu người ta chế tạo MBA với cấp điện áp cao thay đổi cấu trúc để tăng công suất đơn vị, với việc sử dụng thép cán nguội có cách điện tốt hệ thống làm mát tốt người ta chế tạo loại MBA có cơng suất đơn vị lớn Tuy nhiên cơng suất đơn vị cịn bị hạn chế kích thước, trọng lượng điều kiện chuyên chở, ngày người ta chế tạo MBA cỡ sau :
MBA ba pha : Điện áp (220 - 330) KV Công suất 630 MVA Điện áp 500 KV Công suất 1.200 MVA MBA tự ngẫu : Điện áp 500 /110 KV Công suất 1.500 MVA MBA pha : Điện áp 500 KV Công suất 1.600 MVA
Trong thực tế người ta cố gắng chọn MBA ba pha tổn thất MBA ba pha bé MBA pha có cơng suất từ (12 - 15) %, kích thước, trọng lượng, gía thành giảm so với MBA pha Vì khơng chọn MBA ba pha chọn MBA pha
4.1.2 Phân loại máy biến áp
- Phân loại theo số pha: Máy biến áp pha (O), máy biến áp pha (T) - Phân loại theo số cuộn dây gồm có :
(2)Chæång
MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC
4.1 Mở đầu
4.1.1 Khái niệm
Máy biến áp (MBA) thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ thực nhiệm vụ biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu truyền tải sử dụng điện
Điện truyền tải từ nhà máy điện (NMĐ) đến hộ tiêu thụ thường qua nhiều lần biến đổi điện áp máy biến áp tăng giảm áp Do tổng công suất đặt máy biến hệ thống điện thường gấp (4 - 6) lần tổng công suất máy phát có hệ thống Mặc dù hiệu suất MBA tương đối cao (≈ 98%) tổn thất điện hàng năm máy biến áp lớn Vì người ta mong muốn giảm số bậc máy biến áp, giảm công suất đặt máy biến áp sử dụng chúng đạt hiệu cao Điều thực cách thiết kế hệ thống điện hợp lý, sử dụng máy biến áp tự ngẫu mạng điện thích hợp tận dụng khả tải máy biến áp, không ngừng cải tiến cấu tạo máy biến áp góp phần nâng cao độ tin cậy tiết kiệm nguyên vật liệu
Xu người ta chế tạo MBA với cấp điện áp cao thay đổi cấu trúc để tăng công suất đơn vị, với việc sử dụng thép cán nguội có cách điện tốt hệ thống làm mát tốt người ta chế tạo loại MBA có cơng suất đơn vị lớn Tuy nhiên cơng suất đơn vị cịn bị hạn chế kích thước, trọng lượng điều kiện chuyên chở, ngày người ta chế tạo MBA cỡ sau :
MBA ba pha : Điện áp (220 - 330) KV Công suất 630 MVA Điện áp 500 KV Công suất 1.200 MVA MBA tự ngẫu : Điện áp 500 /110 KV Công suất 1.500 MVA MBA pha : Điện áp 500 KV Công suất 1.600 MVA
Trong thực tế người ta cố gắng chọn MBA ba pha tổn thất MBA ba pha bé MBA pha có cơng suất từ (12 - 15) %, kích thước, trọng lượng, gía thành giảm so với MBA pha Vì khơng chọn MBA ba pha chọn MBA pha
4.1.2 Phân loại máy biến áp
- Phân loại theo số pha: Máy biến áp pha (O), máy biến áp pha (T) - Phân loại theo số cuộn dây gồm có :
(3)Ngồi cịn có loại MBA có cuộn dây phân chia hạ áp, thường sử dụng cần nối số máy phát vào MBA nhờ làm giảm kết cấu thiết bị phân phối dùng sơ đồ tự dùng nhà máy điện trạm giảm áp nhằm giảm dịng ngắn mạch phía hạ áp
- Phân loại theo phương pháp làm mát gồm có :
+ Máy biến áp kiểu khô: Cách điện điện môi rắn, làm mát khơng khí (C) + Máy biến áp kiểu dầu: Cách điện môi trường làm mát chủ yếu dầu
•Làm mát tự nhiên dầu (M)
•Làm mát dầu tuần hồn tự nhiên có quạt gió (Д)
•Tuần hồn cưỡng dầu có quạt gió (ДЦ)
•Tuần hồn cưỡng nước dầu có quạt gió (Ц)
- Theo phương pháp điều chỉnh điện áp: Máy biến áp thường, máy biến áp diều áp tải (H)
Ví dụ: Máy biến áp Liên Xô ký hiệu: ATДЦTH 100/220: Máy biến áp tự ngẫu ba pha, ba cuộn dây điều áp tải, làm mát dầu tuần hoàn cưỡng có quạt gió, cơng suất định mức 100 MVA - Điện áp cao 220 KV
4.2 Các thông số máy biến áp
Các máy biến áp tính tốn, chế tạo với chế độ làm việc lâu dài liên tục gọi chế độ định mức, chê ú độ làm việc máy biến áp ứng với thông số điều kiện định mức: điện áp U = Uđm, tần số f = fđm, công suất S = Sđm điều kiện mơi trường tính toán thiết kế ( tmt = ttk )
4.2.1 Công suất định mức máy biến áp
Cơng suất định mức cơng suất tồn phần ( biểu kiến) nhà máy chế tạo qui định lý lịch MBA Máy biến áp tải liên tục công suất (S = Sđm ) điện áp Uđm , tần số fđm điêù kiện làm mát định mức tuổi thọ MBA định mức
- Đối với MBA hai cuộn dây công suất định mức công suất cuộn dây - Đối với MBA ba cuộn dây người ta chế tạo loại sau:
+ 100/100/100 loại có cơng suất cuộn dây công suất định mức
+ 100 /100 /66,7 loại có cơng suất hai cuộn dây công suất định mức công suất cuônü thứ ba 66,7% công suất định mức
- Đối với MBA tự ngẫu cơng suất định mức công suất hai đầu sơ thứ cấp mà hai đầu có liên hệ tự ngẫu với nhau, cơng suất cịn gọi công suất xuyên
4.2.2 Điện áp định mức
(4)Tỉ số biến đổi điện áp : đm đm UT S U
K= Gọi Tỉ số biến áp
4.2.3 Dòng điện định mức
Dòng điện định mức dòng điện cuộn dây nhà máy chế tạo qui định, với dịng điện ny máy biến áp làm việc lâu dài mà khơng bị q tải Dịng điện định mức xác định sau:
âm i âm i âm i 3U S I =
4.2.4 Điện áp ngắn mạch Un%
Điện áp ngắn mạch điện áp hai đầu cuộn sơ cấp ngắn mạch cuộn thứ cấp dịng điện cuộn dây sơ cấp dòng điện định mức
Ý nghĩa : Điện áp ngắn mạch đặc trưng cho điện áp rơi tổng trở cuộn dây MBA dòng chạy cuộn dây dòng định mức dùng để xác định tổng trở cuộn dây MBA Khi Uđm , Sđm tăng Un tăng
Ví dụ : Với Uc = 35 KV ; Sđm = 630 KVA Un = 6,5 % Uc = 35 KV ; Sđm = 80.000 KVA Un = %
Khi Un tăng giảm dịng ngắn mạch tăng tổn thất công suất, tổn thất điện áp máy biến áp giá thành MBA tăng
- UN% tỉ lệ phần trăm điện áp ngắn mạch so với điện áp định mức 100 U U % U dm N
N = [%]
UN xác định thí nghiệm ngắn mạch: ( sơ đồ hình sau)
Nối tắt cuộn dây thứ cấp, tăng điện áp nguồn đưa vào cuộn dây sơ cấp số Ampe kế dịng định mức giá trị UN số voltmet
- Khi ngắn mạch UN nhỏ nên từ thông máy biến áp nhỏ nghĩa ta xem dịng khơng tải I0 = 0, sơ đồ thay ta bỏ nhánh xm-rm
Ta coï: UN% = 100
U Z I âm âm âm = % 100 U UN [%] ∼ V
A
UN
UN
xm
rm
Xn= x1+x2' rn= r1+r2'
(5)Ỉ Z = 100 I %.U U âm âm N [Ω ]
Chú ý: Khi thí nghiệm ngắn mạch điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây sơ cấp nhỏ nên dong điện dòng định mức ngắn mạch cố điện áp hệ thống có giá trị lớn nên dịng ngắn mạch lớn
4.2.5 Dịng điện khơng tải Io%
Dịng điện khơng tải đại lượng đặt trưng cho tổn hao khơng tải MBA, phụ thuộc tính chất từ, chất lượng cấu trúc lắp ghép lỏi thép Ngày người ta sử dụng thép tốt để chế tạo MBA nên dòng I0 giảm
I0 % biểu thị phần trăm so với dòng điện định mức Iđm Quan hệ dịng khơng tải tổn hao không tải:
.100 S ∆Q 100 S S 100 S I U 100 U / S I 100 I I % I âm Fe âm âm âm âm âm âm
kt = = = = ≈
Trị số dịng khơng tải xác định nhờ thí nghiệm không tải: Ta cho hở mạch cuộn thứ cấp đưa vào cuộn sơ cấp điện áp điện áp định mức giá trị dịng điện đo mạch sơ cấp giá trị dịng khơng tải
4.3.6 Tổ đấu dây máy biến áp
Trong máy biến áp ba pha cuộn dây nối lại với thành hình (Y), tam giác (∆) hay nối ziczag Khi nối ta lấy ba đầu cuối nối chung ba đầu cịn lạ để tự ( hình a), nối tam giác đầu cuối pha nối với đầu đầu pha (hình b) Khi nối ziczag cuộn dây pha chia làm hai nửa quấn hai trụ khác nhau, hai nửa nối nối tiếp ngược (hình c)
Kiểu nối ziczag dùng tốn nhiều đồng gặp máy biến áp dùng cho thiết bị chỉnh lưu máy biến áp đo lường để hiệu chỉnh sai số góc lệch pha
Thơng thường máy biến áp hay dùng tổ đấu dây Y/Y0, Y/∆, Y0/∆ (Y0 cuộn dây nối theo hình trung tính nối đất trực tiếp)
Vậy : Tổ nối dây máy biến áp hình thành phối hợp kiểu nối dây sơ cấp so với kiểu nối dây thứ cấp biểu thị gocï lệch pha điện áp dây sơ cấp thứ cấp máy biến áp
∼ V
(6)Σ Sđmba ≥ Sthừa
Sthừa = ΣSFđm - Std - S ptFmin
Cần ý xét đến khả cho phép tải thường xuyên chọn cơng suất định mức nhỏ hơn; cố MBA phải sử dụng dự trữ quay hệ thống để giảm công suất truyền từ góp cấp UF vào cao áp qua MBA, dẫn đến chọn Sđmba bé :
Kqtsc Sâmba ≥ SHTmax - SdtHT
β/ Nếu công suất phát vào hệ thống từ góp cấp UF bé cơng suất dự trữ quay hệ thống, trường hợp MBA làm nhiệm vụ liên lạc với hệ thống dùng làm dự trữ cho phụ tải cấp điện áp máy phát lúc MFĐ nghỉ; cần đặt máy biến áp
Công suất MBA phải chọn theo hai điều kiện:
- Phải tải công suất thừa nhà máy điện lúc làm việc bình thường ban ngày
- phải tải công suất từ hệ thống TGUF ngừng máy phát điện lớn
Kinh nghiệm cho thấy phụ tải UF thường tăng theo thời gian nên chọn công suất máy biến áp công suất máy phát lớn
γ / Nếu phụ tải cực đại góp Uf kể tự dùng lớn tổng công suất MFĐ nhà máy, phải thường xun nhận cơng suất từ hệ thống nên phải đặt hai máy biến áp liên lạc với hệ thống
Tổng công suất máy biến áp chọn không bé công suất cực đại nhận từ hệ thống chế độ làm việc bình thường Khi MFĐ lớn nối vào góp cấp điện áp máy phát ngừng làm việc, hai máy biến áp với khả tải cho phép phải tải công suất cần thiết cho phụ tải cấp Uf kể tự dùng Hoặc MBA nghỉ cố, máy biến áp lại với khả tải cố cho phép phải tải đủ cơng suất cịn thiếu cho phụ tải câïp điện áp máy phát
Chọn MBA cho nhà máy điện có cấp điện áp tăng
- Khi nhà máy có cấp điện áp tăng , để liên lạc ba cấp điện áp ta dùng MBA ba dây quấn hay biến áp tự ngẫu
Thường nhà máy nhiệt điện trung tâm có cấp điện áp 35KV có trung tính khơng nối đất trực tiếp nên dùng tự ngẫu mà dùng biến áp ba dây quấn Để liên lạc ba cấp điện áp ta đặt MBA dây quấn công suất MBA phải chọn cho tải công suất thừa nhà máy điện góp điện áp Mf lúc phụ tải cực tiểu ban ngày
(7)
Đối với biến áp ba dây quấn cần phải lưu ý điều kiện tổng công suất bên trung áp không lớn công suất phụ tải cấp UT lúc cực tiểu:
SbäüüT ≤ STmin
Còn máy biến áp tự ngẫu điều kiện khơng cần thiết lắm, khả truyền tải công suất từ TA sang CA tự ngẫu lớn
Khi MBA bị cố khơng có nguồn dự trữ cho điện áp trung MBA phải đảm bảo điều kiện :
Kqtsc Sâmba ≥ STmax - Sbäü
Ngồi cịn phải kiểm tra khả tải hai máy biến áp ba cuộn dây lúc cố MF-MBA lớn bên trung áp:
2 Kqtsc Sâmba ≥ STmax - (ΣSbäü-Sbäümax)
Nếu công suất phụ tải bên trung áp vượt q 40 đến 50% cơng suất MBA kể đến khả phát triển phụ tải trung áp, ta chọn BA ba cuộn dây loại 100/100/100 Nếu công suất phụ tải bên trung áp nhỏ đại lượng ta chọn loại 100/100/66.7
- Trường hợp SptT bé ta không dùng MBA dây quấn mà dùng MBA dây quấn