Đang tải... (xem toàn văn)
CÓ KÈM FILE PP CHO THUYẾT TRÌNH Trên thực tế khi công suất phụ tải sử dụng quá lớn, 1 máy biến áp không thể cung cấp đủ công suất phụ tải người ta sẽ ghép 2 máy biến áp song song để cung cấp được công suất lớn hơn. Giới hạn về vị trí không gian lắp đặt. Trong các dự án nhà cao tầng, máy biến áp thường được bố trí ở tầng hầm 1. Khi bị giới hạn về không gian lắp đặt việc sử dụng 2 máy biến áp vận hành song song có kích thước nhỏ hơn cũng là 1 giải pháp. Các dự án cải tạo, nâng cấp. Theo thời gian các phụ tải sử dụng có xu hướng gia tăng, khi đó việc ghép thêm 1 máy biến áp để vận hành song song sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với trường hợp bỏ máy biến áp cũ và trang bị 1 máy biến áp mới có công suất lớn hơn. Các dự án yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao, sử dụng máy biến áp song song giúp tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải khi xảy ra sự cố hỏng hóc, hoặc bảo dưỡng máy biến áp. Trong quá trình làm việc của ghép 2 máy biến áp song song, nếu một máy biến áp hỏng cần bảo dưỡng, sửa chữa thì máy còn lại vẫn có thể hoạt động đảm bảo độ tin cậy khi cung cấp điên cho nơi cần tiêu thụ.
Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu Tiểu Luận Môn Học Đề tài: - GHÉP MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG - GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ - MÁY BIẾN ÁP DÂY QUẤN GVHD: ThS Biện Văn Khuê Môn học: Máy điện Thành viên nhóm: - Dương Thái Duy (DH18TD) - Nguyễn Ngọc Tú (DH18TD) - Công Minh Hiếu (DH18TD) BÀ RỊA, Ngày 17 Tháng Năm 2020 MỤC LỤC PHẦN I MÁY BIẾN ÁP Khi cần ghép máy biến áp song song? Điều kiện máy biến áp làm việc song song: 2.1 Điều kiện tổ nối dây: 2.2 Cùng tỉ số máy biến áp: 2.3 Điện áp ngắn mạch máy biến áp giống (trở kháng ngắn mạch giống nhau): Các thao tác vận hành máy biến áp song song Ngắt máy để sửa chữa vận hành luân phiên: .7 Các phương án đáp ứng nhu cầu: Tác dụng ghép máy biến áp song song PHẦN II GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ .8 Máy điện làm việc chế độ động điện (0 < s < 1): a Giản đồ lượng: b Đồ thị vectơ: Máy làm việc chế độ máy phát (): 10 a Giản đồ lượng: 10 b Đồ thị vectơ: 11 Máy làm việc chế độ hãm điện từ (1 < s < + ): 11 PHẦN III MÁY BIẾN ÁP BA DÂY QUẤN 13 Cấu tạo máy biến áp ba dây quấn 13 Ưu nhược điểm .14 2.1 Ưu điểm máy biến áp pha cuộn dây 14 2.2 Nhược điểm máy biến áp pha cuộn dây 14 Phương trình bản, sơ đồ thay thế, đồ thị vectơ .15 Độ thay đổi điện áp thứ cấp mba ba dây quấn 16 a Dây quấn 2: 16 b Dây quấn 3: 17 PHẦN I MÁY BIẾN ÁP Khi cần ghép máy biến áp song song? Trên thực tế công suất phụ tải sử dụng lớn, máy biến áp cung cấp đủ công suất phụ tải người ta ghép máy biến áp song song để cung cấp công suất lớn Giới hạn vị trí khơng gian lắp đặt Trong dự án nhà cao tầng, máy biến áp thường bố trí tầng hầm Khi bị giới hạn không gian lắp đặt việc sử dụng máy biến áp vận hành song song có kích thước nhỏ giải pháp Các dự án cải tạo, nâng cấp Theo thời gian phụ tải sử dụng có xu hướng gia tăng, việc ghép thêm máy biến áp để vận hành song song tiết kiệm chi phí so với trường hợp bỏ máy biến áp cũ trang bị máy biến áp có cơng suất lớn Các dự án yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện cao, sử dụng máy biến áp song song giúp tăng thêm độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải xảy cố hỏng hóc, bảo dưỡng máy biến áp Trong trình làm việc ghép máy biến áp song song, máy biến áp hỏng cần bảo dưỡng, sửa chữa máy cịn lại hoạt động đảm bảo độ tin cậy cung cấp điên cho nơi cần tiêu thụ Điều kiện máy biến áp làm việc song song: - Điều kiện để máy biến áp làm việc song song tối ưu cần bảo đảm điều kiện sau: o Cùng tổ nối dây o Cùng điện áp tỉ số máy biến áp o Cùng điện áp ngắn mạch (hoặc điện kháng ngắn mạch) 2.1 Điều kiện tổ nối dây: Các máy biến áp làm việc song song phải tổ nối dây nhằm đảm bảo điện áp thứ cấp pha Nếu khác tổ nối dây điện áp thứ cấp lệch pha nhau, lệch pha phụ thuộc tổ nối dây Ví dụ: Nối hai máy biến áp làm việc song song: Máy I có tổ nối dây Y/ -11 máy II tổ nối dây Y/Y-12 Thì điện áp thứ cấp hai máy biến áp lệch pha 300 Khi mạch nối liền dây quấn thứ cấp xuất dòng điện Icb chạy quẩn máy biến áp gây tổn hao cơng suất làm phá hỏng máy biến áp Tóm lại máy biến áp làm việc song song phải tổ nối dây nhằm đảm bảo điện áp thứ cấp pha để hạn chế dòng tổn hao không cần thiết 2.2 Cùng tỉ số máy biến áp: Điều kiện thứ cần xem xét vận hành máy biến áp song song máy biến áp phải có tỉ số biến điện áp: k1 = k2 Trong đó: k1: Hệ số máy biến áp thứ k2: Hệ số máy biến áp thứ hai Khi điện áp sơ cấp máy biến áp Nếu máy biến áp kết nối song song có tỷ lệ điện áp khác gây suất điện động (emfs) cuộn dây thứ cấp Kết làm xuất dòng điện chạy cuộn dây thứ cấp Tỉ lệ điện áp máy biến áp khác giá trị dịng điện lớn (có thể lớn nhiều so với dịng khơng tải mặc định máy biến áp) Vì trở kháng nội máy biến áp nhỏ nên khác biệt điện áp nhỏ gây dịng điện đủ cao gây tổn thất I2R khơng cần thiết Trong thực tế hệ số máy biến áp cho phép lệch không 0.5% 2.3 Điện áp ngắn mạch máy biến áp giống (trở kháng ngắn mạch giống nhau): Tại máy biến áp phải trở kháng tỉ số X/R? Khi hai máy biến áp có trở kháng tương tự kết nối song song chúng chia sẻ khả cung cấp công suất cho phụ tải Trong trường hợp tải đặt lên máy biến áp giống Mặc dù máy biến áp giá trị Z khác tỷ số X/R máy biến áp dẫn đến dòng điện cuộn sơ cấp máy biến áp vận hành song song có góc pha khác Kết máy biến áp làm việc với hệ số công suất cao máy biến áp khác có hệ số cơng suất thấp => Công suất tổng vận hành không chia cho máy Tóm lại trường hợp này: Dòng điện chia sẻ hai máy biến áp vận hành song song tỉ lệ thuận với công suất định mức máy biến áp (Máy biến áp có cơng suất lớn => dịng điện chạy máy lơn) Khả mang tải máy biến áp tỷ lệ nghịch với trở kháng chúng (Trở kháng lớn => dòng điện chạy máy biến áp nhỏ) Để tính tốn nhanh phân chia công suất máy biến áp vận hành song song bạn thêm tham khảo tài liệu “Loading Considerations when Paralleling Transformers” schneider Trong tài liệu họ phân bố công suất máy biến áp theo phương trình (5) (6) bên dưới: Trong đó: Z1: % trở kháng máy biến áp Z2: % trở kháng máy biến áp KVA1: công suất định mức máy biến áp KVA2: công suất định mức máy biến áp KVAL: công suất tổng tải Lưu ý: Các phương trình tính số học tỷ số X/R máy biến áp a) Ví dụ tính toán trường hợp %Z, tỉ số X/R công suất định mức: Kết nối máy biến áp song song, máy có cơng suất 2000KVA, % trở kháng máy biến áp 5.75% tới tải 4000KVA Khi máy biến áp chịu tải bao nhiêu? Thay giá trị cho vào (5) (6) ta có: KVA1 = KVA2 = 348/(348 + 348) x 4000 kVA = 2000 kVA Như máy biến áp có %Z tỉ số X/R, công suất định mức, tải phân bố lên máy biến áp b) Ví dụ tính tốn trường hợp %Z, tỉ số X/R khác công suất định mức Kết nối máy biến áp song song, máy thứ có cơng suất 3000kVA, máy thứ có cơng suất 1000kVA % trở kháng máy biến áp 5.75% Kết nối máy tới tải 4000KVA Khi máy biến áp chịu tải bao nhiêu? Thay giá trị cho vào (5) (6) ta có: kVA1 = 522/(522 + 174) kVA2 = 174/(522 + 174) x 4000 = 1000 kVA x 4000 = 3000 kVA Như máy biến áp có cơng suất định mức khác có %Z, tỉ số X/R phân phối tải máy biến áp cơng suất định mức máy c) Trường hợp máy biến áp trở kháng khác tỉ số X/R: Đây trường hợp thường gặp thực tế, dự án bị giới hạn ngân sách đầu tư Lúc việc mua máy biến áp với thông số tương tự trở thành điều xa xỉ Trong trường hợp điều xảy cố gắng vận hành máy biến áp có trở kháng khác tỉ số X/R Dòng điện chạy qua MBA tỉ lệ nghịch với trở kháng máy biến áp Trở kháng máy biến áp nhỏ dịng điện chạy qua lớn Kết máy biến áp có trở kháng thấp bị q tải MBA cịn lại lại non tải Các thao tác vận hành máy biến áp song song B1: Trước tiên đóng cầu dao ngắt phía cao máy biến áp 1, vận hành không tải máy biến áp B2: Đóng cầu dao ngắt phía hạ máy biến áp 1, cung cấp cơng suất P1 B3: Sau đóng cầu dao ngắt phía cao máy biến áp 2, vận hành khơng tải máy biến áp B4: Đóng cầu dao ngát phía hạ máy biến áp 2, cung cấp công suất P2 =>Tổng công suất cung cấp cho tải tính bằng: P= P1+ P2 Ngắt máy để sửa chữa vận hành luân phiên: B1: Mở cầu dao cắt phía hạ hai máy; B2: Tiếp tục mở cầu dao cắt phía cao Cơng suất cung cấp cong nửa Chú ý việc cách ly máy khỏi tải phải thực theo thứ tự hạ trước cao sao, không làm ngược lại Các phương án đáp ứng nhu cầu: Khi trạm biến áp, muốn nâng công suất để tăng tải, không muốn lý máy biến áp cũ, là: thiết kế cung cấp máy biến áp thứ hai đáp ứng điều kiện để vận hành song song với máy tại; hai là: cải tạo hai máy biến áp để hai máy biến áp đáp ứng điều kiện vận hành song song Tác dụng ghép máy biến áp song song o Phân chia tải máy biến áp, tránh trường hợp máy vận hành non tải máy biến áp lại vận hành tải o Giảm dịng điện tuần hồn chạy cuộn dây máy biến áp PHẦN II GIẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ Máy điện làm việc chế độ động điện (0 < s < 1): a Giản đồ lượng: - Động điện lấy công suất tác dụng từ lưới vào: phần biến thành tổn hao đồng dây quấn stator: tổn hao sắt: pFe = m1I20rm Phần lại chuyển thành Pđt: Tổn hao đồng rotor: cịn lại chuyển thành cơng suất trục động cơ: Vậy: Pcơ pf: - Khi máy quay có tổn hao tổn hao phụ pcơ Như vậy, tổng tổn hao là: - Động điện lấy công suất phản kháng từ lưới vào: phần nhỏ để sinh từ trường tản sơ thứ: phần lại để sinh từ trường khe hở: Hình 3.16 Giản đồ lượng củađộng điện khơng đồng - Từ đó, ta vẽ giản đồ lượng: b Đồ thị vectơ: Giống máy biến áp, đồ thị vectơ máy điện không đồng lập tương ứng với giản đồ thay hình T Các đồ thị vẽ cho pha m pha với dạng rotor quy đổi stator tạo nên với điện áp cực mạch từ hóa giản đồ hình T I vượt trước góc tương ứng với tổn hao sắt stator chậm sau góc : chậm sau góc Hình 3.17: Đồ thị vectơ động điện không đồng Máy làm việc chế độ máy phát (): a Giản đồ lượng: Hình 3.18: Giản đồ lượng máy phát điện không đồng Công suất P1 đưa vào trục, trừ tổn hao p cơ, tổn hao phụ pf Ta có cơng suất hiệu dụng Pcơ Cơng suất trừ pCu2 ta có Pđt Pđt trừ tổn hao sắt p Fe pCu1 ta có cơng suất điện phát P2 Hiệu suất máy phát điện: Pf b Đồ thị vectơ: Hình 3.19 Đồ thị vectơ máy phát điện không đồng bộ: Khi s < nên máy nhận cơng suất từ ngồi vào, ta có: Nên góc s.đ.đ E2 dịng điện I2 nằm khoảng 900 < 900, nên máy phát cơng suất tác dụng vào lưới Máy làm việc chế độ hãm điện từ (1 < s < + ): a) b) Đồ thị véc tơ (a), giản đồ lượng (b) máy điện không đồng chế độ hãm điện từ Khi s >1 cơng suất cơ: , máy lấy cơng suất từ ngồi vào , máy lấy cơng suất điện Tất công suất công suất điện điện lấy từ vào biến thành tổn hao đồng mạch rotor PHẦN III MÁY BIẾN ÁP BA DÂY QUẤN Máy biến áp ba dây quấn cấu tạo Máy biến áp (máy biến thế) pha cuộn dây dùng để biến đổi dòng diện xoay chiều từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác mà giữ nguyên tần số Là loại thiết bị điện từ tĩnh, dùng để biến đổi dòng diện xoay chiều từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác mà giữ nguyên tần số Cấu tạo máy biến áp pha cuộn dây Loại máy cấu tạo bởi: Lõi thép: có trụ để dây quấn gơng từ khép kín mạch từ Và làm thép kỹ thuật điện, mặt phủ sơn cách điện ghép lại thành hình trụ Dây cuốn: có dây quấn đồng, bọc cách điện quấn quanh trụ Mba ba dây quấn mba có dây quấn sơ hai dây quấn thứ, dùng để cung cấp điện cho lưới điện có điện áp khác nhau, ứng với tỉ số biến đổi Ưu nhược điểm 2.1 Ưu điểm máy biến áp pha cuộn dây - Giá thành sản xuất rẻ máy biến áp cuộn dây - Mặt chiếm chỗ nhỏ - Liên tục truyền tải lượng từ dây quấn sơ sang hai dây quấn thứ truyền từ dây quấn thứ sang dây quấn thứ khác - Tổn thất lượng bé máy biến áp cuộn dây khoảng hai lần 2.2 Nhược điểm máy biến áp pha cuộn dây - Độ tin cậy máy biến áp dây quấn bé máy biến áp dây quấn - Việc bố trí đầu máy biến áp cuộn dây phức tạp máy biến áp cuộn dây - Máy biến áp ba dây quấn chế tạo theo kiểu tổ máy biến áp ba pha máy biến áp ba pha ba trụ, pha đặt ba dây quấn - Tiêu chuẩn tổ nối dây máy biến áp dây quấn Y0/Y0/Δ -12-11 tổ máy biến 3pha hay mba 3pha ba trụ Y0/Δ/Δ -11-11 Theo qui định tiêu chuẩn công suất chế tạo mba dây quấn: Phương trình bản, sơ đồ thay thế, đồ thị vectơ Quá trình điện từ mba dây quấn mơ tả mhư mba dây quấn, tất đại lượng hai dây quấn thứ cấp 2, quy đổi số vòng dây quấn sơ cấp: Dòng từ hóa mba dây quấn nhỏ xác định: Sđđ hỗ cảm : Sđđ tản dây quấn: Dòng cân hỗ cảm: Điện kháng : x1, x2’, x3 ’ - điện kháng tản tương đương dây quấn, tìm thấy có tính đến ảnh hưởng dây quấn khác (Ngẫu hợp từ thông tản) Phương trình cân điện áp mba ba dây quấn: Sơ đồ thay thế: Độ thay đổi điện áp thứ cấp mba ba dây quấn a Dây quấn 2: Trong đó: b Dây quấn 3: Trong đó: ... Hình 3. 19 Đồ thị vectơ máy phát điện khơng đồng bộ: Khi s < nên máy nhận cơng suất từ ngồi vào, ta có: Nên góc s.đ.đ E2 dòng điện I2 nằm khoảng 90 0 < 90 0, nên