Tính toán, thiết kế máy biến áp điện lực

Nhà máy chế tạo MBA Hà Nội nay đã liên doanh với hãng thiết bị điện ABB đã chế tạo ra nhiều loại biến áp phân phối điện áp đến 35kV. Nhà máy thiết bị bị điện Đông Anh đã thiết kế MBA truyền tải có công suất đến 125 MVA, 250 MVA, và điện áp 110-220 kV… Việc dùng máy tăng áp thừ nhà máy điện lên đường dây phân phối điện ápđể giúp điện năng truyền tải được xa hơn, và ở cuối đường dây dùng máy hạ áp để dùng cho các hộ tiêu thụ. Chẳng những làm cho tổng công suất của hệ thống MBA lớn mà tổn hao không tải P0 giảm xuống. Hơn nữa do địa hình và thời tiết mỗi lúc mỗi nơi một khác nên yêu cầu các thông số kĩ thuật cũng như thông số định mức thay đổi. do vậy việc tính toán thiết kế MBA là một việc rất quan trọng trong chế tạo MBA điện lực. Ngày nay công nghệ chế tạo MBA ngày càng phát triển và đòi hỏi phải hoàn thiện hơn, vật liệu chế tạo ngày càng tốt hơn. Vì vậy, việc tính toán và thiết kế phải đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế và đạt chất lượng cao. Phải lấy chỉ tiêu kinh tế lên hàng đầu, giá thành vật liệu thấp nhất có thể. Bên cạnh chỉ tiêu kinh tế còn đòi hỏi tính năng kĩ thuật như: i0%, P0 ,Un%, Pn…nằm trong điều kiện cho phép ứng với mỗi loại công suất.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN Môn: Thiết kế thiết bị điện Công nghệ chế tạo máy điện Đề tài :Tính tốn, thiết kế Máy Biến Áp điện lực GV hướng dẫn: Phạm Văn Cường SV thực (Nhóm 8): Lời nói đầu Trong năm gần đây, ngành chế tạo máy điện nói chung ngành chế tạo máy biến áp nói riêng nước ta có bước tiến lớn Nhất lĩnh vực sản xuất vật tư dẫn từ, dẫn điện, vật liệu cách điện, công nghệ chế tạo, quy trình thử nghiệm máy biến áp… Nước ta tiến hành sửa chữa, thiết kế số lượng lớn MBA phục vụ cho nhu cầu sử dụng điện công Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đát nước Và xuất sáng số nước Nhà máy chế tạo MBA Hà Nội liên doanh với hãng thiết bị điện ABB chế tạo nhiều loại biến áp phân phối điện áp đến 35kV Nhà máy thiết bị bị điện Đông Anh thiết kế MBA truyền tải có cơng suất đến 125 MVA, 250 MVA, điện áp 110-220 kV… Việc dùng máy tăng áp thừ nhà máy điện lên đường dây phân phối điện ápđể giúp điện truyền tải xa hơn, cuối đường dây dùng máy hạ áp để dùng cho hộ tiêu thụ Chẳng làm cho tổng công suất hệ thống MBA lớn mà tổn hao khơng tải P0 giảm xuống Hơn địa hình thời tiết lúc nơi khác nên yêu cầu thông số kĩ thuật thông số định mức thay đổi việc tính tốn thiết kế MBA việc quan trọng chế tạo MBA điện lực Ngày công nghệ chế tạo MBA ngày phát triển đòi hỏi phải hoàn thiện hơn, vật liệu chế tạo ngày tốt Vì vậy, việc tính tốn thiết kế phải đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế đạt chất lượng cao Phải lấy tiêu kinh tế lên hàng đầu, giá thành vật liệu thấp Bên cạnh tiêu kinh tế cịn địi hỏi tính kĩ thuật như: i 0%, P0 ,Un%, Pn…nằm điều kiện cho phép ứng với loại công suất Chương 1.Các khái niệm 1.1 Khái niệm chung Máy biến áp thiết bị chủ yếu công nghiệp điện lực Theo phát triển xã hội đại hóa cơng nghiệp đất nước, quy mô lưới điện quốc gia ngày mở rộng nên số lượng MBA ngày lớn, yêu cầu kĩ thuật máy biến áp ngày cao Việc truyền tải điện xa cần tăng giảm điện áp lên – lần để tới hộ tiêu thụ Do tổng cơng suất máy phải gấp -8 lần công suất máy phát điện Hình 1.1 Minh họa cho MBA 3pha công suất nhỏ Hiệu suất MBA cao khoảng 98 – 99% số lượng lớn nên tổn hao MBA hệ thống điện đáng kể Vì vậy, cần ý đến tổn hao MBA đặc biệt tổn hao khồn tải Hiện MBA vừa nhỏ chế tạo thành pha , cỡ lớn chế tạo thành pha ghép lại thành tổ máy pha Công suất điện áp MBA ngày lớn, chế tạo MBA 3pha công suất lên đến triệu kVA điện áp lên đến 1150kV Người ta sử dụng vật liệu từ tính tốt có tổn hao tốt độ từ thẩm cao, ngồi người ta cịn cải tiến cách làm mát cho máy để MBA làm việc hiệu 1.1.1 Tiêu chuẩn việc chế tạo MBA Tiêu chuẩn việt nam có quy định sau: Điều kiện làm việc máy độ cao không 1000m so với mực nước biển Nhiệt độ khơng khí xung quanh khoảng -20 đến 400C Trong tường hớp máy làm nguội chất lỏng nhiệt độ khơng qua 250C Về cơng suất: có mức cơng suất từ 10 kW 10MW Nếu MBA pha cơng suất lấy 1/3 giá trị Về điện áp có mức điện áp từ 0,22 đếm 500 kV Tiêu chuẩn quy định cách đấu nối góc lệch pha MBA 3pha - Độ lệch pha: Góc lệch véctơ điện áp điểm trung tính (thực giả) đầu nối tương ứng hai cuộn dây, hệ thống điện áp thứ tự thuận đặt vào đầu nối điện áp cao, theo thứ tự chữ chúng đánh dấu chữ theo thứ tự số chúng đánh dấu số Các véctơ pha giả thiết quay ngược chiều kim đồng hồ - Tổ nối dây: Ký hiệu quy ước tổ nối dây cuộn dây điện áp cao, cuộn dây điện áp trung gian (nếu có) cuộn dây điện áp thấp (các) độ lệch pha tương đối chúng thể tổ hợp chữ (các) số bảng 1.1: tổ nối dây MBA 3pha Việt Nam 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế MBA Nhiệm vụ người thiết kế MBA tính tốn thiết kế MBA đảm bảo tính kĩ thuật sản phẩm đáp ứng theo tiêu chuẩn nhà nước đề thỏa mãn nhu cầu khách hàng Khi tính tốn cần ý số liệu sau đây: Dung lượng MBA: S(kVA) Số pha : m Tần số: f (thường 50 Hz) Điện áp định mức (V,kV), U cao áp, U hạ áp Phạm vi điều chỉnh điện áp Sở đồ tổ nối dây Phương pháp làm nguội (đề yêu cầu làm nguội dầu) Các đặc điểm khác: điều kiện tải, điều kiện môi trường Các tiêu chuẩn nhu cầu khách hàng: a Điện áp ngắn mạch b Tổn hao ngắn mạch c Tổn hao khơng tải d Dịng điện khơng tải Một máy biến áp tốt phải đạt tiêu kinh tế kĩ thuật cao nghĩa vừa phải thỏa mãn kích thước phải đảm bảo độ bền điện, cơ, nhiệt 1.1.3 Trình tự thiết kế MBA Trình tự tính tốn thiết kế MBA: Tính tốn kích thước chủ yếu d l trụ lõi sắt dây quấn Tính tốn kích thước bố trí dây quấn HA CA Kiểm nghiệm đặc tính MBA vừa thiết kế bao gồm U P, ứng suất lực điện động Xác định xác hệ thống mạch từ tính tốn tổn hao khơng tải, dịng điện khơng tải Tính tốn nhiệt MBA bao gồm thiết kế sơ thùng dầu tản nhiệt Tính tốn lựơng vật liệu dùng bao gồm tơn silic, dây đồng lượng dầu tiến hành so sánh kinh tế 1.1.4 Các kết cấu MBA Cấu tạo chung Máy biến áp: Hình 1.2: sơ đồ cấu tạo chung Cấu tạo chung máy biến áp gồm thành phần : Lõi thép, dây quấn vỏ để đảm bảo cho MBA hoạt động ổn định phía nắp bỏ người ta thiết kế thêm thùng chứa dầu Lfm mát cho MBA 1.1.4.1 Lõi thép máy biến áp : Hình 1.3 sơ đồ lõi thép MBA Lõi thép gồm có Trụ Gơng Trụ phần để đặt dây quấn cịn Gơng phần nối liền trụ để tạo thành mạch từ kín Lõi thép máy biến áp chế tạo từ nhiều sắt mỏng ghép cách điện với thường chế tạo vật liệu dẫn từ tốt Có kiểu lõi sắt: Lõi sắt kiểu trụ: dây quấn đc quấn quanh trụ MBA Lõi sắt kiểu bọc: gơng trụ bọc ngồi dây quấn 1.1.4.2 Dây quấn ( Cuộn dây ) máy biến áp Phần dây quấn thường chế tạo đồng nhôm bên ngồi bọc cách điện Nó có nhiệm vụ nhận lượng vào truyền lượng Phần có nhiệm vụ nhận lượng vào ( nối với mạch điện xoay chiều ) gọi cuộn dây sơ cấp, cịn phần có nhiệm vụ truyền lượng ( nối với tải tiêu thụ ) gọi cuộn dây thứ cấp Số vòng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà N1 > N2 ngược lại 1.1.4.3 Vỏ máy biến áp hệ thống làm mát Hình 1.5 vỏ MBA Phần vỏ tùy theo loại máy biến áp mà thường làm từ nhựa, gỗ, thép, gang tơn mỏng, có cơng dụng để bảo vệ phần tử máy biến áp bên nó, bao gồm : nắp thùng thùng Nắp thùng : dùng để đậy thùng Bên có phận : Sứ dây quấn cao áp dây quấn hạ áp, Bình dãn dầu (bình dầu phụ) ống bảo hiểm Máy biến áp dùng khơng khí làm mát gọi MBA khơ, MBA làm mát dầu gọi MBA dầu Ở đề đưa thiết kế MBA làm mát dầu máy biến áp ngâm dâu, máy làm việc dây quấn nóng lên toàn nhiệt lượng máy chuyển vào dầu máy mát trình làm việc đảm bảo hiệu suất làm việc cao MBA Hình 1.6 Bộ phận làm mát cho MBA 10 Chương 2: Tính tốn, thiết kế MBA điện lực pha Đề bài: Tính tốn máy biến áp dầu có thơng số sau: Sp = 1000 kVA, số pha m = 3, tổ nối dây Y/Y0 – Điều chỉnh điện áp lúc không tải, chế độ làm việc liên tục Điện áp bên cao áp U1 = 35 ± × 2,5% kV; bên hạ áp U2 = 0,4 kV, điện áp ngắn mạch un = 6,25%, tổn hao ngắn mạch Pn =15 kW, dòng ddiejn không tải i0 = 1,0%, tổn hao không tải P0 = 1700 W, dùng thép cán nguội Nga 3404 dày 0,35mm 2.1 Tính tốn đại lường Theo đề ta có Sp =1000 kVA  Sf = Sp / m =1000 / 3= 333.33 (kVA)  Công suất trụ S’ = Sf = 333,33 (kVA) Dịng điện định mức: - Phía cao áp: - Phía hạ áp: I1 = 𝑆𝑝 √3.𝑈1đ𝑚 I2 = = 𝑆𝑝 𝟏𝟎𝟎𝟎 √𝟑.𝟑𝟓 √3.𝑈2đ𝑚 = = 16,5 (A) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟎,𝟒√𝟑 = 1443 (A) Dịng điện pha định mức: Vì dây quấn nối Y/Y0 nên: If1 = I1 = 16,5 (A) ; If2 =I2 = 1443 (A) Điện áp pha định mức: - Phía cao áp: Uf1 = - Phía hạ áp: Uf2= U 2dm U 1dm = = 35.103 0,4.10 3 √3 = 20207 (V) = 231 (V) Điện áp thử Để xác định khoảng cách cách điện dây quấn phần khác máy biến áp ta phải biết điện áp thử chúng Với dây quấn U1dm = 35kV U2dm= 0,4 kV ta tra bảng tài liệu hướng dẫn ta được: Với U1dm = 15kV ta có Uth1= 85 kV; Với U2dm = 0,4 kV ta có Uth2 = kV 11 Các thành phần điện áp ngắn mạch Thành phần tác dụng điện áp ngắn mạch: Unr = 𝟏𝟓.𝟏𝟎𝟑 Pn % = % = 1,5 % 10.1000 10.S Thành phần phản kháng điện áp ngắn mạch: Unx = U n2  U nr2 = √6,252 − 1,52 = 6,06 % 2.2 Xác định kích thước chủ yếu MBA C C a a l0 a12 a22 l a01 d1 d Hình 2.1 kích thước MBA pha - Chú thích: d đường kính trụ sắt l chiều cao dây quấn d12 đường kính trung bình hai dây quấn hay rãnh dầu hai dây quấn a1 bề rộng dây quấn cao áp a2 bề rộng dây quấn hạ áp l0 khoảng cách từ dây quấn đến gông a22 khoảng cách hai dây quấn cao áp quấn hai trụ a01 bề rộng rãnh dầu lõi thép cuôn hạ áp a12 khoảng cách cách điện dây quấn cao áp dây quấn hạ áp C khoảng cách hai trụ 12 2.2.1 Chiều rộng quy đổi rãnh từ tản dây quấn cao áp hạ áp: Với Uth1 = 85 kV, theo bảng phụ lục TCVN ta có a12 = 20mm, 12 = mm rãnh a12 đặt ống cách điện dày 12 = mm Theo bảng công thức (2-36) bảng 12 TKMĐ ta chọn k = 0,53 a1  a2 = k S ' 10-2 = 0,53 4√333,33 10-2 = 0,023 (m) a a aR = a12 + = 0,02 +0,023 = 0,043 (m) 2.2.2 Hệ số quy đổi từ trường tản kr = 0,95 2.2.3 ta chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3404 có chiều dày 0,35 mm Theo bảng 11 tài liệu TKMĐ, ta chọn từ cảm trụ Bt = 1,62 T, hệ số kg = 1,025 Cách ghép trụ: theo bảng TL TKMĐ, ta chọn cách ghép trụ nêm dây quấn cách ép gông: ta chọn cách ép gơng xà ép, bu lơng đặt phía ngồi gơng Chọn hệ số tăng cường gơng kg = 1,025 Sử dụng lõi thép có bốn mối ghép xiên bốn góc lõi, cịn ba mối nối dùng mối ghép thẳng tôn Theo bảng TLHD chọn số bậc thang trụ số bậc thang gông lấy nhỏ trụ bậc tức bậc, hệ số chêm kín kc = 0,918 Tra bảng TL TKMĐ chọn hệ số điền dầy rãnh kđ = 0,97 Hệ số lợi dụng lõi sắt kld = kc.kđ = 0,918.0,97 = 0,89 Từ cảm gông Bg = Bt 1,62 = =1,58 (T) Từ cảm khe hở khơng khí 1,025 kg mối nối thẳng B’’k = Bt = 1,62 (T), từ cảm khe hở khơng khí mối nối xiên B ’k = Bt = 1,62 = 1,146(T) Suất tổn hao sắt trụ gông, theo bảng TL TKMĐ với tơn chọn có mã hiệu 3404 ta tra số liệu sau: Với Bt = 1,62 T tra pt = 1,353 (W/kg),qt = 1,958(VA/kg) Với Bg = 1,58T tra pg= 1,251 (VA/kg), qg = 1,675(W/kg) Suất từ hố khe khơng khí: Với B’’k = 1,62 (T) tra q’’k = 25100 VA/m2 Với B’k = 1,146 (T) tra dược q’k = 22100 VA/m2 13 2.2.4 Các khoảng cách cách điện chính: Chọn theo Uth1 = 45 kV cuộn sơ cấp ( cao áp ) Uth2 = kV cuộn thứ cấp (hạ áp) Tra bảng 18 19 TLHD ta có số liệu sau: - Trụ dây quấn hạ áp a01 = 15 mm - Dây quấn hạ áp cao áp a12 = 20 mm - Ống chách điện cao áp hạ áp 12 = mm - Dây quấn cao áp cao áp a22 = 18 mm - Tấm chắn pha  22 = mm - Khoảng cách dây quấn cao áp gông l0 = l01 = l02 = 50 mm - Phần đầu thừa ống cách điện lđ = 20 mm 2.2.5 Các số a, b tính tốn lấy gần tr bảng13, 14 TL TKMĐ: a = 1,36; b = 2a =0,40 d Tra bảng 15 TLHD ta hệ số tính tốn tổn hao phụ dây quấn, dây dẫn vách thùng vài chi tiết kim loại khác dòng điện xoáy gây nên, kf = 0,95 2.2.6 Quan hệ đường kính trung bình d12 chiều cao l trụ sắt Trong thiết kế người ta dùng hệ số  để quan hệ chiều rộng chiều cao máy  = .d12 ; l  thay đổi từ 1,2 đến 3,6 Sự lựa chọn hệ số  ảnh hưởng đến mối tương quan khối lượng vật liệu thép, dây đồng mà ảnh hưởng đến thông số kỹ thuật như: tổn hao không tải, tổn hao ngắn mạch… Về mặt kinh tế: Nếu máy biến áp có cơng suất, điện áp, số liệu xuất phát, tham số kỹ thuật  nhỏ, máy biến áp “gầy” cao,  lớn máy biến áp “ béo” thấp với trị số khác tỷ lệ trọng lượng sắt trọng lượng đồng máy biến áp  nhỏ trọng lượng sắt ít, lượng đồng nhiều,  tăng lên lượng săt tăng lên, lượng đồng nhỏ lại 2.2.7 Đường kính lỏi thép: Theo công thức (2-37) TLHD d = A.x Trong x = 4 14 A số A = 0,507 S ' a R ' k r f U nx Bt2 k12d Với: S’ = 333,33 (kVA) aR = 0,043 (m) f = 50 Hz Unx = 6,06 % Bt = 1,62 (T) kr hệ số quy đổi từ Rogovski, chọn kr = 0,95 kld hệ số lợi dụng lỏi sắt tính trên: kld = 0,9 Từ ta có A = 0,507 333,33.0,043.0,95 = 0,1944 (m) 50.6,06.1,62 2.0,89 d = 0,1944.x 2.2.8 Trọng lượng tác dụng lỏi thép a) Trọng lượng thếp trụ: Gt = A1 + A2.x2 (theo CT 2-42 TLHD ) x Với A1 = 5,663.104.a A3.k1d Trong d12 = a.d suy a = d12/d Với trị số hướng dẫn a = d12/d 1,36 dây quấn đồng, theo bảng 13 TL TKMĐ  A1 = 5,663.104.1,36.0,19443.0,89 = 503,58 (kg) Với A2 = 3,605.104 A2.kld.l0  A2 = 3,605.104.0,19442.0,89.0,05 = 60,63 (kg) Vậy Gt = 503,58 + 60,63.x2 x b) Trọng lượng thép gông Gg = B1.x3 + B2.x2 theo CT 2-48 TLHD Với a = 1,36; kg = 1,025 Trị số hướng dẫn b = 2a2 tra bảng 14 TLHD ta có b = 0,4, e = 0,41 với gông nhiều d bậc B1 = 2,4 104.kg.k1d.A3.(a+b+e)= 2,4.104.1,02.0,89.0,19443.(1,36+0,40+ 0,41) = 347,34 (kg) B2 = 2,4.104.kg.k1dA2.(a12 + a22) Với a12 = 0,02 m a22 = 0,018 m B2 = 2,4.104.1,02.0,89.0,1472.(0,02 + 0,018) = 31,28 (kg) 15 Vậy Gg =347,34 x3 + 31,28 x2 Như trọng lượng lỏi thép :Gfe = Gt + Gg Gfe = A1 + (A2 +B2).x2 + B1.x3 x 2.2.9 Trọng lượng kim loại làm dây quấn Gdq = C1 x2 Với C1 = Kdq theo CT (2-55) TLHD S a k f k12d Bt2 U r A Kdqcu = 2,46.10-2 , kf hệ số tính tổn hao phụ dây quấn, đầu chi tiết kim loại khác dịng điện xốy gây nên Theo bảng 15 TLHD tra dược kf = 0,95 C1 = 2,46.10-2 Gdq = 1000.1,36 = 473,87 (kg) 0,95.0.89 2.1,62 2.1,5.0,147 C1 x2 2.3 Xác định số biểu thức giá thành cực tiểu vật liệu tác dụng: B= B2  A 2 31,28  60,62 = = 0,26 3 347,34 B1 C= A1 503,58 = = 0,48 3.347,34 3B1 D= 2.C1 2.473,87 kdqfe.k = 1,84.1,06 = 1,8 3.347,34 3.B1 Với kdqfe =1,84, tra bảng 16 TLHD k hệ số hiệu chỉnh trọng lượng dây quấn ( dây quấn có thêm sơn cách điện phần điều chỉnh điện áp ỏ cuộn cao áp) k=1,03.1,03 = 1,06 Ta có phương trình : x5 + Bx4 - Cx - D =  x5 + 0,26x4 - 0,48x – 1,8 = Dùng phương phần mềm MATLAB để giải phương trình ta x = 1,1 Từ ta có   x  1,464 Chọn  = 1,464 giá thành máy biến áp thiết kế nhỏ nhát, nghĩa phương án tối ưu măt kinh tế Nhưng ta phải chọn phương án tối ưu mặt kinh tế mà thoả mãn tiêu kỹ thuật giới hạn sai số cho phép Từ x = 1,1 ta tính thơng số sau 16 trọng lượng thép trụ: Gt = 503,58 503,58 + 60,63.x2 = + 60,63.1,12 x 1,1 = 531,16 (kg) - Trọng lượng thép gông: Gg =347,34 x3 + 31,28 x2 = 347,34.1,13 + 31,28.1,12 = 500,15 (kg) - Trọng lượng lỏi thép: Gfe = Gt + Gg = 531,16 + 500,15 = 1031,31(kg) - Trọng lượng dây quấn : Gdq = C1 473,87 = = 391,6 (kg) 1,12 x 2.3.1 Kiểm tra sơ điều kiện phát nóng: Theo cơng thức (2-71) TLHD ta có: xmax  4,5.106 2,4.10 12.C1 2,4.10 12.473,87 = 4,5.106 =1,27 0,95.15000 k f Pn Với C1 = 473,87 kf = 0,93 Pn = 15000 (W) tổn hao ngắn mạch Từ ta có x = 1,1 < xmax =1,27 điều kiện phát nóng đảm bảo 2.3.2 Trọng lượng góc lõi: G0 = 0,492.104.kg.k1d.A3.x3 = 32,97.x3 theo CT (2-66c) TLHD G0 = 0,492.104 1,02.0,89.0,19443.1,13 = 43,88 (kg) 2.2.3 Tiết diện tác dụng trụ Theo cơng thức (2-68) TLHD, ta có Tt = 0,785.k1d.A2.x2 = 0,785.0,89.0,19442.x2 = 0,0167.1,12 = 0,032 (m2) 2.3.4 Tổn hao không tải Theo cơng thức (5-23) TLHD ta có: P0 = kpf pt.(Gt +Gg k p0 ) + kpf.pg[Gg - (N + 2).G0 + k p0 G ] Trong N số lượng góc mạch từ N = máy biến áp ba pha kpf hệ số tổn hao phụ, tra bảng 48 TLHD ta kpf = 1,22 kpo = kn.k’po+ k’’po Với kn hệ số biểu thị số lượng góc có dạng mái nối nghiêng, kn = k’po, k’’po : Là hệ số gia tăng tổn hao góc nối góc mạch mạch từ 17 Tra bảng 46a TLHD ta có: k’po = 1,32 k’’po = 1,96 kpo = 4.1,32+1,96 = 7,24 pt = 1,353 (VA/kg) , pg = 1,251(W/kg),G0 = 43,88 (kg) tính Vậy P0= 1,22.1,353.(Gt +Go 7,24 7,24 ) + 1,22.1,251.[Gg - (4 + 2)Go + Go ] = 2 = 1,651Gt + 1,526Gg +2,344G0 = 1,651.531,16+ 1,526 500,15 +2,344.43,88 = 1743 (W) 2.3.5 Cơng suất từ hố may biến áp Theo cơng thức (5-31) TLHD ta có Q0 = ki’f ki’f’.qt(Gt + k k k io Go) + ki’f ki’f’.qg (Gg + ig ir Go-(N+2)G0) + ki’f’  qk.nk.Tk 2 Trong ki’f = kib.kic ; kib hệ số kể đến ảnh hưởng việc cắt gọt bavia ; chọn kib = kic hệ số kể đến ảnh hưởng đến việc cắt dập thép; chọn kic = 1,18 ki’f = kib.kic= 1.1,18 = 1,18 ki’f’ = kig.kie.kit = 1,07 qt = 1,958(VA/kg), qg= 1,675 (VA/kg) suất từ hố trụ gơng qkt = 25100 VA/m2, qkg = 22100 VA/m2 suất từ hố khe hở khơng khí( bảng 50 TLHD) kig hệ số làm tăng công suất từ hóa gơng: kig =1,00 kir kể đến ảnh hưởng chiều rộng tơn góc mạch từ , tra bảng 52b ta kir =1,35 nk số khe hở khơng khí lõi thép Tk = Tt/ diện tích bề mặt khe hở khơng khí kio hệ số gia tăng dịng điện khơng tải cơng suất từ hố tăng lên, k io = 42,45 Q0 =1,18.1,07.1,958.(Gt + 42,45 1.1,35 Go) + 1,18.1,07 1,675 [ Gg + Go-(4+ 2).Go ] 2 + 1,07 25100 4.Tt / + 1,07 22100 Tt = = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.Tt = 2,473Gt +2,115Gg + 41G0 +123257,06.0,0167.x2 = = 2,473.531,16+2,115.500,15 +41.43,88 +2058,39.1,12 = 6661,1 (VAr) 2.3.6 Thành phần phản kháng dịng điện khơng tải Theo cơng thức (2-62) TLHD 18 I0 = Qo 6661,1 = = 0,67(%) 10.S 10.1000 2.3.7.Mật độ dịng điện dây quấn: Theo cơng thức (2-70) TLHD  = k f Pn 0,93.15000 = = k.G dq 2,4.10 12 Gdq 5812 106 A/mm2 G dq K số phụ thuộc vào điện trở dây quân: K=2,4.10-12 dây đồng Khoảng cách hai trụ: C = d12 + a12 + 2a2 +a22 Với 2a2 = 0,4.d =0,4.0,1944.x = 0,4.0,1944.1,1 = 0,085 2.3.8 Trọng lượng dây dẫn: Gdd = 1,03.1,03.Gdq = 1,06.Gdq 2.3.9 Giá thành vật liệu tác dụng: Theo công thức (2-59), ta có C 'td = B1 x3 + (B2 + A2).x2 + C A1 + kd.fe.k 21 x x Với k = 1,03.1,03 = 1,06 Tra bảng 16 TLHD ta kd.fe = 1,84 C td' =347,34.x3 + (31,28 + 60,68).x2 + + 91,96.x2 + 503,58 473,87 + 1,84.1,06 = 347,34x3 x x 503,58 924,24 + = 1795 x x2 Từ số liệu tính tốn ta cho  thay đổi từ 1,2 đến 3,6 ta bảng sau: C'td theo beta 980 960 940 920 900 880 860 840 1.5 2.5 19 3.5 Nhận xét: Dựa vào bảng biến thiên, với mức tổn hao khơng tải Po = 1200 W dịng khơng tải io = 2,5% ta thấy phương án tính phương án có hệ số  = 1,464 ứng với gí thành nhỏ khơng kha thi với máy biến áp có S= 320kVA  biến thiên từ 1,8 đến 2,4 Bởi với sai số C’td 1% so với giá trị nho ta lấy  = 1,6 Đường kính trụ sắt: d = A  = 0,1944 1,62 = 0,173(m), chọn đường kính tiêu chuẩn d = 0,17 - Tính lại trị số β : β  ( d dm ) = 1,65; x = 1,133; 2a2 = 0,07 (m) A Với trị số  =1,65 bảng ta tính được: Gt = 531,16( kg); Gg = 500,15 (kg) ; GFe = 1031,31 (kg); Gdq = 391,6 (kg); Po = 1743 (W) ; io = 1,628; Sai số Po P0  P01 100 = 22 (%); P0 - Đường kính trung bình rãnh dẫn dầu sơ bộ: d 12 = a.d = 1,36.0,17 = 0,2312 (m) - Chiều cao dây quấn sơ bộ: l = π.d 12 3,14.0,2312 = = 0,44 (m) β 1,65 - Tiết diện hữu dụng trụ sắt: Tt = kđ.Tb = 0,97.0,02085 = 0,02022 (m2) ; Với Tb = 0,02085m2 theo bảng 42 TLHD ứng với d = 0,17 m - Khoảng cách hai trụ: C = d12 +a12 +2a2 +a22 = 0,2312 + 0,02+0,07 + 0,018 = 0,34 (m) - Mật độ dòng điện:  = 5812 G dq 106= 14,84 106 = 3,85.106(A/m2); - Sức điện động vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,032= 11,5(V) 20 Chương Tính tốn dây quấn MBA 3.1 Tính tốn dây quấn thứ cấp (hạ áp) Sức điện động vòng dây: Uv = 4,44.f,Bt.Tt = 4,44.50.1,62.0,032 = 11,5 (V) Số vòng dây pha dây quấn hạ áp: W2 = U t2 231 = = 20,08= 20 (vòng) 11,5 Uv Ut2 điện áp trụ dây quấn thứ cấp , Ut2 = 231 V ba trụ Điện áp thực vòng dây Uv = 231 = 11,55 (V) 20 Mật độ dịng điện trung bình:  tb = 0,746 kf Pn U v 15000.11,55 104= 0,746.0,93 .104= 7,5 (MA/m2) 1000.0,2312 S.d12 Tiết diện vòng dây sơ bộ: T’2 = I2 1443 = = 1,924 10-4 (m2) =192,4(mm2)  tb 7,5.10 Theo bảng 38 TLHD , với S = 1000 kVA, I2 = 1443 A, U2 = 231 V , T’2 =192,4mm2 , ta chọn dây quấn hạ áp kiểu hình xoắn mạch đơn dây dẫn chữ nhật Chiều cao sơ vòng dây hv2 = l2 - hr2 W4 Trong hr2 kích thước hướng trục rãnh dẫn dầu bánh dây Theo bảng 54a TLHD ta chọn hr2 = mm hv2 = 0,44 - 0,005 = 0,00722 (m) = 7,22 mm 32  Chọn dây dẫn: Với hv2 = 7,22 mm T’2 = 192,4 mm2 Tra bảng 22 TLHD ta chọn dây đồng tiết diện chữ nhật mã hiệu  Cд có:Я a = mm b = mm Tiết diện 35,1 mm2 Chọn sợi chập song song vòng Quy cách dây quấn sau:  Cд -  21 48 ;31,1 4,5  8,5 Tiết diện vòng dây: T2 = nv2.Td2 = 4.31,1 = 124,4 (mm2) Chiều cao thực vòng dây: hv2 = b’= 8,5 mm Mật độ dòng điện thực dây quấn hạ áp: 2 = I2 1443 = = 11,6 MA/m2 T2 124,4.10 6 10 Chiều cao thực dây quấn hạ áp Ở ta chọn dây quấn hình xoắn mạch đơn hốn chỗ, có rãnh dầu tất bánh dây l2 = b’.10-3(W2 +4) +k.hr2 (W2 +3).10-3 =8,5 (32+4)10-3 + 0,9.5 (32+3)10-3 = 0,464 (m) Trong k hệ số kể đến co ngót đệm sau ép chặt cuôn dây Chọn k = 0,9 11 Bề dày dây quấn hạ áp a2 = 4.a’.10-3 = 4.4,5.10-3 = 18.10-3(m) = 0,018 m 12 Đường kính dây quấn hạ áp: D2’ = d+2.a01 10-3 với a01 = 15mm, d = 0,17m; D’2 = 0,17+2.0,015 = 0,2 (m) 13 Đường kính ngồi dây quấn hạ áp D’’2 = D’1 + 2.a2 = 0,2+2.0,018 = 0,236(m) 14 Bề mặt làm lạnh dây quấn M2 = 2.t.k  (D2’ +a2)(a2 + b’10-3).W2 (m) Với k = 0,75 la hệ số kể đến che khuất bề mặt dây quấn que nêm chi tiết cách điện khác M2 =2.3.0,75.3,14(0,2 + 0,018)(0,018 + 8,5.10-3).32 = 2,612 m2 15 Trọng lượng dây quấn thứ cấp (hạ áp) D '2  D '2' W2.T2.103 (kg 0,2  0,236 = 28.3 32.124,4.10-3 = 72,9 (kg) Gcu2 = 28.t 16 Trọng lượng dây quấn thứ cấp kể cách điện Gdq2 = 1,06.Gcu2 =1,06.72,9 = 77,3 (kg) 3.2 Tính tốn dây quấn sơ cấp (cao áp): Dịng điện làm việc qua tiếp điểm: I1 = 16,5 A 22 Tiết diện tồn phần vịng dây T1 = nv1 T’d1.10-6 = 3,53 10-6 = 3,53 10-6 m2 = 3,53 mm2 Mật độ dòng điện thực: 1 = I1 16,5 = =4,67 (A/mm2) 3,53 T1 Số vòng dây lớp: W12  l1 10 0,464.103 1 =  = 176 (vòng) nv1 d '1 1.2,62 l1 = l2 = 0,464m ; d1’ đường kính dây kể cách điện (d’1 = d1 + 0,5 (mm) ) Số lớp dây quấn: n12 = W1 1700 = = 10 (lớp), nên lấy tròn n12 với số nguyên lớn 176 W12 Điện áp làm việc hai lớp kề nhau: U12 = W12U v = 2.176.11,55 = 4065,6 (V); Chiều dày cách điện lớp Căn vào U12, ta tra bảng 26 TLHD, ta chọn chiều dày cách điện lớp 4x0,12mm Tra bảng 18&19 tìm kích thước sau: Chiều rộng rãnh dẫn dầu a12 dây quấn áp cao ápp; chiều dày ống cách điện hai dây quấn  12 ; khoảng cách cách điện dây quấn cao áp a22; chiều dày ống giấy cách điện hai pha  12 ; khoảng cách từ dây quấn đến gơng l02 Phân phối số vịng dây lớp, chia tổ lớp: Do số lớp dây quấn láy tròn thành số nguyên nên số vịng dây lớp khơng W12 tính trên, cần phải phân phối cho số vòng dây lớp gần xấp xỉ với số ( nên phân phối hầu hết lớp có số vịng dây W12 phân phối cho hai vài lớp cùng) Để tăng điều kiện làm nguội thường theo chiều dày dây quấn thành hai tổ lớp Giữa hai tổ có rãnh dầu dọc trục a’22 Tổ lớp làm nguội khó khăn nên bố trí lớp tổ lớp ngồi Thường tổ lớp không 1/3 đến 2/5 tổng số lớp dây quấn Nếu kiểu dây quấn dùng làm cuộn HA hay TA hai tổ lớp nên bố trí có số lớp Kích thước rãnh dầu dọc trục xem bảng 54a Chiều dài dây quấn CA: a  [d'1 (n  m)  δ12 [(n  1)  (m  1)]  a' 22 ].10 3 (m) Trong n, m, số lớp tổ hợp, n+m = n12 Trong dây quấn điện áp 35 kV, thường đầu dây quấn - tức lớp cuộn cao áp người ta có bố trí chắn tĩnh điện kim loại dày 0,5 mm nối điện với dây cao áp chắn có cách điện hai phái cách điện lớp nên lúc chiều dày dây quấn cao áp là: 23 a1  [a'1 ( c  2 )].10 3 (m) Trong a’1 = n12= 4;  c  0,5mm ; 1 tra bảng 26, thông thường  c  2  2,5mm , nên a1  [7  2,5].10 3 = 0,0095( m) Cơng thức dùng để tính kích thước hình học cuộn dây, cịn lúc tính d.đ.đ tản cần tính a2 dùng cơng thức lúc coi rãnh dầu tăng lên thành a'12  (a12   c  2 ).10 3 , a12 tra bảng 19 10 Đường kính dây quấn: D’1 = D’’2 + a12 = 0,236 + 2.0,02 = 0,276 (m) 11 Đường kính ngồi cỉa dây quấn cao áp: D’’1 = D’1 + a1 = 0,276 + 2.0,0095 = 0,295 (m) 12 Khoảng cách hai trụ cạnh nhau: C = D’’1 + a22 10 3 = 0,295 + 0,018 = 0,313 (m) 13 Bề mặt làm lạnh dây quấn: Quấn dây quấn CA thành hai tổ lớp , chúng có rãnh dầu làm lạnh lớp quấn lên hình trụ có cách điện có que nêm M1  2.t.k. ( D'1  D' '1 )l1 = 2.3.0,88.3,14.(0,276 + 0,295).0,464 = 4,41 (m2) Với t = 3; k = 1; l1 = 0,464 m k = 0,88 hệ số tính đến bề mặt làm lạnh bị chi tiết che khuất 14 trọng lượng dây : Gcu1 = 28.t D1'  D1'' 0,276  0,295 W1.T1.103(kg) = 28.3 .1700.3,53.10-6.103 = 101,58 2 (kg) 15 Trọng lượng dây quấn sơ cấp kể phần cách điện Gdq1 = 1,06.101,58 = 107,68(kg) 16 Trọng lượng dây quấn sơ cấp thứ cấp: Gcu = Gcu1 + Gcu2 = 101,58 + 72,9 = 174,48 (kg) Gdq =1,06.174,48 = 185 (kg) 24 ... =1, 18 .1, 07 .1, 958.(Gt + 42,45 1. 1,35 Go) + 1, 18 .1, 07 1, 675 [ Gg + Go-(4+ 2).Go ] 2 + 1, 07 2 510 0 4.Tt / + 1, 07 2 210 0 Tt = = 2,473Gt +2 ,11 5Gg + 41G0 +12 3257,06.Tt = 2,473Gt +2 ,11 5Gg + 41G0 +12 3257,06.0, 016 7.x2... +12 3257,06.0, 016 7.x2 = = 2,473.5 31, 16+2 ,11 5.500 ,15 + 41. 43,88 +2058,39 .1, 12 = 66 61, 1 (VAr) 2.3.6 Thành phần phản kháng dịng điện khơng tải Theo cơng thức (2-62) TLHD 18 I0 = Qo 66 61, 1 = = 0,67(%) 10 .S 10 .10 00... : Gcu1 = 28.t D1'  D1'' 0,276  0,295 W1.T1 .10 3(kg) = 28.3 .17 00.3,53 .10 -6 .10 3 = 10 1,58 2 (kg) 15 Trọng lượng dây quấn sơ cấp kể phần cách điện Gdq1 = 1, 06 .10 1,58 = 10 7,68(kg) 16 Trọng lượng