ĐỒ án tót NGHIỆP THIẾT kế máy BIẾN áp điện lựg 3 PHA GÔNG SUẤT 1250 kVA

TRƯỞNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LựG PHA GƠNG SUẤT 1250 kVA Lê Thành Cơng cong.ltl73698@sis.hust.edu.vn Ngành Kĩ Thuật Điện Chuyên ngành Thiết Bị Điện - Điện Tử Giảng viên hướng dẫn: Ths: Phạm Minh Tú Bồ môn: ♦ Viện: Thiết hỉ điện - điện tử Điện HÀ NỘI, 10/2020 Chữ ký GVHD Bộ GIÁO DỤG VÀ ĐÀO TẠO GỒNG HÒA Xà HỘI GHỪ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI Độc ỉập - Tự - Hạnh phủc ========0000======= NHIỆM VỤ THIẾT KÉ TÓT NGHIỆP Họ tên: Lê Thành Gơng MSSV: 20173698 Khố: K62 Ngành học: Thiết hỉ điện - Điện tử Đe tài thiết ke tốt nghiệp Thiết kế máy hiến áp điện lực pha công suất 1250 kVA Các số liệu thiết kế ban đầu - Dung lượng: s= 1250kVA - Điện áp: u /u2 Ó22/0.4 kV - Tần số: 50 Hz - Tốn hao không tải: V0: 1115 w - Tốn hao ngắn mạch: Pn < 10690 w - Điện áp ngắn mạch: un::% - Tố nối dây: A / Y -11 Nội dung tính tốn thiết kế - Tính tốn kích thước chủ yếu - Tính tốn điện từ - Tính toán nhiệt Các vẽ đồ thị: 4:5 hản vẽ A0, A1 Ngày nộp quyễn: 25/1/2020 Ngày 25 tháng năm 2020 LÃNH ĐẠO Bộ MÔN CÁN Bộ HƯỚNG DẪN Phùng Anh Tuấn Phạm Minh Tú LỞI GẢM ƠN Trong trình học hách khoa 3,5 năm em quãng thời gian dài, nhung không ngắn để em cảm nhận đuợc hết nhiệt huyết, tận tâm nguời lái đò thời đại Em xin chân thành cảm on đến nguời thầy, cô hách khoa đặc hiệt hon thầy Viện Điện Để hồn thành hản đồ án em xin gửi lời cảm on sâu sắc đến thầy Phạm Minh Tú - nguời trực tiếp huớng dẫn em, thầy dành nhiều thời gian công sức để hảo em suốt trình thực đề tài đồ án Dù có cố gắng, nhung hản đồ án khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót, em mong q thầy cơ, giảng viên đua ý kiến đóng góp giúp đữ để hản đồ án đuợc hoàn thiện hon Hà Nội, ngày thảng 10 năm 2020 Sinh viên thực Lê Thành Công MỤG LỤG Lời cảm ưn .iii Mục ỉục iv Danh mục hình vẽ vi Danh mục bảng biểu viii Danh mục từ viết tắt .viii Lời noi đâu GHƯƠNG TÔNG QUAN VỀ MÁY BIỂN ÁP .2 1.1 Vài nét khái quát máy hiến áp .2 1.2 Định nghĩa MBA 1.3 Các đại lượng định mức 1.4 Cấu tạo MBA 1.5 Nguyên lí làm việc 10 1.6 Phân loại MBA 11 1.7 Mục đích yêu cầu nhiệm vụ thiết kế 12 GHƯƠNG TINH TOÁN GÁG KIGH THƯỚG GHỦ YỂU 15 2.1 Xác định đại lượng điện hản 15 2.2 Chọn số liệu xuất phát tính kích thước chủ yếu 16 GHƯƠNG TÍNH TỐN DÂY QUẤN 26 3.1 Các yêu cầu chung với dây quấn 26 3.2 Tính tốn dây quấn HA 34 3.3 Dây quấn CA 37 GHƯƠNG TÍNH TỐN THAM SỐ NGẮN MẠGH 43 4.1 Xác định tốn hao ngắn mạch 43 4.2 Điện áp ngắn mạch 46 4.3 Tính lực học dây quấn MBA 48 GHƯƠNG TÍNH TỐN GUỐC GÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠGH TỬ 51 5.1 Xác định kích thước cụ thể lõi sắt .51 5.2 T ống chiều dày thép tiết diện trụ 53 5.3 T oàn hộ tiết diện hậc thang trụ 53 5.4 T iết diện hậc thang gông 53 5.5 Thể tích góc mạch từ 53 5.6 T iết diện hữu hiệu (thuần sắt) trụ .53 Tiết diện hữu hiệu (thuần sắt) gông 53 5.8 T iết diện khe hờ khơng khí nốinghiêng 53 5.9 Thể tích sắt góc mạch từ 53 5.10 Chiều cao trụ 53 5.11 Khoảng cách hai tâm trụ 54 5.12 Khối lượng sắt góc 54 5.13 Khối lượng sắt gông 54 5.14 Khối lượng sắt trụ 54 5.15 Khối lượng sắt trụ gông 54 GHƯƠNG TỐN HAO KHƠNG TẢI, DỊNG ĐIỆN KHƠNG TẨI VÀ HIỆU SUẤT MBA .55 6.1 Tính lại trị số từ cảm lõi sắt 55 6.2 Tốn hao không tải 55 6.3 Công suất từ hóa khơng tải 56 6.4 Dịng điện khơng tải 57 6.5 Hiệu suất MBA tải định mức 58 6.6 Hiệu suất MBA 50% tải định mức 58 GHƯƠNG TÍNH TỐN NHIỆT GỦA MBA 59 7.1 Tính tốn nhiệt dây quấn 59 7.2 T ính tốn nhiệt thùng .61 7.3 Tính tốn cuối nhiệt độ chênh dây quấn dầu MBA .67 GHƯƠNG XÁG ĐỊNH SƠ Bộ RUỘT MÁY, VỎ MÁY, DẦU MBA 69 8.1 Khối lượng ruột MBA .69 G:HưoKhốy.ượỄiỵNuGÁBA:'H]"TiẾT"KH'Ác::::::::::::::::::;::;::;::;'.::'.::'.::'.:::'.::'.::;69 9.1 Dầu MBA 71 9.2 Sứ xuyên 74 9.3 Chỉ thị dầu 74 GHƯƠNG 10 KẾT LUẬN 75 GHƯƠNG 11 GHUYÊN ĐỀ BẢO DƯỠNG MBA DẦU 77 11.1 Vì phải hảo dưỡng MBA 77 11.2 N guyên nhân gây hư hỏng MBA 77 11.3 Qui trình hảo dưỡng MBA .78 TÀI LIỆU THAM KHẨO 84 DANH MỤG HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ mạng truyền tải đơn giản .2 Hình 1.2: MBA hạ áp ba pha 1250 kVA Hình 1.3: Hình ảnh bên MBA pha Hình 1.4: Kết cấu mạch từ kiểu trụ .5 Hình 1.5: Mạch,từ phẳng pha trụ Hình 1.6: Kết cấu mạch Từ kiểu bọC Hình 1.7: Mạch từ kiểu trụ bọc .6 Hình 1.8: Dây quấn đồng tâm .7 Hình 1.9: Dây quấn xen kẽ Hình 1.10: Vỏ MBA ba pha Hình 1.11: MBA pha làm việc có tải 10 Hình 1.12: MBA truyền tải 11 Hình 1.13: MBA hàn 11 Hình 1.14: MBA tự ngẫu 11 Hình 1.15: MBA đo lường pha 12 Hình 1.16: MBA đo lường pha 12 Hình 2.1: Suất tốn hao trụ 18 Hình 2.2: Suất tốn hao gông .18 Hình 2.3: Tốn hao khơng tải theo hệ số p 24 Hình 2.4: Giá thành vật liệu theo hệ số p 24 Hình 3.1: Các phương pháp quấn dây 27 Hình 3.2: dây quấn hình ống .27 Hình 3.3:Quá trình quấn dây quấn hình ống kiểu trụ 28 Hìỉlh 3.4: Quy ÍPỈÈ? ỈỊtHấA ÍÈỹquấir hình xơắtrííiạcỉr đơn ::::::::: 20 Hình 3.6:Quá trình quấn dây quấn hình xoắn mạch kép 30 Hình 3.7: Hốn vị phân bố dây quấn hình xoắn mạch kép 12 sợi chập .31 Hình 3.8: Cách điện phần đầu dây dây dẫn hình ống nhiều lớp 32 Hình 3.9: Dây quấn xốy ốc liên tục 33 Hình 3.10:Quấn dây quấn hình xốy ốc liên tục 33 Hình 3.11: Kích thước vòng dây HA 36 Hình 3.12: Sơ đồ điều chỉnh điện áp 38 Hình 3.13: Kích thước bánh dây CA 40 Hình 3.14: Cách chia bánh dây cao áp 41 Hình 4.1: Từ trường tản dọc ngang dây quấn đồng tâm 49 Hình 5.1: Kẽt cấu lõi thép 51 Hình 5.2: Kích thước thép trụ 52 Hình 5.3: Kích thước thép gơng .52 Hình 7.1: Hình dáng kích thước vách thùng dạng cánh sóng 62 Hình 7.2: dùng để xác định kích thước thùng 63 Hình 7.3: kích thước thùng 64 Hình 11.2: Bẩn ve sư thẽ T.7.* rrr 77 7 1LllLllLllLllLllLllLllLllLllLllLHL1179 Hình 11.3: Bẩn ve sư hạ thẽ 80 cao DANH MỤG BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng tính tốn sơ với p khoảng 1,2 đến 3,6 23 Bảng 3.1: Bố trí dây quấn cao áp 41 Bảng 5.1: Kích thước tập thép trụ gông .51 Bảng 5.2: số thép trụ gông 53 Bảng 9.1: Bảng đặc tính kỳ thuật dầu cách điện MBA có chất phụ gia kháng oxy hóa 42 Bảng 9.2: Chỉ tiêu kĩ thuật đặc trưng dầu Unitrans Oil (Hi-Volt) 73 Bảng 10.1: Thông số dây quấn HA .75 Bảng 10.2: Thông số mạch từ .76 Bảng 10.3: Thơng số tính tốn nhiệt 76 Bảng 10.4: Đánh giá thông số tính tốn 76 Bảng 11.1: Thông số tham khảo dầu .83 DANH MỤG TỪ VIẾT TẤT MBA: Máy biến áp CA: Cao Áp HA: Hạ áp LỞI NÓI ĐẦU Với nhu cầu đáp ứng nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nuớc hệ thống điện Việt Nam đuợc phát triển mạnh mẽ Tống cơng suất đặt nguồn điện tồn hệ thống đạt 54.880 MW, tăng khoảng 1800 lần so với năm 1954 Sản luợng điện sản xuất mua EVN năm 2019 đạt 231,1 tỷ kWh Việt Nam cấp điện luới quốc gia cho 63/63 tỉnh thành 11/12 huyện đảo với tỷ lệ số hồ dân có điện nuớc đạt 99,25% [2] Đi việc phát triển nguồn điện, luới điện Việt Nam có huớc phát triển đáng ghi nhận, kể luợng chất Tống dung luợng MBA đạt khoảng 57.750 MVA với 31 trạm biến áp 500/220 kV 128 trạm biến áp 220/110 kV để đáp ứng chuyển tải điện đến hầu hết phụ tải khắp nuớc [2] Trong thời gian qua, em tiến hành thực đồ án tốt nghiệp với đe tài “Thiết ke máy biến áp điện lực pha cơng suất 1250 kVA — Do cịn hạn chế, đồ án em khó tránh khỏi thiếu sót, em mong đuợc dẫn góp ý từ thầy Em xin phép đuợc gửi lời cảm ơn chân thành đến Ths Phạm Minh Tú tận tình huớng dẫn, động viên giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo, cán Viện điện, đặc biệt môn Thiết bỉ điện - Điện tử quan tâm giúp đỡ em suốt trình học tập truờng Hà Nội, ngày thảng 10 năm 2020 Sinh viên thực Lê Thành Công GHƯƠNG TỐNG QUAN VỀ MAS BIỂN ÁP 1.1 Vài nét khái quát máy biến áp Đe dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây truyền tải phân phối điện (hìnhl.l) Nếu khoảng cách nơi sản xuất điện hộ tiêu thụ lớn, vấn đề lớn đặt cần giải việc truyền tải điện xa cho kinh tế Hộ tiêu thụ May phát diựn Đường dâv Ĩi-Lí Mây biên ãp tăng ảp Mây biẻn âp giam áp Hình 1.1: Sơ đỗ mạng truyền tải đơn giản Như ta biết, công suất truyền tải đường dây điện áp tăng cao dịng điện chạy đường dây giảm xuống, có the làm;tiết diện dây nhỏ do, trọng dượng,và chiph-í-1 'ây ;giảm;xuống.-; YLthế muốn truyền tải-; cơng suấtTớn aivxa Lomnào tiết kiệm nường 'ây người ta phải 'ùng điện áp cao, 'o cần phải có thiết bỉ đe tăng áp đầu đường 'ây lên Mặt khác hộ tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp từ 0,4 đến kY 'o tới phải có thiết bỉ giảm điện áp xuống Những thiết bỉ 'ùng đe tăng áp đầu máy phát tức đầu đường 'ây 'ẫn điện giảm điện áp tới hộ tiêu thụ tức cuối đường 'ây 'ẫn gọi máy biến áp (MBA) Trong hệ thống điện lực muốn truyền tải phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận hộ tiêu thụ cách hợp lý thường phải qua - tầng tăng giảm điện áp Do tống công suất MBA hệ thống điện lực thường gấp - lần công suất trạm phát điện Những MBA 'ùng hệ ểmgiổinỉìiệỉis gụitlàiMBjíảiđíệặí^ị!^hấb'•l,í^l;MBA Ngồi MBA điện lực cịn có nhiều loại MBA 'ùng ngành chun mơn MBA chuyên 'ùng cho lò điện luyện kim, MBA hàn điện, MBA 'ùng thiết bỉ chỉnh lưu, MBA 'ùng cho đo lường 1.2 Định nghĩa MBA MBA thiết bỉ điện từ tĩnh, làm việc 'ựa nguyên lí cảm ứng điện từ, 'ùng đe biến đối hệ thống điện xoay chiều điện áp thành hệ thống điện xoay chiều điện áp khác với tần số không đối 10 11 Ăn mịn Sulfur PCBs Khơng Khơng (*) (*): Giới hạn phát chất PCB đầu thiết hỉ cho phép < ppm Với đặc tính ta chọn loại dầu Unitrans Oil (Hi-Volt), Dầu hiến sản xuất từ dầu khống tinh chế, có phụ gia chống oxyl hoá, sử dụng cho thiết hỉ cách điện kín h.oặc hờ Dầu có thẻ sử dụng thay dung lẫn với loại dầu cách điện Castrol, Shell, Total Ưu điểm loại dầu là: Tính cách điện tốt, độ ốn đỉnh cao, độ hền oxyl hoá cao, độ nhớt thấp, trao đối nhiệt hữu hiệu Dầu cách điện UNITRANS OIL không gây nguy hại sức khoẻ an toàn thực qui đỉnh, tiêu chuẩn an tồn vệ sinh cơng nghiệp q trình sử dụng Bảng 9.6: Chỉ tiêu kĩ thuật đặc trưng dâu Unỉtrans Oiỉ (Hi-Voỉt) STT Chỉ ti Phương pháp Màu sắc Tỷ trọng 20oC, max, kg/l Nhiệt độ chớp cháy cốc kín, min, OC Nhiệt độ đơng đặc, max, OC Độ nhớt động học, max, cSt + +40OC + 0OC + -15OC ATSMD1298 ATSM D93 ATSM D97 ATSM D445 Trỉ số trung hòa, max, mgKOH/g Ăn mòn lưu huỳnh 120 OC, 19 ATSM D974 ATSMD1275 ATSMD1816 11 Điên áp, đánh thủng, min, kV + Từ tnùng (2:5mm) + Sauk hi lọc sấy Độ hền oxyl hóa 120OC sau 164 + Độ axit tống cộng mgKOH/g, max, % + Hàm lượng cặn, max, %Wt Hệ số tốn thất điện môi 90OC (40 đến 62hz), max Hàm lượng nước, max, ppm 12 Nhiệt độ Aniline, OC 10 Chỉ số Trong suốt Không màu n An Cĩ J%J!Uỉlg HIU! 0,890 140 -30 16,5 70 800 0,02 Khơng ăn mịn 45 65 ATSMD2240 Khơng ăn mịn 0,25 0,01 ATSM D924 0,05 ATSMD1533 30 ATSM D661 63-84 9.2 Sứ xuyên Các sứ dây quấn CA HA làm nhiệm vụ cách điện dây dẫn với vỏ máy Tùy theo điện áp MBA mà dùng sứ cách điện có dầu khơng có dầu + Sứ xuyên phải chịu dòng đỉnh mức dòng tải cho phép MBA Các sứ xuyên phải loại trời cấp điện áp phải loại với + Toàn sứ xun phải bố trí hợp lý bên ngồi vỏ MBA, cấp điện áp phải phía với Ta chọn loại sứ CA loại TPV 22/200, sứ HA sứ TPV 1/2000 9.3 Chỉ thị dầu Thiết bị dùng để báo mức dầu MBA, phần thị khơng tiếp xúc trực tiếp với dầu Nhìn vào cửa số thị dầu để biết mức dầu máy CƯ cấu chLthỉ mức 'ầu phải bố trí cho việc quan sát thị mức dầu thuận tiện MBA vận hành GHƯƠNG 10 KÉT LUẬN Như qua phần tính tốn, em hoàn thành việc thiết kế máy biến áp theo yêu cầu đề Các vấn đề tính tốn sau: - Tính tốn dây quấn MBA - Tính tốn ngắn mạch Tw* tốn ởáchtêíthởng mạalgtfei - Tính tốn nhiệt Trong đồ án em sử dụng phần mềm Excel để tiện dụng cho phần tính tốn, phần mềm Word để trình bày văn Kết đồ án hoàn tồn phù hợp với với nhu cầu đặt ra, tính ứng dụng vào thực tế có đáp ứng tiêu chuẩn dụng cho MBA thỉ trường Qua đồ án thiết kế em tiếp thu thêm nhiều kiến thức MBA, cách điều chỉnh hiệu chỉnh thông số cho phù hợp với yêu cầu MBA, em nâng cao kĩ tin học văn phòng, thành thạo excel word cách trình bày văn bản, Dưới thơng số ẫ tính tốn được: Bảng 10.7: Thông số dây quấn HA Tên thông số _ Đặc tính _Dây quấn CA Dây quấn xoáy ốc liên tục Chiều cao rãnh điều chỉnh CA (7,5) mm Số vòng dây bánh CA bánh 22x78 Số vòng dây bánh điều20chỉnh vòngCA Tiêt diện dây dẫn CA _ 2,1x5,8 mm Chiều cao cuộn cao áp 760 mm _Dây Quấn HA _ Dây quấn hình xoắn kép Chiều cao rãnh dầu HA mm Số vòng dây HA 17 Vòng Tiết diện dây dẫn HA 4,5x17,5 mm Số sợi chập HA 12 sợi Chiều cao dây quấn HA 760 mm Bảng 10.8: Thông số mạch từ Tên thông số Lõỉ thép Cách xếp Số mốỉ nốỉ nghỉêng Đặc tính pha, trụ Xen kẽ 0,238mm Số bậc gông Bảng 10.9: Thông số tỉnh toản nhiệt Đặc Tên thơngtính _ số Thùng phẳng có thùng _ vách dạng cánh sóng Loạỉ 166O mm Chỉều c ao thùng 1579 mmChỉều dàỉ thùng Chỉều rộng thùng 631,4 mm Số cánh só ng _ 54 Độ tăng nhỉệt độ cùa dầu O 49,4 Độ G tăng nhỉệt dộ dây CA Độ tăng nhỉệt độ dây HA _525OG _ 51,98OG Bảng 10.10: Đảnh giả thông số tỉnh toản Tên thông số Công suất đỉnh mức Thông số máy 1250 kVA Thông số tính tốn Đánh gỉá Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt ĐệnáptsíứcỀp Tần số đỉnh mức Đỉều chỉnh đỉện áp cao Tố đấu dây Tốn hao không tải Tốn hao ngắn mạch Đỉện áp ngắn mạch Độ tăng nhỉệt độ cùa dầu Độ tăng nhỉệt độ dây CA tì'kV 50 hz ±2x2.5% Dyn11 1115 w 10690w 6% 65OG 1170 w 10956w 5,5% 49,4OG 58,5OG Độ tăng nhỉệt độ dây HA 65OG 51,98OG 60 OG GHƯƠNG 11 GHUSÊN ĐỀ BẨO DƯỠNG MBA DẦU 11.1 Vì phải bảo dưỡng MBA MBA loại máy khác, sau thời gian hoạt động cần có kiểm tra đỉnh kỷ xem tình trạng máy Vì qui trình bảo dưỡng MBA cần tiến hành thường xuyên xuất VủÉỸiổuymáỳbxo nrghbảo ổưỡqMBAtỉ¥íHUậnii^ii1giiíh’ bỉhgiqu^trạnhiSảạt động sản xuất, kinh doanh Ngồi ra, việc bảo dưỡng MBA giúp giảm thiểu khấu hao điện làm tăng tuối thọ thiết bỉ điện Mục đích việc bảo dưỡng MBA đảm bảo phận bên trong, bên phụ kiện MBA tình trạng tốt, chức năng, vận hành an tồn Mục đích thứ hai khơng phần quan trọng lưu lại hồ SƯ ve tình trạng MBA MBA bảo dưỡng đỉnh kỷ theo điều kiện vỏ tình trạng máy Gách thứ hai cách tiết kiệm chi phí bảo dưỡng Yêu cầu bảo dưỡng đưa dựa kết hợp điều kiện sau: kiểm tra, phân tích mẫu 'àuu-eđa? t^laọud,tJỉơWlgốsốll