Trong đĩ: Gdq = 36,05 (kg)- Trọng lượng dây quấn cao áp và hạ áp Gsắt từ = 202,1 (kg) G dầu = 137,7 (kg) Gv = 39 (kg) Gmáy = Gdq + Gsắt từ + G dầu + Gv Gmáy= 36,05+137,7+ 39 +202,1 = 414,85 (kg) VIII. Chọn sứđầu ra: 1. Sứ hạ áp:
Với điện áp U1 = 0 ÷ 220 (V). Theo tài liệu số 2 trang 133. Chọn kiểu sứ TPV 1/400 cĩ các thơng số như sau: a = 14 (cm), b = 8,5 (cm), d =φ16 , d1 = 4 (cm), d2 =7(cm), d3 = 4,5 (cm), d4 = 8,5 (cm), h = 22,5 (cm), khối lượng: 2 (kg) 2.Sứ cao áp: d d4 d1 d2 d3 a h b
Với điện áp U2 = 0 ÷ 120 (kV). Ta chọn sứ đầu ra gồm 8 bát sứ cĩ hình dạng như sau, do cơng ty gốm sứ Hải Dương chế tạo.
Chương 6
MẠCH ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ, ĐO LƯỜNG.
I. Giới thiệu về bàn điều khiển:
1. Chức năng của bàn điều khiển:
Bàn điều khiển (hay tủ điều khiển) dùng để điều khiển, đo lường, bảo vệ tồn bợ hệ thống thử nghiệm. Trong bàn cĩ bố trí các khe hở phĩng điện và các tụ điện tiêu thụ năng lượng đề phịng phía cao áp phĩng sang phía hạ áp đe dọa đến sự an tồn của người điều khiển, tất cả các thiết bị đều phải được nối đất. Ngồi ra trên bàn điều khiển cịn bố trí các đồng hồ, Ampemetre và Vonmetre đểđo lường của máy biến áp thử nghiệm.
Trong mỗi lần thử nghiệm nếu cĩ phĩng điện giữa các điện cực thử nghiệm hoặc khi động cơ điều khiển của máy biến áp điều chỉnh mềm bị kẹt bàn điều khiển sẽ tự động ngắt điện cung cấp cho máy biến áp cao áp đảm bảo an tồn cho thiết bị .
2. Các thiết bịđiều chỉnh:
Thiết bịđiều chỉnh dùng để thay đổi điện áp đưa vào cuộn dây hạ áp của máy biến áp thử nghiệm. Thiết bị điều chỉnh cĩ nhiệm vụ đưa điện áp ra cao áp từ 0 tới giá trịđịnh mức và khơng đượclàm méo đường cong điện áp. Nếu điều chỉnh theo kiểu phân cấp thì mỗi cấp khơng vượt quá 1 ÷ 1,5% giá trị điện áp thử nghiệm. Việc gián đoạn trong mạch điều chỉnh là khơng cho phép vì nĩ làm tăng sự quá điện áp trong sơ đồ thử nghiệm.
Trong thực tế máy biến áp thử nghiệm thường dùng các thiết bị điều chỉnh sau: bộđiều chỉnh điện áp tự ngẫu (máy biến áp tự ngẫu dùng chỗi điện),bộ điều chỉnh tự ngẫu nhờ di chuyển cuộn dây ngắn mạch, bộ điều chỉnh kiểu cảm ứng, kiển hữu tuyến, bộđiều chỉnh bằng biến trở lỏng, điều chỉnh kiểu chiết áp…
Các thiết bịđiều chỉnh đơn giản nhất là kiểu hữu tuyến, biến trở lỏng và chiết áp. Nhược điểm của các phương pháp này là tổn hao năng lượng lớn ảnh hưởng đến đường cong điện áp. Vì vậy khi thử nghiệm cách điện cuộn dây máy biến áp và máy điện quay phần lớn người ta sử dụng điều chỉnh tự ngẫu (máy biến áp tự ngẫu).
II. Chọn mạch điều khiển:
1. Điều chỉnh điện áp kiểu cảm ứng:
Việc điều chỉnh điện áp cĩ thể dùng tay hoặc tự động. 220
Hình 6.1. Mạch điện của máy IDS – 150 – 25 TH
ĐCĐA – Máy điều chỉnh điện áp kiểu cảm ứng (Trung Quốc) Kiểu GY – 1 – 25 TH; 25 kVA; 220/ 0 ÷ 400V.
BT – Máy biến áp thử nghiệm kiểu IDJ – 150 – 25 TH; 25kVA; 400/150 kV. P – Quả cầu phĩng điện ↵ = 150 (mm).
ATM – Aùp tơ mát cĩ cuộn điều khiển đĩng 220(V) – 200 (A). TI – Biến dịng điện 100/ 5 (A)và rơle dịng điện PT – 40.
Khi vận hành đĩng cửa phịng thử nghiệm. Khố TĐ cửa đĩng lại, đĩng cầu dao, nhấn nút đĩng mạch Đ. Cuộn hút sẽ các tiếp điểm, đèn xanh Đ1 sáng, ATM tự động đĩng lại, đèn đỏ Đ2 sáng. Bắt đầu tiến hành thử nghiệm, khi thử nghiệm xong, nhấn nút cắt C, cuộn hút mất điện, AMT ngắt ra đèn Đ1 thử nghiệm sáng.
Mạch điều khiển cĩ bộ điều chỉnh điện áp bằng biến áp điều chỉnh mềm với nguyên lý cuộn dây ngắn mạch di động. Phương pháp này được dùng trong máy thử cao áp TUR (Đức). Mạch điều khiển hồn tồn tự động. Người vận hành chỉ
mA P R 0 ÷150 V C R BT 25 100/ 5 A TI RI TĐ ĐX2 ĐX1 Đ C C CC C CC ATM Đ ĐCĐA
88 việc bấm các nút: tăng giảm áp, dừng lại ( tương ứng với quá trình điều chỉnh
dộng cơ). Tốc độ tăng áp theo yêu cầu 2 (kV/s).
ĐC – động cơ ba pha 9 (kV), 380 (V) lên xuống: khởi động từ quay phải của động cơ. CC – cầu chì 10 (A). Cửa – đèn báo ở giữa phịng thửû nghiệm. mA – đồng hồ miliampe. R- phụ tải thử nghiệm. CP – cầu phĩng điện ↵ 250. R CP C1 C2 V1 mA V2 V3 A CC CC K’ K” ATM CD
89
Hình 6.2. Mơ tả mạch điều chỉnh điện áp của máy TUR.
Ngồi ra cịn một số máy cĩ mạch điềøu khiển bằng các thiết bị điện tử như: máy Brem- und stosgerat 82012, máy điều khiển từ xa bằng hệ thống máy tính.
Các loại máy trên cĩ mạch điều khiển rất phức tạp,giá thành cao khơng thực sự cần thiết cho máy điện được thiết kế cho bài này. Vì vậy ta sẽ chọn mạch điều khiển cĩ điện áp bằng biến áp tự ngẫu. Sơ đồ mạch nêu ở hình 6.3.
3. Mạch điều khiển dùng cho máy biến áp thử nghiệm thiết kế: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
220 V ATM K KH 1 2 3 RI MBACA KV 0 ÷120 KV K R Đ4
Hình 6.3
4. Nguyên lý hoạt động:
a. Thiết bị dùng trong mạch điều khiển: - ATM – nguồn 220 (V)
- Đ1 : đèn màu đỏ. Khi ATM đĩng Đ1 sẽ sáng báo hiệu điện lưới vào đến bàn điều khiển.
- Đ2 : đèn màu đỏ. Khi đèn sáng.
+ Báo hiệu MBA cao áp ở trạng thái ngắt điện đầu vào (trước khi thử nghiệm).
+ Báo hiệu đã cĩ sự cố trong thí nghiệm.
- Đ3 : đèn màu xanh. Khi đèn sáng báo hiệu cĩ điện áp nguồn đặt trên đầu vào máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp cao áp.
- Đ4 : đèn màu vàng. Khi đèn sáng báo hiệu tay quay điều chỉnh điện áp về vị trí 0, thì mới cho phép đĩng Đ vào máy biến áp tự ngẫu.
- MBA TN: Đầu vào 220 (V); đầu ra 0 ÷ 220 (V). Cơng suất 20 (kVA) dùng điều chỉnh điện áp vào U1 của máy biến áp cao áp. Từ 0 ÷ 220 (V) tương ứng với điện áp ra từ 0 ÷ 120 (kV). - KH: khố đổi nối dùng để thay đổi dịng điện tác động của rơle dịng điện ứng với điện áp sau: + Vị trí 1: Uthử = Uđm = 120 (kV). + Vị trí 2: Uthử = 0,916 Uđm = 110 (kV). + Vị trí 3: Uthử = 0,83Uđm = 100 (kV). - RI: Rơle dịng điện tác động khi cĩ sự cố ngắn mạch, phĩng điện, chạm đất…ngắt điện nguồn ra khỏi máy nhờ tiếp điểm RI trong mạch điều khiển.
- Đ: Nút đĩng mạch điều khiển (thường hở).
- kV: Đồng hồ kilơvơnmetre: chỉ thị sốđiện áp cao trên đầu ra máy biến áp cao áp.
b. Nguyên lý:
- Đĩng ATM: đèn đỏ Đ1 sáng, đèn đỏ Đ2 sáng, tay quay điều chỉnh điện áp về 0. đèn vàng Đ4 sáng.
- Chuyển khố KH về vị trí 1, 2, 3 tuỳ theo cấp điện áp thử nghiệm. Mạch điều khiển sẵn sàng thí nghiệm:
- Aán nút Đ, đèn xanh Đ3 sáng, đèn đỏ Đ2 tắt.
- Quay tay quay tăng điện áp theo chiều kim đồng hồđến vị trí cần thiết. - Thử nghiệm xong quay tay quay ngược lại để giảm điện áp về 0.
- Aán nút ngắt N, đèn đỏ Đ2 sáng, đèn xanh Đ3 tắt báo hiệu đã ngắt điện đầu vào máy biến áp cao áp.
Trường hợp cĩ sự cố: bàn điều khiển sẽ tự động ngắt điện ra khỏi máy biến áp cao áp. Nhờ tiếp điểm RI trong mạch điều khiển, đèn xanh Đ3 tắt, đèn đỏ Đ2 sáng.
5. Sơđồ bố trí bàn điều khiển:
III. Đo lường điện áp thử nghiệm:
KH 1 2 3
ATM N Đ
Đ1 Đ2 Đ3 Đ4
Uvào Ura
- Đo lường điện áp xoay chiều được tiến hành bằng vơn kế. Tuy nhiên những vơn kế thơng thường chỉ đo được điện áp thấp, cao nhất chỉ đến vài trăm vơn. Khi đo điện áp cao hơn phải dùng phương pháp gián tiếp.
Với máy biến áp thử nghiệm. Điện áp ra thường rất lớn từ vài chục đến vài trăm kV, hoặc cĩ thể lớn đến hàng nghìn kV. Nếu ta dùng đồng hồ đo trực tiếp cĩ điện trở phụ thì cơng suất tổn hao trong đồng hồ sẽ lớn. P = U.I và cũng khơng cĩ thiết bị nào đểđo được điện áp cao như vậy.
- Vì vậy ở điện áp cao người ta dùng máy biến điện áp. Thực chất của máy biến điện áp là một máy biến áp thơng thường mà cuộn dây sơ cấp nối với điện áp cần đo, cuộn thứ cấp nối với vơnmét, vơnmét cĩ điện trở lớn nên cĩ thể xem máy biến điện áp như là hở mạch.
- Để đơn giản cho việc chế tạo và sử dụng người ta thường quy ước điện áp định mức phía thứ cấp từ 100 ÷ 200 (V). Điện áp sơ cấp được thiết kế theo điện áp cần đo và mặt của vơnmét được khắc độ theo cấp điện áp đĩ và cĩ ghi tỷ lệ biến áp trên mặt của vơnmét. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Ở những điện áp rất cao điện trở cách điện của biến áp hoặc biến dịng phải rất lớn và trở thành rất đắt tiền. Do đĩ, người ta sử dụng biện pháp đo khơng tiếp cận. Trong đĩ thiết bị đo gồm các thiết bị thụ cảm được đặt trên dây dẫn cao áp, rồi người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như: hiệu ứng cĩ được về hạ áp bằng từ trường hay sĩng điện từ… Tuy nhiên những biện pháp này cho đến nay vẫn cịn là những biện pháp thử nghiệm, chưa đưa vào sử dụng rộng rãi.
- Đối với máy biến áp thử nghiệm được thiết kế như trên ta cĩ thể sử dụng các biện pháp đo sau:
1.Đặt đồng hồ đo phía hạ áp của máy biến áp:
Đây là phương pháp đo đơn giản nên cũng được áp dụng. Nhưng thực tế phương pháp đo này gây sai số lớn. Để làm giảm sai số của phép đo này ta dùng phương pháp bù điện áp bằng cách quấn thêm số vịng dây vào dây quấn hạ áp. Tuy nhiên, phương pháp làm này người ta ít sử dụng. Đo điện áp cao áp ta chỉ cần đặt một vơnmét cĩ khắc độ kV qua tỷ số máy biến áp ở phía hạ áp máy biến áp thử nghiệm.
2. Đặt đồng hồ đo phía cao áp của máy biến áp thử nghiệm:
V Ura
Sơ đồ (a): Lấy điện áp ra đo từ hai đầu mối hàn trích trong cuộn cao áp. Ta phải tính sao cho khi điện áp ra bằng điện áp định mức (như U2đm = 120 kV) thì đồng hồ vơn cĩ giá trị điện áp bằng dm
120000
U 120(V) 1000 =
= . Đồng hồ
vơn được khắc độ kV. Khi đĩ sẽ chỉ 120 (kV). Để đo được chính xác thì dịng điện tiêu thụ trong vơnmét khơng vượt quá 5% dịng định mức cuộn cao áp .
Sơ đồ (b): Tạo một cuộn dây đo lường đặt bên thứ cấp máy biến áp để đặt đồng hồ vơnmét (được khắc giá trị kV). Phương pháp này cũng giống như dùng máy biến điện áp. Đạt được độ chính xác cao.
3. Đo lường cao áp qua bộ phân áp dùng tụđiện:
Phương pháp này dùng cho máy biến áp thử nghiệm cao áp cĩ điện áp ra lớn. Người ta dùng phương pháp đo lường cao áp thực hiện qua bộ phân áp tụđiện.
C1 – Bộ tụ cao thế. C2 – Bộ tụ hạ thế. - Điện áp rơi trên bộ tụ C1 là 1 1 1 q C U = - Điện áp rơi trên bộ tụ C2 là 2 2 2 q C U = U1 + U2 = Uđm = Ura Ura Uvào V Ura Uvào kV Hình a Hình b V Ura Uvào C1 C2
- Bộ tụ C1 cĩ nhiệm vụ chịu điện áp ra lớn rơi trên nĩ. Điện áp trên bộ tụ C2 sẽ chính bằng điện áp cần đo. Ta mắc đồng hồ vơnmét khắc chia độ kV song song với bộ tụ C2.
- Để loại trừ sai số lớn khi đo điện cao áp phải so sánh điện áp ra với trị số xác định từ trị sốđiện áp sơ cấp và hệ số biến áp.
IV. Chọn phương án đo:
Như phần trên đã phân tích, cách đặt đồng hồ hạ áp kết quả đo khơng chính xác. Trong diều kiện khơng cĩ sẵn đồng hồ kV cũng như các thiết bịđo phía cao áp khác, ta cĩ thể chọn phương án đo hình a hoặc b. cách này tương đối đơn giản, đảm bảo độ chính xác cao. Phương án hình a do phải đặt đầu đo phía cao áp nên cần phải chú ý yêu cầu cách điện cao. Ta sẽ chọn phương án hình b. ta sẽ mắc thêm vào trụ thép một cuộn dây dùng để đo lường cĩ điện áp định mức 120 (V), khi U1 = 220 (V) tương ứng với U2 = 120 (kV).
Đồng hồ sẽ được khắc độ kV theo tỷ lệ 1/1000. Thực tế, nhiều máy biến áp thử nghiệm khi chế tạo đều cĩ thên cuộn đo. Hai đầu cuộn dây này được đấu trên nắp thùng, khi đĩ cuộn hạ áp được xem như cuộn sơ cấp của máy biến điện áp cĩ U1 = 220 (V). W1 = 68 (vịng). Số vịng dây cuộn đo thứ cấp sẽ được tính: ' ' 2 2 ' 1 u 1 2 0 w . 6 8 . 3 7 u 2 2 0 w = = = (vịng) TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 – Thiết kế máy biến áp điện lực. Phan Tử Thụ 2 – Thiết kế máy biến áp. Phạm Văn Bình
Lê Văn Doanh
3 – Giáo trình kỹ thuật điện cao áp. Võ Viết Dạn
4 – Sổ tay vật liệu kỹ thuật điện. BộĐiện Và Than
5 – Khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm. Bộ năng lượng
6 – Cơng nghệ chế tạo máy điện và máy biến áp. Nguyễn Đức Sỹ
7 – Bảo dưởng và thử nghiệm thiết bị trong hệ thống điện. Lê Văn Doanh Phạm Văn Chới Nguyễn Thế Cơng Nguyễn Đình Thiên 8 – Vật liệu kỹ thuật điện. Nguyễn Xuân Phú Hồ Xuân Thanh 9 – Thiết kế máy điện. Nguyễn Hồng Thanh Trần Khánh Hà MỤC LỤC Lời nĩi đầu ... 1
Chương I. Tìm hiểu về máy biến áp cao áp ... 3
I. Nguyên lý cấu tạo của bộ thử nghiệm cao áp ... 3
II. Các loại máy tạo điện áp cao dùng trong thử nghiệm ... (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hiện nay ... 13
V. Những thử nghiệm thiết bị dùng máy tạo điện áp cao ... 35
Chương II. Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo máy biến áp cao áp ... 44
Chương III. Chọn phương án dây quấn ... 46
A.Phương án 1 ... 46 B. Phương án 2 ... 47 C. Phương án 3 ... 48 D.Phương án 4 ... 49 E. Phương án 5 ... 51 F. Phương án 6 ... 52
Chương IV. Tính tốn lõi thép và dây quấn máy biến áp ... 55
§ 4.1. Tính tốn các kích thước chủ yếu ... 56
I. Tính các đại lượng cơ bản ... 56
II.Chọn số liệu xuất phát và tính tốn các kích thước chủ yếu ... 56
§ 4.2. Tính tốn dây quấn ... 64
I. Dây quấn hạ áp ... 64
II.Dây quấn cao áp ... 68
§ 4.3. Xác định các kích thước cụ thể của lõi sắt ... 76
Chương V. Xác định các tham số của máy ... 81
I. Xác định tổn hao ngắn mạch ... 82
II. Xác định điện áp ngắn mạch ... 83
III. Tính tổn hao khơng tải ... 85
IV. Tính dịng điện khơng tải ... 87
V. Tính tốn nhiệt của dây quấn ... 90
VI. Thiết kế thùng dầu và tính tốn nhiệt của thùng dầu ... 90
VII. Trọng lượng máy biến áp ... 94
VIII. Chọn sứ ... 94
Chương VI. Tính mạch bảo vệđo lường và điều khiển ... 97
I. Giới thiệu về bàn điều khiển ... 97
II. Chọn mạch điều khiển ... 98
III. Đo lường điện áp thử nghiệm ... 103
Tài liệu tham khảo ... 107