CHƯƠNG III MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

- MBA là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng, trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q... c Phạm vi ứn

MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

Chương III

- MBA là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng, trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q

I KHÁI NIỆM

C u t o MBA 1 pha 2 cu n daây ấ ạ ộ

I KHÁI NIỆM

MBA 1 pha 2 cu n dây ở NMĐ Ialy ộ

I KHÁI NIỆM

I KHÁI NIỆM

C u t o MBA 3 pha 2 cu n daây ấ ạ ộ

I KHÁI NIỆM

I KHÁI NIỆM

MBA 3 pha 2 cu n dây ở TBA Phú Lâm ộ

I KHÁI NIỆM

I KHÁI NIỆM

3 MBA 1 pha 2 cu n dây ở TBA Phú Lâm ộ

I KHÁI NIỆM

II TÍNH TOÁN PHÁT NÓNG MBA

Phương trình phát nóng MBA :

∆ PMBA.dt = G.C.d θ + β .F. θ .dt

Tổn thất trong

MBA

Làm nĩng MBA

Làm nĩng mơi trường xung quanh

Trong đó :

C - tỷ nhiệt của MBA - Ws / g 0C

F - diện tích t n nhi t ả ệ - cm2

θ - độ ă t ng nhiệt - 0C

β - h ng s t n nhi t ằ ố ả ệ - W / cm2.0C

1 - Tính tốn phát nĩng MBA

Giải phương trình vi phân trên ta được :

) 1

τ = CG/ β F : hằng số thời

gian phát nóng của MBA

θ0

Công suất định mức MBA Hệ thống làm lạnh τ (giờ)

Từ 100 đến 125 MVA Tuần hoàn cưỡng bức 2,5

> 125 MVA Tuần hoàn cưỡng bức có quạt 3,5

Trị số τ phụ thuộc vào công suất định mức MBA và hệ thống làm lạnh

→ Với MBA để đạt được nhiệt độ ổn định thời gian làm việc

T = 4 ÷ 5 τ = 10 ÷ 14 h

1 - Tính tốn phát nĩng MBA

2 - Tính tốn phát nĩng MBA khi vận

Nhiệt độ của MBA khi vận hành với đtpt bậc thang

Tính toán quá tải của

MBA khi vận hành với

a ) Quá tải bình thường

cho nhiệt lượng tỏa ra trong MBA là như nhau.

a ) Quá tải bình thường

S B

S tải

S tải

a ) Quá tải bình thường

* Bước 2 : Trong các vùng quá tải chọn vùng có Σ Si 2.Ti lớn nhất để tính S2đt

a ) Quá tải bình thường

S S

a ) Quá tải bình thường

* Bước 4 : Chọn 10h trước vùng tính S2 để tính ( )

10h 10h

T n

t n-1

S max

S tải

a ) Quá tải bình thường

- N u ế k2cp > k2 thì MBA đã chọn

có thể vận hành quá tải được

- N u ế k2cp < k2 thì chọn MBA có

công suất lớn hơn.

K 2cp

b ) Quá tải sự cố

Khi 1 MBA b h , MBA còn lại có thể vận hành trong ị ư chế độ quá tải sự cố với hệ số quá tải k2cp = kqtsc, nh ng ư lúc đó thời gian quá tải không được quá 6h , đồng thời độ non tải k1 cũng phải nhỏ hơn 0,93 để bù lại MBA chỉ được vận hành như vậy trong 5 ngày đêm liên tiếp.

* Bước 1 : Chọn công suất SB sao cho

kqtsc .SB > Smax hay SB > Smax / kqtsc

S tải

S B

S B

* Bước 2 : Ki m tra đi u ki n ể ề ệ T2 < 6h

b ) Quá tải sự cố

S tải

10h 10h

c ) Quá tải ngắn hạn

Trong trường hợp đặc biệt, để hạn chế cắt phụ tải, có thể vận hành theo khả năng quá tải ngắn hạn của MBA không cần phải tính K1 , K2 và T2 như trên mà sử dụng bảng sau :

Khả năng quá tải 1,3 1,45 1,6 1,75 2 3 Thời gian quá tải (phút) 120 80 45 20 10 1,5

Sự hao mòn về chất cách điện có thể bằng sự hao mòn khi vận hành với Sđm trong 10 giờ với nhiệt độ môi trường xung quanh bằng định mức (200C) Qui tắc này chỉ dành cho nhân viên vận hành.

BT1 : Chọn MBA phù hợp nhất trong các MBA sẵn có sau :

75 MVA, 63 MVA, 60 MVA, 50 MVA, 40 MVA, 32 MVA, 25 MVA theo 2 cách :

a/ Theo điều kiện quá tải bình thường.

b/ Theo điều kiện quá tải sự cố.

Bài tập

III CÁC LOẠI MBA

MBA

1 pha, 3 pha

MBA 2 cuộn dây MBA 3 cuộn dây MBA tự ngẫu

MBA có cuộn phân chia

1 - MBA 2 cuộn dây

Sơ đồ nối các cuộn dây Cuộn

cao Cuộn hạ Đồ thị vectơ tổ nối dây Ký hiệu Cuộn cao Cuộn hạ

b a B

A

b a B

A

b a

1 - MBA 2 cuộn dây

2 - MBA 3 cuộn dây

Sơ đồ nối các cuộn dây Cuộn

cao Cuộn hạ Đồ thị vectơ tổ nối dây Ký hiệu Cuộn cao Cuộn hạ

b a B

A

b a B

A

b a

2 - MBA 3 cuộn dây

3 - MBA cĩ cuộn dây phân chia

MBA có cuộn phân chia giống MBA 3 cuộn dây ( có mạch từ, cuộn dây

sơ cấp với điện áp U1 , công suất bằng công suất định mức (S1=Sđm) , còn hai cuộn kia giống nhau đều có điện áp U2, có công suất S2 bằng nhau và bằng một nửa công suất định mức của MBA ( S21 = S22 = Sđm/2 ) Khi một cuộn nghỉ MBA chỉ có thể làm việc với Sđm /2 Trong thực tế có thể chế tạo kết hợp vừa tự ngẫu vừa ba cuộn dây hoặc vừa ba cuộn dây vừa có cuộn phân chia ….

MBA

có cuộn phân chia tự ngẫu và có cuộn phân chia MBA 3 cuộn dây và có cuộn phân chia MBA

T T C

C T

T C

T T ch

ch

I

I I

U I

I U I

Công suất

t truyền ừ qua m ch ạ từ

C

T T

C

U

U I

: Hệ số có lợi, hệ số tính toán, hệ số mẫu

của MBA tự ngẫu ( 0 ≤ α ≤ 1 )

4 - MBA tự ngẫu

* So sánh MBAT và MBAB

MBAT và

MBAB cĩ

cùng Sđm

Chi phí chế tạo

Tổn hao trong MBA

a) Chi phí chế tạo

) 1 (

.

B MBA T

GCu ≈  ≈

C

T C

C T

C C

nt

U

U U

I U

U I

U I

T T

C T

ch

I

I U

I U

I I

U I

nt ch

.

B MBA T

b) Toån thaát

) 3 (

.

B MBA T

I I

U I

F

I R

C T

C C

nt nt

U

U U

I U

U I

U I

T T

C T

ch ch

I

I U

I U

I I

U I

nt ch

.

B MBA T

c) Phạm vi ứng dụng

* MBA tự ngẫu chỉ sử dụng khi điện áp Cao và Trung có trung tính nối đất trực tiếp, nếu không khi có một pha phía Cao chạm đất, điện áp Trung của các pha không chạm đất tăng lên không phải lần mà lớn hơn nhiều lần 3

c) Phạm vi ứng dụng

* Vì về cấu trúc giữa cuộn Cao và Trung có liên hệ về điện nên sóng sét có thể truyền từ Cao sang Trung và ngược lại, cho nên khi sử dụng cần đặt thêm chống sét ở 2 cực Cao và Trung của MBA tự ngẫu

Cuộn Hạ ( nếu có ) thường được đấu ∆ để loại bỏ thành phần sóng hài bậc 3

c) Phạm vi ứng dụng

* α càng bé càng có lợi, nghĩa là UT càng gần UC càng có lợi

1 1

c) Phạm vi ứng dụng

* Cuộn Hạ ( nếu có ) chỉ liên hệ với Cao và Trung qua mạch từ, mà mạch từ chỉ sản xuất theo α .Sđm nên công suất truyền tối đa qua cuộn Hạ cũng chỉ là α .Sđm Khi truyền công suất từ Hạ lên Cao và Trung ( ở NMĐ ) phải chọn MBA theo Sđm / α

* Các chế độ vận hành của MBAT

Chế độ 1 : Công suất truyền từ Cao sang Trung và Hạ SC = ST + SH

S T - công suất từ Cao sang Trung theo chế độ tự ngẫu (a)

S H - công suất từ Cao sang Hạ theo chế độ biến áp thông thường (b)

Dòng điện chạy trong cuộn nối tiếp In = In(a) + In(b)

H T

C

T C

n n

U

U U

I U

) ( )

T C

a

U U

U U

C

T C

H C

T T

C

T C

U

U Q

U

U U

P U

U P U

U U

S

S S

Dòng điện trong cuộn chung

Công suất chạy trong cuộn chung sẽ là

Từ đó thấy rằng công suất trong cuộn nối tiếp lớn nhất và sẽ là điều kiện giới hạn công suất truyền tải trong chế độ này, nghĩa là

Chế độ 1 : Công suất truyền từ Cao sang Trung và Hạ SC = ST + SH

2 2

C C

C

T C

n

U

I I

Chế độ 2 : Công suất truyền từ Cao và Hạ sang Trung ST = SC + SH

Trong cuộn nối tiếp chỉ có truyền từ cao sang trung theo chế độ tự ngẫu

Và công suất truyền trong cuộn nối tiếp bằng

) ( )

(a ch b ch

C T

T C

a

ch P jQ

U U

U U

H C

C

T C

U

U U

P

P U

U U

Do đó, công suất trong cuộn chung sẽ là

Chế độ 2 : Công suất truyền từ Cao và Hạ sang Trung ST = SC + SH

Int(a)

Ich(a)

IC(a) IH

Chế độ 3 : Công suất truyền từ Cao và Trung sang Hạ SH = SC + ST

Trong chế độ này, công suất truyền từ Hạ lên Cao và Trung đều ở chế độ biến áp thông thường không có chế độ tự ngẫu Cho nên điều kiện giới hạn sẽ do cuộn Hạ quyết định, trong khi cuộn Hạ chỉ tính toán theo công suất mẫu S H = α.S đm Mặc dù trong cuộn chung dòng điện có lớn nhưng không thể vượt

α.S đm nên không thể gây quá tải cuộn này đựơc Đây là chế độ làm việc của MBA tự ngẫu không có lợi dụng ưu thế của mình

4 - MBA tự ngẫu

4 - MBA tự ngẫu

4 - MBA tự ngẫu

IV CHỌN CƠNG SUẤT MBA

Trước khi tiến hành chọn công suất MBA cần có các thông số:

- Điện áp các cấp U C , U T , U H

- Phụ tải và đ th ph t i công suất qua các cuộn dây của MBA ( đối với MBA ồ ị ụ ả

2 cuộn dây chỉ cần đồ thị phụ tải chung qua MBA )

- Khả năng ứng dụng loại MBA ( 1 pha, 3 pha, tự ngẫu, 3 cuộn dây, tăng, hạ… )

- Thông số giới hạn của các loại MBA do các hãng sản xuất

Khi không có MBA có công suất thích hợp có thể dùng 2 MBA song song thành 1 và được xem như là một MBA, không giả thiết vận hành 1 máy khi máy kia nghỉ, khi cần sửa chữa nghỉ cả 2 máy

IV CHỌN CƠNG SUẤT MBA

1 - Chọn MBA ghép bộ với máy phát điện

- Không xét đến công suất tự dùng được lấy rẽ nhánh từ đầu máy phát điện Trường hợp phụ tải không lớn lắm ( < 15% S đm ) và bằng U đmF thường được rẽ nhánh từ đầu máy phát qua kháng điện có thể chọn công suất MBA tương ứng với công suất máy phát nghĩa là MBA có khả năng tải hết công suất của máy phát điện khi phụ tải ở đây nghỉ.

IV CHỌN CƠNG SUẤT MBA

2 - Chọn MBA trong NM có thanh góp ở điện áp máy phát điện Đ

- Theo điều kiện bình thường cả hai MBA có khả năng tải toàn bộ công suất thừa :

- Kiểm tra theo điều kiện khi một MBA nghỉ : Với MBA còn lại với khả năng quá tải sự cố tải toàn bộ công suất thừa của các máy phát điện thì tốt, nhưng không phải là điều kiện bắt buộc:

K qtsc S B ≥ m.S F - Σ S min

Nếu MBA khi quá tải sự cố không thỏa mãn điều kiện trên có thể giảm bớt công suất phát, MBA sẽ tải theo khả năng quá tải, phần công suất giảm này hệ thống sẽ sử dụng công suất dự phòng bù vào

Do đó chỉ cần phần công suất giảm này không được vượt quá công suất dự phòng của hệ thống :

IV CHỌN CƠNG SUẤT MBA

3 - Chọn MBA trong TBA

IV CHỌN CÔNG SUẤT MBA

S B ≥ S maxT + S maxH S B ≥ (S maxT + S maxH ) / k qtsc

IV CHỌN CƠNG SUẤT MBA

T 2 ≤ 6h

k 1 ≤ 0,93

3 - Chọn MBA trong TBA