Đồ án thiết kế máy biến áp điện lực

Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giả

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN -  - 

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài : Thiết kế máy biến áp điện lực

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Văn Đoài

Lớp : CĐ-ĐH Điện 2_K5 Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 7

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 3

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 Vài nét khái quát về máy biến áp 5

1.2 Định nghĩa máy biến áp 6

1.3 Các đại lượng định mức 7

1.4 Công dụng của máy biến áp 8

1.5 Cấu tạo của máy biến áp 9

1.6 Nguyên lý làm việc của máy biến áp 16

1.7 Tiêu chuẩn hóa trong việc chế tạo máy biến áp điện lực 17

1.8 Mục đích và yêu cầu nhiệm vụ 18

PHẦN II : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP Chương I: Tính toán các kích thước chủ yếu của máy biến áp 21

1.1 Xác định đại lượng cơ bản 21

1.2 Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thước chủ yếu 22

Chương II: Tính toán dây quấn 31

2.1 Tính toán dây quấn hạ áp (HA) 31

2.2 Tính toán dây quấn cao áp (CA) 34

Chương III: Tính toán các tham số ngắn mạch 37

3.1 Tổn hao 37

3.2 Điện áp ngắn mạch 39

3.3 Tính toán lực cơ học khi ngắn mạch 39

Chương IV: Tính toán hệ thống mạch từ 41

Chương V: Tính tổn hao và dòng không tải 45

Chương VI: Tính toán nhiệt 47

6.1 Tính toán nhiệt của dây quấn 47

6.2 Tính toán nhiệt của thùng 48

6.3 Xác định sơ bộ trọng lượng ruột máy, vỏ máy, dầu 51

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

LỜI MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thời đại với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, một thời đại mà sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa được đặt lên hàng đầu

Nói đến công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì không thể tách rời được ngành điện, ngành điện đóng một vai trò mấu chốt trong quá trình đó

Trong ngành điện thì công việc thiết kế máy điện là một khâu vô cùng quan trọng, nhờ có các kĩ sư thiết kế máy điện mà các máy phát điện mới được ra đời cung cấp cho các nhà máy điện Khi điện đã được sản xuất ra thì phải truyền tải điện năng tới nơi tiêu thụ, trong quá trình truyền tải điện năng đó thì không thể thiếu được các máy biến áp điện lực dùng để tăng và giảm điện áp lưới sao cho phù hợp nhất đối với việc tăng điện áp lên cao để tránh tổn thất điện năng khi truyền tải cũng như giảm điện áp cho phù hợp với nơi tiêu thụ

Vì lí do đó mà máy biến áp điện lực là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện Máy biến áp điện lực ngâm dầu là loại máy được sử dụng rất phổ biến hiện nay do những ưu điểm vượt trội của loại máy này có được Nhờ đó mà máy biến áp điện lực ngâm dầu ngày càng dược sử dụng rộng rãi hơn và không ngừng được cải tiến sao cho phục vụ nhu cầu của người sử dụng đươc tốt nhất

Bằng tất cả cố gắng của các thành viên trong nhóm, với những kiến thức nhận

được từ Thầy cô và sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo Th.s Nguyễn Văn Đoài,

chúng em đã hoàn thành đồ án môn học này

Trong đồ án thiết kế máy biến áp ngâm dầu này, chúng em đã làm theo trình

tự như sau:

Khái niệm chung về thiết kế máy biến áp Tính toán sơ bộ và chọn các kích thước chủ yếu Tính toán dây quấn máy biến áp

Tính toán ngắn mạch Tính toán kết cấu mạch từ Tính toán nhiệt

Trong quá trình thực hiện đồ án môn học, vì thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên việc tính toán không khỏi thiếu sót Mong Thầy giáo cho nhận xét và góp ý để đồ án của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 24 tháng 11 năm 2012

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP

Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện (Hình 1.1) Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật

Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường dây cũng sẽ giảm xuống Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và tiết kiệm kim loại mầu trên đường dây người

ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35,110,220 và 500 KV Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do

đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA)

Thực ra trong hệ thống điện lực, muốn truyền tải và phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ một cách hợp lí, thường phải qua ba, bốn lần

tăng và giảm điện áp như vậy Do đó tổng công suất của các MBA trong hệ thống điện lực thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện Những MBA dùng trong hệ thống điện lực gọi là MBA điện lực hay MBA công suất Từ đó ta cũng thấy rõ, MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng lượng

Ngày nay khuynh hướng phát triển của MBA điện lực là thiết kế chế tạo những MBA có dung lượng thật lớn, điện áp thật cao, dùng nguyên liệu mới chế tạo để giảm trọng lượng và kích thước máy Nước ta hiện nay ngành chế tạo MBA

đã thực sự có một chỗ đứng trong việc đáp ứng phục vụ cho công cuộc công nghiệp hiện đại hóa nước nhà Hiện nay chúng ta đã sản xuất được những MBA

có dung lượng 63000KVA với điện áp 110KV

1.2 ĐỊNH NGHĨA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi Kí hiệu một MBA đơn giản như hình 1.2

Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC).Đầu ra của MBA được nối với tải gọi là thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện

áp vào SC ta có MBA tăng áp Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp

Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp

+ U1 : Điện áp sơ cấp

+ I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp

+ P1 : Công suất sơ cấp

+ W1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp

Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp

1.3.1 Dung lượng hay công suất định mức S đm

Là công suất toàn phần hay biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến

áp Đơn vị kVA hay VA…

1.3.2 Điện áp dây sơ cấp định mức: U 1đm

Là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng V hay kV Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của đầu phân nhánh

1.3.3 Điện áp dây thứ cấp định mức: U 2đm

Là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức Đơn vị là: kV, V

1.3.4 Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I 2đm

Là những dòng điện dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức Đơn vị A, kA

SU

- Đối với máy biến áp 3 pha: I1đm = ®m

1®m

S3U ; I2đm =

®m 2®m

S3U

1.3.5 Tần số định mức Hz

Thường máy biếnáp điện lực có tần số công nghiệp f = 50Hz

Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi những số liệu khác như: Số pha, sơ đồ và tổ đấu dây quấn, điện áp ngắn mạch Un% chế độ làm việc ngắn hạn hay dài hạn phương pháp làm lạnh

Sau cùng hiểu rằng khái niệm "định mức" còn bao gồm cả tình trạng làm việc định mức của máy biến áp nữa mà có thể không ghi trên nhãn máy như: η định mức, độ chênh lẹch định mức, nhiệt độ định mức của môi trường xung quanh

1.4 CÔNG DỤNG CỦA MBA

MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như:

+ Trong các thiết bị lò nung có MBA lò

+ Trong hàn điện có MBA hàn

+ Làm nguồn cho các thiết bị điện, thiết bị điện tử công suất

+ Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng, Máy biến điện áp…)

+ Máy biến áp thử nghiêm

+ Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải

và phân phối điện năng, vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ…) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng

Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3;10.5;15.75;38.5 KV Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây, bằng cách nâng cao điện áp truyền, vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ;220KV ;500 KV v v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ, thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV

1.5 CẤU TẠO CỦA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp có 2 bộ phận chính đó là : Lõi sắt và Dây quấn Ngoài ra còn có các bộ phận khác như vỏ máy và hệ thống làm mát

1.5.1 Lõi sắt máy biến áp

Lõi sắt máy biến áp dùng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt như thép lá kĩ thuật điện Ngày nay loại tôn cán lạnh được

sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lõi sắt, do tôn cán lạnh là loại tôn có vị trí sắp xếp các tinh thể gần như không đổi và có tính dẫn từ định hướng, do đó suất tổn hao giảm 2 đến 2,5 lần so với tôn cán nóng Độ từ thẩm thay đổi rất ít theo thời gian, dùng tôn cán lạnh cho phép tăng cường độ từ cảm trong lõi sắt lên tới 1,6 đến 1,65 T (Tesla), trong khi đó tôn cán nóng chỉ tăng được từ 1,3 đến 1,45T từ đó giảm được tổn hao trong máy, dẫn đến giảm được trọng lượng kích thước máy, đặc biệt là rút bớt đáng kể chiều cao của MBA, rất thuận tiện cho việc chuyên trở Tuy nhiên tôn cán lạnh giá thành có đắt hơn, nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng máy nên người ta tính rằng những MBA được chế tạo bằng loại tôn này trong vận hành vẫn kinh tế hơn MBA được làm bằng tôn cán nóng Hiện nay ở các nước, tất cả các MBA điện lực đều được thiết kế bởi tôn các lạnh, (như các loại tôn cán lạnh của Nga, Nhật, Mỹ, CHLB Đức…v v)

Theo sự phân bố sắp xếp tương đối giữa trụ gông và dây quấn mà ta có các loại lõi sắt như sau :

a Lõi sắt kiểu trụ:

Dây quấn ôm lấy trụ sắt, gông từ chỉ giáp phía trên và phía dưới dây quấn mà không bao lấy mặt ngoài của dây quấn, trụ sắt thường bố trí đứng, tiết diện trụ có dạng gần hình tròn, kết cấu này đơn giản, làm việc bảo đảm, dùng ít vật liệu, vì vậy hiện nay hầu hết các MBA điện lực đều sử dụng kiểu lõi sắt này(Hình 1.3)

b Lõi sắt kiểu bọc:

Kiểu này gông từ không những bao lấy phần trên và phần dưới dây quấn mà còn bao cả mặt bên của dây quấn Lõi sắt như bọc lấy dây quấn, trụ thường để nằm ngang, tiết diện trụ có dạng hình chữ nhật MBA loại này có ưu điểm là không cao nên vận chuyển dễ dàng, giảm được chiều dài của dây dẫn từ dây quấn đến sứ ra, chống sét tốt vì dùng dây quấn sen kẽ nên điện dung dây quấn Cdq lớn, điện dung đối với đất Cđ nhỏ nên sự phân bố điện áp sét trên dây quấn đều hơn nhưng kiểu lõi sắt này có nhược điểm là chế tạo phức tạp cả lõi sắt và dây quấn, các lá thép kĩ thuật điện nhiều loại kích thước khác nhau khi dây quấn quấn thành ống tiết diện tròn, trong trường hợp dây quấn quấn thành ống chữ nhật thì độ bền về cơ kém vì các lực cơ tác dụng lên dây quấn không đều, tốn nguyên vật liệu Lõi sắt loại này thường được sử dụng chế tạo cho các MBA lò điện (Hình 1.4)

c Lõi sắt kiểu trụ – bọc ( Hình 1.5):

Là kiểu lõi sắt có sự liên hệ giữa kiểu

trụ và kiểu bọc Kiểu này hay dùng trong

các MBA một pha hay ba pha với công

suất lớn (hơn 100000KVA /1 pha)và để

giảm bớt chiều cao của trụ ta có thể san

gông sang hai bên

Đối với MBA có lõi sắt kiểu bọc và

kiểu trụ – bọc thì hai trụ sắt phía ngoài

cũng thuộc về gông Để giảm tổn hao do

dòng điện xoáy gây nên, lõi sắt được ghép

từ những lá thép kĩ thuật điện có độ dày

0,35mm có phủ sơn cách điện trên bề mặt

Các kiểu ghép trụ và gông với nhau: Theo các phương pháp ghép trụ và gông vào nhau ta có thể chia lõi sắt thành 2 kiểu đó là lõi ghép nối và ghép xen kẽ

* Ghép nối: là kiểu ghép mà gông và trụ ghép riêng sau đó được đem nối với

nhau nhờ những xà và bulong ép ( hình 1.6a) kiểu ghép này ghép đơn giản nhưng khe hở không khí giữa trụ và gông lớn nên tổn hao và dòng điện không tải lớn, vì thế mà kiểu này ít được sử dụng

* Ghép xen kẽ: là từng lớp lá thép của trụ và gông lần lượt đặt xen kẽ ( hình 1.6b)

sau đó dùng xà ép và bulong ép chặt Muốn lồng dây vào thì dở hết phần gông trên

ra, cho dây quấn đã được quấn trên ống bakelit lồng vào trụ, trụ được nêm chặt với ống bakelit bằng cách nêm cách điện (gỗ, bakelit) sau đó xếp lá thép vào gông như

cũ và ép gông lại

Để giảm bớt tổn hao do tính dẫn từ không đẳng hướng khi ghép các lá thép ta

có thể thêm những mối nối nghiêng giữa trụ và bốn góc, hay có thể cắt vát góc lá thép kĩ thuật điện như (hình 1.6.c.d.e)

Do dây quấn thường quấn thành hình tròn, nên tiết diện ngang của trụ sắt thường làm thành hình bậc thang gần tròn

Gông từ vì không quấn dây do đó để thuận tiện cho việc chế tạo tiết diện ngang của gông có thể làm đơn giản, hình vuông hình chữ nhật hay chữ T Tuy nhiên hiện nay hầu hết các MBA điện lực người ta hay dùng tiết diện gông hình bậc thang có số bậc gần bằng số bậc của tiết diện trụ

a Ghép nối;

b Ghép xen kẽ mối nối thẳng;

c Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 4 góc;

d Ghép xen kẽ mối nối nghiêng 6 góc;

e Ghép xen kẽ hỗn hợp

1.5.2 Dây quấn máy biến áp

Dây quấn là bộ phận dẫn điện của MBA, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và truyền năng lượng ra Kim loại làm dây quấn thường bằng đồng, cũng có thể bằng nhôm ( ít phổ biến)

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và được lồng vào trụ lõi sắt giữa các vòng dây, dây quấn có cách điện với nhau và các cuộn dây được cách điện với lõi

Dây quấn MBA gồm có 2 cuộn cuộn cao áp (CA) cuộn hạ áp (HA) đôi khi còn có cuộn trung áp (TA)

Theo cách sắp xếp dây quấn CA và HA, người ta chia ra hai loại dây quấn chính đó là : Dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

a Dây quấn đồng tâm: (Hình 1.7):

ngoài sẽ đơn giản đuợc

việc rút đầu dây điều

chỉnh điện áp cũng như

giảm được kích thước

rãnh cách điện giữa các cuộn dây và giữa cuộn dây với trụ sắt

b Dây quấn xen kẽ (Hình1.8) :

Cuộn CA và HA được quấn thành từng bánh có chiều

cao thấp và quấn xen kẽ, do đó giảm được lực dọc trục khi

ngắn mạch Dây quấn xen kẽ có nhiều rãnh dầu ngang nên

tản nhiệt tốt nhưng về mặt cơ thi kém vững chắc so với dây

quấn đồng âm Dây quấn kiểu này có nhiều mối hàn giữa

và các bộ phận khác làm cho nhiệt độ của MBA tăng lên

Do đó giữa MBA và môi trường xung quanh có một hiệu số nhiệt độ gọi là nhiệt độ chênh Nếu nhiệt độ chênh vượt quá qui định thì sẽ làm giảm tuổi thọ cách điện và có thể gây sự cố đối với MBA

Trong các MBA để tăng cường làm nguội MBA khi vận hành thì lõi MBA được ngâm trong môi trường dầu Nhờ sự đối lưu trong dầu, nhiệt truyền từ các bộ phận bên trong MBA sang dầu rồi từ dầu qua vách thùng và truyền ra môi trường xung quanh Lớp dầu sát vách thùng nguội dần sẽ chuyển dần xuống phía dưới và lại tiếp tục làm nguội một cách tuần hòan các bộ phận bên trong MBA Mặt khác dầu MBA còn làm nhiệm vụ tăng cường cách điện

Tùy theo dung lượng MBA, mà hình dáng và kết cấu thùng dầu khác nhau Loại thùng dầu đơn giản nhất là thùng dầu phẳng thường dùng cho các MBA dung lượng từ 30KVA trở xuống Đối với các MBA cỡ trung bình và lớn, người ta dùng loại thùng dầu có ống hay loại thùng có bộ tản nhiệt

Ở những MBA có dung lượng đến 10.000KVA Ta dùng những bộ tản nhiệt

có thêm quạt gió để tăng cường làm nguội MBA

Ở những MBA dùng trong trạm thủy điện, dầu được bơm qua một hệ hống ống nước để tăng cường làm nguội máy

b Nắp thùng:

Nắp thùng MBA dùng để đậy thùng và trên đó đặt các chi tiết máy quan trọng như: Các sứ ra của đầu dây CA và HA, bình giãn dầu, ống bảo hiểm, hệ thống rơle bảo vệ, bộ phận truyền động của bộ đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn CA

+ Các sứ ra của dây cuốn CA và HA: làm nhiệm vụ cách điện giữa dây dẫn ra

với vỏ máy Điện áp càng cao thì kích thước và trọng lượng sứ ra càng lớn

+ Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ bằng thép đặt nằm ngang trên nắp thùng

và nối với thùng bằng một ống dẫn dầu Để bảo đảm dầu trong thùng luôn luôn đầy, phải duy trì dầu ở một mức nhất định Đần trong thùng MBA thông qua bình giãn dầu giãn nở tự do Ống chỉ mức dầu đặt bên cạnh bình giãn dầu để theo dõi mức đầu bên trong

+ Ống bảo hiểm: Làm bằng thép thường là trụ nghiêng, một đầu nối với thùng,

một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh Nếu vì lí do nào đó mà áp suất dầu trong thùng cao quá mức cho phép thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ để dầu thoát ra lối đó tránh hư hỏng MBA Chú ý ống bảo hiểm đầu đặt đĩa thủy tinh quay về phía ít người qua lại hay những vị trí ít nguy hiểm nhất

1.6 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MBA

Nguyên lý làm việc của MBA dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và sử dụng từ thông biến thiên của lõi thép sinh ra

Các cuộn dấy sơ cấp và thứ cấp trong một MBA không có liên hệ với nhau về điện mà chỉ có liên hệ với nhau về từ

Xét sơ dồ nguyên lý của một MBA1 pha(hình1.11)

Đây là sơ đồ MBA 1 pha 2 dây quấn, máy gồm có 2 cuộn dây Cuộn sơ cấp

có W1 vòng dây và có cuộn thứ cấp có W2 vòng dây được quấn trên lõi thép

Khi đặt một điện áp xoay chiều v1 vào dây cuốn sơ cấp trong đó sẽ có dòng điện i1 Trong lõi thép và sinh ra từ thông móc vòng với cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2 ở cuộn sơ cấp có sức điện động sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2

Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số hình sin thì từ thông do nó sinh ra cũng là một hàm số hình sin Φ = Φm sin ωt

Theo định luật cảm ứng điện từ, sức điện động trong dây quấn 1 và 2 sẽ là:

Là giá trị hiệu dụng của các sđđ dây quấn 1 và 2 Các biểu thức (1) và (2) ta

thấy sđđ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ thông sinh ra nó một góc

2

π

Dựa vào biểu thức (3) và (4) người ta định nghãi tỉ số biến đổi của máy biến

1.7 TIÊU CHUẨN HÓA TRONG VIỆC CHẾ TẠO MBA ĐIỆN LỰC

MBA điện lực được chế tạo với tính năng được qui định theo tiêu chuẩn nhà nước như sau

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6391-1-1998 có các qui định

+ Điều kiện làm việc của MBA Độ cao không quá 100m so với mực nước biển, nhiệt độ của không khí xung quanh nằm trong phạm vi -20oC đến -40oC Trong trường hợp này biến áp được làm nguội bằng nước thì nhiệt độ nước đầu vào không vượt quá 25oC

+ Về dòng công suất: Các giá trị ưu tiên của công suất định mức đối với MBA công suất đến 10MVA được chọn theo dãy R10 của 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300;1 0.000 KVA Nếu là MBA một pha thì công suất lấy bằng 1/3 số liệu tâm

+ Về điện áp có các mức sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220; 500kV Tiêu chuẩn cũng có qui định ký hiệu về cách đấu nối với góc lệch pha trong MBA 3 pha như sau: Kiểu nối sao, tam giác hoặc zic-zac các dây pha của MBA 3 pha và được đánh dấu bằng các chũ Y, D và Z cho các cuộn dây cao áp và y, d,z cho các cộn dây hạ áp Nếu điểm trung tính của cuộn dây nói với Y(y) hoặc Z (z) được đưa ra ngoài thì vực đánh dấu phải là YN (yn) hoặc ZN(zn) cho các phía CA và HA [2] Các ký hiệu bằng chữ liên quan đến các cuộn dây khác nhau của một MBA đều được ghi theo thứ tự giảm dần của điện áp định mức

Sự lệch pha của cuộn dây 3 pha giữa điện áp dây thứ cấp MBA 3 pha so với điện áp dây so cấp thường được chỉ thị bằng chỉ số của đồng hồ giờ, trong đó vectơ điẹn áp sơ cấp luôn chỉ số 12 trên mặt đồng hồ tượng trưng cho kim phút Vectơ điện áp thứ cấp sẽ lệh pha tương ứng ở các vị trí lần lượt chỉ các giờ trong đó só

12 có thể coi là số 0 (chỉ số càng cao thì sự chậm pha càng lớn)

1.8 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ

Để đảm bảo vê tính toán hợp lý tốn ít thời gian việc thiết kế máy biến áp sẽ lần lượt tiến hành theo thứ tự

1.8.1 Xác định các đại lượng cơ bản

− Tính dòng điện pha, điện áp pha của dây quấn

− Xác định điện áp thử của các dây quấn

− Xác định các thành phần của được ngắn mạch

1.8.2 Tính toán các kích thước chủ yếu

− Chọn sơ đồ và kết cấu lõi sắt

− Chọn loại và mã hiệu tôn silic cách điện của chúng Chọn cường độ từ cảm lõi sắt

− Chọn kết cấu và xác định các khoảng cách điện chút củ cuộn dây

− Tính toán sơ bộ máy biến áp chọn quan hệ của kích thước chủ yếu β theo trị số i0, P0, On, Pn đã cho

− Xác định đường kính trụ, chiều cao dây quấn Tính toán sơ bộ lõi sắt

1.8.3 Tính toán dây quấn CA và HA

1.8.5 Tính toán cuối cùng về hệ thống mạch từ và tham số không tải của

MBA

− Xác định kích thước cụ thể của lõi sắt

− Xác định tổn hao không tải

− Xác định dòng điện không tải và hiệu suất

1.8.6 Tính toán nhiệt và hệ thống làm nguội máy biến áp

− Quá trình truyền nhiệt trong máy biến áp

− Khái niệm hệ thống làm nguội máy biến áp

− Tiêu chuẩn về nhiệt độ chênh

− Tính toán nhiệt máy biến áp

− Tính toán gần đúng trọng lượng và thể tích bộ giãn dầu

1.8.7 Tính toán và lựa chọn một số chỉ tiêu kết cấu

Phần này có trình bày cách tính và chọn một số chi tiết kết cấu quan trọng như bulong ép gông và một số đai ép trục, gông, vách nắp đáy thùng, bình dầu giãn

nở, bộ phận tản nhiệt…

PHẦN II : THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP

Đề tài: Thiết kế máy biến áp điện lực

Số liệu cho trước:

+ Dung lượng máy biến áp: Sđm = 1000KVA

+ Tổn hao không tải: po = 1700W

+ Sơ đồ nối dây: Yo/D-11

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

CỦA MÁY BIẾN ÁP

1.1 Xác định đại lượng cơ bản

1.1.1 Dung lượng một pha

3.U 3.6,3.10 91,643 (A)

+ Đối với phía CA 1 = 3 = 33 =

1

S.10 1000.10I

1.1.6 Điện áp thử nghiệm của các dây quấn (tra bảng 2)

- Với dây quấn CA: Uth2 = 85 (KV)

- Với dây quấn HA: Uth2 = 25 (KV)

1.2 Chọn các số liệu xuất phát và tính các kích thước chủ yếu

1.2.1 Chiều rộng quy đổi của rãnh từ tản giữa dây quấn CA và HA

+ Hệ số: = + 1 + 2

3 , phụ thuộc vào kích thước cụ thể của dây quấn CA và

HA, do đó chỉ sau khi bố trí xong dây quấn mới có thể có trị số chính xác Còn sơ

bộ lấy a1+a2 = 4 −2

K S '10

3 , trong đó K phụ thuộc vào dung lượng máy biến áp, vật liệu dây quấn, điện áp cuộn CA và tổn hao ngắn mạch

+ Với Uth2 = 85KV thì theo bảng 19 ta có a12 = 27 (mm), δ12 = 5 (mm) Trong rãnh

a12 đặt ống cách điện dày δ12 = 5 mm Theo bảng 12 ta có: K = 0,706

1.2.2 Hệ số quy đổi từ tản lấy K r = 0,95

Vì đối với một dải công suất và điện áp rộng, nói chung Kr thay đổi rất ít

+ Với công suất máy biến áp: S = 1000KVA, ta chọn loại tôn cán nguội mã hiệu

chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3405 có chiều dày 0,30 mm

+ Theo bảng 11 ta chọn Bt = 1,65 (T)

+ Hệ số gông: Kg = 1,025 Ép trụ bằng nêm với dây quấn, ép gông bằng xà ép, không dùng bulong xuyên qua trụ và gông Sử dụng lõi thép có 6 mối nối xiên + Theo bảng 5 ta chọn số bậc thang trong trụ là 8, số bậc thang của gông lấy nhỏ hơn trụ một bậc, tức gông có 7 bậc

+ Hệ số chêm kích Kc = 0,91, hệ số điền đầy rãnh Kđ = 0,965 (chịu nhiệt và phủ một lớp sơn cách điện), theo bảng 4,10

Kld = Kc Kd = 0,91 0,965 = 0,8782 (hệ số lợi dụng lõi sắt)

+ Từ cảm trong gông: = t = = ( )

g g

qt = 1,956 VA/kg

qg = 1,66 VA/kg + Suất từ hoá ở khe hở không khí ở mối nối xiên: qk = 2316 VA/m2 (bảng 45, 50)

• Giữa dây quấn CA đến gông l02 = 75 mm

• Phần đầu thừa cảu ống cách điện: lđ2 = 50 mm

1.2.6 Các hằng số tính toán a, b gần đúng có thể lấy (Theo bảng 13, 14)

=

2 2

1

x x 86,915 79,685 78,584 73,092 69,148 68,063 A.x2 = 7,745x2 8,481 10,099 10,394 11,997 13,414 13,856