Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp: Chapter 4 - TS. Nguyễn Nhật Nam, TS. Huỳnh Quốc Việt

Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp - Chapter 4: Máy biến áp điện lực cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng quan, tính toán phát nóng máy biến áp, quá tải của máy biến áp, các loại máy biến áp, tính toán và chọn công suất máy biến áp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chapter 4

MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

4.4 Các loại máy biến áp

4.5 Tính toán và chọn công suất máy biến áp

4.1 Tổng quan

Cho nên tổng công suấtMBA trong hệ thốngđiện có thể bằng 4 đến 5lần tổng công suất củacác máy phát điện

Cho nên dùMBA có hiệusuất rất caonhưng tổn thấthàng năm vẫncao.

Khi lựa chọn MBA tránh việc MBA vận hành non tải,

kéo dài tuổi thọ ko cần thiết do tổn thất không tải cao và

sự tiến bộ trong công nghệ chế tạo MBA.

CS định mức MBA được chế tạo theo thang tiêu chuẩn

của mỗi nước thường các nhau lớn đặc biệt khi CS càng lớn Vd MBA 3 pha 2 cuộn dây 110 kV: 40 60 63 70 75 80

125 180 200 250 400.

4.1.1 Sử dụng MBA cần chú ý

• Đặt điện áp định mức vào cuộn sơ cấp

• Đo dòng điện, điện áp, công suất

m

m

U P U

4.1 Tổng quan

Thí nghiệm ngắn mạch

• Cuộn dây thứ cấp được nối tắt

• Đặt điện áp UN vào cuộn sơ cấp sao

cho dòng điện trên 2 cuộn dây đạt giá

trị định mức

2 2

N dm m

dm B N

4.1 Tổng quan

4.1.3 Hệ thống làm lạnh MBA

4.1 Tổng quan

4.1.3 Hệ thống làm lạnh MBA

4.1 Tổng quan

Phương pháp làm mát MBA

Làm mát MBA bằng dầu theo quy luật tự nhiên

Làm mát MBA bằng dầu có thêm quạt

Làm mát MBA bằng tuần hoàn cưỡng bức dầu

và có thêm quạt

Làm mát dầu trong MBA bằng nước

Làm mát kiểu khô (không khí và tăng cường quạt)

4.1 Tổng quan

Ví dụ:

AN ONAN ONAF

Tuần hoàn cưỡng bức gián tiếp F

Tuần hoàn cưỡng bức trực tiếp D

thuận với dòng điện hay

công suât: (Khi S = S đm

Khi vận hànhMBA có tổn thất

và chuyển thành

nhiệt năng:

Sự phân bố nhiệt độ tương đối trong MBA theo phương ngang

• Nhiệt độ trên đoạn 2-3 và 6-7chiếm khoảng 80-90%

• Giảm đoạn 2-3: nhà chế tạo

• Giảm đoạn 6-7: làm mát

Nửa trênMBA nhiệt

độ cuộndây caohơn nhiệt

độ mạch từ

Nửa dướiMBA nhiệt

độ mạch từcao hơnnhiệt độcuộn dây

Vì vậy ta nên đặt thiết

bị quạt làmmát tại độcao 2/3 MBA là tốtnhất

S P

2

1 1

mbK

b



m là chỉ số phụ thuộc vào điều kiện làm mát (thực nghiệm)

• m = 0.8 khi làm mát bằng dầu tự nhiên

• m=0.9 khi làm mát bằng dầu có thêm quạt

• m=1 khi làm mát cưỡng bức có thêm quạt

Độ tăng nhiệt độ (so với môi trường) của

dầu có công thức:

4.2 Tính toán phát nóng MBA



4.2 Tính toán phát nóng MBA

4.2.2 Phát nóng MBA trong chế độ quá độ

* Khi phụ tải thay đổi, nhiệt độ trong MBA ko thể thay đổi tứcthời mà phải qua quá trình quá độ

Nhiệt lượngphát ra

Nhiệt lượngđốt nóng vật

Nhiệt lượngtỏa ra môitrường

* Khi ổn định d = 0  Pdt  qF dt 

ondinh

P F









6.3< SMBA < 32 Có thêm quạt 2.5

32< SMBA < 63 Có thêm quạt 3.5

63< SMBA < 125 Tuần hoàn cưỡng bức 2.5

SMBA > 125 Tuần hoàn cưỡng bức có quạt 2.5

Để đạt nhiệt độ ổn định MBA phải làm việc khoảng thời gian T = (4-5)τ ≥ 10 giờ.

4.3 Quá tải của MBA

• MBA có những lúc vận hành non tải thì có thể vận hành quá tảitrong khoảng thời gian cho phép mà ko làm hỏng ngay MBA

• Với sự tiến bộ của công nghệ chế tạo, MBA luôn cải tiến vềkích thước, trọng lượng, tổn hao và cả giá thành Để tận dụngkhả năng tải của MBA, cho phép MBA vận hành quá tải

Kqt =

Svận hành

Sđịnh mức

4.3 Quá tải của MBA

• Quá tải bình thường: quá tải trong chế độ hoạt động bình

thường hàng ngày (có những lúc MBA nón tải và những lúcvận hành quá tải)

• Quá tải sự cố: khi nhiều hơn một MBA vận hành song song mà

có một máy bị sự cố phải nghỉ, những máy còn lại có thể vậnhành với phụ tải lớn hơn định mức

• Quá tải ngắn hạn: trong trường hợp đặc biệt, để hạn chế cắt

phụ tải, có MBA có thể vận hành theo khả năng quá tải ngắnhạn

4.4 Các loại MBA

MBA 2 cuộn dây

MBA 3 cuộn dây

MBA có cuộn phân chia

MBA tự ngẫu

4.4 Các loại MBA

Sơ đồ nối các cuộn dây Cuộn

cao Cuộnhạ Đồ thịvectơ tổ nối dâyKý hiệuCuộn cao Cuộn hạ

A

b a B

A b a

Cấu tạo Ký hiệu Chiều truyền công suất

4.4.2 MBA 3 cuộn dây

có công suất lớnnhất (và cũng làcông suất mạch từ),các cuộn còn lại cóthể bằng Sđm hoặcbằng 2/3 Sđm

= Sđm/2 ).

MBA có cuộn phân chia giống MBA 3 cuộn dây

Phía thứ cấp

4.4 Các loại MBA

o Trong thực tế cĩ thể

chế tạo kết hợp vừa tự

ngẫu vừa ba cuộn dây

hoặc vừa ba cuộn dây

vừa cĩ cuộn phân chia

….

o MBA cĩ cuộn phân chiadùng để hạn chế dịng ngắnmạch cĩ trị số theo yêu cầu.Nên đơi khi khơng cầndùng cuộn kháng điện hạnchế dịng ngắn mạch

MBA

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

4.4 Các loại MBA

MBA tự ngẫu 1 pha

Cuộn dây nối tiếp (n)

Cuộn chung (ch)

4.4.4 MBA tự ngẫu

• Thông thường MBA tự ngẫu ba pha đều chế tạo có cả cuộn điện

áp thấp Điện áp cao (UC) và trung (UT) liên hệ với nhau theo

nguyên tắc tự ngẫu và nối sao, cuộn hạ (UH) liện hệ với phía

cao và trung theo nguyên tắc từ giống MBA thông thường và nối tam giác (để giảm sóng hài bậc 3 hoặc cung cấp cho tải UH)

U C

U T

U H

CS điện truyềntrực tiếp

CS từ truyềnqua mạch từ

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

o Công suất cuộn nối tiếp

o Công suất cuộn chung (mạch từ)

MBA tự ngẫu chỉ sử dụng khi điện áp Cao và Trung có trung tính

nối đất trực tiếp, nếu ko khi có một pha phía Cao chạm đất, điện áp Trung các pha rất lớn

(MBA thông thường)

(MBA tự ngẫu)

Trung tính cách ly

4.4.4 MBA tự ngẫu

a Phân tích

Chống sét van được đặt ở đầu cuộn cao và trung để tránh quá

điện áp do xung sét lan truyền vào MBA

Chống sét van

Chống sét van

o Dòng điện chạy trong cuộn chung

o CS chạy trong cuộn chung

SC = SH + ST

n ch

S  S

4.4.4 MBA tự ngẫu

Chế độ 2 ST = SH + SC

2 2

C C

C

T C

o CS trong cuộn nối tiếp

4.4.4 MBA tự ngẫu

Chế độ 2 ST = SH + SC o Dòng điện chạy trong cuộn chung

o CS trong cuộn chung



ñmB

* Trong chế độ này, CS truyền từ Cao Trung

sang Hạ (và ngược lại) đều ở chế độ MBA

thông thường Cho nên điều kiện do cuộn hạ

quyết định

2 2

C C

C

T C

o Dòng điện chạy trong cuộn nối tiếp

o CS trong cuộn nối tiếp

4.4.4 MBA tự ngẫu

Chế độ 3 SH = SC + ST o Dòng điện chạy trong cuộn chung

o CS trong cuộn chung

o Cuộn dây chung có cùng số vòng dây với cuộn

trung nhưng tiết diện bằng α lần (Ich =  IT)

o Cuộn hạ MBA TN có công suất định mức là α lần MBA 3cd, nên tiết diện dây cũng bằng α lần.

4.4.4 MBA tự ngẫu

c So sánh với MBA 3 cuộn dây

Khốilượngđồng

Khốilượnsắt

Tổnhaođồng

Tổnhaosắt

o Tiết diện F tỷ lệ với dòng điện I

o Chiều dài l tỷ lệ với số vòng dây,

số vòng dây tỷ lệ với điện áp U

(CS mạch từ MBA tự ngẫu chỉbằng SB)

(G )H  I U H H  S B

 Cu

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

4.5 Chọn công suất MBA

a Quá tải bình thường

Nếu không có đtpt

Nếu có đtpt: tậndụng khả năngquá tải của MBA

4.5.1 Quá tải bình thường

Trình tự tính toán

B1: Chọn sơ bộ CS MBA

B2: Lần lượt xét MBA với CS tăng dần hoặc giảm dần Với mỗi

MBA, tiến hành đẳng trị đtpt để xác định 2 vùng non tải vàquá tải

• Non tải: T1 = 10 giờ, hệ số non tải K1 = ?

• Quá tải: T2 = ? giờ, và hệ số quá tải K2 = ?

B3: Với K1 và T2 tìm được, xác định khả năng quá tải cho phép

K2cp từ đường cong khả năng quá tải của MBA

Đường cong quá tải của MBA

1,9 1,8 1,7 1,6

1,5 1,4

1,3 1,2 1,1

i i dt

i

K T K

* Khi vẽ ra ta có nhiều vùng quá tải không liên tục thì ta chỉ chọnvùng nào có lớn nhất để tính K2 và T2 Các vùng còn lạiđược tính vào vùng non tải. 2

• Nếu gộp lại vẫn bé hơn 10 giờ (vùng quá tải lơn hơn 14 giờ),

ko tính toán tiếp và phải nâng CS MBA lên và tính toán lại từđầu

4.5.1 Quá tải bình thường

6 h

0, 93

pt B

qtsc

S S

K T

ĐS: SB = 60 MVA

4.5 Chọn công suất MBA

Cho các MBA sau: 25 , 40, 63 MVA

a) Hãy chọn MBA khi sử dụng 1 MBA?

b) Hãy chọn MBA khi sử

dụng 2 MBA vận hành song

song?

4.5 Chọn công suất MBA

o Chọn MBA cho trạm biến áp có 2 cấp điện áp

(Vận hành sự cố ko quá 5 ngày đêm)

4.5 Chọn công suất MBA

o Chọn MBA cho trạm biến áp có 3 cấp điện áp

SB  SmaxT + SmaxH SB  (SmaxT + SmaxH) / kqtsc

4.5 Chọn công suất MBA

o Chọn MBA cho trạm biến áp có 3 cấp điện áp