Đồ án tốt nghiệp
Thiết kế máy biến áp điện
lực ba pha ngâm dầu
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
1
THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU.
Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm 3 phần:
Phần 1 : Vai trò của MBA trong truyền tải và phân phối điện năng.
Phần 2 : Thiết kế.
Phần 3 : Chuyên đề:Điều chỉnh điện áp.
Hình 1.1 Sơ đồ mạng truyền tải điện đơn giản
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 tồn hao năng
lượng trên
đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa,
ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây 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 t
ăng 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
nhữ
ng 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 tấn 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 điệ
n lực
thường gấp ba, bốn lần công suất của trạm phát điện.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
3
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.
Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp .
+ U
l
: Điện áp thứ cấp .
+ I
1
: Dòng điện qua cuộn thứ cấp .
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
4
+ P
1
: Công suất thứ cấp .
+ W
l
: Số vòng dây cuộn thứ cấp .
III. CÁC LƯỢNG ĐỊNH MỨC
Các lượng định mức của MBA do mỗi nhà chế tạo qui định sao cho phù hợp với
từng loại máy .
Có 3 đại lượng định mức cơ bản của MBA .
1. Điện áp định mức
Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U
lđm
là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.
Điện áp thứ cấp định mức kí hiệu U
2đm
là điện áp giữa các cực của dây quấn sơ
cấp. Khi dây quấn thứ cấp hở mạch và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức,
người ta qui ước với MBA 1 pha điện áp định mức là điện áp pha với MBA 3 pha là
.3..3 =
IV. CÔNG DỤNG CỦA MBA
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
5
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 biế
n dòng ,Máy biến điện áp. . . )
+ Máy biến áp thử nghiệm.
+ 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 cầ
n 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 cấ
p điện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất
lớn thường là 3 đến 6KV .
V.VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI
VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG
biết việc tăng U lên 10 lần chỉ có thể thực hiện được khi ta sử dụng MBA.Ta nhìn
vào mô hình mạng điện sau đây: Máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ có thể tạo ra dòng điện tớ
i 24kv.Trạm
biến áp ở nhà máy điện có khả năng nâng điện thế đó lên tới 500kv .Quãng đường
truyền tảI càng xa càng cần diện áp cao. Trên quãng đường truyền tảI cần nhiều
trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp vì điện áp
của nơi tiêu thụ chỉ cần điện áp thấp vai trăn vol
Trong các hệ thống điện hiệ
n nay cần phải có tối thiểu 4÷ 5 lần tăng giảm điện áp. Do
đó tổng công suất đặt của các máy biến áp gấp mấy lần công suất của máy phát điện.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
7
Người ta đã tính được rằng nó gấp 6÷7 hay 8 lần hoặc hơn thế nữa hiệu suất của máy
biến áp thường rất lớn 98 ÷99 % nhưng do số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao trong
hệ thống điện là rất đáng kể.
Có thể nói trên mạng truyền tải điện năng thì MBA được chia làm hai loại chính là
MBA truyền tải đi
ện áp cao, MBA trung gian và MBA phân phối.
• MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn nó đảm nhiện cung cấp điện cho
một vùng, một khu vực. Vì vậy yêu cầu đối với loại máy này là: Un phải lớn
đông thời phảI điều chỉnh được điện áp đưới tải
• MBA phân phối với công suất vừa và nhỏ,cung cấp điện cho một vùng dân
Tổ nối dây
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA MÁY BIẾN ÁP
I. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP.
- Dựa vào các số liệu ban đầu của nhiệm vụ thiết kế đã cho ta xác định được các
đại lượng điện sau:
1. Dung lượng 1 pha.
S
f
=
)(2100
3
6300
3
KVA
S
==
Dung lượng 1 trụ:
S
tr
=
)(2100
3
6300
3
KVA
S
==
2. Dòng điện dây định mức:
- Phía cao áp : I
= 165,3 (A)
- Phía hạ áp nối Δ: U
2f
=
)(33,333
3
2
A
I
=
4. Điện áp pha định mức:
- Phía cao áp nối Y: U
1f
= )(7,12701
3
22000
3
1
V
U
==
- Phía hạ áp nối Δ: U
2f
= U
2
= 6300 (V)
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
= 2 5,132100
4
= (cm)
* Chiều rộng quy đổi từ trường tản.
b
c
= Δ +
3
21
Δ+Δ
= 18 + 45,1 = 63,1 (mm)
2. Hệ số quy đổi từ trường tản:
K
r
= 0,95
3. Thành phần điện áp tác dụng của điện áp ngắn mạch
U
nr%
=
%76,0
6300.10
48000
10
1
==
sdm
P
Thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch.
U
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 thép lên tới ( 1,6 -> 1,65)T
trong khi đó tôn cán nóng chỉ là (1,4 -> 1,45)T từ đó giảm được tổn hao trong máy,
giảm được trọng lượng kích thước máy đặc biệt là rút bớt được đáng kể chiều cao củ
a
MBA, rất thuận lợi cho việc chuyên chở. Tuy nhiên giá t hành tôn cán lạnh có hơi cao
nhưng do việc giảm được tổn hao và trọng lượng nên người ta tính rằng vẫn kinh té hơn
những loại MBA được chế tạo bởi tôn cán nóng.
lại định hướng ban đầu. Các lá thép kỹ thuật điện sau đó được sơn phủ cách điện mặt
ngoài trước khi ghép chúng
2 Tra bảng 44-4 (tài liệu 1)
chọn tôn cán lạnh mã hiệu 3406 dày 0,35mm
chọn B
T
= 1,65.
Chọn sơ bộ số bậc của trụ là 8 bậc theo bảng 10 -2 TL1 tiết diện gông có 3 cấp với
K
g
= 1,03.
⇒ B
g
=
)(6,1
03,1
65,1
T=
Hệ số chèn kín K
p
= 0,936 hệ số điện dày 0,91 hệ số lợi dụng lõi thép
2
= 19194 Var/m
2
5. Khoảng cách cách điện chính
Dựa vào bảng 14 -1, 14 -2 TL1
Có e = 21 mm
Δ = 18mm
d = 45 mm
c = 22 mm
δ
12
= 4mm
Tấm chắn giữa các pha δ
22
= 3mm
6. Chọn δ = 1,4; b = 0,35; K
f
= 0,91 theo 20 - 41 c, d,e TL1)
7. Chọn K
R
= 0,95
8. Chọn hệ số hình dáng: ở mục 20 -1 tài liệu 1 đã đưa tính toán MBA theo hệ số hình
dáng β = π.D
s
/l
v
: đường kính trung bình của cuộn dây, lv chiều cao của dây quấn.
- Trị số β thường biến thiên rất rộng từ 1,2 ÷ 3,6 nó ảnh hưởng rõ rệt tới các đặc
tính kỹ thụât và kinh tế của MBA.
==
edtx
Rct
KBuf
Kbs
A
1
= 5,66. 10
-2
.δ.A
3
.Kp = 5,66.10
-2
.14.32
2
.0,93=2415 (Kg)
B
1
= 2,4.10
-2
.K
G
.K
p
.A
3
(δ + b + 0,375)
B
1
-2
.1,03.0,93.32
2
(1,8 + 2,2) = 94 (Kg)
C
1
= K
dq
.10
2
.
222
2
....
.
AUkk
s
tpf
β
δ
= 1,27 .10
-2
.
)(930
32.76,0.65,1.93,0.92,0
4,1.6300
222
2
Kg=
1,423
1,483
1,806
1,673
2,165
1,732
2,274
1,761
2,337
1,789
2,392
A
1
/x =2415/x
A
2
x
2
= 154x
2
Gt’ = 154x
2
+
2415/x
2307,4
7
168,72
2476,1
9
2081,7
9
B
1
x
3
= 1638,5.x
3
B
2
x
2
= 94x
2
Gg= 1638,5x
3
+94x
2
1977,7
2
102,99
21080,
79
2108,7
5
111,2
2219,9
= G’
t
+G
g
4556,9
0
4621,8
0
4791,97 5309,6
7
5828,5
6
5998,7
9
6085,8 6169,2
5
K
p
.q
g
.G’
t
=0,93.1,26
+G’
t
K
p
q
g
9
5649,5
3
8140,9
2
2465,4
6
5942,8
5
8408,3
1
2452,8
6
6091,9
2
8644,7
8
2441,9
4
6233,5
8675,4
7
K
b
.q
t
G’
t
= 4,2. G’
t
20452,
12
16087,
77
7636,6
3
3496,8
3
21221,
23
9834,22
8429,21
3739,21
22003,1
61
9286,7
9
10658,
94
4383,6
24329,
33
8920,5
9
12743,
86
4945,2
2
26609,
62
dd
= 1,03
2
G
dq
=
986,6/x
R
Fe-dq
.G
dd
943,21
2216,5
5
906,8
2130,9
8
876,98
2060,9
810
1903,5
762,44
1791,7
3
749,69
1761,7
8
743,48
1747,1
8
chọn
Chọn β = 2
* Đường kính trụ sắt là:
D = A.
4
β
= 32.
4
2
= 38,05 (cm)
Chọn D = 380 (mm)
* Đường kính trung bình dãnh dầu sơ bộ theo 20 – 41 d TL1
D
S
= δ.D = 1,4 .380 = 532 (cm)
* Chiều cao dq sơ bộ
lv =
)(2,835
2
532.14,3
mm
D
S
==
β
π
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
16
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN DÂY QUẤN MÁY BIẾN ÁP
I. CÁC YÊU CẦU CHUNG
1. yêu cầu vận hành
a. yêu cầu về điện
Khi vận hành thường dây quấn MBA có điện áp làm việc bình thường và
quá điện áp do đóng ngắt mạch trong lưới điện hay sét đánh gây nên. ảnh
hưởng của quá điện áp do đóng ngắt mạch với điện áp làm việc bình thường,
thường chủ yếu là đối với cách điện chính của MBA, tức là cách điện giữa các
dây quấn với nhau và giữa dây quấn với vỏ máy, con quá đ
iện áp do sét đánh
lên đường dây thường ảnh hưởng đến cách điện dọc của MBA, tức là giữa các
vòng dây, lớp dây hay giữa các bánh dây của trong dây quấn.
b. Yêu cầu về cơ học.
Dây quấn không bị biến dạng hoặc hư hỏng dưới tác dụng của lực cơ
học do dòng điện ngắn mạch gây nên.
c. yêu cầu về nhiệt
Khi vận hành bình thường cũng như trong trường hợp ngắn mạch, trong
thời gian nhất định dây quấn không được có nhiệt độ quá cao vì lúc đó chất
cách điện sẽ bị nóng mất tính đàn hồi, hoá giòn và mất tính chất cách điện. Vì
)
Từ thông trong trụ:
φ = B
t
.S
t
= 1,65.963,5.10
-4
= 0,1589 (Wb)
2. Điện áp 1 vòng dây:
U
v
= 4,44.φ.f = 4,44.0,1589.50 = 35,29 lấy 35V
3. Điện áp 1 vòng dây
U
v
= 35 (V)
4. Điện áp pha
U
2f
= U = 6300 (V)
Số vòng dây 1 pha của dq hạ áp
w
2
=
180
35
6300
2
6,91,4
915,3
x
x
- Cách điện 4P, ghép 6 sợi song song có hoán vị.
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
18
H×nh 1 . Ho¸n vÞ vßng quanh
4 3 2
165
5 6 1
234
4 5 6
123
2
16
1
8. Kích thước dây quấn
- Chiều cap dây quấn hạ áp :
l
v
= (60 + 1) 2 x 9,6 = 1170 (mm)
ép : i = 0,13 x 61 x 2 x 0,6 = 10 (mm)
D’’= 422 + 2. 12,5
= 437 (mm)
11. Khối lượng nhôm dây quấn hạ áp
G
m2
= 25,4 x 476,5 x 181,8 x 180.10
-6
= 396 (kg)
III. TÍNH TOÁN DÂY QUẤN CAO ÁP
Phía sơ cấp cần điều chỉnh điện áp ± 9 x 1,78% = 16% dây quấn sẽ gồm
dây quấn cơ sở, dây quấn điều chỉnh thô và dây quấn điều chỉnh tinh. Điện áp
đem đặt lên dây quấn cơ sở và dây quấn điều chỉnh thô. Dây quấn cơ sở khi nối
tiếp với dây quấn điều chỉnh tinh cho điện áp thấp hơn đi
ện áp định mức một
nấc điều chỉnh. Điện áp trên dây điều chỉnh thô lớn hơn ở dây quấn điều chỉnh
tinh một nấc điều chỉnh.
1. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh tinh
U
ê
= )(352016.
100
22000
16.
100
1
V
U
==
2. Số vòng dây quấn điều chỉnh tinh
w
5. Điện áp dây của dây quấn điều chỉnh thô lớn hơn U
ê
một cấp điều chỉnh
W
th
= W
ê
+ 7 = 58 + 7 = 65 vòng
U
th
=
3
.W
th
.U
v
=
3
.65 x 33 = 3946 (V)
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
20
6. Điện áp trên dây quấn cơ sở cộng với điện áp điều chỉnh thô bằng U
1
, do vậy
ta có điện áp dây quấn cơ sở
U
cs
= U
6300
3
1
A
U
S
==
10. Dòng điện khi điện áp lớn nhất:
I’
1f
=
5,142
255203
6300
=
x
(A)
11. Dòng điện khi điện áp nhỏ nhất
I’’
1f
=
5,197
184193
6300
=
x
(A)
22364
22000
18055
18419
18844
19208
19633
19997
20422
20786
21211
21575
298
304
311
317
324
330
337
343
350
3569
8
7
6
5
4
3
2
1
6
5
4
3
1
§iÒu chØnh ªm
0
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
21
A. TIẾT DIỆN DÂY
a. Dây quấn cơ sở
1. Chọn mật độ dòng điện δ
1
= 1,6A /mm
2
ta có
δ
1
=
5,103
6,1
5,165
1
1
==
δ
2
4. Mật độ dòng điện ở nấc điện áp cao nhất
δ’
1
=
38,1
2,103
5,142
=
A/mm
2
5. mật độ dòng điện ở nấc điện áp thấp nhất
δ’’
1
=
915,1
2,103
5,197
=
A/mm
2
b. Dây quấn điều chỉnh thô.
1. Chọn mật độ dòng điện : 1,6A/mm
2
ứng với nấc điều chỉnh điện áp cao nhất
ta có tiết diện dây
δ
22
3. Tiết diện thực
δ
th
=
4,88
5,165
= 1,61 A/mm
2
4. Mật độ dòng điện thực tế
δ
th
=
38,1
4,88
5,142
=
A/mm
2
c. Nấc điều chỉnh tinh
-Dây quấn điều chỉnh tinh bằng đồng bởi các đầu nối ra nhiều.
- Chọn mật độ dòng điện 3,6A/mm
2
. Có hai nhánh song song, tiết diện ca
hai dây sẽ = 54,2A/mm
2
1. Tra bảng 44 – 10 TL1
eg
δ
A/mm
2
4. Mật độ dòng điện ở mức điện áp thấp nhất là
δ =
65,3
2,54
5,197
''
1
==
e
f
S
I
A/mm
2
B. BỐ TRÍ DÂY QUẤN
I. Dây quấn cơ sở
- Dây quấn sơ cấp có 298 vòng, chia làm 4 lớp , mỗi lớp 74,5 vòng.
Dây cơ sở quấn liên tục, lớp 1 và lớp 3 là quấn phải còn lớp 2 và lớp 4
quấn trái, lớp đầu quấn trên căn dọc đặt trên ống cách điện lớp 2,3,4 đặt trên
căn dọc. Các căn dọc đặt ngay trên các lớp đã quấn trước . Để giảm tổn hao
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
23
D©y quÊn c¬ së
th«
§iÒu chØnh
§iÒu chØnh ªm
58 vßng 58 vßng
74,5
65 vßng
Đ
Ồ ÁN TỐT NGHIỆP
24
Lót dây 23mm
1158 mm
ép dây quấn: i = 0,13 x 67 x 0,9 = 8 mm
Chiều cao dây quấn điều chỉnh thô
L
v
= 1158 – 8 = 1150 (mm)
2. Chiều rộng 1 lớp kể cả cách điện
a = 2 x 3,7 + 0,1 = 7,5 (mm)
III. Dây quấn điều chỉnh tinh
Để dây quấn làm việc đối xứng ở mọi đầu điều chỉnh , ta chia dây quấn
thành 2 phần nối song song với nhau. Mỗi phần quấn kiểu lò xo. Bắt đầu từ
giữa lớp đặt trực tiếp lên lớp dây bọc của dây quấn điều chỉnh thô.
1. Chiều cao của dây quấn điều chỉnh tinh
0,5 l
v
= 2(58 + 1). 4,9 = 580 mm
ép dây quấn : i = 0,13 x 2 x 59 x 0,9 = 14 m
= 204 (Kg)
4. Trọng lượng dây quấn sơ cấp
Copyright: Tài liệu đại học ©