Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

MỤC LỤC
PHẦN I: TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
I)Xác định các đại lượng cơ bản
II)Chọn các số liệu và tính các kích thước chủ yếu
PHẦN II): TÍNH TOÁN DÂY QUẤN
I)Tính toán dây quấn hạ áp
II)Tính toán dây quấn cao áp
PHẦN III): TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ NGẮN MẠCH
I)Tổn hao ngắn mạch
II)Điện áp ngắn mạch
III)Tính toán lực cơ học khi ngắn mạch
PHẦN IV): TÍNH TOÁN CUỐI CÙNG VỀ HỆ THỐNG MẠCH TỪ
PHẦN V): TÍNH TỔN HAO VÀ DÒNG ĐIỆN KHÔNG TẢI
PHẦN VI): TÍNH TOÁN NHIỆT
I)Tính toán nhiệt của dây quấn
II)Tính toán nhiệt của thùng
III)Tính toán cuối cùng nhiệt chênh của dây quấn và dầu :
IV)Trọng lượng ruột máy,dầu và bình giãn dầu:
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
1
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

LỜI NÓI ĐẦU
Mba điện lực là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện. Việc tải điện

I) Các đại lượng điện cơ bản của MBA
1. Công suất mỗi pha của mba:
S
f
=
m
S
=
3
400
=133 (kVA)
2. Công suất mỗi trụ:
S’=
t
S
=
3
400
=133 (kVA)
3. Dòng điện dây định mức:
-Phía CA:
2
3
.
2
3
10
U
S
I

22
==
II
f
(A)
-Phía HA: đấu Y I
f1
=I
1
= 577.36 (A)
5. Điện áp pha:
- Phía CA đấu Y:
.3
2
2
U
U
f
=
=
)(12720
3
10.22
3
V
=
- Phía HA đấu Y:
)(9,230
3
400

S
P
Im
Im
U
rI
u
Thành phần phản kháng:
%84.312.14
2222
=−=−=
rnx
uuu
7. Điện áp thử của các dây quấn:
Phía CA:
35
2
=
th
U
(kV)
Phía HA:
5
1
=
th
U
(kV) ( Bảng 2)
II) Chọn các số liệu xuất phát và thiết kế sơ bộ lõi thép:
a. Lõi sắt:

3. Các hệ số và suất tổn hao, suất từ hoá trong trụ và gông.
- Hệ số dầy: Tra Bảng 10: k
đ
= 0,97
- Hệ số chêm kín Bảng 4: k
c
=0,92
- Hệ số lợi dụng lõi thép: k
ld
=k
c
.k
đ
= 0,92.0,97=0,89
- Hệ số tăng cường tiết diện gông: ( Bảng 6) k
g
=T
g
/T
t
=1,015
- Từ cảm trong gông B
G
=B
T
/k
g
=1,66/1,015=1,64
- Hệ số quy đổi từ trường tản: k
R

= 3900 VA/mm
2
4. Chọn cách điện : ( Bảng 18,19)
- Cách điện giữa trụ và dây quấn HA: a
01
= 5 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn HA và CA: a
12
=10 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn CA và CA: a
22
=10 (mm)
- Cách điện giữa dây quấn CA đến gông: l
02
=30(mm)
- Bề dầy ống cách điện CA và HA : δ
12
=3 (mm)
- Tấm chắn giữ các pha : δ
22
=2 (mm)
- Đầu thừa ống cách điện: l
đ2
=15 (mm)
5.a. Chiều rộng quy đổi từ trường tản:
a
R
=a
12
+1/3(a

a
R
=0,01+0,02=0,03 (m) Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
5
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

b. Xác định kích thước chủ yếu của MBA:
MBA cần thiết kế là loại máy 3pha 3 trụ kiểu phẳng dây quấn đồng tâm (H.4)
l
a
2
d
21
d
lo
a
01
a
1
c
a
22
c
Các kích thước chủ yếu của MBA là:
- Đường kính trụ sắt: d
- Chiều cao dây quấn: l
- Đường kính trung bình giữa hai dây quấn: d

v
rR
x

(%)10.
.
......9,7
4−
β
=
v
rR
x
u
kawIf
U Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
6
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

Trong đó :
. I, w: là dòng điện và số vòng cuộn dây CA hoặc HA
. f =50Hz tần số lưới điện
.k
r
=0,95 hệ số Rogovski
.a
R

...44,4
.....9,7
10.10..
..
2
2
34
'








==
−
π
β
Rút ra:
22
'
...
...
507,0
ldTx
rR
kBuf
kaS


0
24
2
...10.605,3 lkAA
ld
=
Thay số :
)(7.26089,0.1561,0.36,1.10.663,5
34
1
KgA ==

)(45.2303,0.89,0.1561,0.10.605,3
24
2
KgA ==

).(...10.40,2
).(...10.40,2
2212
24
2
34
1
aaAkkB
ebaAkkB
ldG
ldG
+=

+mật độ dòng điện :
12
.
.
..746.0
dS
uP
k
vn
f
=∆
+k
f
: hệ số tính đến tổn hao phụ trong dây quấn, trong vách.
Chọn k
f
=0,95 (Bảng 15)
Thay d
12
=a.A.X, u
v
=4,447.B
T
.T
T
; T
T
=
ld
k

=

Với tần số f=50Hz:

222
2
1
AUBkk
Sa
kC
rTldf
dq
=
với dây đồng: K
dq
=2,46.10
-2

( )
kgC 12.322
1561,0.12,1.66,1.89,0.95,0
36,1.400
10.46,2
222
2
2
1
==
−
Theo công thức 2-76

5,5
100
.41,1
366,5
206,1.
π
−
+
e
=38,29
1634,0.36,1
7600
.95,0.95,0.29,38.10.244,0
26−
=M
=11,04 MPa
- Trọng lượng tôn Silic của một "góc", tiết diện gông chữ nhật. Theo 2-66b với máy công
suất 400 kVA
334
....10.492,0 xAkkG
ldgo
=
= 0,492.10
4
.1,015. 0,89.0,1561
3
.x
3
= 16.9 x
3





++−++=
2
.).2(..)
2
.(.
.
po
ooGgpf
po
oTtpfo
k
GGNGpk
k
GGpkP
Trong đó:
. k
pf
là ảnh hưởng của tổn hao phụ, tra bảng 48, với dung lượng máy 400 kVA, tôn cán lạnh
3404, lá tôn có ủ ta chọn k
pf
= 1,13 Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
8
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

+ 2,406.G
G
(W)
- Công suất từ hóa, trong tính toán sơ bộ, có thể dùng biểu thức công suất từ hoá không tải
đơn giản bớt các hệ số trên như sau:
∑
+






++−++=
''''''''''
...
2
.
.).2(..)
2
(..
kkkif
irig
ooGgifif
io
oTtififo
Tnqk
kk
GGNGqkk
k

=27,95
+ k
ir
là hệ số kể đến ảnh hưởng do chiều rộng lá tôn ở các góc mạch từ, tra bảng 52b với B
g
=1,64T ta được k
ir
=1,27
Thay các hệ số vào biểu thức trên:
+






++−++=
2
27,1.95,27
.).24(13,2.07,1.2,1)
2
95,27
(56,2.07,1.2,1
ooGoTo
GGGGGQ

22
.02566,0.2.3900.07,1.01815,0.6.28600.07,1 xx ++

=3.287.G

Trong đó:
+
''
f
k
: hệ số kể đến sự phục hồi từ tính không hoàn toàn khi ủ lại lá tôn lấy
2,1k
''
f
=
+Q
c
: công suất tổn hao chung của trụ và gông:
Q
c
=q
t
.G
t
+ q
g
.G
g
(VA) (2-64) Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
9
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12


ldg
===

+
δ
Q
: công suất từ hoá ở những khe hở không khí nối giữa các lá thép

t
TqQ .2,3
δδ
=
(VA) =3,2 .28600 T
t
(2-67)
+
δ
q
: suất từ hoá khe hở: bảng 50
Tiết diện tác dụng của của trụ: T
t
=
223
002,0785,0 XXAk
ld
=
Trong tính toán sơ bộ có thể coi gần đúng dòng điện không tải i
0
=i
0x

-12
+k
f
=0,95
Đối với MBA dầu
6
10.5,4
≤∆
Cu
(A/m
2
)
4. Lực cơ học:
Lực hướng kính tác dụng lên một trong hai dây quấn:
)(
.
..
10.2610...).(628,0
'2
262
max
N
af
Suk
kiF
R
xn
rr
−−
==

r
==
−
ứng suất kéo tác dụng lên tiết diện sợi dây dẫn:

3
.
...2
XM
T
F
r
r
==
ωπ
σ
Trong đó:
163,0
1561,0.36,1
4500
.95,0.95,0.29,38.10.224,0
.
....10.244,0
66
===
−−
Aa
P
kkkM
n

β
=
X
1.1480 1.2880 1.424 1.553 1.606
XXA /6,285/
1
=
275.36 264.98 256.27 248.96 246.20
22
2
.01,25. XXA =
27.499 29.707 31.764 33.646 34.398
33
1
.89,198. XXB =
231.529 259.764 287.192 313.209 323.898
22
2
.26,11. XXB =
12.505 13.509 14.445 15.301 15.643
2
21T
X.AX/AG +=
302.857 294.689 288.031 282.610 280.598
2
2
3
1G
X.BX.BG
+=

1554.594 1500.769 1462.056 1434.718 1425.716
T
G.661,1
503.046 489.478 478.419 469.415 466.073
G
G.406,2
587.146 657.495 725.739 790.395 816.936
o
G.633,4
99.034 111.111 122.843 133.972 138.544
P
o
1189.225 1258.084 1327.001 1393.782 1421.553
2
.003,0 XT
T
=
0.0033 0.0036 0.0038 0.0040 0.0041
T
G.287,3
995.5 968.6 946.8 928.9 922.3
G
G.734,2
667.19 747.13 824.68 898.15 928.31
o
G.067,78
1668.74 1872.25 2069.94 2257.45 2334.49
2
.7,3456 X
3887.1832 4199.2928 4490.1222 4756.1247 4862.5257

0.601 0.515 0.450 0.400 0.383
C=d
12
+a
12
+2.a
2
+a
22
0.385 0.394 0.402 0.409 0.412
+Với giới hạn P
0
=1420 W
4,2
≤⇒
β
+Với giới hạn i
0
=2,0%
[ ]
4,28,1
÷∈∀⇒
β
+Trị số β =1,88 ứng với C
’
tdmin

Ta chọn giá trị β=1,88 thoả mãn tất cả các tiêu chuẩn đặt ra.
c) Các kích thước chủ yếu:
1. Đường kính trụ sắt:



=
A
d
dm
dm
β
2. Đường kính trung bình của rãnh d ầu giữa hai dây quấn:
1210112
.2.2 aaadd
dm
+++=
(2-77)
+
)(024,002,0.2,1
3
.
21
11
m
aa
ka
==
+
=
; Trong đó : k
1
=1.2 và
02,0

4
18,0.
.89,0
4
.
.
4
.
..
2
22
m
d
k
d
kkT
dm
ld
dm
cdT
====
π
ππ
Điện áp một vòng dây:
)(107,8022,0.66,1.50.44,4...44,4 VTBfu
TTv
=== Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9

107,8
94,230
=28,5 ≈ 28(vòng)
Tính lại điện áp một vòng dây
U
v
=
28
94,230
= 8,24 (V)
Cường độ từ cảm thực trong trụ sắt là :
B
t
=
t
v
Tf
U
..44,4
=
022,0.50.44,4
24,8
= 1,68 (T)
2. Mật độ dòng điện trung bình.
Sơ bộ tính theo công thức: ∆
tb
= 0,746.k
g
.
12

1
=
tb
t
I
∆
1
=
tb
f
I
∆
1
=
6
10.43,2
3,909
= 374.10
-6
(m
2
) = 374 (mm
2
)
Chọn kết cấu dây quấn, dựa theo Bảng 38:
Với S = 400 KVA ; I
t
= 909,3 (A) ; U
1
= 0,4 ( KV)

1
= 44,2 cm = 0,44 (m)
+ W
1
= 28 (vòng)
h
v1
=
428
44,0
+
- 0,004 = 0,0097m = 9,7 (mm) Bùi Văn Lục TBĐ-ĐT K9
14
Thiết kế MBA điện lực 400kVA 22/0.4kV Y/yo-12

⇒ h
v1
< 16,5mm, do đó dùng dây quấn hình xoắn mạch đơn.
5. Căn cứ vào h
v1
và T
'
1
chọn dây dẫn theo Bảng 21:
- Chọn số sợi chập song song là : n
v1
= 6

I
=
6
10.6,312
3,909
−
= 2,91 . 10
6
( A/m
2
) = 2,91 (MA/m
2
)
8. Chiều cao dây quấn:
Dây dẫn hình xoắn mạch đơn hoán vị ba chỗ, giữa các bánh dây đều có rãnh dầu
l
1
= b’ . 10
-3
. (W
1
+ 4 ) + k. h
r1
( W
1
+ 3 ) . 10
-3
l
1
= 11. 10

1v
a’ . 10
-3
=
1
6
. 5,5 . 10
-3
=33,0.10
-3
= 0,033(m)
Với dây quấn hình xoắn mạch đơn: n =1.
10. Đường kính trong của dây quấn HA:
D
'
1
= d + 2a
01
= 0,18 + 2. 0,005 = 0,19 (m)
11. Đường kính ngoài của dây quấn:
D
"
1
= D
'
1
+ 2a
1
= 0,19 + 2. 0,033 = 0,256 (m)
12. Bề mặt làm lạnh của dây quấn:

=tπ .
2
"
1
'
1
DD
+
W
1
.T
1
γ
cu
= 28 t .
2
"
1
'
1
DD
+
W
1
.T
1
. 10
3
=28 . 3.
2