Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế máy biến áp điện lực ba pha ngâm dầu công suất 560KVA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế máy biến áp 3 pha 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 (MBAĐL) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện .MBAĐL 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 MBAĐL 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 . 1 Bằng tất cả cố gắng của mình ,với những kiến thức nhận được từ thầy cô và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Đức Sỹ ,mà tôi đã làm nên bài thiết kế tốt nghiệp này. Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU CÔNG SUẤT 560KVA Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm 2 phần: Phần 1 : Tổng quan về máy biến áp. Phần 2: Thiết kế. 2 Máy phát điện Máy biến áp tăng áp Đường dây tải Máy biến áp giảm áp Hộ êu thụ PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT 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. 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 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 3 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. 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 4 Hình 1.2 Kí hiệu MBA 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 . + U 1 : Điện áp sơ cấp . + I 1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp . + P 1 : Công suất sơ cấp . + W 1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp . Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp . + U 2 : Điện áp thứ cấp . + I 2 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp . + P 2 : Công suất thứ cấp . + W 2 : Số vòng dây cuộn thứ cấp . 3 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 . a Điện áp định mức 5 Điện áp sơ cấp định mức kí hiệu U 1đm ,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 điện áp dây .Đơn vị của điện áp ghi trên nhãn máy thường là KV . b Dòng điện định mức Dòng điện định mức là dòng điện đã qui định cho mỗi dây quấn của MBA ,ứng với công suất định mức và điện áp định mức .Đối với MBA 1 pha dòng điện định mức là dòng điện pha .Đối với MBA 3 pha dòng điện định mức là dòng điện dây . c Công suất định mức Công suất định mức của MBA là công suất biểu kiến định mức .Công suất định mức kí hiệu là S đm ,đơn vị là VA,KVA . Đối với MBA 1 pha công suất định mức là : S đm =U 2đ .I 2đm =U 1đm .I 1đm . Đối với MBA 3 pha công suất định mức là : S đm = .U 2đm .I 2đm = .U 1đm .I 1đm . 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 6 + 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 7 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) Lõi sắt gồm 2 bộ phận chính đó là trụ(T) và gông(G) . Trụ là nơi để đặt dây quấn. Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ. Trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín. Lá thép kĩ thuật điện được sử dụng thường có độ dày từ(0,30 tới 0,5)mm hai mặt được sơn cách điện. Trong MBA dầu thì toàn bộ lõi sắt và dây quấn đều được ngâm trong dầu biến áp. 8 Hình 1.3: Kết cấu mạch từ kiểu trụ a. Một pha; b. Ba pha; 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 C dq lớn, điện dung đối với đất C đ nhỏ nên sự phân 9 Hình 1.4 Kết cấu mạch từ kiểu bọc. a. Một pha ; b. Ba pha ; 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. 10 [...]... nh mc i vi MBA cụng sut n 10MVA c chn theo dóy R10 ca 10; 16; 25; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000; 6300;1 0.000 KVA Nu l MBA mt pha thỡ cụng sut ly bng 1/3 s liu tõm + V in ỏp cú cỏc mc sau: 0,22; 0,38; 3,6; 10; 22; 35; 110; 220; 500kV Tiờu chun cng cú qui nh ký hiu v cỏch u ni vi gúc lch pha trong MBA 3 pha nh sau: Kiu ni sao, tam giỏc hoc zic-zac cỏc dõy pha ca MBA 3 pha v c ỏnh... nhng v trớ ớt nguy him nht 1.6 NGUYấN Lí LM VIC CA MBA Nguyờn lý lm vic ca MBA da trờn hin tng cm ng in t v s dng t thụng bin thiờn ca lừi thộp sinh ra Cỏc cun dy s cp v th cp trong mt MBA khụng cú liờn h vi nhau v in m ch cú liờn h vi nhau v t Xột s d nguyờn lý ca mt MBA1 pha( hỡnh1.11) I1 U1 I2 W1 W2 U2 Zt Hỡnh 1.11 Nguyờn lý lm vic ca MBA õy l s MBA 1 pha 2 dõy qun, mỏy gm cú 2 cun dõy Cun s cp cú W1... s c i vi MBA Trong cỏc MBA tng cng lm ngui MBA khi vn hnh thỡ lừi MBA c ngõm trong mụi trng du Nh s i lu trong du, nhit truyn t cỏc b phn bờn trong MBA sang du ri t du qua vỏch thựng v truyn ra mụi trng xung quanh Lp du sỏt vỏch thựng ngui dn s chuyn dn xung phớa di v li tip tc lm ngui mt cỏch tun hũan cỏc b phn bờn trong MBA Mt khỏc du MBA cũn lm nhim v tng cng cỏch in Tựy theo dung lng MBA, m hỡnh... Hình 1.7 Dây quấn xen kẽ 1.5.3 V mỏy bin ỏp: V MBA l b phn bo v lừi MBA trỏnh tỏc ng ca cỏc iu kin ngoi cnh nh mụi trng khớ hu V MBA gm hai b phn thựng v np thựng a Thựng MBA: Thựng mỏy lm bng thộp, thng l hỡnh bu dc Lỳc MBA lm vic, mt phn nng lng b tiờu hao, thoỏt ra di dng nhit t núng lừi thộp, dõy cun v cỏc b phn khỏc lm cho nhit ca MBA tng lờn Do ú gia MBA v mụi trng xung quanh cú mt hiu s nhit gi... cỏc cun dõy khỏc nhau ca mt MBA u c ghi theo th t gim dn ca in ỏp nh mc S lch pha ca cun dõy 3 pha gia in ỏp dõy th cp MBA 3 pha so vi in ỏp dõy so cp thng c ch th bng ch s ca ng h gi , trong ú vect in ỏp s cp luụn ch s 12 trờn mt ng h tng trng cho kim phỳt Vect in ỏp th cp s lh pha tng ng cỏc v trớ ln lt ch cỏc gi trong ú sú 12 cú th coi l s 0 (ch s cng cao thỡ s chm pha cng ln) 1.8 MC CH YấU CU... Nhim v thit k: Thit k mỏy bin ỏp in lc ba pha ngõm du cụng sut 560KVA Cỏc s liu ban u: Dung lng S = 560KVA in ỏp UCA/UHA=22/0.4KV Tn s f=50 Hz T ni dõy /Y-11 Tn hao khụng ti : P0 = 1250 W Tn hao ngn mch: Pn=6400 W in ỏp ngn mch : Un=4,5% Dũng in khụng ti: io% = 2 CHNG 1: TNH TON CC KCH THC CH YU CA MY BIN P BI 1: XC NH CC I LNG IN C BN CA MBA Da vo cỏc s liu ban u ca nhim v thit k ó cho ta phi xỏc... dựng cho cỏc MBA dung lng t 30KVA tr xung i vi cỏc MBA c trung bỡnh v ln, ngi ta dựng loi thựng du cú ng hay loi thựng cú b tn nhit Hỡnh 1.9 Thựng du kiu ng Hỡnh 1.10 Thựng du cú b tn nhit nhng MBA cú dung lng n 10.000KVA Ta dựng nhng b tn nhit cú thờm qut giú tng cng lm ngui MBA nhng MBA dựng trong trm thy in, du c bm qua mt h thng ng nc tng cng lm ngui mỏy b Np thựng: Np thựng MBA dựng y thựng... sau õy 1.Dung lng mt pha S f= =(KVA) 2.Dung lng trong mi tr S = == 186,67 (KVA) Trong ú : S= 560KVA: cụng sut nh mc mỏy bin ỏp m=3 :s pha t=3 : s tr tỏc dng ca m.b.a 3 Dũng in dõy nh mc - Phớa cao ỏp (CA) I2= = = 14,70 (A) U2m=22.103(V) : l in ỏp phớa cao ỏp - Phớa h ỏp (HA) I1= = = 808,29 A) U1m= 0,4.103(V) : l in ỏp phớa h ỏp 4.Dũng in pha nh mc Vỡ dõy qun ni /Y nờn dũng in pha nh mc l : - Phớa... tớnh toỏn MBA s ln lt tin hnh theo trỡnh t nh sau: 1 Xỏc nh cỏc i lng c bn: Tớnh dũng in pha, in ỏp pha ca cỏc dõy qun Xỏc nh in ỏp th ca cỏc dõy qun Xỏc nh cỏc thnh phn ca in ỏp ngn mnh 2 Tớnh toỏn cỏc kớch thc ch yu Chn s v kt cu lừi st Chn loi v mó hiu tụn Silic, cỏch in ca chỳng, chn cng t cm ca lừi st Chn cỏc kt cu v xỏc nh cỏc khang cỏch cỏch in chớnh ca cun dõy Tớnh toỏn s b MBA chn quan... mch Xỏc dnh tn hao ngn mch Tớnh ton in ỏp ngn mch Tớnh lc c ca dõy qun khi MBA b ngn mch 5 Tớnh toỏn cui cựng v h thng mch t v tham s khụng ti ca mỏy MBA Xỏc nh kớch thc c th ca lừi st Xỏc nh tn hao khụng ti Xỏc nh dũng in khụng ti v hiu sut 6 Tớnh toỏn nhit v h thng lm ngui MBA Tiờu chun v nhit chờnh Tớnh toỏn nhit MBA Tớnh túan gn ỳng trng lng v th tớch b gión du PHN II: THIT K Chng 1: Tớnh . về máy biến áp. Phần 2: Thiết kế. 2 Máy phát điện Máy biến áp tăng áp Đường dây tải Máy biến áp giảm áp Hộ êu thụ PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP 1.1 VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP Để. Sỹ ,mà tôi đã làm nên bài thiết kế tốt nghiệp này. Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của tôi là: THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC BA PHA NGÂM DẦU CÔNG SUẤT 560KVA Bài thiết kế tốt nghiệp của tôi gồm. 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