Tài liệu Bài giảng chương ii các thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm biến áp (phần 2)

11/14/2012 PHẦN 2 CHƯƠNG II CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP MAÙY BIEÁN AÙP ÑIEÄN LÖÏC I. KHÁI NIỆM II. CÁC LOẠI MBA III. KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP IV. CHỌN MÁY BIẾN ÁP I. KHÁI NIỆM MBA là thiết bị biến đổi điện năng từ điện áp này đến điện áp khác. Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ. I. KHÁI NIỆM Cho nên tổng công suất MBA trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng công suất của các máy phát điện: ∑SB = (4÷5) ∑SF MBA là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện năng, trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng P và công suất phản kháng Q. 1 11/14/2012 I. KHÁI NIỆM I. KHÁI NIỆM Phân loại máy biến áp: Phân loại theo số pha • Máy biến áp một pha (O), • Máy biến áp ba pha (T). Phân loại theo số cuộn dây • MBA ba cuộn dây (T) • MBA hai cuộn dây Phân loại theo phương pháp làm mát • MBA kiểu khô (làm mát bằng kk) • MBA kiểu dầu Phân loại theo phương pháp điều chỉnh điện áp • MBA thường • MBA điều áp dưới tải. I. KHÁI NIỆM Cấu tạo MBA 1 pha 2 cuộn daây MBA 1 pha 2 cuộn daây ôû NMÑ Ialy I. KHÁI NIỆM Các thông số của MBA: Các MBA được tính toán, chế tạo với một chế độ làm việc lâu dài và liên tục gọi là chế độ định mức:
Điện áp U = Uđm
Tần số f = fđm
Công suất S = Sđm là công suất toàn phần (biểu kiến) Cấu tạo MBA 3 pha 2 cuộn daây
Điện áp ngắn mạch phần trăm
Dòng điện không tải. 2 11/14/2012 I. KHÁI NIỆM I. KHÁI NIỆM Công suất định mức MBA : Công suất định mức MBA :
MBA hai cuộn dây:
MBA ba cuộn dây: người ta có thể chế tạo các loại sau: Công suất định mức là công suất của mỗi cuộn dây.  100/100/100 là loại có công suất của mỗi cuộn dây đều bằng công suất định mức;
MBA tự ngẫu: Công suất định mức MBA là công suất toàn phần MBA. Ngoài ra, còn có công suất mẫu: Smẫu = Kcl . Sđm Trong đó: Kcl được gọi là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. I. KHÁI NIỆM
Điện áp định mức Uđm : Điện áp định mức của MBA là điện áp của các cuộn dây khi không tải được qui định trong lý lịch MBA. Tỉ số biến đổi điện áp:
K = USđm/UTđm gọi là tỉ số biến áp.
Dòng điện định mức Iđm : Là dòng điện của các cuộn dây được nhà máy chế tạo qui định, với các dòng điện này thì MBA làm việc lâu dài và không bị quá tải.  100/100/66,7 là loại có công suất của hai cuộn dây bằng công suất định mức và công suất cuộn thứ ba bằng 66,7% công suất định mức. I. KHÁI NIỆM
Điện áp ngắn mạch UN% :  Điện áp ngắn mạch là điện áp giữa hai đầu cuộn sơ cấp khi ngắn mạch cuộn thứ cấp thì dòng điện trong cuộn dây sơ cấp bằng dòng điện định mức.  Ý nghĩa : Điện áp ngắn mạch dùng để xác định tổng trở cuộn dây MBA.
Dòng điện không tải: Là đại lượng đặc trưng cho tổn hao không tải của MBA, phụ thuộc vào tính chất từ, chất lượng cũng như cấu trúc lắp ghép của lõi thép. 3 11/14/2012 1 - MBA 2 CUỘN DÂY 1 - MBA 2 CUỘN DÂY Cấu tạo Chieàu truyeàn coâng suaát Kyù hieäu SC SH UH U C UC SC ↔ SH UH Sô ñoà noái caùc cuoän daây Cuoän cao A B C Cuoän haï o a b Cuoän cao Cuoän haï B b c Ñoà thò vectô B Kyù hieäu toå noái daây Y/Y- 0 b A → Sñm cuûa MBA laø coâng suaát cuûa cuoän cao, coâng suaát cuoän haï vaø cuõng laø coâng suaát cuûa maïch töø. A B C a b C a c b B c A O A B C a b Aa c C a B Y/∆-11 B Y0 /∆-11 b Aa c b B b c A C Aa a Tổ đấu dây của máy biến áp: 2 - MBA 3 CUỘN DÂY Cấu tạo Kyù hieäu Chieàu truyeàn coâng suaát UC SC ↔ SH + ST SC UT UH UT IC UC UT ST ↔ SH + SC UC ST 3 - MBA TỰ NGẪU SH SH ↔ SC + ST UH → Sñm cuûa MBA laø coâng suaát cuûa cuoän coù coâng suaát lôùn nhaát (cuõng laø coâng suaát maïch töø ), caùc cuoän coøn laïi coù theå baèng Sñm (100%) hoaëc baèng 2/3 Sñm (66,7%) ñöôïc kyù hieäu qui öôùc theo thöù töï cao/trung/haï MBA töï ngaãu UC Unt Int I T Uch Ich UT Sơ đồ tương đương SB = Stừ + Sđiện Uch = UT Ich = IT - IC Unt = UC - UT Int = IC Ví duï: 100/100/100 ; 100/100/66,7 ; 100/ 66,7/66,7 4 11/14/2012 3 - MBA TỰ NGẪU 3 - MBA TỰ NGẪU Ta có: Giả thiết bỏ qua tổn thất trong MBA.
Tỉ lệ giữa công suất truyền tải bằng quan hệ từ so với công suất xuyên (định mức) sẽ bằng: Hay có thể viết : SB = ((UC-UT)+UT).IC = (UC-UT).IC + UT.IC Coâng suaát từ truyeàn tröïc tieáp töø cao sang trung SBA = (UC-UT).IC Coâng suaát điện truyeàn qua mạch từ Sđ = UT.IC IC UC Unt Int I T Uch Ich
Kích thước mạch từ được chọn theo công suất mẫu: Smẫu = Kcl . Sđm UT * SO SAÙNH MBAT VAØ MBAB Chi phí cheá taïo: MBA töï ngaãu nhoû hôn, nheï hôn, reû hôn. MBAT và MBAB có cùng Sđm Trong đó: Kcl được gọi là hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu. PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG  α caøng beù caøng coù lôïi, nghóa laø UT caøng gaàn UC caøng coù lôïi Toån hao trong MBA: MBA töï ngaãu coù toån thaát ít hôn Ví duï : * UC = 110 kV, UT = 22 kV → α = 1 – 22 / 110 = 0,8 * UC = 22 kV, UT = 0,4 kV → α = 1 – 0,4 / 22 = 0,98 Phaïm vi söû duïng: MBA töï ngaãu chæ söû duïng khi ñieän aùp Cao vaø Trung coù trung tính noái ñaát tröïc tieáp (110KV) → Khi UC lôùn hôn UT nhieàu khoâng söû duïng MBA töï ngaãu 5 11/14/2012 PHAÏM VI ÖÙNG DUÏNG  Cuoän Haï ( neáu coù ) chæ lieân heä vôùi Cao vaø Trung qua maïch töø, maø maïch töø chæ saûn xuaát theo α.Sñm neân coâng suaát truyeàn toái ña qua cuoän Haï cuõng chæ laø α.Sñm . Khi truyeàn coâng suaát töø Haï leân Cao vaø Trung ( ôû NMÑ ) phaûi choïn MBA theo Sñm / α 3 - MBA TỰ NGẪU * Caùc cheá ñoä vaän haønh cuûa MBAT Cheá ñoä 1 : Coâng suaát truyeàn töø Cao sang Trung vaø Haï SC = ST + SH IC Ví duï : IH Int(a) 220 kV SB = 200 MVA 220 kV 110 kV (SH = 100 MVA) IT 110 kV SB = 100 MVA Int(b) Ich(a) (SH = 100 MVA) 100 MVA 100 MVA 3 - MBA TỰ NGẪU * Caùc cheá ñoä vaän haønh cuûa MBAT Cheá ñoä 2 : Coâng suaát truyeàn töø Cao vaø Haï sang Trung ST = SC + SH 3 - MBA TỰ NGẪU * Caùc cheá ñoä vaän haønh cuûa MBAT Cheá ñoä 3 : Coâng suaát truyeàn töø Cao vaø Trung sang Haï SH = SC + ST IC Trong cuoän noái tieáp chæ coù truyeàn töø cao sang trung theo cheá ñoä töï ngaãu IC Int(a) IT Ich(a) Int(a) IT Ich(a) Ich(b) IH IC(a) IH 6 11/14/2012 III. KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP MBA có thể mang tải lâu dài trong điều kiện đinh mức của : U, f, tmt ,cũng như điều kiện làm mát; Khi đó tuổi thọ MBA sẽ bằng định mức. Tuy nhiên, MBA có khi non tải, có khi quá tải. III. KHẢ NĂNG TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP Khả năng tải của MBA không thể biểu diễn bằng đơn vị KVA được, vì nó được xác định bằng các điều kiện như:
ðồ thị phụ tải
Thời gian tồn tại chế độ vận hành
Nhiệt độ môi trường làm mát… Phải căn cứ chủ yếu vào độ hủy hoại cách điện, nhiệt độ cực đại của cuộn dây và của dầu. Cần phải xác định được nhiệt độ cuộn dây, nhiệt độ dầu và mức hủy hoại cách điện. Để cho phép MBA làm việc ở các chế độ khác nhau. TÍNH TOÁN PHÁT NÓNG MBA KHI VẬN HÀNH VỚI ĐTPT BẬC THANG Quá tải bình thường Tính toán quá tải của MBA khi vận hành với đtpt bậc thang A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG Bước 1: Đẳng trị đtpt nhiều bậc về đtpt tương đương có 2 bậc sao cho nhiệt lượng tỏa ra trong MBA là như nhau. S S S2dt S2 SB Quá tải sự cố S1 S3 T2 0 SB S1dt t1 t2 Ñoà thò phuï taûi ban ñaàu t3 t T1 0 t Ñoà thò phuï taûi töông ñöông 7 11/14/2012 A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG  Böôùc 2 : Trong caùc vuøng quaù taûi choïn vuøng coù Σ Si2.Ti lôùn nhaát ñeå tính S2ñt Trình töï tính toaùn :  Böôùc 1 : Caên cöù vaøo ñoà thò phuï taûi qua MBA choïn MBA coù coâng suaát SB sao cho Smin < SB < Smax Smax Stải S2 S3 SB ... ... S1 Smin T1 T2 T3 Smin ... Tn-1 T1 Tn t1 t2 t3 ... tn-1 T3 ... A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG t3 t2 t1 tn  Böôùc 3 : Tính S2ñt theo biểu thức : T2 Tn-1 Tn t 0 t 0 SB SB S1 Stải Vuøng II : Smax2.Tn Smax Vuøng I : S22.T2+S32.T3 S2 S3 Stải tn tn-1 ... A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG  Böôùc 4 : Choïn 10h liền trước hoặc liền sau vuøng tính S2 ñeå tính Stải Smax Smax S2 10h
Nếu S2ñt < 0,9.Smax thì S2 = 0,9.Smax T2 = Σ (Si2.Ti ) / (0,9.Smax)2 10h S3 SB ... S1 Smin T1 Tn tn-1 0 T2 T3 ... Tn-1 Tn t t1 t2 t3 ... tn-1 tn 8 11/14/2012 A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG  Bước 5 : Tính k1 , k2 theo biểu thức : k1 = S1 / SB k2 = S2 / SB A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG  Tùy thuộc vào nhiệt độ đẳng trị của môi trường làm mát mà xác định số biểu đồ tính toán khả năng tải của MBA Dựa vào loại MBA (dầu, khô..) và công suất của MBA xác định hằng số thời gian τ. τ (giôø) Coâng suaát ñònh möùc MBA τ (giôø) Heä thoáng laøm laïnh 10 20 2,5 5 3,5 6 2,5 2,5 Coù theâm quaït 3,5 3,5 Tuaàn hoaøn cöôõng böùc 2,5 3,5 Töø 0,001 ñeán 1 MVA Töï nhieân 2,5 > 1 ñeán 6,3 MVA Töï nhieân 3,5 > 6,3 ñeán 32 MVA Coù theâm quaït > 32 ñeán 63 MVA Töø 100 ñeán 125 MVA > 125 MVA Số thứ tự biểu đồ ứng với nhiệt độ đẳng trị môi trường xung quanh Tuaàn hoaøn cöôõng böùc coù quaït 30 40 7 9 11 Töø 0,001 ñeán 1 MVA 8 10 12 > 1 ñeán 6,3 MVA 17 19 21 23 > 6,3 ñeán 32 MVA 18 20 22 24 > 32 ñeán 63 MVA 2,5 29 31 33 35 Töø 100 ñeán 125 MVA 3,5 30 32 34 36 > 125 MVA BÀI TẬP 1 A. QUÁ TẢI BÌNH THƯỜNG  Böôùc 6 : Töø k1 vaø T2 vöøa tính ñöôïc tra ñöôøng cong quaù taûi cho pheùp cuûa MBA ñeå tìm k2cp • Nếu k2cp > k2 thì MBA ñaõ choïn coù theå vaän haønh quaù taûi ñöôïc. K2cp 1,9 1,8 1,7 T =0,5 h 1,6 • Nếu k2cp < k2 thì choïn MBA 1h coù coâng suaát lôùn hôn. K2cp 1,5 2h 1,3 4 h 1,2 8 h 1,1 12 h 1,0 0,2 Kiểm tra khả năng quá tải của MBA có công suất 63MVA. Biết đường cong quá tải bình thường ứng với nhiệt độ môi trường là 200C và SđmBA=63MVA được cho ở hình. Biết hằng số thời gian của MBA là T=6h. a. Tính Phụ tải đẳng trị bậc hai, bậc một (S2đt , S1đt) . b. Tính hệ số phụ tải K1, K2. Tra đường cong quá tải để được K2cp. Kết luận. Phụ tải phân bố trong 24h là: 2 1,4 Coâng suaát ñònh möùc MBA 0,4 0,6 K1 1 K1 T( gio) S(MVA) 0-6 60,675 6-12 57,625 12-18 51,525 18-24 69,82 9 11/14/2012 B. QUÁ TẢI SỰ CỐ B. QUÁ TẢI SỰ CỐ  Böôùc 1 : Thôøi gian quaù taûiù < 6h Choïn coâng suaát SB sao cho kqtsc .SB > Smax hay SB > Smax / kqtsc MBA coù theå vaän haønh quaù taûivôùi heä soá quaù taûi k1 < 0,93 SB SB k2cp = kqtsc < 5 ngaøy Stải B. QUÁ TẢI SỰ CỐ B. QUÁ TẢI SỰ CỐ  Bước 2 : Kiểm tra điều kiện T2 < 6h  Bước 3 : Kiểm tra điều kiện k1 < 0,93 Stải Stải Smax S2 Smax Smax S3 SB ... S2 10h 10h S3 T2 T2 SB S1 ... S1 Smin T1 T2 T3 ... Tn-1 Smin Tn t 0 t1 t2 t3 ... tn-1 tn T1 Tn tn-1 0 T2 T3 ... Tn-1 Tn t t1 t2 t3 ... tn-1 tn 10 11/14/2012 BÀI TẬP 2 Cho đồ thị phụ tải qua một MBA như H.a: Giả sử chọn SđmBA = 63MVA. Hãy kiểm tra lại khả năng quá tải bình thường của MBA. Biết đường cong quá tải bình thường ứng với nhiệt độ môi trường là 200C và SđmBA=63MVA cho ở H.b. 11