Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp thử nghiệm

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

0
587
lượt xem
218
download

Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp thử nghiệm

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy biến áp là bộ biến đổi cảm ứng đơn giản dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều khác có điện áp khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng dây cáp điện. Máy biến áp ngày nay được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Như máy biến áp lò, máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp thử nghiệm… Máy biến áp thử nghiệm tạo...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế máy biến áp thử nghiệm

  1. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm
  2. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm LỜI MỞ ĐẦU Máy biến áp là bộ biến đổi cảm ứng đơn giản dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều khác có điện áp khác. Các dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng dây cáp điện. Máy biến áp ngày nay được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Như máy biến áp lò, máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp thử nghiệm… Máy biến áp thử nghiệm tạo nguồn điện áp cao là thiết bị chủ yếu của phòng thử nghiệm. Máy được thử nghiệm các thiết bị cao áp, các thành phần kết cấu, cấu trúc cách điện, dùng trong đo lường ... Máy này có thể vận hành trong nhà kín hoặc ngồi trời. Phòng thử nghiệm cao áp với các nguồn điện khác nhau (như xoay chiều, một chiều, điện áp xung…) có nhiệm vụ xác định độ bền cách điện hoặc xác định các khuyết tật (như phóng điện cục bộ) trong những điều kiện thử nghiệm (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất…) và môi trường nhất định (ăn mòn) tương ứng với điều kiện làm việc của các thiết bị hoặc kết cấu cách điện khi vận hành. Ngồi ra sau khi sửa chữa hoặc kiểm tra tra định kỳ phải thử nghiệm lại tại vị trí làm việc của các thiết bị. Nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của máy biến áp thử nghiệm, em đã thực hiện đề tài thiết kế máy biến áp cao áp dùng để thử nghiệm các thiết bị điện. Đề tài được trình bày thành sáu chương: Chương I: Tìm hiểu về máy biến áp cao áp. Chương II: Tìm hiểu công nghệ chế tạo máy biến áp cao áp. Chương III: Các phương án về dây quấn. Chương IV: Tính tốn lõi thép và dây quấn. Chương V: Tính tốn các tham số. Chương VI: Tính mạch bảo vệ, đo lường, điều khiển. Do sự hiểu biết thực tế và thời gian có hạn nên khố luận không thể tránh những sai sót, rất mong nhận được ý kiến của các thầy, cô và các bạn để khố luận của em được hồn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn thiết bị điện – điện tử , khoa điện – Trường đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ em trong học tập tốt nhất là thời kỳ làm đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy Chu Đình Khiết đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo em để hồn thành đồ án tốt nghiệp này. 1
  3. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Chương 1 TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ÁP CAO ÁP I. Nguyên lý cấu tạo của bộ thử nghiệm cao áp: Thông thường một phòng thử nghiệm (môi trường thử nghiệm) điện áp cao được trang bị hồn chỉnh, phục vụ tốt cho công tác nguyên cứu và chế tạo các thiết bị điện cao áp gồm những thành phần như hình vẽ sau: Hệ thống thử nghiệm gồm các thiết bị sau: 2
  4. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 1-Thiết bị thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp và các thiết bị phụ trợ đi kèm. 2 - Thiết bị thử nghiệm điện áp một chiều. 3 - Thiết bị thử nghiệm điện áp xung. 4 - Thiết bị thử nghiệm điện áp dòng xung. 5 - Các thiết bị tạo môi trường, điều kiện thử nghiệm, các thiết bị phục vụ khác công tác thử nghiệm được tốt…. Ta sẽ xét kỹ ba thiết bị đầu vì trong đó có sử dụng các máy tạo điện áp cao để thử nghiệm. Hệ thống dịch Hệ thống cung chuyển cấp Hệ thống thử nghiệm Tạo điều kiện Hệ thống nối thử nghiệm đất Nguồn cao Đối tượng thử Hệ thống đo lường, Hệ thống áp nghiệm điều khiển bảo vệ Hình 1.1. Môi trường thử nghiệm cao áp 1. Thiết bị thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp: Thiết bị này được dùng để thử nghiệm cách điện của thiết bị điện. Việc thử nghiệm thiết bị hoặc kết cấu cách điện bằng điện áp tăng cao tần số công nghiệp cho phép xác định các khuyết tật làm giảm độ bền điện và tuổi thọ của thiết bị mà các phương pháp khác không xác định được. Thử nghiệm bằng biện pháp cơ bản để xác định dự trữ độ bền cách điện của các thiết bị trong các điều kiện của nhà máy chế tạo cũng như tại nơi sử dụng. Vì vậy các thiết bị ở cấp điện áp dưới 35 kV chịu thử nghiệm cả trong vận hành, còn các thiết bị ở cấp điện áp cao hơn được thử nghiệm trong điều kiện phòng thử nghiệm. Nguồn điện áp thử nghiệm cần phải đảm bảo trên điện áp đặt lên đối tượng thử nghiệm, và xác định được dòng ngắn mạch khi chọc thủng hoặc phóng điện ở bề mặt ở đối tượng thử nghiệm không nhỏ hơn 1 (A). Khi thử nghiệm cách điện bên trong và bên ngồi ở trạng thái khô, thì cho phép sử dụng các thiết bị có dòng ngắn mạch nhỏ hơn, nhưng không nhỏ hơn 0,3 (A). Thời gian thử nghiệm đối với cách điện bên trong bằng giấy dầu, chất lỏng, sứ ở điện áp xoay chiều là một phút và đối với các 3
  5. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm dạng điện áp khác ở cấp điện áp 220 (kV) trở xuống thì làm từ vật liệu cách điện hữu cơ, cách điện cáp điện là 5 phút. Cách điêïn bên ngồi chịu sự duy trì điện áp thử nghiệm xoay chiều là không quy định. Theo các quy định về thử nghiệm thì việc nâng điện áp từ không đến giá trị 1/ 3 trị số điện áp thử nghiệm được thực hiện với tốc độ tuỳ ý và có thể đọc được những chỉ số trên dụng cụ đo. Sau đó điện áp được tăng nhanh đến điện áp thử nghiệm, khi đạt giá trị xác định thì phải giữ không đổi trong thời gian thử nghiệm, chú ý là khi điện áp cao hơn ¾ điện áp thử nghiệm thì cần phải đảm bảo khả năng cắt nhanh của thiết bị thử. Việc giảm điện áp phải nhanh và trơn đều, khi điện áp nhỏ hơn 1/3 điện áp thử nghiệm thì cho phép cắt điện. Độ lệch tần số so với định mức không vượt quá 10% (tức trong khoảng (45 ÷ 55) Hz). Các sóng hài bậc cao làm biến dạng diện áp thử nghiệm so với hình sin tồn bộ thiết bị thử nghiệm không vượt qúa 5%. Giá trị hiệu dụng của điện áp thử nghệm cho mỗi loại cách điện và cấp điện áp định mức thì thay đổi trong giới hạn rộng từ 3÷5 (kV) khi thử cách điện của nguồn dây điện áp thấp, cho đến 1,2 (MV) khi thử cách điện ngồi giữa các pha của thiết bị ở cấp điện áp 500 kV và cao hơn nữa. Sơ đồ khối của thiết bị thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp như hình vẽ: R1 R2 N 1 2 3 4 5 6 Hình1.2. Sơ đồ khối thử nghiêm ở điện áp xoay chiều tần số công nghiệp Bộ điều chỉnh dùng để điều chỉnh biên độ, tần số hoặc pha của điện áp đưa vào cuộn sơ cấp của nguồn cao áp 3. Trong trường hợp đơn giản là máy biến áp tự ngẫu hoặc là bộ điều chỉnh pha. Trong trường hợp phức tạp hơn ngồi điều chỉnh biên độ còn đòi hỏi phải đều chỉnh tần số thì cần có máy phát điện kiểu máy phát có hệ thống khởi động, điều khiển và điều chỉnh tần số quay. Thiết bị đo lường đo điện áp sơ cấp. Nguồn điện áp cao. Đối tượng thử nghiệm. Thiết bị đo điện áp cao. Bộ phóng điện đo lường, có điện áp chọc thủng cao hơn (10 ÷ 20)% điện áp thử nghiệm để ngăn ngừa việc đưa điện áp quá cao vào đối tượng thử nghiệm. 4
  6. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm R1, R2 - là các điện trở hạn chế dòng điện khi chọc thủng đối tượng thử nghiệm hoặc khi phóng điện bề mặt giá trị không nguy hiểm cho vùng cao áp. Nguồn cao áp 3 là các máy biến áp tăng áp, các máy biến áp nối cấp hoặc các mạch cộng hưởng. Yêu cầu chính của các máy này không có phóng điện cục bợ trong bản thân máy biến áp ở điện áp thử nghiệm, các sóng hài làm biến dạng điện áp là nhỏ và không vượt quá (2 ÷ 2,5)% thành phần cơ bản. Để tạo điện áp cao hơn 105 (kV) thì cấu trúc của máy biến áp trở nên phức tạp, tránh sự xuất hiện cộng hưởng tạo bởi điện cảm riêng và điện cảm tản tới điện dung của cuộn dây được nối với thanh góp và đối tượng. Để tạo điện áp cao có thể nối cấp các máy biến áp. Công suất các máy biến áp thử nghiệm phụ thuộc vào công suất tích điện của các thiết bị thử nghiệm và được xác định theo điện dung của chúng cùng với điện áp thử nghiệm. P = W.C.U2 .10-9 (kVA) Với C – điện dung của đối tượng thử nghiệm W – tần số góc (1/ sec) U2 – điện áp thử nghiệm (kV) Khi điện áp thử nghiệm nhỏ hơn điện áp định mức của máy biến áp thử nghiệm thì phụ tải của nó bị hạn chế bởi dòng định mức chạy qua cuộn dây và công suất của máy biến áp là: U dm P = It.Uđm = Pt . Ut Với It - dòng thử nghiệm (A) Pt - phụ tải thử nghiệm (kVA) Ut - điện áp thử nghiệm của đối tượng (kV) Uđm - điện áp định mức cuộn dây thứ cấp của máy biến áp thử nghiệm (kV). Khi không có máy biến áp thử nghiệm đặc biệt có thể sử dụng các máy biến áp khác như máy biến điện áp. Khi đó các cuộn dây cao áp được mắc nối tiếp, dòng từ hố không được vượt quá giá trị cho phép vì điều kiện đốt nóng. Điện áp nhận được từ các đầu ra của các cuộn dây cao áp của các máy biến điện áp khi thử nghiệm bất kỳ thì không được quá 90% trị số điện áp xác định của nhà máy chế tạo. Vì rằng các máy biến áp thử nghiệm được sử dụng quá ít và phụ tải của chúng chỉ là trong khoảng thời gian rất ngắn, nên trong những năm gần đây, chúng được thiết kế có tính đến chế độ đốt nóng trong quá trình thử nghiệm. Khi đó cho phép dòng phụ tải lớn hơn so với dòng định mức là 2 ÷ 2,5 lần và có chỉ dẫn riêng, cần chú ý đến sự làm lạnh giữa các lần thử nghiệm. Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm cách điện thiết bị diện bằng điện áp xoay chiều tần số công nghiệp như hình vẽ 1.3. 1- Thiết bị điều chỉnh (biến áp tự ngẫu) 2- Máy biến áp thử nghiệm 5
  7. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 3- Điện trở hạn chế 4- Máy biến áp đo lường 5- Điện trở 6- Bộ phóng điện cầu 7 - Đối tượng thử nghiệm Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm cách điện thiết bị điện bằng điện áp xoay chiều tần số công nghiệp A1, A2 các đồng hồ ampemet V1, V2 , V3 - các đồng hồ vonlmet KV- đồng hồ kilovonmet Khi thử nghiệm cách điêïn của các đối tượng có điện dung bản thân lớn (các cuộn dây của máy phát công suất lớn, cáp…) thì có thể giảm độ lớn công suất của thiết bị thử nghiệm bằng sử dụng bù dòng điện dung. Để nhâïn dược công suất đủ lớn đôi khi sử dụng bằng cách mắc song song một số máy biến áp, khi đó chia thanh góp thành từng đoạn và thực hiện thử nghiệm theo các pha, hoặc các biện pháp làm giảm giá trị điện dung đồng thời của cách điện thử nghiệm. Khi không có máy biến áp với điện áp thử nghiệm yêu cầu thì có thể thực hiện mắc nối tiếp với các máy biến áp như vẽ 4.1. 2 2 1 1 Uthử ~ ~ Uthử Hình1.4. Sơ đồ nối các cuộn dây của các máy biến áp thử nghiệm. 1,2 - máy biến áp thử nghiệm. 6
  8. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 2. Thiết bị thử nghiệm điện áp cao một chiều: Thiết bị dùng thử nghiệm nghiên cứu quá trình phóng điện chọc thủng, phóng điện bề mặt… ở các môi trường cách điện và kết cấu cách điện khác nhau. Một số thiết bị dòng xoay chiều do nguyên nhân kỹ thuật không thể thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều như cáp chứa đầy khí, cáp có cách điện bằng dầu… phải thử nghiệm bằng điện áp một chiều. Nguồn điện một chiều được sử dụng để làm cháy chổ bị đánh thủng, chổ yếu của cáp sau đó có thể tìm ra chổ hỏng và thay thế nó. Nguồn điện một chiều cao áp thường là: nguồn chỉnh lưu, mạch nhân áp và máy phát tĩnh điện. Điện áp chọc thủng một chiều có giá trị cao hơn ở điện áp xoay chiều. 1- Nguồn ổn định 2- Bộ chỉnh điện áp 3- Máy biến áp thử nghiệm 4- Tụ san phẳng 5- Điện trở hạn chế dòng điện 6- Đồng hồ đo điện áp cao (kV) 7- Đối tượng thử nghiệm 8- Bộ phóng điện 9- Chỉnh lưu 10 – Đồng hồ microampenmetre 10 2 3 9 5 7 ~ 1 V 4 6 KV 8 10 Hình 1.5. Sơ đồ khối thiết bị thử nghiệm dùng chỉnh lưu nữa chu kỳ Lĩnh vực sử dụng sơ đồ phụ thuộc cấp cách điện, đối tượng thử nghiệm, thông số của thiết bị thử nghiệm, thiết bị chỉnh lưu. Chỉnh lưu hai nữa chu kỳ 7
  9. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm không có những ưu việt lớn mà thiết bị lại phức tạp nên không được phổ biến. Để nhận được điện áp thử nghiệm một chiều lớn người ta thường sử dụng các sơ đồ nhân điện áp như sau: Đây là nguồn điện một chiều, điện áp cao và công suất nhỏ, phụ tải được nối với đầu ra của bộ này qua điện trở phụ để giảm sự nhảy vọt dòng do tụ điện ở các tầng khi phóng điện bề mặt nhưng có thể nối trực tiếp. Điện áp nhận từ bộ này có thể đến 3÷ 5 MV. 1 - Máy biến áp thử nghiệm. 2 - Đối tượng thử nghiệm. C C 1 2 D2 D3 D4 D1 C5 ~ C C Hình 1.6 Sơ đồ nhân điện áp 3. Thiết bị thử nghiệm điện áp xung(máy phát điện áp xung) Việc thử nghiệm cách điện của thiết bị điện bằng điện áp xung là nhằm kiểm tra độ bền vững của nó đối với quá điện áp sét và quá điện áp thao tác xuất hiện trong lưới điện khi vận hành. Quá điện áp sét xuất hiện do sét đánh vào đường dây chống sét, cột điện, dây dẫn của đường dây truyền tải, do đó cách điện của đường dây sẽ chịu tác dụng của xung điện áp không chu kỳ có cực tính dương hoặc âm. Trên các thiết bị điện của trạm được bảo vệ bằng bộ phóng điện (chống sét ống, khe hở phóng điện…) thì xung có thể có dạng xung cắt ngay sau khi đạt giá trị cực đại. Xuất phát từ xác suất hư hỏng do quá điện áp, xung sét tiêu chuẩn là không chu kỳ 1,2/50 (µs) có độ dài đầu sóng £ïÞ = 1,2 ± 0,36 (µs) và độ dài xung là 50 ± 10 (µs). Ngồi ra xung sét để thử cách điện cuộn dây máy biến áp, các điện trở kháng và máy điện quay sử dụng là xung cắt. Giá trị cực đại của điện áp phụ thuộc vào cấp điện áp và dạng thiết bị được thử nghiệm, nó thay đổi trong một dải rộng từ vài chục kV đối với cấp điện áp 3 (kV) đến cấp điện áp vài triệu vôn đối với cấp điện áp siêu cao áp. Dung sai giá trị cực đại là 3%, quá điện áp nội bộ xuất hiện khi chuyển mạch, thao tác sự cố trong hệ thống điện hoặc khi thay đổi chế độ làm việc. Xung quá điện áp chuyển mạch khác với xung sét do thời gian dài và có dạng dao động. Để thử nghiệm đưa vào xung chuẩn dạng không chu kỳ 250 / 2500 (µs) có thời gian tăng xung T = 250 ± 50 (µs), thời gian suy giảm đến giá trị cực đại 2500 ± 1500 (µs). Có thể sử dụng các dạng xung khác nhau như xung không chu kỳ100/ 2500 ; 1000/ 5000 (µs) và xung dao động có thông số 4000 ± 1000 / 7500 ± 2500 ; 100/ 1000. Giá trị cực đại và dạng xung 8
  10. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm thử nghiệm có ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước cách điện, độ bền vững của thiết bị thử nghiệm. Các dạng xung cơ bản. a. Xung 1,2/ 50 (µs) b. Xung cắt τφ c. Xung 100/ 1000 (µs) d. Xung 250 / 2500 (µs) U U Um Um 0,5Um 0,5Um 0 τφ t 0 τφ t Tc Tc (a) (b) U U Um 0,5Um 0 t 0 t τφ Tc (c) (d) Hình 1.7. Các dạng xung cơ bản Một vấn đề quan trọng nữa được giải quyết trong phòng thử nghiệm cao áp là nghiên cứu quá trình chọc thủng ở các khoảng cách khac nhau trong không khí và những môi trường cách điện khác nhau. Giá trị của nó có liên quan tới chế tạo cách điện ở đường dây truyền tải siêu cao áp, hồn thiện chống sét cho các đối tượng khác nhau, tiêu chuẩn hố các dạng xung. Để có được quá điện áp chuyển mạch thao tác thì sử dụng các máy phát điện áp xung hoặc sử dụng máy biến áp thử nghiệm có nguồn xung. Sơ đồ máy phát điện áp xung kích hình 1.8. 9
  11. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Rbv E A Rn B Rn C N2 K R0 T 2 2 2 Rđ Rđ Rđ CA ~ K1 CB K2 Cn Kn A1 B1 C1 N1 Hình 1.8 Sơ đồ máy phát điện áp xung kích. Máy biến áp thử nghiệm. E- đèn chỉnh lưu cao áp. CA,CB,…..,CN- tụ điện nạp điện. Rbv – điện trở bảo vệ. KH1, KH2,… KHn - khe hở phóng điện. Rn - Điện trở nạp điện. R0 - Điện trở ổn định. Rđ - Điện trở phóng điện. Quá trình tạo xung gồm hai giai đoạn: - Giai đoạn nạp: qua máy biến áp T và chỉnh lưu E cấp tụ điện CA,CB,…..,CN được nạp tới điện áp U và khi quá trình nạp kết thúc thì điểm A2, B2,… Bn có điện thế U còn các điểm A1, B1,… Bn có điện thế bằng không. - Giai đoạn phóng: nếu chọn khoảng cách khe hở KH1 sao cho điện áp U có thể phóng điện được thì sau khi phóng điện thế của điểm B1 sẽ tăng vọt đến mức U và như vậy điện thế của điểm B2 tăng đến mức 2U. Khe hở KH2 được chọn cho phóng điện ở điện áp 2U vàsau khi nó phóng điện sẽ làm cho điện thế ở điểm C1 tăng từ không đến mức 2U và của điểm C2 tăng đến mức 3U. Như vậy nếu dùng n cấp để các tụ điện trong giai đoạn phóng được phép nối tiếp nhau qua các khe hở KH1, KH2,… KHn thì điện áp xung kích đã có thể tạo được điện áp cao tới 8 (MV). Các phần tử còn lại làm nhiệm vụ bảo vệ và điều chỉnh. II. Các loại máy điện áp cao dùng trong thử nghiệm hiện nay: 10
  12. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 1. Máy kiểu И 0M – 100/ 25: 4 5 1 3 Hình 1.9. Hình dạng của máy biến áp kiểu И 0M – 100/ 25 2 1.1 Công dụng: Máy dùng làm nguồn cao áp một chiều và xoay chiều tần số 50 Hz để thử nghiệm vật liệu cách điện và các thiết bị điện có điện áp tới 35 kV. 1.2 Đặc tính kỹ thuật: Dung lượng: 25 kVA Điện áp : 0÷ 2 / 0 ÷ 100 kV Tần số : 50 Hz Dòng điện định mức cuộn cao áp: 0,25 A Điện áp ngắn mạch: Un = 10%. 1.3 Cấu tạo: Máy biến áp có mạch từ kiểu bọc, cuộn dây phân bố tập trung. Một đầu cuộn dây cao áp được đưa ra nắp và một đầu được nối đất, đầu thứ hai được đưa ra sứ cách điện cao áp. Các cuộn dây của cuộn sơ cấp đưa ra vỏ qua những đầu ra điện áp thấp. Vỏ máy có dạng hình tròn, trên nắp máy bố trí bình giãn dầu, thiết bị đo nhiệt độ… máy có 4 móc hàn nối với vỏ thùng để nâng máy khi duy chuyển. Để mở rộng miền sử dụng, thử nghệm điện áp cao một chiều, máy biến áp được chế tạo thêm phần chỉnh lưu (Kenotron) đặt ở đầu ra cao áp của máy biến áp thử nghiệm. 11
  13. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Mạch từ được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện dày 0,35 (mm). Lõi thép mạch từ có tiết diện 30 × 26 (mm). Để giảm điện trường ở cạnh sắc bích kim loại, đầu ra máy biến áp thử nghiệm được mắc các tấm chắn. 1 – Cuộn dây cao áp của máy 2 – Cuộn dây của đèn chỉnh lưu 3 - Đầu ra 12 V của đèn chỉnh lưu 4 – Chế độ làm việc 12 V của đèn chỉnh lưu 5 – Chế độ 220 V của đèn chỉnh lưu. Cuộn dây 12 V của đèn chỉnh lưu máy biến áp có 200 vòng, đường kích dây dẫn 1,5 (mm) quấn trên lõi sắt có tiết diện 500 (mm2) dài 200 (mm). Để phân bố lại điện trường trong lõi sắt và dây quấn ta mắc thêm màn chắn. Đầu ra cuộn 12 V cũng được bọc màn chắn để điện trường được san đều. Cuộn dây sơ cấp của đèn chỉnh lưu máy biến áp gồm 1200 vòng, dây dẫn có đường kính 0,8 (mm) và được quấn trên ống bakelit. Để loại trừ khả năng phóng điện trên bề mặt đèn chỉnh lưu máy biến áp người ta đặt một màn chắn hình trụ bên trong thùng, khoảng cách nhỏ nhất từ màn chắn đến đèn chỉnh lưu là 50 (mm). Đến vỏ thùng là 30 (mm). Để máy biến áp И 0M – 100/ 25 thử nghiệm đối tượng có điện dung lớn khi điện áp thấp hơn định mức, công ty chế tạo đã dùng cách phân đoạn cuộn dây cao áp. Cuộn dây cao áp được chia làm 8 cuộn nhỏ, mỗi cuộn nhỏ được tính tốn làm việc với điện áp 12,5 (kV). Theo sơ đồ đấu dây máy biến áp thử nghiệm làm việc với dòng 2 (A) khi điện áp 12,5 (kV) và 0,25 (A) khi điện áp 100 (kV). Để thực hiện điều này trên nắp vỏ thùng máy biến áp phải có một vài đầu đổi nối được cách điện. 2. Máy biến áp thử nghiệm kiểu И 0M – 100/ 20: 2.1 Công dụng: Máy do nhà máy T3PлHeЭHePZ0 chế tạo, máy И 0M –100/ 20 dùng trong thử nghiệm để thử nghiệm các thiết bị điện có điện áp định mức đến 35 (kV), máy có thiết bị đèn cung cấp cho bộ chỉnh lưu Kenotron. 2.2 Đặc tính kỹ thuật: Dung lượng 20 (kVA) Điện áp: 0 ÷ 200 / 0 ÷ 100000 (V) Điện áp định mức cuộn dây đo (x – x1) : 100 (V) Điện áp ngắn mạch 9% Công suất làm việc lâu dài: 10 (kVA) Chế độ làm việc ngắn hạn: 1 phút làm việc – 3 phút nghỉ và 1 phút làm việc – 30 phút nghỉ công suất là 20 (kVA) 12
  14. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Kích thước máy: 686 × 642 mm (mặt bằng) Chiều cao tồn bộ :1140 (mm) Trọng lượng 280 (kg) 2.3 Cấu tạo: Hình 1.10. Hình dáng bên ngồi của máy biến áp thử nghiệm kiểu И 0M –100/ 20 Mạch từ phân nhánh kiểu bọc. Đầu cao áp duy trì điện áp làm việc đưa ra ngồi qua sứ cách điện. Đầu thứ hai của cuộn cao áp được ra nắp máy qua sứ 1000 (V) và được nối đất. Cuộn cao áp có các mối hàn đưa ra do với điện áp 100 (V) (tương ứng khi U2đm = 100000 V). Cuộn cao áp gồm 8 bánh dây (45000 vòng), dây dẫn kiểu л310 có đường kính 0,2 mm. Cuộn đo 100 V của cuộn cao áp có 45000 vòng, dây dẫn có đường kính 0,49 mm. Cuộn hạ áp có 90 vòng, dây quân có tiết diện 2,26 × 6,4 (mm2). Cấu trúc của đèn chỉnh lưu máy biến áp gồm cuộn dây sơ cấp 220 V có 814 vòng, đường kính dây 0,55 mm và cuộn thứ cấp 13 V có đường kính dây 2,26 mm. 13
  15. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 70/300: Hình 1.11 Hình dạng bên ngồi Hình112. Hình dạng bên ngồi của máy И 0M –15/ 10 của máy И 0M –35-70/30 Hình1.13 Hình dạng bên ngồi Hình1.14 Hình dạng bên ngồi của máy И 0M –35-70/100 của máy И 0M –35-70/300 14
  16. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Bảng 1.1- Đặc tính kỹ thuật của một số máy biến áp thử nghiechế tạo tại nhà máy T3PлHeЭHePZ0 Công suất Điện áp định Trọng định mức mức (kV) lượng (kg) Kiểu (kVA) Un% Dài Ngắn Tồn CA HA dầu hạn hạn bộ И 0M –15/ 10 5 10 15 0,2 3 92 23 И 0M –35 - 70/30 15 30 35 - 70 0,2 7 420 140 И 0M – 35 - 70/100 50 100 35 - 70 0,2 7 710 290 И 0M – 35 - 70/300 150 300 35 - 70 0,38 10 1000 4410 Chế độ làm việc của các máy biến áp này cho phép tiến hành mỗi thử nghiệm theo 3 chu trình: mỗi chu trình gồm 1 phút làm việc với tải và 3 phút ngừng. Thời gian giữa 2 thử nghiệm không quá 30 phút. Ở chế độ làm việc liên tục công suất máy biến áp chỉ bằng 50 % so với chế độ ngắn hạn. Các đầu dây của cuộn cao áp đưa ra ngồi nắp máy được bọc cách điện. Một đầu tính tốn với điện áp làm việc, đầu kia thường được nối đất. Để đo điện áp thử nghiệm có thể trực tiếp lấy từ một đầu ra cuộn cao áp với điện áp 100 V. Cuộn cao áp của máy biến áp thử nghiệm (trừ máy И 0M –15/ 10) gồm hai bánh dây. Mỗi bánh có điện áp 35 (kV). Điều đó cho phép trong trường hợp cần thiết, có thể đấu nhận trực tiếp hoặc song song, tương ứng nhận được điện áp ra 70 hoặc 35 (kV). Các đầu ra trên nắp của vỏ máy biến áp. 3. Máy thử cao áp TBO – 140-50: Máy thử cao áp TBO - 140 -50 do nhà máy M0CPEHTΓEH sản xuất có cấu tạo đèn chỉnh lưu đặt phía dưới cuộn cao áp. Máy này dung để thử nghiệm cách điện cho máy điện quay. Đặc tính kỹ thuật: Điện áp định mức: 0,19/ 100 ± 2,5 (kV). Máy biến áp trong đèn chỉnh lưu: 200/13 ± 1 (V) Công suất : 5 kVA. Công suất máy biến áp đèn chỉnh lưu: 110 (kV). Trọng lượng chung: 150 (kg) 4. Máy thử cao áp loại AИM – 70. 4.1. Công dụng: 15
  17. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Máy AИM-70 do nhà máy MOCPEHTZEH chế tạo. Máy dùng để thử nghiệm các loại cáp, điện môi rắn, lỏng với tác dụng của điện áp cao một chiều và xoay chiều. 2 1 Hình 1.15. Các kích thước thiết bị AИM-70 1 – Bàn điều khiển 2 – Bộ phận chỉnh lưu (Kenotron) 4.2. Đặc tính kỹ thuật: Điện áp một pha xoay chiều bên sơ cấp: 127/ 220 (V) Tần số: 50 (Hz) Điện áp xoay chiều bên thứ cấp: 50 (kV) Điện áp chỉnh lưu max: 70 (kV) Dòng điện chỉnh lưu cuộn thứ cấp: 5 (mA) Công suất định mức(làm việc lâu dài ): 0,5 (kVA) Công suất đầu ra 1 phút của máy cao áp: 2 (kVA) Trọng lượng máy: 175 (kg) Thiết bị thử nghiệm AИM – 70 có những phần cơ bản là bàn điều khiển và bộ phận chỉnh lưu (Kenotron). Bàn điều khiển gồm các phần điều khiển, thiết bị tín hiệu và biến thế cao áp. Trong thùng máy biến áp cao áp có một dãy điện trở bảo vệ cuộn dây cao áp khi 16
  18. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm xảy ra ngắn mạch (điện môi thử nghiệm bị chọc thủng). Điện áp ra có thể điều chỉnh dễ dàng nhờ phần điều khiển. Trên nóc của bàn điều khiển có đặt aptomat dòng điện cực đại, kilovolmet đo điện áp và các đèn tín hiệu. Bộ chỉnh lưu Kelotron là một ống thẳng đứng hình trụ chứa đầy dầu, trong đó có đặt đèn chỉnh lưu KPHM – 150 và biến áp chỉnh lưu. Trên nắp Kelotron có đặt đồng hồ microampe với các giới hạn đo lường 200, 1000, và 5000 (µA). 5. Máy thử cao áp loại AИM – 90: 5.1. Công dụng: Máy được dùng để thử nghiệm các loại điện môi rắn, lỏng dưới tác dụng của điện áp cao xoay chiều. 5.2. Đặc tính kỹ thuật: Điện áp nguồn xoay chiều một pha 220 ± 22 (V) Tần số : 50 (Hz) Điện áp chọc thủng lớn nhất: 90 (kV) Ngăn đựng dầu thử: 400 (cm3) Tổn hao công suất : 0,5 (kVA) Trọng lượng máy: 35 (kg). 5.3. Cấu tạo: 1 2 3 4 3 2 1 Hình 1.16. Máy biến áp thử nghiệm 1 – Đầu cao thế 2 – Tấm cách điện 3 – Để vật thử 17
  19. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm 1 2 3 4 5 12 6 8 9 10 7 11 Hình 1.17. Bàn điều khiển thiết bị AИM – 90 1 – Nút đóng vào lưới 2 – Tín hiệu xanh – đóng nguồn 3 – Đồng hồ đo 4 – Tín hiệu vàng (sơ đồ thiết bị sẵn sàng đóng vào cao áp) 5 - Tín hiệu đỏ (đã đóng vào cao áp) 6 - Nút điều chỉnh kim và điều chỉnh điện áp về vị trí 0 sau khi đã phóng điện. 7-Nút phục hồi tự động đưa kim vào điều chỉnh điện áp vềø vị trí 0 sau khi phóng điện. 8 - Nút đóng cao áp 9 - Nút ngắt cao áp 10 - Ổ cắm để nối các nguồn 11 – Đầu cặp để nối đất 12 – Nắp động có liên động. 6. Máy thử cao áp kiểu TYPWIP6 (Đức): 18 … 6000 V Ain
  20. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế máy biến áp thử nghiệm Hình 1.18. Hình dạng máy 6.1. Công dụng: Thử nghiệm các vật liệu cách điện. 6.2. Đặc tính kỹ thuật: Điện áp định mức: 0 ÷ 22 / 0 ÷ 6 (kV) Dòng điện định mức cuộn thứ cấp 2,5 (A) Công suất 1,5 (kVA) Tần số 50 (Hz) Kích thước 500 × 250 × 300 (mm). 6.3. Cấu tạo: Máy biến áp thử nghiệm được đặt trong bàn điều khiển như hình vẽ: Các ký hiệu: Netz ~ :khố điện. Durchschlag: đèn báo có điện (màu xanh). Prupspannung: đèn báo đã đánh thủng điện môi (màu đỏ). Ein: nút khởi động. Aus: báo hiệu rơle cắt. Prufen: khi thử nghiệm có thể quan sát được tia lữa điện. Ausbrenen: khi thử nghiệm không thấy tia lữa điện. 7. Máy thử cao áp Fpeo - 2400/ 600/ K (Đức) dùng cho trạm thử nghịêm điện áp xoay chiều: 7.1 Công dụng: Dùng để thử nghiệm các thiết bị cao thế, các thành phần kết cấu, các cấu trúc điện trong trạm thử nghiệm điện áp xoay đến 220 (kV). 7.2 Đặc tính kỹ thuật: 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản