Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:162

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 2 tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Máy biến áp điện lực; Các khí cụ điện và các phần dẫn điện; Thiết bị phân phối điện; Máy phát điện đồng bộ. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Nhà máy điện và trạm biến áp: Phần 2

Chương 4____ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN Lực 4.1. KHÁI NIỆM Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh có nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không thay đổi theo yêu cầu của quá trình truyền tải và sử dụng điện năng. Máy biến áp hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Nhà máy điện sản xuất ra điện năng ở cấp điện áp máy phát, được máy biến áp nâng lên điện áp cao 110 kV, 220 kv, 500 kv truyền tải trên đường dây cao thế và sau đó lại được máy biến áp hạ xuống điện áp thích hợp 35 kv, 22 kv, 15 kv, 0,4 kv... để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Như vậy, để truyền tải được điện năng từ nhà máy đến hộ tiêu thụ phải trải qua nhiều lần tăng giảm điện áp, vì thể tổng công suất của máy biến áp trong hệ thống điện thường gấp 4 5 lần tổng công suất các máy phát điện có trong hệ thống điện. Cho dù hiệu suất của máy biến áp tưomg đối cao nhưng tổn thất hàng năm trong máy biến áp vẫn rất lớn. Máy biến áp không sinh ra điện năng và không tạo ra công suất tác dụng p và công suất phản kháng Q Nhiệt độ trong quá trình vận hành, nhiệt độ môi trường và phưorng pháp làm mát quyết định đển tuổi thọ và khả năng mang tải của máy biến áp. Khi tính chọn máy biến áp cần xét tới khả năng phát triển của phụ tải để lựa chọn cho thích họp. Hiện nay, trong hệ thống điện có các loại máy biến áp sau: - Máy biến áp tăng áp. máv biến án ha án-
- Máy biến áp một pha, máy biến áp ba pha; - Máy biến áp hai cuộn dây, máy biến áp ba cuộn dây; - Máy biến áp tự ngẫu một pha, máy biến áp tự ngẫu ba pha; - Máy biến áp có cuộn dây phân chia; - Máy biến áp có điều áp dưới tải, máy biến áp không điều áp dưới tải. 4.2. CÁC THÔNG SỐ ĐỊNH MỨC CỦA MÁY BIÉN ÁP Công suất định mức: Công suất định mức của máy biến áp là công suất liên tục truyền qua MBA trong suốt thời gian làm việc của nó ứng với các điều kiện tiêu chuẩn được hãng chế tạo quy định như điện áp định mức, tần số định mức, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ làm mát. Điện áp định mức: Điện áp định mức của máy biến áp là điện áp của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp khi không tải được ghi trong lý lịch của máy biến áp. Dòng điện định mức: Dòng điện định mức là dòng điện của các cuộn dây do hãng chế tạo quy định để máy biến áp làm việc lâu dài không bị quá tải và nó được ghi trong lý lịch của máy biến áp. Khả năng quá tải của mảy biến áp: là khả năng vận hành với công suất lớn hơn công suất định mức của máy biến áp. (4-1) ‘-’dm Trong đó: kqt - hệ số quá tải; Svh - công suất vận hành thực tế; Sdm - công suất định mức. 4.3. HỆ THỐNG LÀM MÁT MÁY BIẾN ÁP Khi máy biến áp vận hành trong hệ thống điện, dòng điện sẽ chạy trong các dây quấn tạo ra từ trường chạy trong lõi thép sinh ra
làm giảm tuổi thọ thậm chí cháy máy biến áp. Máy biến áp có các phương pháp làm mát như sau: Làm mát tự nhiên bằng dầu: sử dụng dầu trong máy biến áp khi nóng sẽ di chuyển trong các cánh tản nhiệt để truyền nhiệt ra môi trường xung quanh. Làm mát tự nhiên bằng dầu có thêm quạt gió: dùng thêm quạt để thổi tăng cường khả năng trao đổi nhiệt và tản nhiệt của dầu máy biến áp. Làm mát bằng cưỡng bức tuần hoàn dầu và có quạt gió: dầu trong máy biến áp không di chuyển tự nhiên khi nóng lên mà được bơm dầu tăng tốc độ di chuyển từ đó khả năng tản nhiệt được tốt hơn. Làm mát bằng cưỡng bức tuần hoàn của nước, dầu và có quạt gió: kết hợp làm giảm nhiệt độ của máy biến áp bằng nước, dầu và quạt thổi. Làm mát kiểu khô: dùng đối với các máy biến áp có công suất nhỏ, kết cấu nhỏ gọn; làm mát bằng đối lưu tự nhiên, khi cần có thêm quạt tăng cường. 4.4. CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP 4.4.1. Máy biến áp một pha, ba pha hai dây quấn Hình 4.1: Máy biến áp một pha, ba pha hai dây quấn a) Sơ đò cấu tạo máy biến áp một pha; b) Sơ đồ nguyên lý máv biến áo
Tỷ so máy biên áp: kBA = -=^- = (4-2) H ^2 ** 2 * 1 Trong hệ thống điện, ta có thể sử dụng ba máy biến áp một pha hay máy biến áp ba pha. Dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp của loại fflay biến áp này có thể nối hình sao nối đất (Yo), hình sao trung tính (Y), hình tam giác (A) phụ thuộc vào yêu cầu của sơ đồ nối điện và phụ tải. Điện áp sơ cấp và thứ cấp có thể trùng nhau hay lệch pha nhau một góc G.30° (với: G = 0 -ỉ- 11 và G là số nguyên). Điện áp định mức của máy biến áp này được quy ước là điện áp dây. Các máy biến áp loại này thường được sử dụng trong hệ thống là: Y/Yo - 0 (hình 4.2); Y/A - 11 (hình 4.3); Yo/A - 11 (hình 4.4). Cuộn hạ Hình 4.2: Máy biến áp có sơ đ'ô nối dây Y/Yo - 0 Cuộn cao Cuộn hạ ABC a b c
oA B c B b Hình 4.4: Máy biến áp có sơ đồ nối dây Yq/A -11 4.4.2. Máy biến áp một pha, ba pha ba dây quấn Hình 4.5: Máy biến áp một pha, ba pha ba dây quấn a) Sơ đồ cấu tạo máy biến áp một pha; b) Sơ đồ nguyên lý máy biến áp một pha Máy biến áp một pha, ba pha ba dây quấn có cấu tạo tưong tự như loại máy biến áp một pha, ba pha hai dây quấn nhưng ở loại máy biến áp này có 1 cuộn dây sơ cấp và 2 cuộn dây thứ cấp để đưa ra 2 cấp điện áp khác nhau. Trong hệ thống điện hiện nay, máy biến áp ba pha ba dây quấn được sử dụng rất rộng rãi và được chế tạo với công suất lớn. Ở nhà máy điện, cuộn sơ cấp nối với máy phát điện, hai dâv ouấn thử rán nÁ;
với hai cấp điện áp khác nhau. Máy biến áp ba dây quấn còn dùng để nối với máy bù đồng bộ hay kháng điện để điều chỉnh công suất phản kháng trong lưới điện công suất lớn. Máy biến áp ba dây quấn có công suất định mức chính là công suất của dây quẩn có công suất lớn nhất, thường là dây quấn cao áp. Các dây quấn trung và hạ có thể bằng hoặc bằng 2/3 công suất định mức; được ký hiệu theo thứ tự cao/trung/hạ như sau: 100/100/100; 100/100/66,7; 100/66,7/66,7 Các máy biến áp loại này thường được sử dụng trong hệ thống là: Y/A/A - 11/11 (hình 4.6); Y/Y/A - 0/11 (hình 4.7) o A B c ai bl Cl a2 b2 c2 Hình 4.6: Máy biến áp có sơ đ'ô nối dây Yo/h/íl -11/11 A âj a2 Ỉ-Sình /ì 7° í\/ỉ/tị/ Inion An ró rnt A'A nn! AA« • V/ /'ĩ 'i
4.4.3. Máy biến áp tự ngẫu Đối với máy biến áp thông thường, dây quấn sơ cấp và thứ cấp riêng biệt nhau, quá trình truyền điện năng từ sơ cấp sang thứ cấp thông qua mạch từ mà không liên lạc với nhau về điện. Trong máy biến áp tự ngẫu, dây quấn thứ cấp là một phần của dây quấn sơ cấp. Quá trình truyền điện năng (công suất của máy biến áp Sba) gồm hai phần: một phần truyền theo quan hệ từ (công suất từ St), một phần truyền trực tiếp theo mạch điện (công suất điện Sđ). Máy biến áp tự ngẫu ba pha có các dây quấn cao áp, trung áp và hạ áp. Dây quấn điện áp cao áp (Uc) và dây quấn điện áp trung áp (Ut) liên hệ với nhau theo nguyên tắc tự ngẫu và được nối hình sao. Dây quấn hạ áp (Uh) liên hệ với dây quấn cao áp và trung áp theo nguyên tắc như biến áp thông thường và được nối tam giác. Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp tự ngẫu Máy biến áp tự ngẫu có dây quấn nối tiếp và dây quấn chung có cùng tiết diện với nhau. Dây quấn nối tiếp có các thông số: Unt, Int, Wnt, Snt, APnt Dây quấn chung có các thông số: UCh, Ich, wch, SCh, APCh Trong đó: Uc = Uch + Ưnt Uch - Ucao — Unt — Ut W1 = wnt + wch
w2 = wch Ich = It - Ic APđ = APnt + APch Hệ so có lợi (hệ so tính toán hay hệ so mẫu) của máy biến áp tự ngẫu được xác định: a = l-^r = l-k (4-3) u„ uc ĩ 1T Công suất máy biến áp tự ngẫu được tính: Sba = Sc = Uclc = St = UtIt Sba = ƯT (Ic + Ich) Sba = Ut Ic + UHch = Ut Ic + Uchlch = Sđ + St Với: Sđ = Ut Ic - công suất điện truyền trực tiếp từ cao sang trung St - Uchlch - công suất từ truyền tải qua mạch từ Ta có: St = UchIch = Ut(It - Ic) = UtIt (1 - ^) = ơ.Sba (4-4) IT Như vậy, ta tính toán mạch từ của máy biến áp tự ngẫu theo St ở trên. > Các chế độ vận hành của mảy biến áp tự ngẫu a. Chế độ 1: Công suất truyền từ cao sang trung và sang hạ; hay từ trung và hạ truyền lên cao Xét trường họp khi công suất truyền từ cao sang trung và hạ, ta có: Sc = St + Sh Trong đó: St - công suất từ cao sang trung theo chế độ tự ngẫu (a); Sh - công suất từ cao sang hạ theo chế độ biến áp thông thường (b).
Dòng điện trong dây quấn nối tiếp: Int — Int(a) + Int(b) Mặtkhác: Int(a) = —(PT -jQT) uc Hình 4.9: Sơ đồ chế độ vận hành thứ nhất của máy biển áp tự ngẫu Công suất trong cuộn nối tiếp: S., = U.tl„=(Uc-UT)(l„„1+ s„, = (Uc,;Ut) 7(Pt + P„)!+(Qt+Qk)! (4-5) uc Dòng điện trong dây quấn chung: Ich — Ich(a) + Ich(b) Mặtkhác: Ich(a) = UcJUT -J-(PT-jQT) hh(b) = 7T“(Ph — JQh) = ^nt(b)
Công suất trong cuộn chung: Sch = Uc - UT p Ut p UC-UT uc T uc H uc II '-'c (4-6) Điều kiện giới hạn truyền công suất trong chế độ này là: St + Sh < SđmBA b. Chế độ 2: Công suất truyền từ trung lên cao và xuống hạ; hay từ cao và hạ sang trung Hình 4.10: Sơ đồ chế độ vận hành thứ hai của máy biến áp tự ngẫu Xét trường họp khi công suất truyền từ cao và hạ sang trung, ta có: St = Sc + Sh Dòng điện trong dây quấn nối tiếp chỉ theo nguyên tắc tự ngẫu: Lit = ^nt(a) = Ic — Tj- (Pc ~ jQc) uc Công suất trong cuộn nối tiếp: s„, = u„, I, = J(Pr+QrỸ (4-7)
Dòng điện trong dây quấn chung: Ich - Ich(a) + Ich(b) Trong đó: Ich(a) =-UcJUT ■ J_(pc-jQc) . truyền từ cao sang trung theo nguyên tắc tụ ngẫu; ỉciKb) =-jj-(PH-jQH) - truyền từ hạ sang trung theo nguyên tắc biến thế. Công suất trong cuộn chung: lí u,. -LL. Y ( u„ - Ỹ Sch=M-^Pc+PH + ^Qc+Qh (4-8) uc 7 k uc 7 Điều kiện giới hạn truyền công suất trong chế độ này do cuộn chung quyết định (Sch = ơ.Sba) c. Chê độ 3: Công suất truyền từ trung và cao xuống hạ; hay từ hạ lên trung và cao Hình 4.11: Sơ đồ chế độ vận hành thứ ba của máy biến áp tự ngẫu
Trong chế độ này, công suất truyền qua giữa các cấp cao, trung xuống hạ; hay từ hạ lên cao trung đều theo nguyên tắc biến áp thông thường, không theo nguyên tắc tự ngẫu. Đây là chế độ làm việc không phát huy được ưu thế của máy biến áp tự ngẫu. Công suất máy biến áp tự ngẫu được chọn theo điều kiện: SBA = - SH (4-9) a > ưu và nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu ưu điểm: Giá thành rẻ hon máy biến áp thông thường có cùng công suất vì chế tạo ít tốn đồng, thép và vật liệu cách điện. Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng vận chuyển. Tổn hao công suất của máy biến áp tự ngẫu nhỏ, hiệu suất cao Nhược điểm-. Sử dụng máy biến áp tự ngẫu khi cả điện áp cao áp và trung áp đều phải trực tiếp nối đất điểm trung tính. Vì nếu không nối đất trung tính, khi có một pha phía cao áp chạm đất thì điện áp trung áp của các pha không chạm đất tăng lên lớn hon \ỊĨ lần. Dây quấn cao áp và dây quấn trung áp có sự liên hệ với nhau về điện, nên sóng sét có thể truyền từ cao sang trung và ngược lại làm phá hủy cách điện; khi sử dụng cần phải đặt chống sét van ở hai đầu cực cao áp và trung áp của máy biến áp tự ngẫu. 4.4.4. Máy biến áp có cuộn phân chia Máy biến áp có cuộn phân chia là loại máy biến áp có hai hay nhiều cuộn dây có cùng cấp điện áp. Chẳng hạn, máy biến áp có ba cuộn dây phân chia giống như máy biến áp ba cuộn dây thông thường, về cấu tạo nó cũng có mạch từ; dây quấn sơ cấp với điện áp U1, số vòng dây W1, công suất S1 = Sđmỉ hai dây quấn thứ cấp có cùng điện áp Ư2, số vòng dây w2 và công suất S2 = 0,5Sđm- Các cuộn phân chia thường được' chế tạo ở điện áp hạ áp của máy biến áp vì dòng điện ngắn mạch ở cấp điện áp này tương đối lớn. Vì thế trong một số trường hợp, máy biến áp có cuộn phân chia có tác dụng hạn chế dòng ngắn mach ở mức độ nào đó mà không phải đặt kháng điện.
Hình 4.12: Máy biến áp có cuộn phân chia a) Máy biến áp hai dây quấn có hai cuộn phân chia; b) Máy biến áp hai dây quấn có ba cuộn phân chia; c) Máy biến áp ba dây quấn có hai cuộn phân chia; d) Máy biến áp tự ngẫu có hai cuộn phân chia 4.5. KHẢ NĂNG QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP Khi máy biến áp làm việc trong thời gian dài ở các điều kiện định mức về điện áp, tần số, nhiệt độ môi trường làm mát... tuổi thọ của máy biến áp sẽ bằng định mức chế tạo trong khoảng thời gian từ 20 -í- 25 năm. Trong thực tế máy biến áp ít khi làm việc ở chế độ định mức bởi vì: - Nhiệt độ môi trường thay đổi liên tục theo mùa và cũng khác nhau giữa ngày và đêm. - Phụ tải cũng liên tục thay đổi theo giờ và theo mùa; trị số trung bình của phụ tải luôn tăng do sự phát triển của các hộ tiêu thụ. Như vậy, máy biến áp vận hành phụ thuộc vào phụ tải nên có khi máy biến áp vận hành quá tải, lúc máy biến áp vận hành non tải. Mức quá tải phải nằm trong giới hạn cho phép vì khi quá tải dẫn đến điện áp thứ cấp của máy biến áp giảm, tổn hao công suất sẽ lớn, gây nên già hóa cách điện, làm giảm tuổi thọ của máy biến áp. Trong máy biến áp, các vật liệu cách điện như giấy, cactông, bakêlit, gỗ, dầu... (cấp A với nhiệt độ cho phép 105°C) sẽ thay đổi dần các đặc tính theo thời gian và nhiệt độ. Khi máy biến áp hoạt động, nhiệt độ sẽ tăng, các phản ứng hóa học tăng làm cho vật liệu cách điện bị xơ cứng, độ bền điện, độ bền cơ giảm.
Theo định luật Montsinger, đối với chất cách điện khi nhiệt độ của chúng tăng lên 8°c thì tuổi thọ của chúng giảm đi phân nửa (Quy tắc 8°C). Khi nhiệt độ bằng 98°c thi hao mòn bằng định mức. t = T0.2^ (4-10) Trong đó: t - thời gian phục vụ; To - hằng số thời gian phục vụ định mức; AO - độ chênh lệch nhiệt độ so với định mức (AO = 98° - 0). Theo định luật Arrhenius, khi nhiệt độ trong khoảng từ 80 đến 140°C, tuổi thọ trung bình của vật liệu cách điện cấp A phụ thuộc vào ihiệt độ theo biểu thức: t = A.e'a'e (4-11) Trong đó: A, a - các hằng số phụ thuộc vào vật liệu cách điện A = (1,5-7,5). 104 (năm) A = 0,115 (1/°C) 0 - nhiệt độ ở điếm nóng nhất trong dây quấn máy biến áp Độ già cỗi của vật liệu cách điện đuợc xác định: e-Bdo L=2 6 (4-12) Với: Odm = 98°c - nhiệt độ điểm nóng nhất định mức Như vậy, nếu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ định mức 6°c thì độ già :ỗi tăng hai lần và tuổi thọ giảm đi hai lần so với định mức (Quy tắc 5°C). Bảng 4.1: Tuổi thọ tương đối và độ già cỗi ứng với các nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ cách 80 86 92 98 104 110 116 điện, °C Tuổi thọ tương 8 4 2 1 0,5 0,25 0,125 đối
Trong thực tế, phụ tải của máy biến áp luôn biến đổi liên tục hàng giờ, hàng ngày, hàng năm nhưng thời gian có phụ tải nhỏ hơn định mức chiếm phần lớn nên tuổi thọ của máy biến áp sẽ lớn hơn định mức. Vì thế có thể cho phép máy biến áp được vận hành với phụ tải lớn hơn công suất định mức trong khoảng thời gian nào đó tức là cho phép máy biến áp vận hành quá tải mà tuổi thọ vẫn đạt giá trị định mức. Người ta phân biệt hai loại quá tải của máy biến áp là quá tải bình thường và quá tải sự cố. 4.5.1. Quá tải bình thường của máy biến áp Quá tải bình thường là chế độ vận hành của máy biến áp có một khoảng thời gian nào đó là quá tải, ngoài khoảng thời gian trên, máy biến áp vận hành non tải. Mức độ quá tải được xác định sao cho độ già cỗi của cách điện trong khoảng thời gian xét không vượt quá định mức, ứng với nhiệt độ dây quấn là 98°c. Khi quá tải bình thường của máy biến áp, nhiệt độ điểm nóng nhất của dây quấn có thể lớn hon 98°c nhưng không được vượt quá 140°C, nhiệt độ lớp dầu phía trên bề mặt nhỏ hơn 95°c và công suất tải không được vượt quá 1,5 lần công suất định mức. Loại quá tải bình thường còn được gọi là quá tải thường xuyên, quá tải có hệ thống, hay quá tải lâu dài. 4.5.2. Quá tải sự cố của máy biến áp Quá tải sự cố là chế độ vận hành quá tải cho phép của máy biến áp trong một số điều kiện ngoại lệ (điều kiện sự cố) với một khoảng thời gian hạn chế để không gián đoạn quá trình cung cấp điện. Chẳng hạn, trường hợp nhà máy điện hay trạm biến áp có hai hay nhiều máy biến áp cùng làm việc song song; khi có máy biến áp bị cắt ra do sự cố, lúc này các máy còn lại sẽ vận hành trong tình trạng quá tải sự cố. Khi quá tải sự cố máy biến áp chỉ được vận hành trong thời gian quy định phụ thuộc vào các chỉ số kỹ thuật của các nhà sản xuất.
Đe đảm bảo yêu cầu cung cấp điện liên tục, máy biến áp bắt buộc làm việc quá tải trong một thời gian ngắn. Khi vận hành ở chế độ này, người ta không quan tâm đến tuổi thọ mà chỉ quan tâm đến điều kiện cho phép cách điện. Khi quá tải sự cố của máy biến áp, nhiệt độ điểm nóng nhất của dây quấn tối đa là 140°C và nhiệt độ dầu tối đa là 115°c (để đảm bảo nên tăng cường các biện pháp làm mát cho máy biến áp). Trường hợp hai máy biến áp vận hành song song, khi bị sự cố một máy biến áp nghỉ, máy biến áp còn lại phải tải toàn bộ công suất phụ tải. Khi bị sự cố, máy biến áp có thể tải 1,4 lần công suất định mức trong thời gian quá tải là 6 giờ, trong vòng 5 ngày với điều kiện các giờ khác công suất tải của máy biến áp không vượt quá 90% công suất định mức. Bảng 4.2: Khả năng quá tải của máy biến áp theo thời gian Khả năng quá tải 1,3 1,45 1,6 1,75 2 3 Thời gian quá tải, phút 120 80 45 20 10 1,5 4.6. CHỌN MÁY BIỂN ÁP 4.6.1. Chọn máy biến áp cho trạm biến áp - Trạm biến áp chỉ có một máy biến áp: chọn công suất định mức của máy biến áp phải xét đến khả năng quá tải thường xuyên của máy biến áp đó - Trạm có hai máy biến áp: chọn công suất định mức của máy biến áp phải xét đến khả năng quá tải sự cố khi hư hỏng một trong hai máy biến áp đó. - Trạm có ba cấp điện áp cao - trung - hạ: chọn thêm máy biến áp ba dây quấn hay máy biến áp tự ngẫu. Máy biến áp tự ngẫu giảm áp đảm bảo tính kinh tế hom máy biến áp ba dây quấn, nhưng máy biến áp tự ngẫu chỉ dùng khi mạch cao áp và mạch trung áp đều có trung tính trực tiếp nối đất. - Trạm biến áp có liên quan đến phía điện áp trung áp (hay điện áp hạ áp) của nhà máy điện: chọn máy biến áp cần tính đến những
4.6.2. Chọn máy biến áp cho nhà máy điện - Đối với nhà máy điện có phụ tải điện áp cấp máy phát: xác định đồ thị phụ tải ngày (24 giờ); Xác định luồng công suất truyền giữa nhà máy với hệ thống ở chế độ vận hành bình thường và ở chế độ sự cố (một máy phát điện có công suất lớn nhất nối vào thanh góp điện áp máy phát nghỉ, các máy phát còn lại làm việc ở công suất định mức...) để chọn số lượng và công suất máy biến áp liên lạc với hệ thống. Dùng một máy biến áp liên lạc với hệ thống chỉ thực hiện khi công suất truyền vào hệ thống nhỏ hơn công suất dự trữ quay ở chế độ vận hành bình thường. - Đối với nhà máy điện khu vực, toàn bộ điện năng do nhà máy sản xuất ra được truyền lên điện áp cao: sử dụng các sơ đồ nội bộ máy phát điện với máy biến áp tăng áp (hoặc có thể dùng máy biến áp tự ngẫu). Công suất định mức của máy biến áp phải đảm bảo truyền toàn bộ công suất tác dụng và phản kháng của máy phát điện. - Đối với nhà máy thủy điện: ghép một số máy phát điện chung với một máy biến áp. Công suất của khối này không được lớn hơn công suất dự trữ quay sự cố của hệ thống. Các loại máy biến áp trong nhà máy điện và trạm biến áp thường đều được chọn là loại ba pha có điều chỉnh điện áp dưới tải, trừ máy biến áp hai dây quấn nối bộ với máy phát điện. + Công suất máy biến áp ba pha hai dây quấn nối bộ với máy phát điện: SđmBA — SđmF (4-13) + Công suất máy biến áp ba pha ba dây quấn nối theo sơ đồ với máy phát điện: SđmBA — SđmF (3-14) + Công suất máy biến áp tự ngẫu ba pha nối theo sơ đồ với máy phát điện: c 1 c SđmBA— SđmF (4-15) a
Với: oc = T - hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu Uc + Công suất các máy biến áp liên lạc ở nhà máy điện có thanh ;óp điện áp máy phát: Máy biến áp liên lạc là máy biến áp ba pha ba dây quấn: SđmBA — “ Sthừa (4-16) Máy biến áp liên lạc là máy biến áp tự ngẫu: SđmBA — T Sthừa (4-17) 2a Trong đó: Sthừa - công suất thừa trên thanh góp điện áp máy phát: Sthừa - ^LSdmF - SuFmin — Stdmax £SđmF - tổng công suất định mức các máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát (MVA); SuFmin - phụ tải cực tiểu cấp điện áp máy phát; Stdmax - công suất tự dùng cực đại của các máy phát điện nối vào thanh góp điện áp máy phát (MVA). :ÂU HỎI ÔN TẬP sxíaxíỉííaaaaííaris 1. So sánh ưu, nhược điểm của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba dây quấn? Phạm vi ứng dụng của chúng? 2. Cách thức chọn máy biến áp cho nhà máy điện? 3. Trình bày khả năng quá tải của máy biến áp điện lực? 4. Trình bày chế độ vận hành của máy biến áp tự ngẫu?
Chương 5____ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN Các loại khí cụ điện và các phần dẫn điện là phần tử rất cần thiết trong nhà máy điện và trạm biến áp với các chức năng như điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế, kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ thống lưới điện, các loại máy điện và dẫn điện. Phân loại khí cụ điện thường được phân loại theo nhiệm vụ và công dụng làm việc: - Các loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện; - Các loại khí cụ điện dùng để đo lường và điều khiển; - Các khí cụ điện dùng để hạn chế dòng ngắn mạch. Trong cơ cấu của các loại khí cụ điện cũng như các phần dẫn điện, khi có dòng diện chạy qua chúng sẽ sinh ra lực điện động tương tác với nhau. Khi chọn khí cụ điện và các phần dẫn điện ta phải kiểm tra ổn định động của phần tử tức là kiểm tra độ bền cơ của phần tử đối với tác động của lực điện động này. Để xác định lực điện động trong các khí cụ điện và các phần dẫn điện, ta dựa vào định luật Biot-Savart- Laplace và định luật bảo toàn năng lượng. > Định luật Biot-Savart-Laplace Xét 2 mạch vòng mang điện ii và 12 đặt gần nhau, lực tác động lên một vi phân dỈ2 mang dòng i2 do dòng ii gây nên sẽ là: dF=i2.(
Hình 5.1: Sơ đồ hai mạch vòng mang điện đặt gần nhau > Định luật bảo toàn năng lượng - Một mạch vòng: nếu 1 mạch vòng có điện cảm L, mang dòng điện i, thì năng lượng từ trường tích lũy trong nó sẽ là: (i2.L)/2. Lực Fx tác động theo phương X có xu hướng làm kích thích mạch vòng thay đổi theo phương X một lượng dx. Khi đó, tự cảm của nó thay đổi một đại lượng ỔL và năng lượng mạch vòng thay đổi một đại lượng ị-i2.ổL. 2 Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có: F.ổx = ị-i2.aL -> Fx=i.i2.^ (5-2) x 2 x 2 ỡx - Hai mạch vòng: năng lượng tích lũy trong hệ thống 2 mạch vòng là: A = --i2.L,+ — -i2.L9 +i..i,.M (5-3) 2 2 Trong đó: M - hỗ cảm do hai cuộn dây đặt gần nhau sinh ra phụ thuộc vào khoảng cách X giữa chúng. Tương tự ta có: T7x F : : ỠM Fx.5x - ij.ij.SM (5-4)