Ñoà aùn toát nghieäp Thieát keá maùy bieán aùp thöû nghieäm
1
Tiểu luận
Đề tài: Thiết kế máy biến áp
thử nghiệm
Ñoà aùn toát nghieäp Thieát keá maùy bieán aùp thöû nghieäm
2
LỜI MỞ ĐẦU
My biến p l bộ biến đổi cảm ứng đơn giản dng để biến đổi dịng điện xoay
chiều từ điện p ny thnh dịng điện xoay chiều khc cĩ điện p khc. Cc dy quấn v
mạch từ của nĩ đứng yn v qu trình biến đổi từ trường để sinh ra sức điện động
cảm ứng trong cc dy quấn được thực hiện bằng dy cp điện. My biến p ngy nay
được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Như my biến p lị, my biến p hn, my biến p
đo lường, my biến p thử nghiệm…
My biến p thử nghiệm tạo nguồn điện p cao l thiết bị chủ yếu của phịng thử
nghiệm. My được thử nghiệm cc thiết bị cao p, cc thnh phần kết cấu, cấu trc cch
điện, dng trong đo lường ... My ny cĩ thể vận hnh trong nh kín hoặc ngồi trời.
Phịng thử nghiệm cao p với cc nguồn điện khc nhau (như xoay chiều, một
chiều, điện p xung…) cĩ nhiệm vụ xc định độ bền cch điện hoặc xc định cc
khuyết tật (như phĩng điện cục bộ) trong những điều kiện thử nghiệm (nhiệt độ,
độ ẩm, p suất…) v mơi trường nhất định (ăn mịn) tương ứng với điều kiện lm
việc của cc thiết bị hoặc kết cấu cch điện khi vận hnh. Ngồi ra sau khi sửa chữa
hoặc kiểm tra tra định kỳ phải thử nghiệm lại tại vị trí lm việc của cc thiết bị.
Nhận thức được vai trị v tầm quan trọng của my biến p thử nghiệm, em đ
thực hiện đề ti thiết kế my biến p cao p dng để thử nghiệm cc thiết bị điện.
Đề ti được trình by thnh su chương:
Chương I: Tìm hiểu về my biến p cao p.
Chương II: Tìm hiểu cơng nghệ chế tạo my biến p cao p.
Chương III: Cc phương n về dy quấn.
Chương IV: Tính tốn li thp v dy quấn.
Chương V: Tính tốn cc tham số.
Chương VI: Tính mạch bảo vệ, đo lường, điều khiển.
Do sự hiểu biết thực tế v thời gian cĩ hạn nn khố luận khơng thể trnh những
sai sĩt, rất mong nhận được ý kiến của cc thầy, cơ v cc bạn để khố luận của em
được hồn thiện hơn.
Xin chn thnh cảm ơn cc thầy cơ trong bộ mơn thiết bị điện – điện tử , khoa
điện – Trường đại học bch khoa H Nội đ nhiệt tình giảng dạy v gip đỡ em trong
học tập tốt nhất l thời kỳ lm đồ n tốt nghiệp. Em xin chn thnh cảm ơn thầy Chu
Đình Khiết đ trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo em để hồn thnh đồ n tốt nghiệp ny.
Ñoà aùn toát nghieäp Thieát keá maùy bieán aùp thöû nghieäm
3
Chương 1
TÌM HIỂU VỀ MY BIẾN P CAO P
I. Nguyn lý cấu tạo của bộ thử nghiệm cao p:
Thơng thường một phịng thử nghiệm (mơi trường thử nghiệm) điện p cao
được trang bị hồn chỉnh, phục vụ tốt cho cơng tc nguyn cứu v chế tạo cc thiết bị
điện cao p gồm những thnh phần như hình vẽ sau:
Hệ thống thử nghiệm gồm cc thiết bị sau:
1-Thiết bị thử nghiệm điện p tăng cao tần số cơng nghiệp v cc thiết bị phụ trợ
đi km.
2 - Thiết bị thử nghiệm điện p một chiều.
3 - Thiết bị thử nghiệm điện p xung.
4 - Thiết bị thử nghiệm điện p dịng xung.
5 - Cc thiết bị tạo mơi trường, điều kiện thử nghiệm, cc thiết bị phục vụ khc
cơng tc thử nghiệm được tốt….
Ta sẽ xt kỹ ba thiết bị đầu vì trong đĩ cĩ sử dụng cc my tạo điện p cao để thử
nghiệm.
Hình 1.1. Mơi trường thử nghiệm cao p
1. Thiết bị thử nghiệm điện p tăng cao tần số cơng nghiệp:
Thiết bị ny được dng để thử nghiệm cch điện của thiết bị điện. Việc thử
nghiệm thiết bị hoặc kết cấu cch điện bằng điện p tăng cao tần số cơng nghiệp
Hệ thống dịch
chuyển
Tạo điều kiện
thử nghiệm
Hệ thống thử
nghiệm
Hệ thống cung
cấp
Nguồn
cao p
Đối tượng
thử nghiệm
Hệ thống đo
lường, điều khiển
Hệ thống
bảo vệ
Hệ thống nối
đất
Ñoà aùn toát nghieäp Thieát keá maùy bieán aùp thöû nghieäm
4
cho php xc định cc khuyết tật lm giảm độ bền điện v tuổi thọ của thiết bị m cc
phương php khc khơng xc định được. Thử nghiệm bằng biện php cơ bản để xc
định dự trữ độ bền cch điện của cc thiết bị trong cc điều kiện của nh my chế tạo
cũng như tại nơi sử dụng. Vì vậy cc thiết bị ở cấp điện p dưới 35 kV chịu thử
nghiệm cả trong vận hnh, cịn cc thiết bị ở cấp điện p cao hơn được thử nghiệm
trong điều kiện phịng thử nghiệm. Nguồn điện p thử nghiệm cần phải đảm bảo
trn điện p đặt ln đối tượng thử nghiệm, v xc định được dịng ngắn mạch khi chọc
thủng hoặc phĩng điện ở bề mặt ở đối tượng thử nghiệm khơng nhỏ hơn 1 (A).
Khi thử nghiệm cch điện bn trong v bn ngồi ở trạng thi khơ, thì cho php sử dụng
cc thiết bị cĩ dịng ngắn mạch nhỏ hơn, nhưng khơng nhỏ hơn 0,3 (A). Thời gian
thử nghiệm đối với cch điện bn trong bằng giấy dầu, chất lỏng, sứ ở điện p xoay
chiều l một pht v đối với cc dạng điện p khc ở cấp điện p 220 (kV) trở xuống thì
lm từ vật liệu cch điện hữu cơ, cch điện cp điện l 5 pht. Cch đin bn ngồi chịu sự
duy trì điện p thử nghiệm xoay chiều l khơng quy định. Theo cc quy định về thử
nghiệm thì việc nng điện p từ khơng đến gi trị 1/ 3 trị số điện p thử nghiệm được
thực hiện với tốc độ tuỳ ý v cĩ thể đọc được những chỉ số trn dụng cụ đo. Sau đĩ
điện p được tăng nhanh đến điện p thử nghiệm, khi đạt gi trị xc định thì phải giữ
khơng đổi trong thời gian thử nghiệm, ch ý l khi điện p cao hơn ¾ điện p thử
nghiệm thì cần phải đảm bảo khả năng cắt nhanh của thiết bị thử. Việc giảm điện
p phải nhanh v trơn đều, khi điện p nhỏ hơn 1/3 điện p thử nghiệm thì cho php
cắt điện. Độ lệch tần số so với định mức khơng vượt qu 10% (tức trong khoảng
(45 ÷ 55) Hz).
Cc sĩng hi bậc cao lm biến dạng diện p thử nghiệm so với hình sin tồn bộ
thiết bị thử nghiệm khơng vượt qa 5%. Gi trị hiệu dụng của điện p thử nghệm
cho mỗi loại cch điện v cấp điện p định mức thì thay đổi trong giới hạn rộng từ
3÷5 (kV) khi thử cch điện của nguồn dy điện p thấp, cho đến 1,2 (MV) khi thử
cch điện ngồi giữa cc pha của thiết bị ở cấp điện p 500 kV v cao hơn nữa. Sơ đồ
khối của thiết bị thử nghiệm điện p tăng cao tần số cơng nghiệp như hình vẽ:
Hình1.2. Sơ đồ khối thử nghim ở điện p xoay chiều tần số cơng nghiệp
Bộ điều chỉnh dng để điều chỉnh bin độ, tần số hoặc pha của điện p đưa vo
cuộn sơ cấp của nguồn cao p 3. Trong trường hợp đơn giản l my biến p tự ngẫu
R1 R2
4
5
6
1
3
N 2
Ñoà aùn toát nghieäp Thieát keá maùy bieán aùp thöû nghieäm
5
hoặc l bộ điều chỉnh pha. Trong trường hợp phức tạp hơn ngồi điều chỉnh bin độ
cịn địi hỏi phải đều chỉnh tần số thì cần cĩ my pht điện kiểu my pht cĩ hệ thống
khởi động, điều khiển v điều chỉnh tần số quay.
Thiết bị đo lường đo điện p sơ cấp.
Nguồn điện p cao.
Đối tượng thử nghiệm.
Thiết bị đo điện p cao.
Bộ phĩng điện đo lường, cĩ điện p chọc thủng cao hơn (10 ÷ 20)% điện p thử
nghiệm để ngăn ngừa việc đưa điện p qu cao vo đối tượng thử nghiệm.
R1, R2 - l cc điện trở hạn chế dịng điện khi chọc thủng đối tượng thử nghiệm
hoặc khi phĩng điện bề mặt gi trị khơng nguy hiểm cho vng cao p.
Nguồn cao p 3 l cc my biến p tăng p, cc my biến p nối cấp hoặc cc mạch
cộng hưởng. Yu cầu chính của cc my ny khơng cĩ phĩng điện cục bơ trong bản
thn my biến p ở điện p thử nghiệm, cc sĩng hi lm biến dạng điện p l nhỏ v khơng
vượt qu (2 ÷ 2,5)% thnh phần cơ bản. Để tạo điện p cao hơn 105 (kV) thì cấu trc
của my biến p trở nn phức tạp, trnh sự xuất hiện cộng hưởng tạo bởi điện cảm
ring v điện cảm tản tới điện dung của cuộn dy được nối với thanh gĩp v đối
tượng. Để tạo điện p cao cĩ thể nối cấp cc my biến p. Cơng suất cc my biến p thử
nghiệm phụ thuộc vo cơng suất tích điện của cc thiết bị thử nghiệm v được xc
định theo điện dung của chng cng với điện p thử nghiệm.
P = W.C.U2 .10-9 (kVA)
Với C – điện dung của đối tượng thử nghiệm
W – tần số gĩc (1/ sec)
U2 – điện p thử nghiệm (kV)
Khi điện p thử nghiệm nhỏ hơn điện p định mức của my biến p thử nghiệm
thì phụ tải của nĩ bị hạn chế bởi dịng định mức chạy qua cuộn dy v cơng suất của
my biến p l:
P = It.Uđm =
dm
t
t
U
P .
U
Với It - dịng thử nghiệm (A)
Pt - phụ tải thử nghiệm (kVA)
Ut - điện p thử nghiệm của đối tượng (kV)
Uđm - điện p định mức cuộn dy thứ cấp của my biến p thử nghiệm (kV).
Khi khơng cĩ my biến p thử nghiệm đặc biệt cĩ thể sử dụng cc my biến p khc
như my biến điện p. Khi đĩ cc cuộn dy cao p được mắc nối tiếp, dịng từ hố
khơng được vượt qu gi trị cho php vì điều kiện đốt nĩng. Điện p nhận được từ cc
đầu ra của cc cuộn dy cao p của cc my biến điện p khi thử nghiệm bất kỳ thì
khơng được qu 90% trị số điện p xc định của nh my chế tạo. Vì rằng cc my biến
p thử nghiệm được sử dụng qu ít v phụ tải của chng chỉ l trong khoảng thời gian
rất ngắn, nn trong những năm gần đy, chng được thiết kế cĩ tính đến chế độ đốt