Máy biến điện áp (BU) là một bộphận rất quan trọng trong hệthống điện
.Đểvận hành hệthống điện được an toàn ta cần phải đo lường và bảo vệ để
biết được các thông sốcủa nó rồi từ đó có phương pháp điều chỉnh hợp
lý,cũng nhưtránh được thiệt hại khi có sựcốxẩy ra.Việc thực hiện đo điện
áp xoay chiều với điện áp cao thì dụng cụthông thường không thể đáp ứng
được vì điện trởcách điện của thiết bịkhông cho phép,còn nếu thiết kếchế
tạo thiết bị đo lường và bảo vệvới điện áp cao thì rất tốn kém và không an
toàn cho người dùng.Vì vậy để đo lường và bảo vệ ở điện áp cao người ta
phải dùng một thiết bịtrung gian đểgiảm điện áp xuống thiết bịnày được
gọi là máy biến điện áp .
64 trang |
Chia sẻ: maiphuongtt | Lượt xem: 2146 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế máy biến điện áp một pha ngâm dầu, tiêu chuẩn IEC- 186, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Máy biến điện áp
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 1
LỜI MỞ ĐẦU
Máy biến điện áp (BU) là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện
.Để vận hành hệ thống điện được an toàn ta cần phải đo lường và bảo vệ để
biết được các thông số của nó rồi từ đó có phương pháp điều chỉnh hợp
lý,cũng như tránh được thiệt hại khi có sự cố xẩy ra.Việc thực hiện đo điện
áp xoay chiều với điện áp cao thì dụng cụ thông thường không thể đáp ứng
được vì điện trở cách điện của thiết bị không cho phép,còn nếu thiết kế chế
tạo thiết bị đo lường và bảo vệ với điện áp cao thì rất tốn kém và không an
toàn cho người dùng.Vì vậy để đo lường và bảo vệ ở điện áp cao người ta
phải dùng một thiết bị trung gian để giảm điện áp xuống thiết bị này được
gọi là máy biến điện áp .
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ,máy biến điện áp
đã được cải tiến rất nhiều về kiểu loại ,kết cấu ,vật liệu chế tạo cũng như tính
năng làm việc .
Trong đề tài đồ án của em , em sẽ thiết kế máy biến điện áp một pha
ngâm dầu, tiêu chuẩn IEC- 186 với các số liệu ban đầu :
điện áp sơ cấp U1đm = 35/ 3 kv
điện áp thứ cấp U2đm= 100/ 3 kv
công suất định mức S2đm = 150 VA
cấp chính xác 1 với điện áp thay đổi ( 0,8 ÷ 1,2)Uđm ,phụ tải ( 0,25 ÷
1)Sđm , cosϕ = 0,8
Toàn bộ đồ án gồm có 4 chương :
Chương I :phân tích chọn phương án ,tính chọn cách điện .
Chương II : tính tóan điện từ máy biến điện áp
Chương III: tính toán sai số máy biến điện áp và hiệu chỉnh sai số
Chương IV: tính toán và thiết kế kết cấu
Do trình độ và thời gian còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi
những thiếu sót .Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy ,cô và của
các bạn để đồ án của em hoàn chỉnh hơn .
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Tín Hữu đã tận tình hướng dẫn
em làm và hoàn thành đồ án ,và các thầy ,cô giáo đã day em trong 5 năm
qua để em có kiến thức hoàn thành đồ án này .
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
Vũ Huy Cường
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 2
CHƯƠNG I
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN ,TÍNH CHỌN CÁCH ĐIỆN
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
Hệ thống điện thường có điện áp cao nên khi đo lường và bảo vệ gặp
rất nhiều khó khăn .Nếu ta thiết kế ,chế tạo thiết bị đo lường và bảo vệ với
điện áp cao thi sẽ rất tốn kém và nguy hiểm cho người sử dụng .Vì vậy ta
cần giảm điện áp xuống để dùng các thiết bị đo lường và bảo vệ thông
thường ở điện áp thấp ,tiêu chuẩn,an toàn .Thiết bị dùng để giảm điện áp cao
xuống điện áp thấp ,tiêu chuẩn được gọi là máy biến điện áp
Máy biến điện áp là một loại khí cụ điện dùng để hạ điện áp cao xuống
điện áp thấp tiêu chuẩn ,an toàn dùng cho đo lường và bảo vệ rơle. Trị số
điện áp thứ cấp lấy theo tiêu chuẩn nhà nước .ở Liên xô Châu âu và là 100V
hoặc 3/100 V ,ở Anh và các nước ả rập là 100V ,ở mỹ 120 V .Trên hình
H1.1 trình bày sơ đồ đấu dây của BU một pha .Cuộn dây sơ cấp nối với phía
điện áp cao qua cầu chì bảo vệ cao áp .Cuộn dây thứ cấp cấp nguồn cho các
thiết bị đo lường và bảo vệ qua cầu chì bảo vệ hạ áp .Để an toàn một đầu
cuộn hạ áp và lõi thép của BU được nối đất
Hình 1.1
Đối với BU không yêu cầu độ bền nhiệt và độ bền điện động cao ,vì dòng
điện thứ cấp rất bé thậm chí khi ngắn mạch ở mạch thứ cấp cũng không sinh
ra hiệu ứng nhiệt và điện động nào cả ,hơn nữa ở mạch máy biến điện áp
thường đặt cầu chì bảo vệ .
Máy biến điện áp có các cấp chính xác sau :0,2; 0,5; 1; 3; và 6 BU với
cấp chính xác 0,2 dùng cho mẫu ,cấp 0,5 dùng cho đo đếm điện năng ,cấp 1
dùng cho đồng hồ bảng ,còn cấp 3 và cấp 6 dùng cho bảo vệ .Cấp chính xác
của BU không đổi khi điện áp sơ cấp giao động trong khoảng U= (0,8÷
1,2)Uđm,phụ tải bằng St= (0,25 1÷ )Sđm ,với cosϕ = 0,8.
Trị số sai số lớn nhất đối với các cấp chính xác khác nhau được ghi trong
bảng dưới đây :
.bảng 1-1 giới thiệu sai số lớn nhất của máy biến áp.
C
A
B
V
a x
A X
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 3
Cấp chính xác Sai số lớn nhất
điện áp {%} Góc [phút]
0,2 2,0± 10±
0,5 5,0± 20±
1 1± 40±
3 3± Không qui định
Khuynh hướng phát triển máy biến điện áp hiện nay là thiết kế chế tạo
những máy biến điện áp có dung lượng lớn ,điện áp thật cao ,dùng nguyên
liệu mới để giảm kích thước và trọng lượng máy .Về vật liệu hiện nay đẫ
dùng loại thép cán lạnh không những có từ tính tốt mà tổn hao sắt lại tốt do
đó nâng cao được hiệu suất của máy biến điện áp .
1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
ta xét sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp một pha hai dây quấn
như hình 1.1
Hình 1.2
,cảm ứng ra các suất điện động (s.đ.đ) e1 và e2 .Dây quấn thứ cấp có s,đ.đ sẽ
sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp là u2.
Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào là một hàm số sin ,thi từ thông do nó sinh
ra cũng là một hàm số hình sin:
Φ = Φmsinωt
do đó theo định luật cảm ứng điện từ ,s.đ.đ cảm ứng trong các dây quấn sẽ là
:
)
2
sin(2
cos
sin
.
1
1111
Π−=
Φ−=Φ−=Φ−=
tE
tw
dt
tdw
dt
dwe mm
ω
ωωω
)
2
sin(2
cos
sin
.
2
2222
Π−=
Φ−=Φ−=Φ−=
tE
tw
dt
tdw
dt
dwe mm
ω
ωωω
trong đó :
Φ
W2 W1
I2 I1
Zt
U1 U2
Dây quấn sơ cấp có w1
vòng dây và dây quấn thứ cấp
có w2vòng dây đều được quấn
trên cùng một lõi thép .Khi
đặt một điện áp xoay chiều
u1 vào dây quấn sơ cấp trong
đó sẽ có dòng điện i1 .Trong
lỗi thép sẽ sinh ra từ thông Φ
móc vòng với cả hai dây quấn
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 4
mmm fw
fwwE Φ=ΦΠ=Φ= 1111 44,42
2
2
.ω
mmm fw
fww
E Φ=ΦΠ=Φ= 2222 44,42
2
2
.ω
là giá trị hiệu dụng của các s.đ.đ dây quấn thứ cấp và sơ cấp
các biểu thức trên cho thấy s.đ.đ cảm ứng trong dây quấn chậm pha so với từ
thông sinh ra nó một góc
2
Π
Dựa vào các biểu thức trên người ta định nghĩa tỷ số biến điện áp của BU
như sau :
2
1
2
1
w
w
E
Ek ==
nếu không kể đến điện áp rơi trên các dây quấn thì có thể coi
11 EU ≈ ; 22 EU ≈
do đó k được xem như tỷ số điện áp giữa hai dây quấn :
2
1
2
1
U
U
E
Ek ≈=
1.3 PHÂN LOẠI VÀ CÁC KIỂU MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
I.phân loại :
máy biến điện áp được phân thành các loại sau :
1.theo số pha: có hai loại
-máy biến điện áp một pha
-máy biến điện áp ba pha
2.theo số dây quấn :
- loại 2 dây quấn
-loại 3 dây quấn
3.theo cấp chính xác :
- theo giá trị sai số cho phép
4.theo phương thức làm mát :
-máy biến điện áp dầu
- máy biến điện áp khô (không khí ).
5.loai thiết bị có :
-máy biến điện áp trong nhà
-máy biến điện áp ngoài trời
-máy biến điện áp cho các thiết bị phân phối hợp bộ .
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 5
II.các kiều máy biến điện áp
Về kiểu máy biến điện áp chia làm 3 nhóm:
-máy biến điện áp khô
- máy biến điện áp dầu
- máy biến điện áp nối tầng
1.máy biến điện áp khô .
Máy biến điện áp khô được chế tạo với điện áp định mức 24 kv.Vật liệu
cách điện là epoxy.
Mạch từ của máy biến điện áp được ghép từ các lá tôn kỹ thuật điện .đối
với mạch từ kiểu HOC –05 thì dùng các tấm tôn dập hình chữ e ,còn các kiểu
máy biến điện áp khác thì dùng các tấm tôn hình chữ nhật . Dây quấn được
quấn nhiều lớp trên những ống khung cách điện và được sơn tẩm bằng sơn
dùng cho điện áp pha .Các máy biến điện áp được nối với lưới bằng các đầu
cực phân bố trên các sứ và ba nêm cách điện .
Các máy biến điện áp HOCK-6-66 chỉ dùng với các thiết bị ,phân phối hợp
bộ cao áp trong các mở than ,khi lắp đặt nó phải đổ một lớp bitum cách điện
kín ,bởi vậy nó không có bệ nêm đầu ra ,các dây quấn của máy biến điện áp
được đưa ra bằng các dây cáp mềm
Các máy biến điện áp kiểu HOΠ và 3HOΠ Là những khối đúc mà trong đó
dây quấn và mạch từ được nằm kín trong eboxy .
HÌNH 1.3 GIỚI THIỆU KẾT CẤU BU KHÔ KIỂU HOC-3
1- gông từ
2- cuộn dây cao áp
3-cuộn dây hạ áp
4-các đầu vào cao áp
5-các đầu ra hạ áp
Hình 1.3
Đối với các máy biến điện áp mà dây quấn được quấn trên các mạch từ hình
xuyến thi dây quấn trong là dây quấn thứ cấp phụ .
2.máy biến điện áp dầu .
4
3
2
1
5
1
2
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 6
Thường được chế tạo với điện áp 35kv trở lên.
Sở dĩ đối với mạng điện có điện áp cao U> 35KV thường sử dụng kiểu
dầu vì : Dỗu vừa cách điện tốt ,vừa làm mát tốt ,hơn nữa dễ bảo quản khi xẩy
ra sự cố về chạm chập dây .Tuy nhiên loại máy biến điện áp kiểu dầu có kết
cấu hơi phức tạp vì chúng thường có bình dãn dầu và trong quá trình làm
việc cũng dễ gây ra cháy nổ .Nhưng loại này phù hợp với cấp điện áp cao ,vì
thế cho nên đối với U> 35kv thì để đảm bảo yêu cầu về mặt cách điện cũng
như trong quá trình làm việc ,người ta thường chế tạo loại máy biến điện áp
kiểu ngâm dầu .
Mạch từ được ghép từ các lá tôn kỹ thuật điện dây quấn nhiều lớp được
quấn trên một ống cách điện :dây quấn cao áp có màn chắn tĩnh điện ,các dây
quấn cao áp bao gồm một hoặc hai cuộn si để bảo vệ quá điện áp .
Thùng máy biến điện áp được hàn bằng tôn như của loại máy 3HOM 15-63
,thép phi từ tính bởi vì dùng trực tiếp với các thiết bị và được đặt gần các
thanh cái dẫn điện của các máy phát lớn .
các đầu ra của dây quấn của phần lớn các máy biến điện áp được nối với đầu
ra trên sứ đặt trên nắp máy .Đầu vào hạ áp và các đầu nối đất của dây quấn
cao áp của các máy biến điện áp 3 HOM 15- 63 ,3 HOM 24-69 được đặt
trên vách thùng .các đầu ra của dây quấn hạ áp các máy biến điện áp 3 HOM
35-66 được đưa ra một mảng đầu ra trên thành thùng .
Máy biến điện áp 3 HOM 35-65 và 3HOM 35-66 có bình dãn dầu đặt ở
phía đầu cao áp .ở máy biến điện áp này kín hoàn toàn .ở máy biến điện áp
kiểu khác thì không có bình dãn dầu ,mức dầu trong thùng thường thấp hơn
nằm từ 20-30 cm.
3. máy biến điện áp nối tầng
Với điện áp lớn hơn 35kv để giảm kích thước cách điện ,người ta dùng
kiểu biến áp nối tầng ,mỗi tầng chịu một điện áp nhất định .Với điện áp 110
kv ,thường dùng kiểu hai tầng ,mỗi tầng chịu một nửa điện áp như hình 1.4.
Mỗi tầng kiểu này có mạch từ riêng (I) và (II) ,có cuộn dây cao áp riêng ,mỗi
cuộn chịu một nửa điện áp pha ,cuộn dây cao áp (BH) của mạch từ MII có
đầu vào nối với điện áp pha ,phía cuối nối với mạch từ và cách điện với MI
.Đầu cao áp của cuộn dây ở mạch từ MI nối với phía cuối của mạch từ MII
và có điện áp bằng 1/2 điện áp pha .Phía cuối của cuộn dây cao áp BH ở
mạch từ MI được nối đất cùng với MI .Phía hạ áp HH có hai cuộn dây a-x và
aγ -xγ ,một cuộn dùng cho đo lường ,một cuộn dùng cho bảo vệ .Hai cuộn bù
(CB1) và (CB2) dùng để phân bố điện áp đều trên hai cuộn cao áp khi mạch
thứ cấp có tải .
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 7
Hình 1.4
Sơ đồ trên hình 1.5 hiện đại hơn và có nhiều ưu điểm so với sơ đồ ở hình
1.4 ,loại này có một mạch từ ,cách ly với đất các cuộn dây được cuốn trên
hai trụ của mạch từ .
Hình 1.5
A
x
M
UΦ
a
aγ
BH
BH
*
*
*
HH
ΠΠ
2
φU X
A
xγ
UΦ
x
M BH
CB2
II
M
I
BH
CB1
a
aγ
2
φU
* *
**
*
HH
X
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 8
III.giới thiệu một số loại máy biến điện áp
Trong hệ thống điện hiện nay có thể có 3 loại máy biến điện áp :
Loại cảm ứng điện từ
Loại tụ điện phân áp
Các máy biến điện áp kiểu mới
1.Máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ
Máy biến điện áp có thể được chế tạo 3 pha (thường cho cấp điện áp U<
35kv) hiệu chỉnh một pha (cho U≥66kv) ,với một hiệu chỉnh hai cuộn dây
thứ cấp .Tuỳ theo điện áp cần thiết ở phía thứ cấp ta có thẻ sử dụng các loại
máy biến điện áp khác nhau ,đấu nối theo những sơ đồ khác nhau .Sơ đồ
hình 1.6 sử dụng 3 máy biến điện áp một pha ,hai cuộn dây
Các máy biến điện áp một pha hai dây quấn đến 35kv có thể được nối thành
tổ máy biến điện áp ba pha theo sơ đồ y0-y0 có trung tính của sơ cấp và thứ
cấp nối đất hình 1.6 .
Hình 1.6
Sơ đồ tam giác hở gồm 2 máy biến điện áp một pha nối với hệ thống ba
pha như hình h1.7 .Khác với sơ đồ tam giác ,đồ thị vectơ của sơ đồ tam giác
hở chỉ là 2 cạnh của tam giác đều .Đặc điểm của sơ đồ này là khi tải của ba
pha đối xứng , công suất của cả hai máy biến điện áp bằng công suất của
một máy biến điện áp nhân với 3
Tức là nhỏ hơn 13% so với tổng công suất của chúng
Hình1.7
C
B
A
a b c
C
B
w w
A
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 9
Quá trình quá độ trong máy biến điện áp kiểu cảm ứng điện từ thông
không có ảnh hưởng gỉ lớn đến sự làm việc của thiết bị bảo vệ .
Thành phần một chiều của điện áp quá độ cũng được phản ánh dẽ dàng
sang phía thứ cấp ,hài bậc cao cũng vậy .Trong một số trường hợp có thể xẩy
ra cộng hưởng nếu tần số của hài bậc cao trùng với tần số cộng hưởng của
máy biến điện áp .Khả năng cộng hưởng sẽ được giảm thấp nếu phụ tải phía
thứ cấp là điện trở tác dụng ,hiệu chỉnh tổn hao công suất phía thứ cấp khá
lớn .
2. Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp
Đối với hệ thống điện áp cao đến 765kv ,cũng có thể sử dụng máy biến
điện áp làm việc theo nguyên lý phân áp điện dung .
Máy biến điện áp điện dung có thể được nối với các dụng cụ đo lường
thông thường và rơle bảo vệ .
Chúng cũng có thể được phép dùng trong mục đích đo đếm tiền điện .
Kích thước của máy biến điện áp kiểu điện từ tỷ lệ với điện áp sơ cấp của nó
.Khi điện áp tăng ,giá thành loại BU kiểu điện từ tăng nhanh vì cách điện cao
.Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp cho điện áp cao có tính kinh tế hơn .
Phân áp kiểu tụ cũng giống như
phân áp kiểu điện từ ,điện áp lấy ra
ở một vị trí phân áp nào đó phụ thuộc
vào vị trí phân áp và tổng trở của phụ
tải hình 1.8
Trong bộ phân áp kiểu tụ ,tổng trở
của nguồn mang tính dung kháng hình
1.9 đấu nối tiếp vào mạch phân áp
.Nếu tụ điện và cuộn điện kháng
không chứathành phần điện trở tác
dụng thì vềnguyên lý có thể bù hoàn
toàn tổng trở nguồn và lấy ra công
suất tùy ý ở phía thứ cấp .
Trên thực tế các cuộn kháng đều
chứa thành phần điện trở tác dụng
nên công suất đầu ra của bộ phân
ápbị hạn chế .Nếu muốn lấy trực
tiếpđiện áp thứ cấp bằng điện áp thứ
cấp danh định của BU ,chẳng hạn
bằng 100v ,thì để đạt công suất phụ
tải danh định ,trị số của tụ phân áp
phải rất lớn ,Để giảm dung lượng của
tụ phân áp và đảm bảo công suất đầu
ra của BU ,người ta sử dụng sơ đồ có
máy biến áp điện từ trung gian .
a
x
X
A
C1
C2 Zpt
Hình 1.8
a
x
X
A
C1
C2 Zpt
L
Hình 1.9
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 10
trên hình 1.10 trình bày sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp kiểu này .
Bộ phân áp gồm hai tụ C1 và C2 có thiết bị tải ba (TB) kết hợp truyền tin
trong lưới điện .Để cung cấp đủ công suất cho đầu ra ,người ta dùng một biến
áp có cuộn sơ cấp A1 x ,nối tiếp qua cuộn kháng (P) cộng hưởng với trị số tụ
điện (C1 + C2)và cuộn lọc cao tần đấu song song với tụ điện C2 với điện áp
khoảng 4 đến 12kv .Đầu ra có hai cuộn dây :cuộn (a-x) dùng cho mạch đo
lường và bảo vệ ,còn cuộn (a’-x’) dùng để cản dịu chống cộng hưởng sắt từ
và ảnh hưởng của quá trình quá độ.
Nhược điểm chính của loại máy biến điện áp phân áp bằng tụ điện là có
khả năng sinh ra quá điện áp cao khi có hiện tượng cộng hưởng sắt từ .Vì
cuộn kháng phi tuyến kết hợp với tụ điện nên có khả năng xẩy ra cộng hưởng
không những với sóng cơ bản mà còn với cả các sóng hài ,vì vậy sẽ gây ra
nguy hiểm với cáchiện điện .
3.Máy biến điện áp ‘kiểu mới ‘.
a.BU phân áp kiểu tụ điện có khuếch đại
Loại BU kiểu này tránh được hiện tượng cộng hưởng sắt từ vì không sử dụng
máy biến áp điện từ sau khi phân áp mà dùng bộ khuếch đại .Sơ đồ nguyên
lý của loại này được cho ơdr hình 1.11 điện áp sơ cấp Us được bộ tụ phân áp
giảm xuống trị số
u
s
K
U ,Ku là tỷ số phân áp và đặt vào đầu vào của bộ tiền
khuếch đại 1 .
UΦ
C1
C2
A
TB
a’
x’
a
xX
A1 P
L
Uc2
Hình 1.10
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 11
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 12
Điện áp đầu ra của bộ tiền khuếch đại 1 sẽ được dẫn theo cáp đồng trục 2
đến bộ khuếch đại công suất 3,với nguồn nuôi 4 .Đầu ra của bộ khuếch đại 3
được nối với phía sơ cấp của máy biến áp cách ly 5 ,còn phía thứ cấp có hai
cuộn dây ,một cuộn dùng cho đo lường, một cuộn dùng cho bảo vệ, với tổng
công suất khoảng vài chục vôn –ampe
Ưu điểm của loại biến áp này là kết cấu đơn giản ,làm việc trong quá trình
quá độ tương đối tốt .Hạn chế chính của loại này là công suất của đầu ra thấp
nên chỉ được dùng cho các rơle số hoặc rơle tĩnh có công suất tiêu thụ bé
.BU kiểu tụ phân áp có khuếch đại đã được chế tạo và được sử dụng nhiều
năm trong lưới điện cao áp .
b. Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKLS
Khi cho hai sóng ánh sáng chạy qua một tinh thể khúc xạ kép được đặt dưới
tác dụng của một điện trường E,ta có thể đo được góc lệch pha δ giữa hai
sóng này theo hiệu ứng điện quang tuyến tính POCKELS:
δ = Kdq .E.L
trong đó :Kdq –là hệ số điện quang ,Kdq =8,2.10-6 rad/v.m đối với tinh thể
thạch anh
E là cường độ điện trường trong tinh thể , V
L chiều dài đường đi của ánh sáng trong tinh thể , m.
Trên hình 1.12 trình bày sơ đồ nguyên lý của loại BU này
Bộ phận phân áp gồm tụ C1 và phần tử POCKELS với điện dung C2 được
đấu với điện áp cần đo Us .Điện áp đặt lên phần tử 2 tạo trong tinh thể một
u
s
K
UC2
Us
Dây dẫn
C1
1 2 3
4
5
U2
U’2
Hình 1.11
Us
Ut
Zpt
8765
λ/4
2
1C1
4 3
Hình 1.12
* KHOA ĐIỆN_ BỘ MÔN TBĐ-ĐT*
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K44-THIẾT KẾ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 35KV 13
điện trường E,tỷ lệ với điện áp cần đo .Chùm ánh sáng từ nguồn sáng 3 được
đưa qua bộ phân cực 4 để phân thành hai sóng quang lệch pha nhau một góc
Π/2 và chúng được chiếu qua phần tử 2.
Dưới tác động của điện trường E trong tinh thể của phần tử hai sóng sẽ có
tốc độ lan truyền khác nhau và làm tăng góc lệch pha δ giữa chúng ,sau đó sẽ
đi qua bản cực 5 có bề dày bằng ẳ bước sóng để tiếp tục làm lệch pha thêm
trước khi đưa đến bộ phận phân tích 6 .Độ sáng đầu ra ở bộ phận 6 tỷ lệ với
góc lệch pha δ, vì vậy nó càng
Tỷ lệ với điện áp được đo .Điốt quang 7 có chức năng biến đổi cường độ ánh
sáng nhận được từ bộ phân tích 6 thành tín hiệu da ,qua bộ khuếch đại 8 để
cho điện áp Ur tỷ lệ với điện áp Us .
Loại máy biến điện áp kiểu này có cấu trúc khá phức tạp nên phạm vi ứng
dụng còn hạn chế.
1.4 SAI SỐ CỦA MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP VÀ HIỆU CHỈNH SAI SỐ
I.sai số của máy biến điện áp
1.Hệ số biến đổi điện áp
Trong máy biến áp điện lực thường không kể đến độ sụt áp ở chế độ
không tải trên các dây quấn nên hệ số biến đổi của máy biến áp được tính
như sau :
02
1
2
1
2
1
U
U
W
W
E
Ek ≈==
trong đó : U1,U02 là điện áp sơ cấp và thứ cấp
E1, E2 là sức điện động sơ cấp và thứ cấp
W1, W2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp
Về góc pha đối với máy biến áp điện lực khi không tải chúng ta cũng bỏ qua
sự lệch pha của điện áp dây quấn sơ cấp và thứ cấp .Đối với máy biến điện
áp thì không thể bỏ qua vấn đề này vì nó sẽ gây ra sai số điện áp lớn và làm
cho cấp chính xác của máy biến điện áp sẽ khác với cấp đã định trước .Để
hiểu rõ hơn về sai số điện áp ở các chế độ làm việc của máy biến điện áp
chúng ta sẽ xét riêng các quá trình xẩy ra khi không tải và khi có tải .
2.chế độ không tải
Khi đặt điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn sơ cấp W1 thì trong dây quấn
sơ cấp cảm ứng một sức điện động E1 ngược chiều với U1 và do có dòng
điện không tải sẽ xuất hiện xụt áp trên dây quấn sơ cấp .Nếu bỏ qua xụt áp
đó thì sức điện động E1 =U1và đường cong đồ thị của từ thông sẽ có dạng
hình sin như