CHUYÊN ĐỀ TÍNH CHẾ ĐỘ NHIỆT VÀ TUỔI THỌ MÁY BIẾN ÁP DẦU

Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
1
Phần chuyên đề
I. Tính chế độ nhiệt máy biến áp
I.1. Cơ sơ lý thuyết
Tính toán chế độ nhiệt của máy biến áp nghĩa là xác định sự thay đổi
nhiệt độ dầu lớp bề mặt
d
= f(t) và nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây
cd
= f(t) trong khoảng thời gian khảo sát. Ta có thể áp dụng các biểu thức dới
đây ứng với biến thiên đột ngột của hệ số phụ tải k từ k
1
đến k
2
( T 9, tài liệu
tham khảo 2)
= =
1 2
1 2
đm đm
S S
k ; k
S S
0
0.7
0.7
1.12
0.7
0.7

0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
k
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
2
Trong đó:
S
đm
: công suất định mức của máy biến áp
S
1
: phụ tải bậc một
S
2
: phụ tải bậc hai
Độ tăng nhiệt độ của dầu (lớp bề mặt) so với nhiệt độ môi trờng làm mát

= +
t /
d 1 2 1
( )(1 e )
Trong đó:

1
: độ tăng nhiệt độ của dầu ứng với hệ số phụ tải bậc một

+
=

+

m
2
1
1 d(đm)
1 b.k
1 b

2
: độ tăng nhiệt độ của dầu ứng với hệ số phụ tải bậc hai

+
=

+

m
2
2
2 d(đm)
1 b.k
1 b

Trong đó:
b: tỷ số tổn hao ngắn mạch so với tổn hao không tải, b = 2 6
: hằng số thời gian của quá trình nhiệt của máy biến áp, giờ
t : thời gian, giờ
m : chỉ số bậc, phụ thuộc vào hệ thống làm mát

d (
đm)
: độ tăng nhiệt độ dầu định mức:
Độ tăng nhiệt độ cuộn dây so với môi trờng làm mát xác định theo biểu
thức:
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
3
= +
2m
cd d cd(đm)
.k
Trong đó:

cd (
đm)
: độ tăng nhiệt độ của điểm nóng nhất của cuộn dây so với
nhiệt độ dầu lớp bề mặt khi phụ tải định mức.
Nhiệt độ của dầu và cuộn dây
= +
= +
d d 0
cd cd 0
I.2. Tính toán

Sử dụng công thức ta có
- Hệ số phụ tải:
= =
1
1750
k 0,7
2500
= =
2
2800
k 1,12
2500
Do máy biến áp có S
đm
= 2500kVA, nên có hệ thống làm mát loại M, với
các hệ sô sau:
Độ tăng nhiệt độ dầu định mức:
d (
đm)
= 55C (T 10, tài liệu tham
khảo 2)
Chọn hê số b = 5
Chỉ số bậc: m = 0,8 (T 10, tài liệu tham khảo 2)
Hằng số thời gian: = 3,5 (T 11, tài liệu tham khảo 2)
Độ tăng nhiệt độ của điểm nóng nhất của cuộn dây so với nhiệt độ dầu
lớp bề mặt khi phụ tải định mức:
cd (
đm)
= 23
o

C
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
4
Độ tăng nhiệt độ ban đầu của dầu ứng vơi phụ tải bậc 1

+ +
= = =

+ +

m 0,8
2 2
1
1 d(đm)
1 b.k 1 5.0,7
55. 35,33 C
1 b 1 5
Độ tăng nhiệt độ dầu ứng với phụ tải bậc hai

+ +
= = =

+ +

m 0,8
2 2
2
2 d(đm)
1 b.k 1 5.1,12

55. 64,15 C
1 b 1 5
Độ tăng nhiệt độ của dầu so với mổi trờng làm mát
- Lúc phụ tải tăng (các thời điểm 8, 10, 12, 14 giờ)


= +
= +
t / 3,5
d
t / 3,5
35,33 (64,15 35,33).(1 e )
35,33 28,82.(1 e )
- Lúc phụ tải giảm (các thời điểm từ 14 giờ đến 24 giờ và 0 giờ đến 14
giờ), với giả thiết rằng
1
= 58,96 và
2
= 35,33


= +
=
t / 3,5
d
t / 3,5
58,96 (35,33 58,96).(1 e )
58,96 23,63.(1 e )
Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng 7.1, dòng 4.
Nhiệt độ dầu

= + = +
d d 0 d
20
Kết quả tính toán ghi trong bảng 7.1, dòng 5.
Độ tăng nhiệt độ cuộn dây
- Quá trình nhiệt từ 8 đến 14 giờ (bậc hai)
= + = + = +
2m 2x0,8
cd d cd(đm) d d
.k 23.1,12 27,57
- Quá trình nhiệt từ 14 đến 24 giờ và từ 0 đến 14 giờ (bậc một)
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
5
= + = + = +
2m 2x0,8
cd d cd(đm) d d
.k 23.0,7 13
Kết quả đợc ghi trong bảng 7.1, dòng 6.
Nhiệt độ cuộn dây
= + = +
cd cd 0 cd
20
Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng 7.1, dòng 7
Bảng 7.1
Thời gian, giờ
0(24)
4
8
10

12
14
16
20
Thời gian bậc một
10
14
18
-
-
0
2
6
Thời gian bậc hai
-
-
0
2
4
6
-
-

d
,C
36,69
35,76
35,33
47,87
54,96

58,96
48,67
39,59

d
, C
56,69
55,76
55,33
67,87
74,96
78,96
68,67
59,59

cd
,C
49,69
48,76
62,9
48,33
75,44
82,53
86,53
71,96
61,67
52,59

cd
, C

69,69
68,76
82,9
68,3
3
95,44
102,53
106,5
3
91,96
81,67
72,59
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
6
56.69
68.67
78.96
67.87
55.33
56.96
0
69.69
81.67
91.96
106.53
95.44
82.9
68.33
69.69

0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
k
II.tính tuổi thọ máy biến áp
II.1.Cơ sỏ lý thuyết
Sự thay đổi nhiệt độ cuộn dây xác định quá trình già hoá cách điện trong
thời gian ngày đêm. Sự hao mòn cách điện đợc đặc trng bởi sự hao mòn
tơng đối, bằng tỷ số của hao mòn cách điện ngày trong chế độ khảo sát với
hao mòn định mức của ngày (tức là sự hao mòn trong điều kiện nhiệt độ tại
điểm nóng nhất của cuộn dây không đổi và bằng 98C). Hao mòn cách điện
tơng đối tính toán phù hợp với quy tắc sáu độ sau đây: Khi thay đổi nhiệt độ
cuộn dây 6C thì thời gian phục vụ của máy biến áp thay đổi hai lần ( T 10,
tài liệu tham khảo 2):
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
7

=
cd
98
6
L 2
Nếu hao mòn cách điện tơng đối trung bình ngày không vợt quá đơn vị,

tức là:
=

24
TB(n)
0
1
L L.dt 1
24
thì phụ tải thờng xuyên theo biểu đồ khảo sát là cho phép.
II.2.Tính toán
Xác định sự biến thiên hao mòn tơng đối L trong ngày
Sử dụng kết quả tính toán nhiệt độ cuộn dây của phần I, ta có kết quả tính
toán trong bảng.
Bảng 7.2
Thời gian, giờ
0(24)
4
8
10
12
14
16
20
Nhiệt độ cuộn dây,C
69,69
68,76
82,9
68,33
95,44

102,53
106,5
3
91,96
81,67
72,59
Hao mòn tơng đối, L
0,038
0,034
0,175
0,032
0,744
1,687
2,679
0,498
0,152
0,053
Dựa theo bảng kết quả ta có đồ thị đờng cong về sự hao mòn cách điện
tơng đối:
Chuyên đề: Tính chế độ nhiệt và tuổi thọ máy biến áp dầu
Tác giả: Lê Quốc Anh
8
0
0.038
0.152
2.679
0.744
0.032
0.038
0

0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
t(h)
L
Từ đờng cong này nhận thấy rằng, tất cả hao mòn cách điện của ngày
đều thuộc về những giờ phụ tải cực đại.
Xác định hao mòn tơng đối trung bình ngày
= =

24
TB(n)
0
1
L L.dt 0,4 1
24
Kết luận
Máy biến áp làm việc với đồ thị phụ tải đã cho quá tải k
2
= 1,12 trong thời
gian 6 giờ có hao mòn cách điện cho phép.