chuong5_-_may_bien_ap.doc

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

CHƯƠNG 5
MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

<b> 5-1. KHÁI NIỆM </b>

<b> </b>

Máy biến áp ( MBA ) là thiết bị truyền tải điện năng từ điện áp này đến
điện áp khác. Điện năng sản xuất từ nhà máy điện được truyền tải đến các hộ
tiêu thụ ở xa phải qua đường dây cao thế 110, 220, 500KV…, thường qua máy
biến áp tăng từ điện áp máy phát (Umf) lên điện áp tương ứng, ở cuối đường
dây cao áp lại cần máy biến áp giảm về điện áp thích hợp với mạng phân phối
ví dụ 22, 15, 0,4KV…

Trong hệ thống lớn thường phải qua nhiều lần tăng, giảm mới đưa điện năng
từ các máy phát điện đến hộ tiêu thụ. Cho nên tổng công suất máy biến áp
trong hệ thống điện có thể bằng 4 đến 5 lần tổng cơng suất của các máy phát
điện.

SB = (45) SB

Cho nên mặc dù hiệu suất của các máy biến áp tương đối cao, tổn thất qua
máy biến áp (AB) hằng năm vẫn rất lớn.

<b> 5-1-1. Khi sử dụng máy biến áp cần lưu ý các đặc điểm sau đây:</b>

- Máy biến áp là thiết bị không phát ra điện năng mà chỉ truyền tải điện
năng , trong hệ thống điện chỉ có máy phát điện mới phát ra công suất tác dụng
P và công suất phản kháng Q , ( tụ điện cũng phát công suất phản kháng Q ).
- Máy biến áp thường chế tạo thành một khối tại nhà máy, phần có thể tháo
rời ra trong khi chuyên chở chiếm tỉ lệ rất nhỏ (khoảng 10%), trọng lượng kích
thước chuyên chở rất lớn. Ví dụ máy biến áp hai cuộn dây 115/38,5KV, công
suất 80MVA trọng lượng tổng là 105 tấn phần cần chuyên chở không thể tách

rời là 91,5 tấn dài 7,4m, rộng 5,3m, cao 6,8m. Vì vậy khi sử dụng cần chú ý
phương tiện và khả năng chuyên chở khi xây lắp.

- Công nghệ chế tạo ( chủ yếu về vật liệu cách điện và thép tư ø) tiến bộ rất
nhanh, cho nên các máy biến áp chế tạo càng về sau kích thước, trọng lượng và
cả giá thành đều bé hơn. Cho nên khi chọn công suất máy biến áp cần tính đến
khả năng tận dụng tối đa (xét khả năng quá tải cho phép) tránh vận hành non
tải MBA đưa đến tổn hao không tải lớn , kéo dài thời gian sử dụng ( tuổi thọï)
không cần thiết.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

- Công suất định mức của máy biến áp được chế tạo theo thang tiêu chuẩn
của mỗi nước, thường cách nhau lớn, nhất là khi công suất càng lớn. Điều này
đưa đến nếu tính tốn khơng chính xác có thể phải chọn máy biến áp có cơng
suất lớn khơng cần thiết. Ví dụ khơng chọn được máy biến áp 125MVA phải
chọn 200 MVA.

- Khi chọn công suất của máy biến áp phải chú ý đến khả năng phát triển
phụ tải, tránh trường hợp vừa xây dựng xong trạm biến áp lại phải thay đổi hay
đặt thêm máy khi phụ tải tăng. Điều này cần cân nhắc rất khoa học và thực tế
mới có thể chọn công suất tối ưu thỏa mãn tất cả các điều đã nêu trên.

- Máy biến áp hiện nay có nhiều loại:

- Máy biến áp moät pha, ba pha.

- Máy biến áp hai cuộn dây, ba cuộn dây.
- Máy biến áp có cuộn dây phân chia
- Máy biến áp tự ngẫu một pha, ba pha.
- Máy biến áp tăng, máy biến áp hạ.

- Máy biến áp có và khơng có điều chỉnh dưới tải.

- Máy biến áp lại do nhiều nước chế tạo theo tiêu chuẩn khác nhau, điều
kiện làm việc cũng có thể khác nhau cần chú ý.

<b> 5-1-2. Hệ thống làm lạnh máy biến áp</b>

Có nhiều phương pháp làm lạnh MBA , mỗi phương pháp làm lạnh yêu cầu
điều kiện vận hành nhất định, khi khơng thực hiện đúng qui định có thể làm
tăng nhiệt độ máy biến áp đưa đến giảm tuổi thọ, thậm chí đưa đến cháy máy
biến áp.

- Làm mát máy biến áp bằng phương pháp làm lạnh dầu theo qui luật tự
nhiên: Dầu trong máy biến áp nóng bốc lên cao truyền ra ngoài các cánh làm
mát , nhiệt lượng tản ra mơi trường xung quanh giảm nhiệt độ chạy về phía
dưới vào trong máy biến áp.

Công suất loại này thường không lớn khoảng 16 MVA trở lại. Yêu cầu khi lắp
đặt phải thống có khơng khí xung quanh thơng thống tốt (trong nhà, ngồi
trời).

- Làm mát máy biến áp bằng dầu tự nhiên có thêm quạt để tăng cường khả
năng trao đổi nhiệt và tản nhiệt. Nhờ có quạt nên nhiệt độ vỏ và dầu của máy
biến áp giảm có thể tăng cơng suất MBA . Yêu cầu khi vận hành với công suất
lớn hơn 30% cơng suất định mức phải đóng tất cả quạt thơng gió.

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Dầu khơng phải chuyển vận tự nhiên mà nhờ vào bơm dầu tuần hoàn tạo tốc
độ chuyển vận nhanh hơn điều kiện tản nhiệt tốt hơn, có thể chế tạo đến cơng
suất định mức 80 MVA.

- Làm mát dầu bằng nước.

Dầu trong máy biến áp do bơm tuần hoàn cưỡng bức chuyển vận vào bộ phận
làm mát , bên ngồi ống dẫn có hệ thống nước do bơm nước cung cấp và dẫn
nhiệt lượng ra môi trường khác. Hệ thống làm mát phức tạp cho nên chỉ sử
dụng khi công suất định mức lớn.

Trong tất cả máy biến áp trên dầu đồng thời cách điện và tham gia vào việc
làm mát máy biến áp.

Hình 5-1 trình bày nguyên lý hệ thống làm lạnh của máy biến áp bằng dầu
cưỡng bức và có quạt thổi tăng cường.

1 2 3 4 5

<i>Hình 5-1. </i>Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm lạnh MBA bằng dầu
cưỡng bức có tăng cường quạt thổi

<i>1) thùng dầu ; 2)bơm dầu ; 3) bộ hút ẩm ; 4) bộ phận làm lạnh ; 5) quạt thổi</i>
- Làm lạnh kiểu khô.

Khi cơng suất của máy biến áp nhỏ, điện áp nhỏ máy biến áp có thể cách
điện bằng vật liệu đơn giản khơng cần dùng dầu, tản nhiệt bằng đối lưu khơng
khí có thể có thêm quạt tăng cường. Giá thành loại này thường đắt hơn làm
lạnh dùng dầu nhưng máy biến áp gọn và sử dụng tiện lợi hơn.

<b> Máy biến áp khô chỉ chế tạo với công suất định mức đến 1600 kVA và điện</b>
áp đến 22 kV , độ tăng nhiệt độ cho phép so với môi trường xung quanh phụ
thuộc vào vật liệu cách điện :

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b> 5-1-3. Các thông số định mức của máy biến áp </b>

- Công suất định mức: là công suất liên tục truyền qua máy biến áp trong
thời hạn phục vụ (tuổi thọ) ứng với các điều kiện tiêu chuẩn do nhà chế tạo qui
định như điện áp định mức, tần số định mức đặc biệt là nhiệt độ mơi trường
làm mát.

Ví dụ máy biến áp do Nga chế tạo có qui định:
- Nhiệt độ của môi trường xung quanh là +200_{C .}

- Độ tăng nhiệt của cuộn dây so với môi trường xung quanh là +650_C.

- Độ tăng nhiệt của lớp dầu trên mặt so với môi trường xung quanh với máy
biến áp có hệ thống làm lạnh tự nhiên và có quạt là +550_{C. Với máy biến áp có}
hệ thống làm lạnh cưỡng bức là +400_{C. Do đó khi vận hành phải đảm bảo các}
qui định trên thì máy biến áp mới có thể vận hành theo cơng suất định mức và
đảm bảo tuổi thọ theo qui định.

Phụ thuộc vào điều kiện môi trường và tuổi thọ yêu cầu cơng suất định mức
của máy biến áp có thể thay đổi, tuy nhiên không đươcï quá điều kiện giới hạn
về nhiệt độ của vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện trong máy biến áp với
các máy biến áp hiện nay là +980_C.

- Khả năng quá tải của máy biến áp:

Thực tế vận hành thường khơng thể có mơi trường xung quanh như qui định,
phụ tải qua máy biến áp cũng không giữ hằng số bằng định mức mà luôn thay
đổi và phần lớn thời gian thấp hơn định mức, do đó tuổi thọ của máy biến áp bị
kéo dài. Chú ý kéo dài tuổi thọ không phải lúc nào cũng tốt vì như vậy là
khơng kịp thời thay thế các máy biến áp. Với sự tiến bộ công nghệ chế tạo

hiện nay, máy biến áp cũng như các thiết bị khác ln ln cải tiến về kích
thước, trọng lượng , tổn hao trong máy biến áp ngay cả giá thành cũng càng
ngày càng hạ. Để tận dụng khả năng tải của máy biến áp , có thời gian cho
phép vận hành với công suất lớn hơn định mức gọi là quá tải máy biến áp .
Svận hành/Sđịnh mức = Kqt: Hệ số quá tải.

<b> 5-2 . TÍNH TỐN PHÁT NĨNG MÁY BIẾN ÁP </b>
Khi vận hành , trong máy biến áp có các tổn thất sau :

- Tổn thất trong đồng ( các cuộn dây dẫn điện ) : Pđ - tỉ lệ với bình phương

của dòng ñieän

<i>Δpñ</i>=<i>I</i>2<i>R</i>=

(

<i>S</i>

√

3<i>U</i>

)

2

<i>R</i>=<i>f</i>(<i>S</i>2)

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

- Tổn hao trong thép của mạch từ : Pth - tỉ lệ với khối lượng mạch từ là đại

lượng không đổi và bằng tổn thất không tải P0 .

Tất cả tổn thất này điều biến thành nhiệt năng , một phần đốt nóng và làm
tăng nhiệt độ các bộ phận của máy biến áp , một phần tỏa ra môi trường
xung quanh. Hiệu số nhiệt độ giữa các phần khác nhau , hoặc so với môi
trường xung quanh gọi là độ tăng nhiệt và ký hiệu .

<b>Ví dụ </b>

- Độ tăng nhiệt của cuộn dây so với khơng khí xung quanh:
<i>cd = cd - kk</i>

- Độ tăng nhiệt cuộn dây so với mạch từ: cd – th

cd – th = cd - th

- Độ tăng nhiệt lõi thép so với dầu th – d

th – d = th - d

Quan sát khi vận hành máy biến áp vẽ được sự
phân bố nhiệt độ tương đối trong máy biến áp
như <i>hình 5</i>-2

- Khoảng từ 1-2: Biểu thị sự thay đổi nhiệt độ
của cuộn đây. Sự thay đổi này thường chỉ vài độ.
- Khoảng từ 2 –3: Biểu thị sự thay đổi nhiệt độ

giữa cuộn dây so với lớp dầu. Nhiệt độ cuộn dây Quan hệ độ tăng nhiệt giữa
truyền qua dầu chủ yếu dưới hình thức đối lưu các phần của MBA

và truyền nhiệt. Khoảng này chiếm từ 20 – 30% độ tăng nhiệt tổng của cuộn
dây so với khơng khí.

- Khoảng từ 3 – 4: chỉ sự thay đổi nhiệt độ của dầu , chỉ vài độ nghĩa là
nhiệt độ của dầu trong máy biến áp không chênh lệch nhiều lắm.

- Khoảng từ 4 – 5: Biểu thị sự thay đổi nhiệt độ của lớp dầu so với thùng

máy biến áp.

- Khoảng từ 5 –6: Biểu thị sự thay đổi nhiệt độ giữa các phần của vỏ thùng
máy biến áp.

- Khoảng từ 6 –7: Biểu thị sự thay đổi nhiệt độ của vỏ thùng máy biến áp so
với môi trường xung quanh , phần này chiếm từ 60 –70% độ tăng nhiệt tổng.

1 : Nhiệt độ chỗ nóng nhất của cuộn dây.
7 Nhiệt độ của môi trường xung quanh.

cd =1 - 7

Từ đồ thị này thấy rằng có 2 khoảng từ 2 –3 và 6 –7 chiếm đến 80 – 90% độ
tăng nhiệt tổng , do đó muốn giảm nhiệt độ của cuộn dây khi vận hành chủ yếu
là giảm nhiệt độ từ 2 –3 và 6 – 7. Giảm độ tăng độ từ 2 – 3 là phần bên trong
máy biến áp do nhà chế tạo thiết kế tính tốn. Cịn giảm độ tăng nhiệt từ 6 –7

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

là phần bên ngoài máy biến áp do vận hành, xây lắp, thực hiện , chủ yếu do
thiết bị làm mát quyết định. Nhiệt độ của mơi trường xung quanh cũng có ảnh
hưởng đến nhiệt độ của máy biến áp khi vận hành.

Cũng từ đặc tính này nhận thấy nhiệt độ của máy biến áp tăng dần theo chiều
cao của máy biến áp và từ trong mạch từ ra ngồi khơng khí xung quanh và
được biểu diễn trên hình 5 -3.

<i> </i>h h

<i> </i>

<i> B D E </i>
<i> 4 3 2 </i>

<i> 1</i>

<i> </i>35 55 75 95 C <i> </i>A C<i> </i> 

<i> Hình 5-3.</i> Quan hệ giữa nhiệt độ các phần của MBA theo chiều cao
<i>1) cuộn dây ; 2) mạch từ ; 3) võ thùng ; 4) dầu.</i>
Từø đồ thị trên hình 5 -3 nhận thấy:

- Vùng nóng nhất của máy biến áp là vùng có độ cao bằng 2/3 chiều cao của
máy biến áp.

- Điểm nóng nhất của máy biến áp là lớp dây trên cùng của máy biến áp.
- Phía trên nhiệt độ của cuộn dây cao hơn nhiệt độ mạch từ cịn phía dưới
nhiệt độ của mạch từ cao hơn.

Quạt và các biện pháp làm lạnh đặt ở độ cao 2/3H là hiệu quả nhất.

<b> 5-2-1. Tính toán độ tăng nhiệt của dây </b><b>cd và độ tăng nhiệt của dầu </b><b>d khi</b>

<b>vận hành ổn định với công suất khác với công suất định mức (S </b><b> Sđm)</b>

Các biểu diễn trên điều vẽ khi có công suất vận hành bằng công suất định
mức. Nhưng thực tế thường vận hành với S  Sđm.

- Khi vận hành với S = Sđm và điều kiện môi trường xung quanh định mức tổn
thất trong máy biến áp bằng tổn thất định mức nghĩa là

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i>ΔPB</i>=<i>ΔP</i>0+<i>ΔPN</i>

(

<i>S</i>

<i>S</i>đm

)

2

=<i>ΔP</i>0+<i>ΔPNK</i>2

¿<i>ΔP</i>₀

[

1+ <i>ΔPN</i>

<i>ΔP</i>₀ <i>K</i>
2

]

=<i>ΔP</i>₀

(

1+<i>b</i>.<i>K</i>2

)

Trong đó: P0 : tổn thất không tải
PN: tổn thất ngắn mạch

<i>b</i>=<i>ΔPN</i>

<i>ΔP</i>0 : Thường chế tạo từ 2 - 6
S: Công suất vận hành

Sđm: công suất định mức của máy biến áp
<i>K</i>= <i>S</i>

<i>S</i>_đm : hệ số tải của máy biến áp.

 Độ tăng nhiệt của dầu  xác định theo biểu thức

<i>θd</i>=<i>θd</i>.đm

(

1

+bK2

1+<i>b</i>

)

<i>m</i>

Trong đó: d.đm: độ tăng nhiệt của dầu khi vận hành với Sđm

m : hệ số phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh xác định bằng thực
nghiệm.

m = 0,8 : Với hệ thống làm lạnh dầu tự nhiên.
m = 0,9 : Khi có thêm quạt.

m = 1 : Khi làm lạnh cưỡng bức và co thêm quạt.

 Độ tăng nhiệt độ của cuộn dây so với dầu cd xác định theo biểu thức
cd = cd.đm .K2n

Trong đó cd = cd - d

cd.đm độ tăng nhiệt của cuộn dây so với dầu khi S = Sđm

Do đó độ tăng nhiệt của cuộn dây so với khơng khí xung quanh cd được xác

định như sau:

<i>θ</i>cd=<i>Δθ</i>cd+<i>θd</i>=<i>θd</i>ñm

(

1+bK
2

1+<i>b</i>

)

<i>m</i>

+<i>Δθ</i>cdñ<i>mK</i>2<i>n</i>

Nhiệt độ cuộn dây cd
cd = cd + kk

kk : nhiệt độ khơng khí xung quanh

<b> n: Hệ số phụ thuộc vào hệ thống làm lạnh, khi tính gần đúng có thể lấy</b>
bằng m.

Trên hình 5 -4 biểu diễn các trị số nhiệt độ  theo K và hệ thống làm lạnh

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<i> 100 </i>
<i> </i>

<i> d</i>
<i> 50</i>

<i> </i>

<i> </i>
<i> </i><i>cd</i>

<i> K </i>
<i> 0 0,5 1 1,5</i>

<i> Hình 5-4 .</i>Quan hệ θcd =f (K) và ∆θcd = f (K) ở chế độ ổn định
<i> Đường nét liền là </i>θ<i>cd ; Đường nét đứt là cd ;1-Hệ thống làm lạnh tự</i>
<i>nhiên (m = 0,8); 2- Có thêm quạt (m = 0,9) ; 3 - Cưỡng bức và có quạt (m = 1)</i>
<b> 5-2-2. Tính tốn phát nóng máy biến áp trong chế độ quá độ</b>

Thực tế thường vận hành máy biến áp với đồ thị phụ tải hình bậc thang trong
đó phụ tải thay đổi từ Ki đến Ki+1 . Khi phụ tải thay đổi tức thời như vậy các quá
trình biến đổi về nhiệt độ trong máy biến áp không thể thực hiện tức thời mà
phải qua quá trình quá độ. Một cách gần đúng và đơn giản ta có thể xem máy
biến áp là vật thể đồng nhất, q trình này được tính tốn theo phương trình
phát nóng cơ bản đã biết trong chương trước:

Pdt = C.G.d +.F..dt.
Trong đó

P : Nhiệt lượng phát ra trong đơn vị thời gian.

C : Tỉ nhiệt.

 : hằng số tản nhiệt.

F : Diện tích tản nhiệt.

T : thời gian phát nóng và tản nhiệt.

 : Độ tăng nhiệt của vật đốt nóng so với mơi trường xung quanh trong một

đơn vị thời gian.
Như vậy

Pdt : nhiệt lượng phát ra trong thời gian dt.

C.G.d : nhiệt lượng đốt nóng và làm vật tăng nhiệt độ d.

.F..dt : nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh trong thời gian dt.

Khi quá trình quá độ kết thúc tức là khi nhiệt độ đã đạt đền nhiệt độ ổn định

øôđ và độ tăng nhiệt cũng ổn định ơđ.do đó d = 0 , phương trình có dạng :
Pdt = .F..dt

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

Khi biến thiên đột ngột từ Ki đến Ki+1 có thể xem tản nhiệt ra mơi trường xung
quanh khơng đáng kể (.F..dt =0) có thể bỏ qua và phương trình có dạng :

Pdt = C.G.d

Do đó

<i>θ</i>=

_∫

<i>θ</i>1

<i>θ</i>2

<i>dθ</i>= <i>Δp</i>

CG

∫

₀
<i>t</i>

dt

Kí hiệu



= C.G /F là hằng số thời gian phát nóng và thay các trị đã tính ở

trên vào phương trình cơ bản, phương trình cơ bản trên có thể viết dưới dạng
<i>ΔP</i>

<i>βF</i> dt=
<i>C</i>.<i>G</i>

<i>βF</i> <i>dθ</i>+<i>θ</i>dt
hoặc ôđ dt =



d + dt

Giải phương trình vi phân được kết quả
(ôđ -) = Me- t/

Trong đó M là hằng số tích phân có thể xác định theo điều kiện ban đầu khi
t = 0 , lúc đó độ tăng nhiệt bằng độ tăng nhiệt ban đầu 0 và kết qua û:

M = ôđ - 0

Do đó  = ơđ - (ôđ - 0 ) e- t /

Hoặc  = 0 + (ôđ - 0 )(1 - e- t / )

Nhà máy chế tạo MBA đã thí nghiệm và xác định trị số  .Trị số này phụ thuộc vào

công suất định mức MBA và hệ thống làm lạnh cho trong bảng 5 -1 .

Bảng 5-1
Công suất định mức MBA

(MVA) Hệ thống làm lạnh



(giờ)
Từ 0,001 đến 1 Tự nhiên 2,5
 1 đến 6,3 Tự nhiên 3,5

 6,3 đến 32 Có thêm quạt 2,5

 32 đến 63 Có thêm quạt 3,5

Từ 100 đến 125 Tuần hoàn cưỡng bức 2,5
 125 Tuần hồn cưỡng bức có quạt 3,5

Với MBA để đạt được nhiệt độ ổn định thời gian làm việc T= (45) > 10 giờ.

<b> 5-2-3 .Tính tốn máy biến áp khi vận hành với đồ thị phụ tải bậc thang</b>
Phụ tải bậc thang tức là có nhiều bậc,

K%

K2

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

mỗi mức phụ tải khi vận hành thời gian
là Ti. Thường thời lượng Ti nhỏ hơn 10
giờ nghĩa là máy biến áp chưa đạt đến
độ tăng nhiệt ổn định ôđ, phụ tải lại

chuyển sang Ki+1 <i>(hình 5-5)</i>. Ví dụ trên
hình 5-4, giả thiết ban đầu độ tăng
nhiệt là 0 , máy biến áp nhận phụ tải

là K1 độ tăng nhiệt tăng theo hàm mũ,
sau thời gian T1 độ tăng nhiệt sẽ là:

1 = ôđ1 + (ôđ - 0 ) e-T/

đến thời điểm t1 (sau T1 giờ < 10 giờ) máy biến áp chỉ mới đạt độ tăng nhiệt 1

 ôđ. Máy biến áp nhận phụ tải với hệ số tải K2, độ tăng nhiệt của máy biến

aùp tiếp tục tăng cũng theo phương trình trên nhưng thay 0 thành 1, nếu sau

khoảng thời gian T2 phụ tải giảm còn K3 , lúc này độ tăng nhiệt mới đạt đến

2   2ôđ, 2 là độ tăng nhiệt ban đầu của hàm trên, vì K3K2 nên nhiệt độ máy
biến áp không tiếp tục tăng mà giảm …

Nếu máy biến áp vận hành với đồ thị phụ tải hàng ngày nghĩa là 24 giờ, đồ
thị phụ tải lại lập lại đồ thị phụ tải cũ. Nếu chỉ tính một ngày thì sau 24 giờ (t =

24 giờ) có thể khác 0 ban đầu, đồ thị phát nóng của máy biến áp khơng xảy ra

hồn tồn như ngày thứ nhất vì 0 của ngày thứ 2 khác 0 của ngày thứ nhất.

Đây là bài toán lặp theo chu kỳ 24 giờ. Nhất định phải hội tụ, thực tế chứng
minh là hội tụ nghĩa là sau một số ngày sẽ đạt được:

on = o(n+1) và bài toán lặp lại như nhau.

(on, o(n+1) độ tăng nhiệt ban đầu của ngày thứ n và n+1).

on được xác định theo biểu thức :

0 = ( 1/An-1) <i>Σ</i>

<i>i</i>=1

<i>n</i>

i(Ai –Ai-1 )

Độ tăng nhiệt độ tại thời điểm cuối cùng mỗi bậc được xác định theo biểu thức
<i>θ_x</i>= 1

<i>Ax</i>

[

<i>θ</i>_on+<i>Σθ</i>_iôđ(<i>A_i− A_i−</i>₁)

_]

Trong đó <i>_A_i</i>₌<i>_e−ti</i>

<i>τ</i>

iôđ: độ tăng nhiệt ổn định tương ứng theo với bậc phụ tải Ki. Xác

định theo biểu thức
<i>θ</i>_{0 ôđ}=<i>θ_d</i>₍_đm₎

(

1+bK<i>i</i>

2

1+<i>b</i>

)

2

t

0

<i>Hình 5-5</i>

1

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b> Ví dụ 5 -1 .Xây dựng đồ thị nhiệt độ của máy biến áp vận hành với đồ thị</b>
phụ tải hình bậc thang hình 5 -6. Thơng số của máy biến áp giả sử:

 = 3,5 giờ; b = 5; 0 = 20 0C; m = n = 0,8 ; cd=23 0C

1,6

1,4

1,2

0,8

0,4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

<i> Hình 5-6</i>

Trình tự tính tốn và kết quả ghi trong bảng 5-2

- Căn cứ vào đồ thị phụ tải có 13 khoảng thời gian phụ tải thay đổi đúng số từ
I = 0 đến 13, ghi ở cột 1.

- Thời điểm ti tương ứng với 13 bậc ghi ở cột 2 (chú ý thời điểm bắt đầu tùy ý
chọn không ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng).

- Tính Ti / = Ti /3,5 tương ứng với ti = 0 , 1, 3… ghi vào cột 3
- Tính Ai = eTi/tương ứng ghi vào cột 4

- Tính Ai – Ai-1 ghi vào cột 5

- Từ đồ thị phụ tải ghi các giá trị Ki tương ứng (cột 6)
 Tính <i>θi</i>ơđ=<i>θ</i>dđm

(

1+bKi2

1+<i>b</i>

)

<i>m</i>

ghi vào cột 7
Ở đây: dđm tra từ nhà chế tạo là 550C

m = 0,8 vì hệ thống làm lạnh tự nhiên
b = 5 (đã cho)

 Tính iơđ(AI – AI-1) tức là nhân cột 5 với cột 7 và ghi vào cột 8
 Tính iơđ(AI – AI-1) gộp dần cột 7 và ghi vào cột 8

 Tính 0 = 18000/(932-1) = 19,30c

 Tính I cuối các thời gian ti theo biểu thức

K

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

I = 0 + i (Ai- Ai-1 ) /A. Tức là cộng vào cột 9 thêm 19,30C

chia cho cột 4 ghi vào cột 10 .

 Tính cd tại các thời điểm t1 theo biểu thức
cd = cdđm .Ki2n

 Tính

cd = cdñm .Ki2n

trong đó n = m = 0,8

cdđm do nhà chế tạo cung cấp ở đây là 230C

Kết quả ghi vào cột 11

 Tính được độ tăng nhiệt của cuộn dây theo biểu thức
cd = d +cd

tức là cột 10 cộng với cơt 11 ghi vào cột 12

 Tính được nhiệt độ của cuộn dây tức là điểm nóng nhất của máy biến áp

theo biến thiên

cd = cd + kk = cd + 200C.

Từ kết quả tính tốn ở trên ta thấy rằng:

 Nếu nhiệt độ định mức của cuộn dây là đmcd = 980C nhiệt độ cho phép lớn

nhất cdmax =1400C thì:

1. Mặc dù máy biến áp vận hành có thời gian từ 12 đến 15 giờ vượt quá định
mức (1,32; 1,47; 1,25; 1,03) và nhiệt độ cuộn dây máy biến áp có lúc từ 13
đến 15 giờ vượt quá định mức nhưng vẫn thấp hơn 1400_{C nên máy biến áp}
vẫn vận hành được vì thời gian cịn lại đều vận hành non tải (K  1)

baûng 5 -2

I tI

<b>Ti/</b>

Ai Ai- Ai-1

<b>Ki</b>

iôđ iôđ

(Ai-Ai-1)

iôđ

( Ai-Ai-1)

i cd d+cd cd

<i>1</i> <i>2</i> <i>3</i> <i>4</i> <i>5</i> <i>6</i> <i>7</i> <i>8</i> <i>9</i> <i>10</i> <i>11 12</i> <i>13</i>

0 0 0 1

1 1 0,286 1,33 0,33 0,48 24 7,9 7,9 20,5 6 26,5 46,2

2 3 0,857 2,35 1,02 0,73 37 37,5 45,6 27,6 14 41,6 61,6

3 4 1,14 3,13 0,78 0,58 28 21,8 67,4 27,7 9 36,7 56,7

4 9 2,57 13,1 9,97 0,22 15,5 154,5 221,9 18,4 2 20,4 40,4

5 10 2,86 17,3 4,2 0,37 19 79,8 302 18,5 4 22,5 42,5

6 11 3,14 23,1 5,8 0,81 41 238 540 24,2 16 40,2 60,2

7 12 3,43 30,9 7,8 1,32 80 624 1164 38,3 36 74,3 94,3

8 13 3,72 41,3 10,4 1,47 95 988 2152 52,5 43 95,5 115,5

9 14 4 54,6 13,3 1,25 74 984 3136 57,8 35 92,8 112,8

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

11 16 4,57 95,5 23 0,66 33 759 4915 51,6 11 62,6 82,6

12 17 4,85 129 33,5 0,37 19 636 5550 43,2 4 47,2 67,2

13 24 6,86 32 803 0,22 15,5 1245 18000 19,3 2 21,2 41,2

2 -

Thời gian vận hành K > 1 sẽ giảm tuổi thọ của máy biến áp nhưng khi
vận hành K  1, tuổi thọ lại được kéo dài, nếu hai trị số này bù trừ được cho

nhau thì tuổi thọ có thể khơng đổi và chỉ kết luận chính xác khi xét đến sự già
cỗi, độ hủy hoại hoặc tuổi thọ của máy biến áp.

<b>5-2-4 . </b><i><b>Sự già cỗi và tuổi thọ của máy biến áp.</b></i>

Như đã tính tốn ở trên khi vận hành máy biến áp sẽ phát nóng nếu như nhiệt
độ vượt quá giới hạn nào đó phụ thuộc vào vật liệu cách điện được sử dụng
trong máy biến áp, các chất cách điện này sẽ giảm độ bền về cơ của nó, hiện
tượng này gọi là sự già cỗi của cách điện tức là của máy biến áp. Đây là hiện
tượng tích lũy, nghĩa là giảm dần sức bền, tuổi thọ còn lại của máy biến áp
cũng giảm dần.

Giả sử trong máy biến áp sử dụng cách điện loại A thì nhiệt độ giới hạn này
là từ 800_{C đến 140}0_{C, nghĩa là nếu vận hành với nhiệt độ bé hơn 80}0_{C, hầu như}
không ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy biến áp, quá 1400_{C cách điện sẽ bị phá}
hủy đột ngột, máy biến áp sẽ hư hoặc cháy do cách điện không đảm bảo gây
ngắn mạch bên trong máy biến áp, còn vận hành trong giới hạn từ 800_{C đến}

1400_{C, cách điện có bị ảnh hưởng và máy biến áp sẽ bị già cổi, hay thời gian}
làm việc còn lại của máy biến áp sẽ giảm dần.

Một cách gần đúng tuổi thọ V của máy biến áp có thể xác định theo biểu thức
V = A.e-a.

Trong đó : A , a là hằng số phụ thuộc vào vật liệu cách điện do nhà chế tạo
thí nghiệm và cung cấp.

 : nhiệt độ điểm nóng nhất tức là cd của máy biến áp.

Tuổi thọ định mức Vđm của máy biến áp khi vận hành cd = cdđm.

<i>V</i>_ñm=<i>A</i>.<i>e− aϑ</i>ñm

Thực tế quan tâm tuổi thọ tương đối của máy biến áp V*
<i>V</i>_❑= <i>V</i>

<i>V</i>_ñm=<i>e</i>

<i>− a</i>(ϑ<i>−ϑ</i>ñm)

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Vậy <i>L</i>=<i>A</i>.<i>e</i>+<i>aϑ</i>

<i>L</i>_đm=<i>A</i>.<i>e</i>+<i>aϑ</i>đm

<i>L</i>❑=<i>A</i>.<i>e</i>

+<i>a</i>(<i>ϑ−ϑ</i>đm)

Để thuận lợi trong tính tốn ta qui về cơ số 2 thay vì dùng cơ số e.

Do đó <i>_L</i>

❑=2

<i>a</i>(ϑ<i>−ϑ</i>đm)

0 .693

=2

(ϑ<i>−ϑ</i>đm)

<i>Δ</i>

Ở đây:  = 0.693 / a

0.693 = ln2

Nếu chế tạo (thơng thường như vậy )với  = 60C thì khi  -đm= 60C tuổi thọ

máy biến áp chỉ còn một nửa : vì L* =2  V* = 1/2 .
 -đm = 120C tuổi thọ chỉ còn 1/4

Khi máy biến áp vận hành với đồ thị phụ tải thay đổi cần tính sự già cỗi tương
đối tích lũy trong thời gian T. Ký hiệu là H

<i>H</i>=

∫

0

<i>T</i>

Ldt=

∫

0

<i>T</i>
2

<i>ϑ−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i>

Nếu vận hành theo đồ thị phụ tải bậc thang trong một ngày đêm
<i>H</i>_{ngày đêm}=

∑

0
24giờ

<i>L_iT_i</i>

Độ hao mịn trung bình trong một ngày đêm xác định theo biểu thức:
<i>L</i>_{ngày đêm}=<i>H</i>ngày đêm

24

Tổng hao mòn của máy biến áp trong một năm bằng tổng độ hao mòn của các
ngày trong năm.

Ở đây cần chú ý thêm, nhiệt độ máy biến áp không những phụ thuộc vào đồ
thị phụ tải mà cịn phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trường xung quanh vì

cd = cd + kk.

Nhiệt độ môi trường xung quanh cũng là đại lượng thay đổi trong năm chứ
không phải hằng số và theo vùng khí hậu. Vì vậy cần tính nhiệt độ đẳng trị của
khơng khí nơi đặt máy biến áp.

Nhiệt độ đẳng trị của khơng khí đtkk là trị số nếu máy biến áp vận hành suốt

năm với đtkk này thì sự hao mòn, già cỗi của máy biến áp bằng sự hao mòn, già

cỗõi khi vận hành với kk thực. Với khái niệm như vậy có thể dùng biểu thức

<i>H</i>=

∫

0

<i>T</i>
2

<i>ϑ</i>kk+<i>θ</i>cd<i>−ϑ</i>đm

<i>Δ</i> _dt

=2

<i>ϑ</i>cd<i>−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i> _.

∫

0
<i>T</i>
2
<i>ϑ</i>kk
<i>Δ</i> _dt

¿<i>T</i>. 2

<i>ϑ</i>ñtkk+<i>θ</i>cd<i>−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i> ₌<i>_T</i>_{. 2}

<i>ϑ</i>ñtkk

<i>Δ</i> _.2

<i>ϑ</i>cd<i>−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i>

Vậy 2

<i>ϑ</i>❑đtkk

<i>Δ</i>

=1

<i>T</i>

∫

₀

<i>T</i>
2❑❑

<i>ϑ</i>

cd<i>−ϑ</i>đm

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

Từ đó suy ra

1

<i>T</i>

∫

₀

<i>T</i>
2❑❑

<i>ϑ</i>

cd<i>−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i>
dt

¿

ln¿
<i>ϑ</i>_ñtkk=¿

Thay  = 60C

1

<i>T</i>

∫

0

<i>T</i>
2❑❑

<i>ϑ</i>cd<i>−ϑ</i>ñm

<i>Δ</i>
dt

¿

ln¿
<i>ϑ</i>_ñtkk=¿

10

(L*,V*= f() có thể được xác định theo

đường cong vẽ trên hình 5 -7.

<i> </i>
<i> Hình 5-7.</i>Quan hệ giữa tuổi thọ

và sự hao mòn tương đối của 1,0

MBA theo nhiệt độ cuộn dây 1,0
<b> </b>0,2

<b> </b> <b> </b>80 90 100 110 120 130 140<i>00C</i>

5-3. KHẢ NĂNG TẢI VÀ QUÁ TẢI CỦA MÁY BIẾN ÁP

Ví dụ đã chứng minh máy biến áp có những lúc vận hành non tải thì có thể
vận hành q tải trong thời gian mà không làm hỏng ngay máy biến áp. Căn cứ
vào biểu thức xác định sự hao mòn của máy biến áp trong thời gian vận hành
có thể tính được khả năng quá tải cho phép của nó khi biết đồ thị phụ tải, để
cho sự hao mòn trong thời gian tổng không vượt quá định mức nghĩa là

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b> Ví dụ 5 -2</b>

Với đồ thị phụ tải ở ví dụ 5-2 có thể tính tốn được H* và Lngày đêm như sau, vì
sự hao mịn cách điện chỉ có khi nhiệt độ cách điện vượt q 800_{C cho nên chỉ}
cần tính tốn từ 12 giờ đến 16 giờ. Kết quả tính tốn cho trong bảng 5-3 :
Vậy, H* =_L*T=0.7 + 7.2+ 5.6+ 1.4+ 0.2=15.1

Sự hao mịn trung bình trong một ngày đêm L ngày đêm

Bảng 5-3
Thời gian tính tốn từ 11 giờ đến 12 13 14 15 16

Thời gian vận hành 1 1 1 1 1

Nhiệt độ cuộn giây_cd 0_C ₉₅ ₁₁₅ _{113 101 83}
Sự hao mòn tương đối 0.7 7.2 5.6 1.4 0.2

<i>L</i>_{ngày đêm}=15 . 1

24 =0 . 63

Như vậy máy biến áp vận hành với đồ thị phụ tải trên cho phép, sự hao mịn
trung bình nhỏ hơn định mức.

Phương pháp trên chỉ dùng để kiểm tra khả năng tải của máy biến áp với đtpt
cho sẵn. Trong thực tế khi tính tốn chọn công suất cho máy biến áp trong thiết
kế trạm biến áp và nhà máy điện thường theo phương pháp đơn giản dựa trên
quy định về quá tải cho phép của máy biến áp.

<b>5-3-1.Quá tải một cách hệ thống hay còn gọi là quá tải bình thường của</b>
<b>máy biến áp</b>

Quy tắc này được áp dụng khi chế độ bình thường hằng ngày có những lúc
máy biến áp vận hành non tải (K1<1) và có những lúc vận hành quá tải K2 >1.
Trình tự tính tốn như sau:

- Căn cứ vào đồ thị phụ tải qua máy biến áp chọn máy biến áp có cơng suất bé
hơn S max lớn hơn Smin.

Smin < SB < Smax

- Đẳng trị đồ thị phụ tải qua máy biến áp thành đồ thị phụ tải chỉ có 2

bậc K1 và K2 với thời gian quá tải T2 .

- Từ đường công khả năng tải của
MBA có cơng suất và nhiệt độ đẳng K2
trị môi trường xung quanh tương ứng 1,9
(<i>hình5-8</i>) xác định khả năng quá tải 1,8

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

Nếu K2cp>K2 nghĩa là máy biến áp 1,5 1h
đã chọn có khả năng vận hành với 1,4 2h
đồ thị phụ tải đã cho mà không lúc 1,3
nào _cd>1400_{C 1,2 4h}
và tuổi thọ của máy biến áp vẫn 1,1 8h
đảm bảo 1,0 12h

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Nếu K2cp<K2 tức là máy biến áp<i> Hình 5-8.</i>Đường cong để xác định
đã chọn khơng có khả năng đảm khả năng qúa tải của MBA
bảo 2 điều kiện trên. Do đó phải chọn máy biến áp có cơng suất lớn hơn.
Khi đã chọn công suất máy biến áp lớn hơn Smax của đồ thị phụ tải không cần
phải kiểm tra khả năng này.

Cách đẳng trị đồ thị phụ tải nhiều bậc về đồ thị phụ tải có 2 bậc <i>(hình 5-9)</i>

 Căn cứ vào Sđm B đã chọn tính hệ số tải Ki của các bậc đồ thị phụ tải.

<i>K_i</i>= <i>Si</i>

<i>S</i>đmB Ki>1 : quá tải
Ki<1 : non tải

 Xác định K2, T2 bằng cách đẳng trị vùng có Ki>1 theo cơng thức :

<i>K</i>_đt2=

√

∑

(

<i>Ki</i>

2
<i>Ti</i>

)

∑

<i>T_i</i> Ki
Nếu K2đt >0.9 K max

thì K2 = Kđt và T2 =_ Ti 1
Kđt < 0.9 K max thì K2 = 0.9K max vaø

Xác định lại T2 theo biểu thức : Ti
<i>T</i>₂=

∑

(

<i>Ki</i>

2
<i>Ti</i>

)

(

0. 9<i>K</i>max

)

2 0
t

<i>Hình 5-9</i>
Trường hợp có nhiều vùng khơng liên tục có K >1 chỉ lấáy vùng nào có

Ki2Tilớn nhất để tính K2 như trên, các vùng còn lại sẽ xét khi xác định K1

(<i>hình 5-10a</i>)

Trường hợp đặc biệt chỉ có một bậc có K>1, K2 = Kmax và T2 = Ti (<i>hình 5-10b</i>)

K K

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<i>Hình 5 -10 </i>

Xác định K1: chỉ cần đẳng trị đồ thị phụ tải trong khoảng thời gian 10 giờ trước
vùng đã tính K2 (kể cả phần có K>1 khơng xét trong trường hợp trên trong
khoảng 10giờ) cũng theo biểu thức

<i>K</i>_ñt1=

√

∑

(

<i>Ki</i>

2<i>_T</i>

<i>i</i>

)

10

Ở đây _Ti =10 giờ. Nếu vùng trước K2 khơng đủ 10 giờ có thể lấy 10 giờ sau
vùng K2. Nếu cả trước và sau vùng K2 đều bé hơn 10 giờ thì gộp phần phía sau
ra phía trước cho đủ 10 giờ vì đây là đồ thị phụ tải hàng ngày phần này sẽ là
phần đầu của ngày trước.

Nếu cả hai phần trước và sau khơng đủ 10 giờ vậy phần q tải đã có T2 hớn
hơn 14 giờ nến máy biến áp khơng có khả nâng tải với đồ thị phụ tải đã cho,
không cần tiếp tục tính mà phải nâng cơng suất máy biến áp lên và tính lại từ

đầu.

60 MVA

Sñm = 40 MVA

<b> Ví dụ 5-3 </b>

Cho đtpt qua MBA trên hình 5-11. Chọn cơng suất MBA theo khả năng quá
tải bình thường. Từ đtpt có Smax= 80MVA , Smin=30MVA, có các máy MBA sau
đây: 40, 63, 75 MVA. Chọn Sđm = 40MVA , và tiến hành kiểm tra khả năng q
tải bình thường có cho phép khơng? Các bước tính tốn như trên và kết quả thu
được ghi trong bảng 5 -4 . Kết quả tính tốn với Sđm =40MVA

t

<i>a)</i>

t
Ti

1

<i> b)</i>

Kmax

10
20

30
40
50

3 6 9 12 15 18 21 24

60
80
70

Sñm =
60

S(MVA
)

t
(giờ)

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

Thời gian có Ki  1 từ 3 đến 7 giờ

<i>K</i>_2ñt=

√

<i>ΣKi</i>

2
<i>T_i</i>
<i>ΣT_i</i> =

√

4<i>,</i>867+8+6<i>,</i>125

7 =1<i>,</i>56

<i>K</i>2 đt

<i>K</i>Max

=1<i>,</i>56

2 =0<i>,</i>78<0,9

Nên K2 là 0,9KMax = 1,8 và phải tính T2

Lấy 10 giờ sau vùng K2 để tính K1

0,9<i>K</i>max¿2
¿

0,9 .2¿2
¿
¿6 giờ

¿
¿
¿
<i>T</i>₂=<i>ΣKi</i>

2

Ti

¿

Từ K1 = 0,77; T2 = 6giờ trong đường cong quá tải bình thường có
K2cp=1,18< K2=1,8

Vì vậy máy biến áp có Sđm = 40 MVA không cho phép vận hành đối với đồ thị
phụ tải đã cho. Nâng công suất định mức lên 60MVA và tiến hành tương tự như
trên kết quả ghi vào bảng 5-5:

Baûng 5 -4

i 1 2 3 4 5 6

Si (MVA) 30 50 80 70 30 35

Ki=Si/40 0,75 1,25 2 1,75 0,75 0,854
( Ki )2 _{0,5625 1,5625 4} _{3,062 0,5625 0,73}

Ti (giờ) 3 3 2 2 8 6

Ki2_.Ti _4,687 ₈ _6,125

Kết quả tính tốn với SđmB = 60 MVA

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

i 1 2 3 4 5 6

Si (MVA) 30 50 80 70 30 35

Ki=Si/60 0,5 0,83 1,33 1,17 0,5 0,58
( Ki )2 _{0,25 0,6889 1,7689 1,3689 0,25} _0,3364

Ti (giờ) 3 3 2 2 8 6

Ki2_.Ti  _{1,769 1,369 0,25} _0,464

<i>K</i>_{2 ñt}=

√

<i>ΣKi</i>

2
<i>T_i</i>
<i>ΣTi</i>

=

√

1<i>,</i>769. 2+1<i>,</i>369 . 2

4 =1<i>,</i>25

K2đt / K2Max = 1,25/1,33=0,94 > 0,9
Nên K2 = 1,25 và T2 = 4 giờ

K1 được xác định 10 giờ sau vùng K2 vì phía trước khơng đủ 10 giờ tức là từ
10 giờ đến 20 giờ

<i>K</i>1=

√

0<i>,</i>25 . 8+0<i>,</i>3364

10 =0<i>,</i>516

Với K1 = 0,516 và T2 = 4 giờ từ đường cong khả năng quá tải máy biến áp tìm
được K2cp = 1,3 > 1,25. Cho nên máy biến áp có Sđm = 60 MVA cho phép làm
việc với đtpt đã cho và được chọn, và không cần tính với Sđm=75 MVA.

<b> 5-3-2. Quá tải sự cố của máy biến áp </b>

Khi 2 máy biến áp vận hành song song mà 1 trong 2 bị sự cố phải nghỉ, máy
biến áp cịn lại có thể vận hành với phụ tải lớn hơn định mức không phụ thuộc
vào nhiệt môi trường xung quanh lúc sự cố trong thời gian 5 ngày đêm nếu thoả
mãn các điều kiện:

Theo đồ thị phụ tải đẳng trị về 2 bậc, trong đó K1 < 0,93 ; K2 < 1,4 và T2 < 6
giờ, chú ý theo dõi nhiệt độ của cuộn dây không được vượt quá 1400_{C và tốt}
nhất là tăng cường tối đa các biện pháp làm lạnh máy biến áp

<b> 5-3-3 -Quá tải ngắn hạn của máy biến áp</b>

Trong trường hợp đặc biệt, để hạn chế cắt phụ tải, có thể vận hành theo khả
năng quá tải ngắn hạn của máy biến áp khơng cần phải tính K1 , K2 và T2 như
trên mà sử dụng bảng 5 -6 sau đây

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

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

Khi sử dụng khả năng này sự hao mòn về chất cách điện có thể bằng sự hao
mịn khi vận hành với Sđm trong 10 giờ với nhiệt độ môi trường xung quanh
bằng định mức (200_{C). Qui tắc quá tải này chỉ dành cho nhân viên vận hành}
không xét khi thiết kế và tính tốn chọn máy biến áp.

<b> </b>

<b> 5 – 4 . CÁC LOẠI MÁY BIẾN ÁP</b>

<i><b>5-4-1. Máy biến áp một pha; ba pha hai cuộn dây .</b></i>

<i><b> - Nguyên lý làm việc của máy biến áp hai cuộn dây .</b></i>

Cấu tạo chung của máy biến áp gồm có 3 phần chính ( hình 5 -12 ):
- Mạch từ 1

- Cuộn dây sơ cấp 2 có w1 vòng
- Cuộn dây thứ cấp 3 có w2 vịng

1
2 3

u1 w1 w2 u2

<i>a) b)</i>
<i>Hình 5-12. </i>Cấu tạo của máy biến áp

<i>a) Sơ đồ cấu tạo ; b) sơ đồ nguyên lý </i>

Khi đặt vào cuộn sơ cấp điện áp U1 sẽ nhận được ở cuộn thứ cấp điện áp U2
với biểu thức <i>U</i>1

<i>U</i>2 =

<i>W</i>₁

<i>W</i>2 = kw gọi là tỷ số biến aùp .

Có thể chế tạo từng pha ( MBA một pha ) hay chế tạo chung cả 3 pha ( MBA
3 pha ) . Trong hệ thống 3 pha có thể sử dụng máy biến áp 3 pha hay tổ 3 máy
biến áp một pha . Các cuộn dây U1 ( sơ cấp ) và U2 ( thứ cấp ) có thể nối hình
sao trung tính khơng nối đất ( Y ) , hình sao trung tính nối đất ( Y0 ) hay nối
hình tam giác ( ), phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống và của phụ tải . Với

MBA ba pha qui ước điện áp định mức ( Uđm ) là điện áp dây . Điện áp sơ cấp
và thứ cấp có thể trùng pha hoặc lệch nhau một góc N ❑0 .300 với N0 = 0

÷11 ( N là số nguyên ), thông thường hiện nay chế tạo Y /Y0 - 0 ; Y / -11 và

Y0 / -11.

Ký hiệu cho trên hình 5-13

U
1

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<i>Hìn</i>

<i>h</i> <i>5-13</i>

<i> </i> <i><b></b></i>

<i><b>5-4-</b></i>

<i><b>2-Máy biến áp một pha , ba pha ba cuộn dây .</b></i>

Ngun lý làm việc của về cấu tạo cũng có mạch từ , nhưng có ba cuộn dây
có số vịng dây và điện áp tương ứng là w1, w2, w3, và U1 , U2 , U3 ( hình 5-14 ).

u1 w1 w2 u2 u2

w3 u3

u3
<i>a) b)</i>

<i>Hình 5-14. </i>Máy biến áp ba cuộn dây
<i>a) Nguyên lý cấu tạo ; b) Sơ đồ nguyên lý</i>

<i> </i>Thường chế tạo với U1  U2  U3 và ký hiệu theo trị số điện áp : cao (UC );

trung (UT ) và hạ (UH ) . Tuỳ theo yêu cầu có thể có các chế độ làm việc khác
nhau : - một cuộn là nguồn ( sơ cấp ), hai cuộn kia là tải ( thứ cấp )

- hai cuộn đều là nguồn , cuộn kia là tải .

ví du : - cơng suất chuyển từ cao sang trung và hạ hay ngược lại (hình 5-15a )
- công suất truyền từ trung sang cao và hạ hay ngược lại ( hình 5-15b )
- công suất truyền từ hạ lên cao và trung hay ngược lại ( hình 5-15c )

T C C
C T H

H H T
T C C

U
1

Sơ đồ nối các cuộn dây Cuộn cuộn Đồ thị Ký hiệu

Cuoän cao Cuoän hạ cao hạ vectơ tổ nối dây

A B C

A B C

O A B C

O a b c

a b c

a b c

B

A C
B
A C
B
A C

B
b c
bä
c
a
a
C
b
B
b
A a
B
bä
A a
B
bä
A a

Y/Y-

0

Y/



-

11

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

C T H

H H C
<i> a) b) c)</i>
<i> Hình 5-15 </i>

Tương tự như máy biến áp hai cuộn dây tổ nối dây của MBA ba cuộn dây cũng
có thể có nhiều cách phối hợp khác nhau , trên hình 3-16 vẽ các tổ nối dây
thường gặp .

Sơ đồ nối dây Đồ thị cuộn dây Ký hiệu tổ
Cuộn cao cuộn trung Cuộn hạ cao trung hạ Vectơ nối dây
O A B

C

O A B
C

a1 b1 c1

x1 y1 z1

0 a2 b2 c2

a2 b2 c2

x2 y2 z2

a2 b2 c2

x2 y2 z2

B
A C

B
A C

b1

c1

a1
b1

a1 c1

b2
c2
a2
b2
c2
a2
B
b1
b2

A;a1,a2

B
b1

b2

Y/



/



-

11/11

Y/Y/



- 0/11

<i>Hình 5-16</i>

Công suất định mức ( Sđm ) của MBA là cơng suất của cuộn có công suất lớn
nhất thường là của cuộn cao áp , cịn các cuộn trung và hạ có thể bằng
Sđm(100%) hoặc bằng 2/3 Sđm (66,7% ) được ký hiệu qui ước theo thứ tự
cao/trung/hạ, ví dụ 100/100/100 ; 100/100/66,7 ; 100/ 66,7/66,7 .

<i><b>5-4-3. Máy biến áp từ ngẫu .</b></i>

Trong máy biến áp thông thường, cuộn sơ cấp U1 và cuộn thứ cấp U2 là 2 cuộn
riêng biệt được cách điện với nhau, quá trình truyền tải điện năng từ sơ cấp
sang thứ cấp thực hiện qua mạch từ mà khơng có liên lạc về điện (hình 5-17a)
Cịn trong máy biến áp từ ngẫu, cuộn điện áp thấp hơn U2 là một phần của
cuộn điện áp caoU1 (hình 5-17b ). Quá trình truyền tải điện năng chia làm 2
phần. Một phần theo quan hệ từ gọi là công suất từ Stừ, một phần truyền trực
tiếp theo mạch điện gọi là công suất điện Sđ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<i>Hình 5-17. </i>Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp
<i>a) máy biến áp thông thường ; b) máy biến áp từ ngẫu</i>
Trong máy biến áp thông thường SB = S1 ≈ S2 = Sđ

Trong máy biến áp từ ngẫu SB = Sđ + Stừ .
Trong máy biến áp thông thường chỉ có :

Cuộn sơ cấp với điện áp U1, dịng điện I1, số vịng dây W1. Cơng suất S1, tổn
hao P1 = Pđ1 . Cuộn thứ cấp với U2, I2, W2 , S2 tổn hao P2 = Pđ2

Mạch từ có tổn hao trong mạch từ Pth, các trị số này phụ thuộc qua các các

biểu thức:

<i>U</i>₁
<i>U</i>2

=<i>I</i>2

<i>I</i>1

=<i>W</i>1

<i>W</i>2

S1  S2 = U1 .I  U2 . I2

PB = Pth + Pñ1 + Pñ2 = Pth + Pñ
Pñ = I2R ; Pth  Gth

Trong máy biến áp tự ngẫu: ngoài các giá trị trên cịn có
 Cuộn chung (ch) Uch, Ich, Wch , Sch Pđch

 Cuộn nối tiếp (n) Un, In, Wn , Sn , Pđn
Phụ thuộc vào nhau qua các biểu thức:

Uc = Uch + Un ; Un = Uc - Uch
U2 = Uch = Uc –Un

Wn = W1 - Wch
Wch =W2

Trong đó U1 điện áp cao, U2 điện áp thấp
Ich = I2 – I1

Pñ =Pch + Pn

Thông thường, máy biến áp từ ngẫu 3 pha đều chế tạo có cả cuộn điện áp
thấp (UH). Điện áp cao (UC) và trung (UT) liên hệ với nhau theo nguyên tắc từ
ngẫu và nối sao, cuộn hạ(UH) liên hệ với phía cao và trung qua nguyên tắc từ
giống máy biến áp thông thường và nối tam giác (<i>hình 5-18</i>).

Hệ số tính toán hay là hệ số mẫu của máy biến áp từ ngẫu ký hiệu Ktt hay 

xác định theo biểu thức :

<i>K</i>_tt=<i>α</i>=1<i>−UT</i>

<i>UC</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp từ ngẫu, công suất trong máy biến áp
từ ngẫu có biểu thức :

<i>S_B</i>=<i>S_C</i>=<i>U_CI_C</i>=<i>S_T</i>=<i>U_TI_T</i>

<i>S_B</i>=<i>U_T</i>

₍

<i>I_C</i>+<i>I</i>_ch

₎

=<i>U_TI_C</i>+<i>U_TI</i>_ch=<i>U_TI_C</i>+<i>U</i>_ch<i>I</i>_ch

<i>S_đ</i>=<i>U_TI_C</i> : gọi là công suất điện truyền trực tiếp từ cao sang trung.

<i>S_t</i>=<i>U</i>_ch<i>I</i>_ch : gọi là công suất từ truyền qua mạch từ, và

<i>S_t</i>=<i>U</i>_ch<i>I</i>_ch=<i>U_T</i>

₍

<i>I_T− I_C</i>

₎

=<i>U_TI_T</i>

(

1<i>−IC</i>

<i>I_T</i>

)

=<i>α</i>.<i>SB</i>

do đó mạch từ chỉ cần chế tạo theo theo <i>St</i>=<i>α</i>.<i>SB</i>

UAC

UAH

UAT

UBH

UCT

UCH

UCC UBT

<i>Hình 5-18.</i> Sơ đồ nối dây của máy biến áp từ ngẫu
<b> Ví dụ : Khi UC = 220kV, UT = 110kV </b> = 0,5

Vì mạch từ chỉ chế tạo với .SB cho nên cuộn hạ công suất cực đại cũng chỉ

bằng .SB

SH = .SđmB

Trong khi cuộn cao và cuộn trung có thể chế tạo theo SB
SC = ST = SđmB

Cho nên gọi  là hệ số tính tốn hay hệ số mẫu của máy biến áp từ ngẫu.

<b> </b>

<b>So sánh giữa máy biến áp từ ngẫu và máy biến áp thông thường</b>

Việc so sánh được thực hiện trên 3 phương diện khi có cùng cơng suất định
mức và cùng các cấp điện áp.

1. Chi phí cho việc chế tạo. Trong máy biến áp có 2 phần chính:

- Khối lượng đồng để chế tạo các cuộn dây: cuộn nối tiếp trong máy biến áp
từ ngẫu so với cuộn cao trong máy biến áp thông thường. Cuộn chung so với
cuộn trung.

0

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

- Khối lượng thép từ để chế tạo mạch từ.
2. Tổn hao trong máy biến áp: gồm 2 phần
- Tổn hao trong đồng tỉ lệ với I2_R.

- Tổn hao trong thép tỉ lệ với khối lượng thép từ.
3. Phạm vi sử dụng

Lần lượt xem xét từng phần đã nêu trên

- Khối lượng đồng của các cuộn dây (Gđ) trong máy biến áp từ ngẫu:
Gđ = Gđn + Gđch

Khối lượng đồng tỉ lệ tiết diện nhân với chiều dài. <i>G≡ F</i>.<i>ℓ</i> _{, mà tiết diện tỉ lệ}
với dòng điện, chiều dài tỉ lệ với số vòng dây, số vòng dây W tỉ lệ với điện áp
U nên G  I.W  I.U

Do đó

<i>G</i>_đn<i>≡ I_nW_n</i>=<i>I_C</i>

₍

<i>W_C−W</i>_ch

₎

=<i>I_CW_C</i>

(

1<i>−W</i>ch

<i>W_C</i>

)

<i>≡ ICUC</i>

(

1<i>−</i>

<i>U_T</i>
<i>UC</i>

)

=<i>α</i>.<i>ICUC</i>=<i>α</i>.<i>SB</i>=<i>α</i>.<i>SC</i>

<i>G</i>_đch<i>≡ I</i>_ch<i>W</i>_ch=

₍

<i>I_T− I_C</i>

₎

<i>W_T</i>=<i>I_TU_T</i>

(

1<i>−IC</i>

<i>I_T</i>

)

<i>≡α</i>.<i>S_T</i>=<i>α</i>.<i>S_B</i>

Vậy, Gđ máy biến áp từ ngẫu = Gđn + Gch = .Gđ trong máy biến áp thông thường.

- Công suất từ trong máy biến áp từ ngẫu St = . SB nên khối lượng mạch từ

trong máy biến áp từ ngẫu cũng chỉ bằng  lần khối lượng mạch từ trong máy

biến áp thông thường.

Vậy khối lượng, do đó trọng lượng và giá thành của máy biến áp từ ngẫu chỉ
gần bằng  lần trị số tương đương của máy biến áp thông thường.

- Về tổn hao trong máy biến áp từ ngẫu (PBtừ ngẫu) gồm 2 phần:
PBtừ ngẫu = An + Ach

<i>ΔA_n</i>=<i>I_n</i>2.<i>R_n</i>=<i>I_C</i>2.<i>ρ</i>. <i>ℓn</i>

<i>F_n</i>=<i>IC</i>

2_.<i>_ρ</i>_.<i>ℓC− ℓ</i>ch
<i>F_n</i> =<i>IC</i>

2_.<i>_ρ</i>_.<i>ℓC</i>

<i>F_n</i>

(

1<i>−</i>

<i>ℓ</i>_ch
<i>ℓ_C</i>

)

¿<i>α</i>.<i>ΔP_C</i>

<i>ΔP</i>_ñch=<i>I</i>_ch2 <i>R</i>_ch=

(

<i>α</i>.<i>IT</i>

)

2

.<i>ρ</i>. <i>ℓ</i>ch

<i>F</i>ch

=<i>α</i>.<i>ΔP</i>_ñT

Tổn thất đồng trong máy biến áp từ ngẫu chỉ bằng  lần tổn thất đồng trong

máy biến áp thông thường.

Tổn thất trong thép từ tỷ lệ với khối lượng thép từ nên cũng chỉ bằng  lần tổn

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

Kết luận chung: khi sử dụng máy biến áp từ ngẫu thay cho máy biến áp
thơng thường sẽ có lợi hơn về trọng lượng, kích thước, giá thành, tổn hao và
đều chỉ bằng  lần, nên  còn gọi là hệ số có lợi của máy biến áp từ ngẫu.

Tuy nhiên khi sử dụng MBA từ ngẫu cần lưu ý:

- Máy biến áp chỉ sử dụng khi điện áp cao và trung nối đất trung tính. Vì nếu
khơng nối đất trung tính, khi có một pha phía cao chạm đất, điện áp trung của
các pha không chạm đất tăng lên không phải

√

3 lần mà lớn hơn nhiều lần.

Ví dụ khi chạm đất pha B <i>(hình 5-19)</i>
UAT – đ = UCT – đ >

√

3 Ud

- Vì về cấu

trúc giữa cuộn

cao và trung có liên hệ về điện nên

sóng sét có thể truyền từ cao sang trung và ngược lại, cho nên khi sử dụng cần
đặt thêm chống sét ở 2 cực cao và trung của máy biến áp từ ngẫu.

- Trong máy biến áp cần có cuộn thứ 3 (cuộn hạ) nối tam giác để giảm sóng
hài bậc 3 khi vận hành như sơ đồ hình 5-20 .

Các chế độ vận hành của máy biến áp từ ngẫu

Máy biến áp từ ngẫu có 3 cuộn dây cao (C), trung (T) và hạ (H), do đó cũng
có 3 chế độ vận hành.

- Công suất truyền tải từ cao sang trung , hạ hay từ trung , hạ truyền lên cao.
- Công suất truyền tải từ hạlên cao và trung hay từ cao và trung sang hạ.
- Công suất truyền tải từ trung sang cao và hạ hay từ cao và hạ sang trung.
Mũi tên trên hình 5-21 chỉ chiều công suất truyền tải trong 3 chế độ vận hành
C C C

SH
ST SH ST SH

I
In(
a)
Ich
(a
In(
b

I
In(
a)
Ich

(a Ich_(b

I I
H
I
In(
a)
Ich
(a
Ic(

a I_H

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

a) b) c)

<i> Hình 5-21. </i>Ba chế độ làm việc của máy biến áp từ ngẫu
<b> - Chế độ 1 </b><i>(hình 5-21a) .</i>Công suất truyền từ cao sang trung và hạ

SC = ST + SH

Trong đó, ST : công suất từ cao sang trung theo chế độ từ ngẫu (a)

SH : công suất từ cao sang hạ theo chế độ biến áp thơng thường (b)
Do đó, dịng điện chạy trong cuộn nối tiếp sẽ la ø:

<i>I_n</i>=<i>I_n</i>₍<i>_a</i>₎+<i>I_n</i>₍<i>_b</i>₎

<i>I_n</i>₍<i>_a</i>₎= 1

<i>U_C</i>

(

<i>PT</i>+jQ<i>T</i>

)

<i>I_n</i>₍<i>_b</i>₎= 1

<i>U_C</i>

(

<i>PH−</i>jQ<i>H</i>

)

Vaäy, công suất cuộn nối tiếp bằng
<i>S_n</i>=<i>U_nI_n</i>=<i>UC− UT</i>

<i>UC</i>

√

(

<i>PT</i>+<i>PH</i>

)

2

+

(

<i>QT</i>+<i>QH</i>

)

2

Dòng điện trong cuộn chung
<i>I</i>_ch=<i>I</i>_ch₍<i>_a</i>₎+<i>I</i>₍<i>_b</i>₎
<i>I</i>_ch₍<i>_a</i>₎=<i>UC− UT</i>

<i>UT</i>

1

<i>UC</i>

(

<i>P_T−</i>jQ<i>_T</i>

)

<i>I</i>₍<i>b</i>)=

1

<i>U_C</i>

(

<i>PH−</i>jQ<i>H</i>

)

và công suất chạy trong cuộn chung sẽ là
<i>S</i>_ch=

√

(

<i>UC−UT</i>

<i>U_C</i> <i>PT−</i>

<i>U_T</i>
<i>U_CPH</i>

)

2

+

(

<i>UC−UT</i>

<i>U_C</i> <i>QT−</i>

<i>U_T</i>
<i>U_CQH</i>

)

2

Từ đó thấy rằng cơng suất trong cuộn nối tiếp lớn nhất và sẽ là điều kiện giới
hạn công suất truyền tải trong chế độ này, nghĩa là

<i>S_T</i>+<i>S_H≤ S</i>_đmB

- Chế độ 2 <i>(hình 5-21b).</i>Cơng suất truyền từ cao và hạ sang trung
ST = SC + SH

Trong cuộn nối tiếp chỉ có truyền từ cao sang trung theo chế độ tự ngẫu
<i>In</i>=<i>In</i>(<i>a</i>)=<i>IC</i>=

1

<i>U_C</i>

(

<i>PC−</i>jQ<i>C</i>

)

và công suất truyền trong cuộn nối tiếp bằng

<i>Sn</i>=

<i>U_C−U_T</i>

<i>UC</i>

√

<i>PC</i>

2

+<i>Q_C</i>2

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

Trong đó : <i>I</i>_ch₍<i>_a</i>₎=<i>UC− UT</i>

<i>UT</i>
1

<i>UC</i>

(

<i>P_C−</i>jQ<i>_C</i>

)

do công suất truyền từ cao sang trung gây ra trong chế độ từ ngẫu.
<i>I</i>₍<i>_b</i>₎= 1

<i>UT</i>

(

<i>P_H−</i>jQ<i>_H</i>

₎



do công suất truyền từ hạ sang trung gây ra trong chế độ biến thế.
Do đó, cơng suất trong cuộn chung sẽ là

<i>S</i>ch=

√

(

<i>U_C−U_T</i>

<i>U_C</i> <i>PC</i>+<i>PH</i>

)

2

+

(

<i>UC−UT</i>

<i>U_C</i> <i>QC</i>+<i>QH</i>

)

2

Do cộng công suất nên điều kiện giới hạn truyền tải này là do cuộn chung
quyết định, mà cuộn chung chỉ tính tốn với .SđmB và là chế độ làm việc xấu

nhất của máy biến áp từ ngẫu cần chú ý.

- Chế độ 3 <i>(hình 3-21c) </i>. Cơng suất truyền từ hạ lên cao và trung
SH = SC + ST

Trong chế độ này, công suất truyền từ hạ lên cao và trung đều ở chế độ biến
áp thơng thường khơng có chế độ từ ngẫu. Cho nên điều kiện giới hạn sẽ do
cuộn hạ quyết định, trong khi cuộn hạ chỉ tính tốn theo cơng suất mẫu SH =

.SđmB. mặc dù trong cuộn chung dịng điện có lớn nhưng khơng thể vượt .SđmB

nên không thể gây quá tải cuộn này đựơc. Đây là chế độ làm việc của máy
biến áp từ ngẫu khơng có lợi dụng ưu thế của mình.

Cơng suất máy biến áp từ ngẫu phải chọn theo điều kiện
<i>S</i>_đmB=<i>SH</i>

<i>α</i>

<i><b>5-4-4. Máy biến áp có cuộn phân chia.</b></i>

Về cấu tạo MBA có cuộn phân chia giống MBA ba cuộn dây nghĩa là có
mạch từ , cuộn dây sơ cấp với điện áp U1 , số vòng dây w1, công suất bằng
công suất định mức ( S1=Sđm ) , cịn hai cuộn kia giống nhau đều có điện áp U2 ,
số vịng dây w2 và có cơng suất S2 bằng nhau và bằng một nữa công suất định
mức của MBA ( S21 = S22 = Sđm /2 ). Khi một cuộn nghỉ máy biến áp chỉ có thể
làm việc với Sđm /2 .

Trong thực tế có thể chế tạo kết hợp vừa từ ngẫu vừa ba cuộn dây hoặc vừa ba
cuộn dây vừa có cuộn phân chia … .

Cần phân biệt các MBA có ký hiệu trên hình vẽ khác nhau cho trên hình 3-22.

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

<i>a) b) c) đ) e) f)</i>
<i> Hình 5-22.</i>Ký hiệu trên hình vẽ của các loại MBA

<i>a)MBA 2 cuộn dây ; b)3 cuộn dây ; c) từ ngẫu ; đ)có cuộn phân chia</i>
<i>e) từ ngẫu và có cuộn phân chia ; f)3 cuộn dây và có cuộn phân chia</i>
<i> </i><b>5-5. Tính tốn và chọn cơng suất máy biến áp .</b>

Trước khi tiến hành chọn công suất máy biến áp cần có các thơng số:
- Điện áp các cấp UC, UT, UH.

- Phụ tải và đtpt công suất qua các cuộn dây của máy biến áp, (Đối với
máy biến áp 2 cuộn dây chỉ cần đồ thị phụ tải chung qua máy biến áp).

-Khả năng ứng dụng loại máy biến áp (1 pha, 2 pha, 3 pha, từ ngẫu, 3
cuộn dây, tăng, hạ...).

- Thông số giới hạn của các loại máy biến áp do các hãng sản xuất. (tài
liệu tham khảo phần phụ lục hoặc các tài liệu khác nếu có).

Khi khơng có máy biến áp có cơng suất thích hợp có thể dùng 2 máy
biến áp song song thành 1 và được xem như là một máy biến áp , không giả
thiết vận hành 1 máy khi máy kia nghỉ, khi cần sửa chữa... nghỉ cả 2 máy.

<i><b>5-5-1. Chọn máy biến áp ghép bộ với máy phát điện (Hình 5-23a, b, c, d)</b></i>

<i> </i>

<i>Hình 5-23</i>

- Đối với sơ đồ hình 5-23d công suất máy biến áp tương ứng với máy
phát điện, điện áp UB=UđmF. Ví dụ :

SđmF (MVA) PđmF (MW) SđmB (MVA)

31 25 32

78 60 80

125 100 125

240 240

Chú ý:

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

- Ở đây không xét đến công suất tự dùng được lấy rẽ nhánh từ đầu máy
phát điện (hình 5-24). Trường hợp phụ tải khơng lớn lắm (<15% Sđm) và bằng
UđmF thường được rẽ nhánh từ đầu máy phát qua kháng điện có thể chọn cơng
suất máy biến áp tương ứng với công suất máy phát nghĩa là máy biến áp có
khả năng tải hết cơng suất của máy phát điện khi phụ tải ở đây nghỉ.

- Khi sử dụng máy biến áp tự ngẫu (hình 5-23b), SđmB tương ứng với
<i>S</i>_đmF

<i>α</i> . Ở đây  là hệ số có lợi của máy biến áp.

<i><b>5-5-2.Chọn cơng suất máy biến áp trong nhà máy điện có thanh góp ở điện</b></i>
<i><b>áp máy phát điện (hình 5-25 a, b)</b></i>

Hai máy biến áp ghép song song để tải công suất của các máy phát nối vào
thanh góp sau khi trừ phần cung cấp cho phụ tải trên thanh góp này.

Giả sử phụ tải cực đại và cực tiểu tổng trên thanh góp kể cả tự dùng lấy trên
thanh góp này là Smax/Smin. Cơng suất dự phịng của hệ thống Sdự phịng = Sht

Trong đó:  : là hệ số dự phòng của hệ thống

Sht : Tổng công suất của hệ thống không kể đến công suất nhà máy
m : Số máy phát ghép vào thanh góp điện áp máy phát. (đối với sơ

đồ hình 5-25a là 2 , hình 5-25b là 3).

HT HT

<i>a)</i> <i>_{Hình 5-25}</i> <i>b)</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

- Theo điều kiện bình thường cả hai máy biến áp có khả năng tải tồn bộ
cơng suất thừa, nghĩa là:

SđmB  1/2(m.SđmF – Smin(UF))

- Kiểm tra theo điều kiện khi một máy biến áp nghỉ:

Với máy biến áp cịn lại với khả năng quá tải sự cố (Kqtsc.SđmB) tải tồn bộ cơng
suất thừa của các máy phát điện thì tốt, nhưng khơng phải là điều kiện bắt
buộc.

Kqtsc.SđmB  m.SđmF - Smin(UF)

Nếu máy biến áp sau khi quá tải sự cố khơng thỏa mãn điều kiện trên có thể
giảm bớt công suất máy phát điện và máy biến áp sẽ tải theo khả năng quá tải,
phần công suất giảm này hệ thống sẽ sử dụng cơng suất dự phịng của hệ thống
để bù vào. Do đó chỉ cần phần công suất giảm này không được vượt quá công
suất dự phòng của hệ thống, nghĩa là

(m.SđmF – Smin(Uf)) – Kqtsc.SđmB  Sdự phịng hệ thống

<i><b>5-5-3. Chọn công suất máy biến áp trong trạm biến áp.</b></i>

a) b) c)
<i>hình 5-26</i>

- Với trường hợp chỉ có một máy biến áp: (hình 5-26a)
kqtbt.SđmB Smax

Trong đó: kqtbt là khả năng quá tải thường xuyên (bình thường)
Trị số Kqtbt phụ thuộc vào đồ thị phụ tải và SđmB

Thường khi thiết kế ban đầu không xét khả năng này và lấy Kqtbt =1, nghĩa là
công suất máy biến áp được chọn theo điều kiện:

SñmB  Smax

Trường hợp theo điều kiện trên đưa đến công suất MBA quá lớn, do thang
chế tạo MBA nhảy vọt mới xét đến khả năng q tải bình Ví dụ: Sma= 65 MVA
trong khi cơng suất MBA chỉ có loại 63 MVA và lớn hơn là 125 MVA, trường
hợp này chỉ nên chọn loại 63 MVA, mà không chọn loại 125 MVA.

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

Công suất MBA được chọn theo điều kiện khi một máy nghỉ máy còn lại
với khả năng quá tải sự cố cho phép phải tải lớn hơn công suất cực đại của phụ
tải.

Tức là: Kqt.sc .SđmB  Smax => SđmB  Smax/Kqt.sc

Theo điều kiện này không cần xét điều kiện bình thường vì Kqt.sc lớn
nhất chỉ bằng 1,4 (MBA đặt ngồi trời) trong khi theo điều kiện bình thường chỉ
cần:

SñmB  0.5 Smax

Khi chọn theo điều kiện trên đưa đến công suất máy biến áp quá lớn do
chế tạo máy biến áp nhảy vọt (tương tự đã xét), có thể không cần chọn công
suất quá lớn mà xét khi sự cố một máy có thể cắt một phần phụ tải loại 3, nếu
cho phép như vậy hợp lý hơn.

<i>- Trường hợp có 3 máy biến áp ghép song song (hình 5-26c)</i>
Cơng suất máy biến áp được chọn theo biểu thức:

SñmB  Smax/3

Và kiểm tra khi một máy nghỉ hai máy còn lại với khả năng quá tải sự
cố có thể tải cơng suất cực đại, nghĩa là

2.kqtsc .SñmB  Smax => SñmB  Smax/2.Kqt.sc

Ghi chú: Khả năng quá tải sự cố của máy biến áp được tính như sau:
- Máy biến áp đặt ngoài trời: kqtsc = 1,4

- Máy biến áp đặt trong nhà: kqtsc = 1,3

Thời gian quá tải 6 giờ trong một ngày đêm, K1 < 0.93 và kéo dài khơng
q 5 ngày đêm.

<b>Ví dụ 5-4 : Chọn công suất máy biến áp của trạm biến áp 110/22 KV có đồ thị</b>
phụ tải hình 5-16.

- Công suất MBA chọn theo điều kiện 1 MBA nghỉ, MBA cịn lại với

khả năng q tải sự cố có khả năng cung cấp đủ Smax = 34 MVA.

K qtscSñm > 34 MVA

Giả sử MBA đặt ngoài trời K qtsc =1.4
Sđm > 34/1.4= 24,28 MVA

Từ số liệu chọn được máy biến áp có Sdm = 25MVA
<b>Kiểm tra điều kiện quá tải </b>

Từ đồ thị phụ tải với Sđm = 25 MVA thời gian quá tải từ 15 đến 23 giờ là 8 giờ
lớn hơn 6 giờ cho nên MBA 25MVA không cho phép. Nâng công suất MBA
lên 30 MVA thời gian quá tải từ 15 đến 23 giờ là 5 giờ < 6 giờ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

<i> Hình 5-16.</i> Sơ đồ nối dây và đồ thị phụ tải của TBA trong ví dụ 5-4

S1đt =

√

282<i>x</i>3+242<i>x</i>7

10 = 25,26

<i>S</i>_{1 dt}

<i>S</i>dmB =

25<i>,</i>26

30 = 0,842 < 0,93

Vậy MBA có SBđm = 30 MVA thỏa mãn các điều kiện quá tải sự cố.
<b> </b>

S(MV
A)

2
8
3
43
02
52
41
8

0 6 1

5 18 24

t (giờ)
2

</div>

<!--links-->