CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN TÍNH CÁCH ĐIỆN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY BIẾN DÒNG : Máy biến dòng là thiết bị biến đổi dòng điện có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng điện tiêu chuẩn 5A hoạc 1 A .Điện áp an toàn cho mạch đo lường và bảo vệ. I1 I2 W2 Hình 1 Tải của máy biến dòng được đấu vào cuộn thứ cấp W2 của mbd và một đầu được nối đất .Thứ tự đầu cuối của các cuộn dây được phân biệt đánh dấu. Các thông số cơ bản : -Điện áp định mức của lưới điện quyết định cách điện phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến dòng.
-Dòng điện sơ cấp và thứ cấp định mức là dòng điện làm việc dài hạn ,theo phát nóng có dư trữ. I -Hệ số biến đổi K = 1dm. I 2 dm *Đặc điểm làm việc của máy biến dòng khác với máy biến áp : -Chế độ ngắn mạch là chế độ làm việc bình thường của máy biến dòng. Còn máy biến áp là sự cố.
-Khi làm việc cuộn dây thứ cấp của máy biến áp có thể để hở mạch còn cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng thì không cho phép. Vì khi để hở mạch sẽ sinh ra điện thế nguy hiểm cho công nhân phục vụ và cách điện của máy biến dòng. -Từ cảm của máy biến dòng thay đổi còn từ cảm của máy biến áp là một hằng số. 1 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện -Dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến dòng không phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào dòng điện sơ cấp ,còn của máy biến áp thì phụ thuộc hoàn toàn vào phụ tải.
2 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện 1> PHÂN LOẠI MÁY BIẾN DÒNG: Có rất nhiều loại máy biến dòng Theo tác dụng máy biến dòng có thể chia ra các nhóm sau : +Máy biến dòng đo lường +Máy biến dòng cung cấp cho mạch bảo vệ (bảo vệ so lệch ,bảo vệ chạm đất ,bảo vệ thứ tự không vv.) +Máy biến dòng hỗn hợp (đo lường và bảo vệ ) +Máy biến dòng thí nghiệm (có nhiều hệ số biến đổivà cấp chính xác cao). +Máy biến dòng trung gian (để nối hai máy biến dòng có hệ số biến đổi khác nhau). Theo nơi đặt máy biến dòng có thể chia ra : + Máy biến dòng sử dụng trong nhà. + Máy biến dòng sử dụng ngoài trời.
+ Máy biến dòng đặt ở các nơi đặc biệt ,ví dụ như trên tầu thuỷ ,xe lửa điện vv. Theo số vòng dây của cuộn sơ cấp máy biến dòng có hai kiểu : + Kiểu thanh hoạc một vòng dây. + Kiểu nhiều vòng dây. Với máy biến dòng kiểu thanh góp chia làm hai loại : Hình 2 a) Máy biến dòng kiểu thanh góp cuộn dây sơ cấp là một thanh góp hoạc ống dài xuyên qua cửa sổ lõi.
b) Máy biến dòng kiểu chữ U cuộn dây sơ cấp hình chữ U một nhánh xuyên qua cửa sổ lõi. 3 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện c) Máy biến dòng kiểu sứ xuyên bản thân máy biến dòng không có cuộn dây sơ cấp mà chỉ có sẵn lỗ cho sứ xuyên và thanh góp xuyên qua trong khi lắp ráp tại trạm. -Máy biến dòng lắp ráp trong các thiết bị khác : Theo vật liệu cách điện giữa các cuộn dây máy biến dòng có thể chia ra : + Sứ cách điện +Bakelit +không khí và khí +Giấy ngâm dầu +Nhựa đúc Theo kết cấu máy biến dòng có thể chia ra các loại sau: +Máy biến dòng kiểu ống dây. +Máy biến dòng kiểu thanh góp.
+Máy biến dòng kiểu bình. +Máy biến dòng kiểu số 8. +Máy biến dòng kiểu chữ U. +Máy biến dòng kiểu chữ C.
Theo tần số chia ra : Máy biến dòng sử dụng tần số công nghiệp (50Hz) Máy biến dòng tần số biến thiên sử dụng trên tầu thuỷ Máy biến dòng tần số 499-800Hz vv. 2) GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÁY BIẾN DÒNG: 4 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ áná tốt nghiệp thiiết kế máy biến dòngg điệnn M biến dòng khô:: 2.1 Máy Máyy Biến Dòn ng loại mộtt vòng g dây sơ cấấp ,có cách h điệnn rắn, điện áp á 10KV Mạcch từ 1 đượ ợc quấn dạn ng xuyếến từ các láá tôn cán lạạnh , đảm m bảo dẫn từ tốt. Cuộộn dây thứ cấp w2 được quấấn rải đều đ trên mạạch từ. Đâyy là loại Máy Hình 3 Biếnn Dòng képp ,có hai mạchh từ và haii cuộn dây thứ cấp ,chung cuộnn dây sơ cấấp là thanh dãn 4, xuyyên qua hai mạch từ t.
Cách điện đ rắn bằnng êpôxy đảm đ bảo cáách điện giiữa thanh cáic và cu hứ cấp,đồngg thời cố đđịnh khungg lắp ráp 3. Loại biến dòng này có uộn dây th cấu tạo t đơn giảản ,chắc chhắn ,dùng cho c mạch có c dòng sơ ơ cấp lớn. Hình h 4 là cấu tạo t của m.d loại khhô ,nhiều vòòng dây sơ ơ cấp .Mạcch từ q ghépp từ các lá l thép kỹ thuật điện .Cuộn Dâyy thứ cấp 2 cách điệnn với cuộn dây sơ cấpp nhiềều vòng 1 bằng b cách điện đ epôxxy 4 .Dòngg điện sơ cấấp đ nối ∏1 và đượcc đưa vào đầu ∏2. Còn C dòng điện thứ cấấp đượcc lấy ra từ hai đầu H1và H2.L Loại biến dòng d nhiều vòng dây có sai số bé b khi dòng g điện Hìnnh 4 sơ cấấp bé.
VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ áná tốt nghiệp thiiết kế máy biến dòngg điệnn M biến dòng điện 2.2 Máy n ngâm dầu 35KV: Đối với loại Máy M Biến Dòng D cách điệnn khô chỉ dùng d cho cấp điện áp thấp dưới 35K KV và lắp đặt đ trong nhhàVới điện n áp từ 355KV trở lêên và lắp đặặt ngoài trờ ời thì cách điện của Máy M Biến Dòng là dầầu biến áp .Kết cấu của c m.d loại TφH H-35 lắp ngoài trời được cho ở hình 5 Cuộnn dây cao áp 1 có nh hiều vòng ,ccó cách điệện 35K KV so với đất đ ,nối vớii đầu vào 5 .Cuộn dâyy thứ cấp c 2 cách điện với mạch m từ 3 ,,có một đầu u nối đất đ. Cách điện giữa cuộn c dây ssơ cấp và thứ t cấp 4 là giấy cách điện dầy d 0,12mmm ngâm troong dầu. Sứ cách điện đ ngoài. đ 6 đảm bảo cách điện Hình 5 Sau khi tẩm sấấy chân khô ông ,dầu được nạp đầầy ,đảm bảảo không có không khhí và hơi nước n .Với kết cấu kiểểu này ,biếến dòng đạạt cấp điện áp 220KV V.3 Máy M Biến Dòng điện n ngâm dầầu 400KV: V cấp điiện áp cao ,máy biến dòng đượcc chế tạo kkiểu nối tần Với ng ,mỗi tầnng chịuu một phần điện áp.
Hình H 6 trìnhh bầy hình dángg và kết cấuu biến dònng 400KV,22 tầng. Cấu tạo 1-Vòng điiện dung. 2 Mũ kim loại 3-ống chỉ mực dầu 4-Biến dòng thứ nhấất 5-Cách điện ngoài 6-Dầu biến áp 7-Biến dòng thứ hai 8-Đế Nhược điểm đ chính h của biến ddòng hai tầngg là điện trở đ sai số cao ở lớn ,dẫn đến VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện 2.4 Máy Biến dòng kiểu mới Hình 6 Ngoài loại biến dòng kinh điển làm việc Theo nguyên lý điện từ người ta còn chế tạo Máy biến dòng kiểu mới dùng cho các lưới điện siêu cao áp ,nhằm giảm chi phí cách điện cho các biến dòng kinh điển. Các biến dòng kiểu mới được chế tạo theo nguyên lý chuyển đổi điện quang và nguyên lý từ quang Faraday.
a)Hình 7 trình bầy nguyên lý chuyển đổi điện quang bi2 bi 9 Δ møc ®iÖn thÕ cao C¸p Quang møc ®iÖn thÕ thÊp Δ ≈ Δ Nguyªn lý cña m¸y biÕn dßnh ®iÖn quang Hình 7 Dòng điện sơ cấp Is được biến đổi qua BI1 kinh điển ,đưa qua bộ điều biến 1, chuyển thành đậi lượng điện áp tỷ lệ dạng xung rời có độ rộng xung thay đổi hoạc tần số tín hiệu xung thay đổi ,tỷ lệ với giá trị tức thời của dòng điện sơ cấp .qua bộ khuyếc đại 2 ,tín hiệu điều khiển diot phát quang 3 ,để phát tín hiệu quang tương ứng .Diot phát quang 3,cáp quang 5 và điot điện quang 4 hợp thành hệ thống ghép nối quang điện để truyền tín hiệu quang từ các phần tử có điện áp cao đến các phần tử có điện áp thấp. Bước sóng của tín hiệu quang khoảng 900mm được truyền qua cáp quang đến diot quang điện 4 để chuyển thành các tín hiệu điện áp hình sin. Tín hiệu qua bộ biến đổi 6,bộ lọc 7 và bọ khuyếc đậi 8 , đủ công suất cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ .Biến dòng BI2 cùng với thiết bị phụ 9 nạp điện cho bộ acqui nuôi hệ thống biến dòng điện quang. 7 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện b) hình 8 trình bầy Nguyên lý của biến dòng chuyển đổi từ quang Faraday.
Một chùm sáng được phát ra từ nguồn sáng 1 phía điện áp thấp ,được cáp quang dẫn đến bộ phân cực 2,chùm sáng sau khi được phân cực qua lăng kính L1 để tới tinh thể thạch anh 3A,tại đó dưới tác dụng của từ trường do dòng điện sơ cấp sinh ra ,chùm sáng sẽ bị phân cực với góc quay là: δ=V.L Trong đó v hằng số Vợdet,với tinh thể thạch anh ,V=5,23.m H cường độ từ trường trong tinh thể thạch anh ,a; L-chiều dài tinh thể ,m Sau khi qua thạch anh và lăng kính L2,chùm sáng qua thạch anh 3B đặt ở phía điện áp thấp .Từ trường trong tinh thể thạch anh 3b được tạo nên bởi dòng điện thứ cấp IT.Hướng của từ trường được chọn sao cho bù lại được góc quay phân cực để cho Isws=ITwT.Kết quả là góc quay δ1 được bù lại góc quay δ2=-δ1 trong thạch anh 3B.Mức ánh sáng nhận được của các bộ phận cảm biến quang 5a và 5B giống nhau nên tín hiệu của bộ khuyếc đại vi sai bằng không .khi mặt phẳng phân cực bị quay ,mức ánh sáng nhận đựơc của các bộ cảm biến 5a và 5B sẽ là khác nhau làm tín hiệu đầu vào của bộ khuyếc đại visai và sinh ra dòng điện It ở đầu ra ,phản ánh đúng dòng. 8 VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án tốt nghiệp thiết kế máy biến dòng điện Møc §iÖn thÕ cao C¸p quang Møc ®iÖn thÕ thÊp Nguyªn lý m¸y biÕn dßng tõquang Faraday Hình 8 Theo yêu cầu thiết kế -máy biến dòng hoạt động ở tần số công nghiệp 50Hz.