chương 1 1. Hãy cho biết những khái niệm cơ ban, đặc điểm và yêu cầu của hệ thống điện. Mục tiêu và nhiệm vụ vận hành hệ thống điện. wp Các chế độ và tính kinh tế của hệ thống điện.
Nhiệm vụ và sơ đồ tổ chức của điều độ quốc gia. NOX OP Nhiệm vụ và sơ đồ tổ chức của điều độ địa phương. Sơ đề tổ chức của nhà máu điện. Thủ tục thực hiện các công việc vận hành thiết bị điện.
22 “Chương 2 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦđ THIẾT BỊ ĐIỆN 2. Đại cương Trong quá trình hoạt động, dòng điện làm việc của các thiết bị điện gâu ra một sự tổn thất điện năng. Lượng điện năng tổn thất được thể hiện dưới dạng nhiệt làm tăng nhiệt độ của các thiết bị. Sự tăng nhiệt độ của các thiết bị càng làm tăng tổn thất điện năng do điện trở của các phần dẫn điện tăng, do đó làm giảm kha nang mang tải của chúng.
Độ bền cơ học của các chỉ tiết trong các thiết bị điện giảm khi nhiệt độ tăng, điều đó làm giảm độ tin cậu của chúng. Khi nhiệt độ tăng, tổn thất trong chất điện môi sẽ tăng, làm cho độ bền điện của chúng giảm, dẫn đến giới hạn đết nóng cho phép của các thiết bị bị giảm. Đó chính là những nguyên nhân cơ bản làm tăng nhanh quá trình già hoá cách điện và làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện. Nghiên cứu chế độ nhiệt của các thiết bị điện là nhiệm vụ quan trọng, vì từ đó có thể xác định được các điều kiện làm việc an toàn của các thiết bị, đặc biệt là khả năng mang tải của chúng.
Việc nghiên cứu chế độ nhiệt của các thiết bị điện là bài toán khá phức tạp vì sự tăng của nhiệt độ, sự truyền nhiệt và ngay cả sự phát sinh nhiệt phụ thuộc vào rất nhiều vếu tố như các tham số chế độ (dòng điện, điện áp, tần số,tổn thất v.), đặc điểm cấu trúc (vật liệu, kết cấu lõi thép, cuộn dâu, môi chất làm mát v.), tham số của môi trường xung quanh (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí v.) và các tham số vật lợ khác như quán tính, độ nhớt v. Tuỳ theo mục đích cụ thể để có thể lựa chọn phương pháp tính tơán chế độ nhiệt phù hợp với sai số nằm trong giới hạn cho phép. Sự cân bằng nhiệt trong thiết bị điện Khi các thiết bị điện làm việc, sự hao tổn công suất trong máy sinh độ của máy, ra một lượng nhiệt, lượng nhiệt này một phần làm tặng nhiệt quanh. Sự truyền nhiệt trong phần còn lại được toÄ ra môi trường xung bức xạ nhiệt và các thiết bị được din ra theo các phương thức: dẫn nhiệt, toàn năng lượng, nhiệt năng sinh ra trong đối lưu.
Theo định luật bảo bị và nhiệt năng toả ra thiết bị điện bằng tổng nhiệt năng làm nóng thiết nhiệt trong thiết bị điện môi trương xung quanh. Phương trình cân bằng cô thể biểu thị dưới dạng ; ~ @.dt trong a6: AP - hao tổn công suất trong thiết tị điện; + - thời gian tác động của phụ tải; - c - nhiệt dung, W.°C); G - khối lượng của vật thể; làm mắt tại thời 6 - tăng nhiệt độ của thiết bị so với môi trường điểm t, 8 = Basi — 805 _ Bay; - NHI’t dS cha thiét bi dién; 64 ~ nhiệt độ của môi trường xửng quanh; ` bề mặt, q - nhiệt lượng toả ra trên một đơn vị diện tích W/mm22C F - diện tích bể mặt tiếp xúc, mm’. phương trình vỉ phân Chia hai vế của biểu thức (2.1) cho dt ta được AP= cco + qF0 (2.2) trình vi phân nà có Nếu cơi các đại lượng c, q là không đổi thì phương .3) điều kiện ban đầu trong đó: A, B là các hằng 36, xác định theo các + gF= 0 k - là nghiệm của phương trình đặc trưng: “Gk k= = : (2. 0=Ae GC +B, Gọi T- là hằng số thời gian đốt nóng P&G _a _t ta có 6=AeT +B; (2.5) Ở thời điểm ban đầu khi t = 0 thì nhiệt độ của thiết bị và mỗi trường xung quanh bằng nhau, tức là độ chênh lệch nhiệt độ giữa thiết bị và môi trường xung quanh bằng không 6 = Ö, lúc đó O=A+B suyraA=-B Ở thời điểm t = œ thì 6 đạt đến giá trị xác lập 8= 8„ 6, =Ae T+B=0+B hay B=0„ Thay các giá trị A và B vào biểu thức (2.9) Nhiệt độ của thiết bị tại thời điểm t bất kỳ có thể xác định theo biểu thức t t 8 = O.7) cho phép phân tích động học biến đổi của nhiệt độ trong thiết bị điện.
Hằng số thời gian đết nóng T của các thiết bị điện hoàn toàn có thể xác định phụ thuộc vào công suất định mức và phương thức làm mát của chúng. Đối với các loại máy biến áp, thường giá trị hằng số thời gian đốt nóng T này dao động trong khoảng (2,5 + 3,5) giờ (xem bang 2. Hằng số thời gian đốt nóng của các cuộn dâu, theo sự tương quan về khối lượng, có thể nằm trong khoảng 4 + 7 ph, vì nhiệt dụng của các cuộn dây khá cao và bản thân chúng nằm trong môi trường làm mát tốt là dầu. Giá trị hằng số thời gian đết nóng máy phát có thể lấy gần bằng các trị số cho trong bằng 2.
Hằng số thời gian đốt nóng của một số loại máy biến áp TT Cong sus Hệ thống làm mắt T,h 1 0,001 + 1 dầu (TM) 2,5 2 1+6,3 dầu (TM) 3,5 3 6,3 + 32 dau + quat (TM) 2,5 4 32 +63 dầu + quạt (TMH) 3,5 5 100+125 -| cưỡng bức dấu và không khí (TMHID |- 2,5 6 >125 cưỡng bức dầu và không khí (TMHIL) 3,5 Bảng 2. Tiềng so thời gian đốt nóng máy phát Công suất T - Hằng số thời gian đốt nóng máy phát, ph định mức | Cuộn dây rotor làm mát trực |_ Cuộn dây stator làm mát máy phát, tiếp bằng khí hydro trực tiếp bằng nước MW Cực đại Trung bình Cực đại Trung bình 30 5,9 4,4 0,6 0,3 150 32) 2,5 1,5 0,8 200 2,6 2,0 1,7 0,9 300 2,4 1,9 1,9 1 500 29- 2,3 2,9 1,5 2. Tuổi thọ của thiết bị điện Tuổi thọ của các thiết bị phụ thuộc chủ yếu vào chế độ nhiệt của chúng. Trong quá trình làm việc, các vật liệu cách điện bị già hoá do tác động của nhiệt độ, độ ẩm, tác dụng "hoá học v.
Quá trình già hoá của thiết bị thực chất là quá trình su giảm đặc tính cách điện do sự biến đổi hoá chất xảu ra trong cách điện dưới sự tác động của các yếu tố khác nhau trong qua trinh van hanh, đặc biệt là sự tác động của nhiệt độ. Nếu thiết bị làm việc với phụ tải định mức thì nhiệt độ được giữ trong giới hạn 26 cho phép ứng với các loại cách điện, thiết bị sẽ làm việc bình thường với tuổi thọ định mức N„. Nếu thiết bị làm việc quá tải, tức là khi hệ số mang tài kụ, >1, thì nhiệt độ sẽ có thể vượt quá giới hạn cho phép, khi đó thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ phụ thuộc vào mức vượt quá nhiều hay ít. Khi nhiệt độ thay đổi đột ngột thì ảnh hưởng sẽ lớn hơn so với trường hợp tăng từ từ.
Nhìn chung sự già hoá của cách điện tăng cùng thời gian và cùng nhiệt độ. Tuổi thọ trưng bình của thiết bị điện N phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường xung quanh và hệ số mang tải có thể biểu thị dưới dạng biểu thức sau (Bcp ~8jp)1—kẩn} N=N,2 # =N.8) trong đó: N, - tuổi thọ định mức thiết bị, năm; a - hé sé, phụ thuộc vào vật liệu, thường có giá trị trong khoảng 8+12, 9,; - nhiệt độ cho phép (nhiệt độ giới hạn của thiết bị điện), °C; - nhiệt độ trung bình của môi trường xung quanh, °C; kạ, - hệ số mang tải của thiết bị; (cp 811 - Kia) L=2 0 Phân tích biểu thức (2.8) ta thấy nếu thiết bị làm việc non tải thi tuổi thọ có thể được kéo dài, còn nếu làm việc quá tải thì tuổi thọ sẽ bị giảm, có nghĩa là tuổi thọ của thiết bị điện là một đẹi lượng biến thiên phụ thuộc vào chế độ làm việc và điểu kiện làm mát. Khả năng làm việc quá tải của thiết bị không chỉ phụ thuộc vào hệ số quá tải, mà còn phụ thuộc vào chế độ mang tải trước đó. Tuổi thọ thực tế của thiết bị phụ thuộc vào các chế độ làm việc có thể biểu thị dưới dạng N=N,-# (2.9) tạ - thời gian làm việc quá tải cho phép của thiết bị; tạ thời gian dự trữ do trước đó thiết bị làm việc non tải.
Thời gian dự trữota trong ngày có thể xác định theo biểu thức- "“. kh i=1 —_ ` 19) tr thời gian phục vụ ở chế độ thứi ứng tới hệ số mang tải kựu; quy ¡ đổi về chế độ làm việc định mức "am Ø@19 M- số lần thay đổi chế độ làm việc trong ngày; t— thời gian làm việc thực tế ở chế độ thứ¡ trong ngày, h.8) và sau một vài biến đổi đơn giản ta có thể nhận được. biểu thức cho phép xác định thời gian quá tải cho phép của thiết bị ty = tại.12) Như vậu, nếu trong quá trình vận hành thiết bị làm việc với phụ tải thấp hơn giá trị định mức, thì chúng có thể làm việc quá tải trong một khoảng thời gian nhất định mà không làm ảnh hưởng đến tuổi thọ định mức, ấn định bởi các nhà chế tạo. Chế độ nhiệt của máy biến áp 2.
Chế độ nhiệt xác lập của máy biến áp Ở chế độ xác lập, khi máu biến áp làm việc bình thường, nhiệt độ của máy đạt đến một giá trị ổn định. Lúc này toàn bộ lượng nhiệt do máu sinh ra sẽ được toả ra môi trường xung quanh nhờ quá trình trao đổi nhiệt với sự trợ giúp của hệ thống làm mát: Với các tham số định mức máy biến áp có thể làm việc bình thường trong khoảng thời gian 25 + 30 năm, nếu điểu kiện làm mát của môi trường đảm bảo đúng trong giới hạn giá trị cho phép, tức là nếu nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cực đại của môi trường nằm trong giới hạn xác định. 28 Độ đốt nóng của máy biến áp đang vận hành được kiểm tra theo nhiệt độ lớp dầu trên bằng nhiệt kế. Nhiệt độ lớn nhất của lớp dâu trên cùng không được vượt quá giá trị cho phép 6,, (xem bằng 2.
Thêm vào đó, điện áp phía sơ cấp không được vượt quá 5% so với giá trị định mức. Trong quá trình làm việc, riếu nhiệt độ của các cuộn dâu tăng, thì tuổi thọ của máy sẽ bị giảm.