Bài giảng Thiết kế đường dây và trạm biến áp - Chương 4: Máy biến áp điện lực - Nguyễn Nhật Nam

100/66.7/66.7
Sđm của MBA là
công suất của cuộn
có công suất lớn
nhất (và cũng là
công suất mạch từ),
các cuộn còn lại có
thể bằng Sđm hoặc
bằng 2/3 Sđm
334.4 Các loại MBA
4.4.3 MBA có cuộn phân chia
Phía sơ cấp
Cuộn dây sơ
cấp với điện áp
U1 , công suất
bằng công suất
định mức
(S1 = Sđm)
Phía thứ cấp có
công suất định
mức ( S21 = S22
= Sđm/2 ).
MBA có cuộn phân chia giống MBA 3 cuộn dây
Phía thứ cấp
344.4 Các loại MBA
o Trong thực tế có thể
chế tạo kết hợp vừa tự
ngẫu vừa ba cuộn dây
hoặc vừa ba cuộn dây
vừa có cuộn phân chia
.
o MBA có cuộn phân chia
dùng để hạn chế dòng ngắn
mạch có trị số theo yêu cầu.
Nên đôi khi không cần
dùng cuộn kháng điện hạn
chế dòng ngắn mạch.
MBA 
coù cuoän phaân chia 
MBA
töï ngaãu vaø coù cuoän phaân chia 
MBA
3 cuoän daây vaø coù cuoän phaân chia 
354.4 Các loại MBA
4.4.4 MBA tự ngẫu
UC UT
MBA thông thường
+
UT
UC
Z1
Z2
Cầu phân áp MBA tự ngẫu
UC UT
SB = Stừ SB = Stừ + SđiệnS = Sđiện
364.4 Các loại MBA
MBA tự ngẫu 1 pha
Cuộn dây nối tiếp (n) 
Cuộn chung (ch)
4.4.4 MBA tự ngẫu
374.4 Các loại MBA
MBA tự ngẫu 3 pha
Cuộn hạ
4.4.4 MBA tự ngẫu
UBC
384.4.4 MBA tự ngẫu
a. Phân tích
1U
2U
W1
W2
Wn
1I
2I
chI
2
1
2 1
ch
ch n
ch
U U
U U U
I I I

 
 
• CS máy biến áp
(Bỏ qua tổn hao)
1 2
1 2
2 1
B
U I
S S S
U I
   
1 1 1
2 2 2
S U I
S U I


39
( )
B T T T ch
T ch C
C
T
S U I U I I
U I U I
  
 
4.4.4 MBA tự ngẫu
a. Phân tích
• Thông thường MBA tự ngẫu ba pha đều chế tạo có cả cuộn điện
áp thấp. Điện áp cao (UC) và trung (UT) liên hệ với nhau theo
nguyên tắc tự ngẫu và nối sao, cuộn hạ (UH) liện hệ với phía
cao và trung theo nguyên tắc từ giống MBA thông thường và
nối tam giác (để giảm sóng hài bậc 3 hoặc cung cấp cho tải UH).
UC
UT
UH
CS điện truyền
trực tiếp
CS từ truyền
qua mạch từ
404.4.4 MBA tự ngẫu
a. Phân tích
• Hệ số tính toán
(Độ lợi MBA tự ngẫu) 
  1 Cch ch T T C T T B
T
ch
I
U I U I I U
I
S I S
 
      
 
  1 Tn n C T C
C
n C C B
U
U I U U I U I
U
S S
 
      
 
1 1T C
C T
U I
U I
    
o Công suất cuộn nối tiếp
o Công suất cuộn chung (mạch từ)
414.4.4 MBA tự ngẫu
a. Phân tích
3 ATU
ATU.3
UAC
UBC
UCC UCT
UAT
UBT
MBA tự ngẫu chỉ sử dụng khi điện áp Cao và Trung có trung tính
nối đất trực tiếp, nếu ko khi có một pha phía Cao chạm đất, điện áp
Trung các pha rất lớn.
(MBA thông
thường)
(MBA tự
ngẫu)
Trung tính cách ly
424.4.4 MBA tự ngẫu
a. Phân tích
Chống sét van được đặt ở đầu cuộn cao và trung để tránh quá
điện áp do xung sét lan truyền vào MBA.
Chống sét van
Chống sét van
434.4.4 MBA tự ngẫu
b. Các chế độ vận hành
Chế độ 1
Chế độ 3 Chế độ 2
SC  SH + ST
ST  SH + SCSH  SC + ST
444.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 1
( ) ( )n n a n bI I I 
 ( )
1
 n a T T
C
I P jQ
U
 
 ( )
1
 n b H H
C
I P jQ
U
 
   
2 2( )C T
n n n T H T H
C
U U
S U I P P Q Q
U

    
o Dòng điện chạy trong cuộn nối tiếp
CS Trung
CS Hạ
o CS chạy trong cuộn nối tiếp
SC = SH + ST
454.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 1
( ) ( )ch ch a ch bI I I 
( ) 
T C
ch a T C C
C
C T T T
T C
I I
I I I I
I
U U P jQ
U U
 
    
 
  
  
 

 ( )
1
 ch b H H
C
I P jQ
U
 
2 2
C T C TT T
ch ch ch T H T H
C C C C
U U U UU U
S U I P P Q Q
U U U U
    
       
   
o Dòng điện chạy trong cuộn chung
o CS chạy trong cuộn chung
SC = SH + ST
n chS S
464.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 2 ST = SH + SC
22
CC
C
TC
n QP
U
UU
S 


 ( )
1
Cn Ca Cn
C
I P jQ
U
I I   
o Dòng điện chạy trong cuộn nối tiếp
(chỉ có truyền từ cao sang trung và ngược
lại theo chế độ tự ngẫu)
o CS trong cuộn nối tiếp
474.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 2 ST = SH + SC o Dòng điện chạy trong cuộn chung
o CS trong cuộn chung
( ) ( )ch ch a ch bI I I 
( ) 
T C
ch a T C C
C
C T C C
T C
I I
I I I I
I
U U P jQ
U U
 
    
 
  
  
 

 ( )
1
 ch b H H
T
I P jQ
U
 
2 2
C T C T
ch ch ch C H T H
C C
U U U U
S U I P P Q Q
U U
    
       
   
ch nS S
484.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 3 SH = SC + ST
HS
S

ñmB
* Trong chế độ này, CS truyền từ Cao Trung
sang Hạ (và ngược lại) đều ở chế độ MBA 
thông thường. Cho nên điều kiện do cuộn hạ
quyết định
22
CC
C
TC
n QP
U
UU
S 


 ( )
1
Cn Ca Cn
C
I P jQ
U
I I   
o Dòng điện chạy trong cuộn nối tiếp
o CS trong cuộn nối tiếp
494.4.4 MBA tự ngẫu
Chế độ 3 SH = SC + ST o Dòng điện chạy trong cuộn chung
o CS trong cuộn chung
( ) ( )ch ch a ch bI I I 
 ( ) ( )
1
 ch a n a C C
C
I I P jQ
U
  
 ( )
1
 ch b T T
T
I P jQ
U
 
2 2
T T
ch ch ch C T C T
C C
U U
S U I P P Q Q
U U
   
       
   
504.4.4 MBA tự ngẫu
Chú ý
o Cuộn dây nối tiếp cùng tiết diện với cuộn cao
nhưng có số vòng dây bằng α lần.
o Cuộn dây chung có cùng số vòng dây với cuộn
trung nhưng tiết diện bằng α lần. (Ich =IT)
o Cuộn hạ MBA TN có công suất định mức là α lần
MBA 3cd, nên tiết diện dây cũng bằng α lần.
514.4.4 MBA tự ngẫu
c. So sánh với MBA 3 cuộn dây
Khối
lượng
đồng
Khối
lượn
sắt
Tổn
hao
đồng
Tổn
hao
sắt
Chi phí chế tạo Tổn hao
Cùng công suất
CuP FePCu
G FeG
524.4.4 MBA tự ngẫu
Chí phí chế tạo
3( ) ( )Fe TN Fe CDG G
CuG F IU 
  ( ) 1 Tn n n C C T C C C C B
C
U
G I U I U U I U I U S
U
 
 
       
 

Cu
  ( ) 1 Cch ch ch T C T T T T T B
T
I
G I U I I U I U I U S
I
 
 
       
 

Cu
3( ) ( ) ( ) ( ) ( )Cu TN Cu n Cu ch Cu H Cu CDG G G G G    
o Tiết diện F tỷ lệ với dòng điện I
o Chiều dài l tỷ lệ với số vòng dây, 
số vòng dây tỷ lệ với điện áp U
(CS mạch từ MBA tự ngẫu chỉ
bằng SB)
 ( )H H H BG I U S  Cu
534.4.4 MBA tự ngẫu
Tổn hao
2 2 2 2 ( ) (1 )
n C ch C ch
n n n C C C C
n n n C
l l l l l
P I R I I I P
F F F l
   

       
Cu
2 2 2 ( ) ( ) ( )
ch ch
ch ch ch T C T T
ch ch
l l
P I R I I I P
F F
         
Cu
3( ) ( )Fe TN Fe CDP P  
3( ) ( ) ( ) ( ) ( )Cu TN Cu n Cu ch Cu H Cu CDP P P P P         
(Tổn hao sắt từ tỷ lệ thuận với
khối lượng sắt từ).
2 2
1
 ( )
H
H H H H H
H
l
P I R I P
F

 
    
Cu
(Nếu ∆PH nhỏ hơn nhiều so với ∆PC và ∆PT )
544.5 Chọn công suất MBA
a. Quá tải bình thường
Nếu không có đtpt
Nếu có đtpt: tận
dụng khả năng
quá tải của MBA
maxB ptS S
min maxpt B ptS S S 
554.5.1 Quá tải bình thường
Trình tự tính toán
B1: Chọn sơ bộ CS MBA
B2: Lần lượt xét MBA với CS tăng dần hoặc giảm dần. Với mỗi
MBA, tiến hành đẳng trị đtpt để xác định 2 vùng non tải và
quá tải.
• Non tải: T1 = 10 giờ, hệ số non tải K1 = ?
• Quá tải: T2 = ? giờ, và hệ số quá tải K2 = ?
B3: Với K1 và T2 tìm được, xác định khả năng quá tải cho phép
K2cp từ đường cong khả năng quá tải của MBA
B4: So sánh K2 và K2cp
• K2 ≤ K2cp: CS đã chọn có thể vận hành với đtpt đã cho
• K2 > K2cp: chọn MBA có CS lớn hơn
min maxpt B ptS S S 
56
Đường cong quá tải của MBA
1,9 
1,8
1,7
1,6 
1,5 
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
0,2 0,4 0,6 1
12 h
8 h
4 h
2 h
1 h
T2=0,5 h
K1
K2cp
K2cp
K1
4.5.1 Quá tải bình thường
57
Cách xác định K2, T2
Vẽ CS MBA lên đtpt và tính Ki = Si/SB, xác định vùng quá tải để
tính K2đt
MBAS
S
t1
S
2S
3S
4S
5S
 
 
2
2
i i
dt
i
K T
K
T



4.5.1 Quá tải bình thường
58
So sánh K2đt và 0.9Kmax để
tìm K2 và T2
2 2
2
dt
i
K K
T T


Nếu K2đt < 0.9Kmax
 
 
2 ax
2
2 2
max
0,9
0.9
m
i i
K K
K T
T
K



Nếu K2đt ≥ 0.9Kmax
4.5.1 Quá tải bình thường
59
* Khi vẽ ra ta có nhiều vùng quá tải không liên tục thì ta chỉ chọn
vùng nào có lớn nhất để tính K2 và T2. Các vùng còn lại
được tính vào vùng non tải.
 2i iS T
MBAS
S
t1
S
2S
3S
4S
5S
6S
7S
8S
Vùng quá tải
4.5.1 Quá tải bình thường
60
Cách xác định K1
Dựa vào hình vẽ chọn 10 giờ trước vùng quá tải để tính K1
 2
1
10
i iK T
K 

• Nếu trước vùng quá tải ko đủ 10 giờ, thì lấy vùng 10 giờ sau
vùng quá tải.
• Nếu cả trước và sau vùng quá tải đều bé hơn 10 giờ, thì gộp
phần phía sau ra phía trước cho đủ 10 giờ.
• Nếu gộp lại vẫn bé hơn 10 giờ (vùng quá tải lơn hơn 14 giờ),
ko tính toán tiếp và phải nâng CS MBA lên và tính toán lại từ
đầu.
4.5.1 Quá tải bình thường
61
o Điều kiện chọn MBA
Stải
SB SB
o Chú ý:
max
2
1
 6 h
 0,93
pt
B
qtsc
S
S
K
T
K






• Vận hành sự cố ko quá 5 ngày đêm
1,4
1,3
qtscK

  

MBA đặt ngoài trời
MBA đặt trong nhà
− Cách xác định T2 và K1 tương tự như trường
hợp quá tải bình thường
4.5.2 Quá tải sự cố
62
Ví dụ 4.1
BS
S
30
0 3 6 8 10 18 24
t
50
80
70
30
40
Chọn công suất MBA theo khả năng quá tải bình
thường cho đồ thị phụ tải bên dưới với thang CS
MBA như sau: 40, 60, 75 MVA
ĐS: SB = 60 MVA
4.5 Chọn công suất MBA
63
Ví dụ 4.2
0 6 8 10 12 14 17 21 24
10 10
25
46
35
15
50
15
S (MVA)
t (h)
Cho các MBA sau: 25 , 40, 63 MVA
a) Hãy chọn MBA khi sử dụng 1 MBA?
b) Hãy chọn MBA khi sử
dụng 2 MBA vận hành song
song?
4.5 Chọn công suất MBA
644.5 Chọn công suất MBA
Smax
SB
Smax
SB SB
Smax
SB SB SB
SB  Sptmax
SB  Sptmax / Kqtsc
T2 ≤ 6h
K1 ≤ 0,93
SB  Sptmax / 2Kqtsc
T2 ≤ 6h
K1 ≤ 0,93
Sptmin < SB < Sptmax
K2cp  K2
o Chọn MBA cho trạm biến áp có 2 cấp điện áp
(Vận hành sự cố ko quá 5 ngày đêm)
654.5 Chọn công suất MBA
o Chọn MBA cho trạm biến áp có 3 cấp điện áp
SB  SmaxT + SmaxH
SB  (SmaxT + SmaxH) / kqtsc
T2 ≤ 6h
K1 ≤ 0.93
K2 ≤ 1.4
SmaxH SmaxT
SB
SmaxH SmaxT
SB SB
Tổng hợp đtpt
K2cp  K2
664.5 Chọn công suất MBA
o Chọn MBA cho trạm biến áp có 3 cấp điện áp
S
B
 S
maxT
+ S
maxH
αS
B
 S
maxH
SmaxH SmaxT
SB
SmaxH SmaxT
SB SB
S
B
 (S
maxT
+ S
maxH
) / K
qtsc
αS
B
 S
maxH
/ K
qtsc
T
2
≤ 6h
K
1
≤ 0,93
K2cp  K2