10 Tham số Kỹ thuật và Phương pháp Lựa chọn chính cho Máy biến áp Kiểu Khô

10 Tham số Kỹ thuật và Phương pháp Lựa chọn chính cho Máy biến áp Kiểu Khô

Trong phân phối điện công nghiệp, cung cấp điện cho các tòa nhà và các dự án năng lượng mới, máy biến áp khô được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp trong nhà, trung tâm dữ liệu, hệ thống giao thông đường sắt, bệnh viện và các cơ sở công nghiệp lớn nhờ vào xếp hạng an toàn cháy cao, yêu cầu bảo trì thấp và vận hành an toàn, đáng tin cậy.

So với máy biến áp ngâm dầu, máy biến áp kiểu khô sử dụng cấu trúc cách điện rắn và không cần dầu cách điện cho việc làm mát hoặc cách điện; do đó, chúng không có rủi ro rò rỉ dầu, mang lại những lợi thế rõ rệt khi sử dụng ở những khu vực đông dân cư và những nơi có yêu cầu an toàn cháy nghiêm ngặt.
Tuy nhiên, trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, việc lựa chọn một máy biến áp kiểu khô không chỉ dựa trên công suất. Các thông số như điện áp định mức, nhóm kết nối, điện áp trở kháng, mức độ mất điện, tăng nhiệt độ, phương pháp làm mát và loại cách điện đều ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động và tuổi thọ của thiết bị.
Chẳng hạn, ngay cả trong số máy biến áp kiểu khô 2000 kVA, sự khác biệt trong vật liệu lõi, cấu trúc quấn, và hệ thống cách điện do các nhà sản xuất khác nhau áp dụng dẫn đến sự biến đổi về tổn thất không tải, tổn thất tải, tăng nhiệt độ và khả năng chịu đựng ngắn mạch.
Do đó, trong giai đoạn mua sắm thiết bị và thiết kế kỹ thuật, điều quan trọng là phải đánh giá toàn diện các thông số kỹ thuật chính dựa trên môi trường hoạt động thực tế và đặc điểm tải.

I. Số lượng pha và tần số định danh

1. Lựa chọn số pha
Máy biến áp kiểu khô chủ yếu được phân loại thành hai loại dựa trên số pha: một pha và ba pha.

Hiện tại, máy biến áp kiểu khô ba pha là giải pháp phổ biến nhất trong các dự án công nghiệp và hệ thống phân phối điện tòa nhà.

Ví dụ, khi một hệ thống phân phối 10kV được hạ xuống 0.4kV, các máy biến áp thường được sử dụng bao gồm:

2. Tần số định danh

Tần số định mức

Tần số định mức đề cập đến tần số của hệ thống điện tương ứng với các điều kiện hoạt động thiết kế của biến áp.

Tần số hệ thống điện thay đổi giữa các quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau:

Lưu ý: Một số quốc gia Trung Đông hoạt động trên các hệ thống điện 60Hz. Do đó, các biến áp cho các dự án xuất khẩu phải được thiết kế theo tiêu chuẩn lưới địa phương.

Nếu tần số biến áp không phù hợp với tần số hệ thống điện, điều này sẽ ảnh hưởng đến mật độ từ thông, tổn thất và sự tăng nhiệt độ.

Các tác động chính như sau:

Do đó, khi mua biến áp khô cho các dự án nước ngoài, các thông số sau đây phải được xác nhận:

• Tần số hệ thống
• Cấp điện áp
• Nhiệt độ môi trường
• Độ cao lắp đặt
• Độ bảo vệ (xếp hạng IP)

II. Điện áp định danh và tỷ lệ điện áp

1.Điện áp định mức

Điện áp định mức đề cập đến điện áp hoạt động thiết kế của các cuộn dây thứ cấp và sơ cấp của biến áp.

Các tổ hợp điện áp phổ biến cho biến áp khô:

Ví dụ: Máy biến áp khô SCB13-2000/10

Biến áp này được thiết kế cho các hệ thống phân phối công nghiệp 10kV. Sau khi giảm điện áp, nó cung cấp điện cho thiết bị điện áp thấp.

2.Tỷ lệ điện áp

Tỷ lệ điện áp của biến áp biểu thị mối quan hệ giữa điện áp phía sơ cấp và điện áp phía thứ cấp.

Công thức tính:

U₁/U₂ = N₁/N₂

Trong đó:

• U₁: Điện áp phía sơ cấp
• U₂: Điện áp phía thứ cấp
• N₁: Số vòng dây trong cuộn sơ cấp
• N₂: Số vòng dây trong cuộn thứ cấp

Các ứng dụng hạ áp thông thường:

Cấp điện áp của máy biến áp phải được phù hợp chính xác với hệ thống điện.

Nếu thiết bị hoạt động liên tục ở điện áp cao hơn giá trị thiết kế, nó có thể gây ra:

• Tăng mật độ từ thông lõi
• Tổn thất không tải cao hơn
• Tăng nhiệt độ
• Tuổi thọ cách điện gia tốc

Vì vậy, sự phù hợp của điện áp là điều cần thiết để đảm bảo hiệu quả, độ tin cậy và tuổi thọ của biến áp.

III. Công suất định danh

Công suất định mức là một trong những tham số lựa chọn quan trọng nhất đối với biến áp loại khô, với đơn vị được biểu thị bằng kVA.

Nó đại diện cho công suất biểu kiến tối đa mà một biến áp có thể cung cấp liên tục dưới các điều kiện vận hành xác định.

Công thức tính:

S = √3 × U × I

Trong đó:

• S: Công suất định mức
• U: Điện áp định mức
• I: Dòng điện định mức

Các chỉ số công suất thông thường

Nguyên tắc lựa chọn công suất

Trong các dự án kỹ thuật thực tế, công suất của máy biến áp không nên chỉ được chọn dựa trên tải hiện tại. Các yếu tố sau cũng nên được xem xét:

• Tải hiện tại tối đa
• Sự phát triển tải trong tương lai
• Dòng khởi động của động cơ
• Kinh tế vận hành tổng thể

Thông thường, nên giữ tỷ lệ tải hoạt động lâu dài của máy biến áp ở khoảng 70%–85%.

Vận hành tải thấp:

• Đầu tư ban đầu cao hơn
• Tỷ lệ tổn thất không tải cao hơn

Vận hành tải cao:

• Tăng nhiệt độ
• Tuổi thọ cách điện gia tốc
• Tuổi thọ dịch vụ giảm

Trường hợp ứng dụng kỹ thuật

Một dự án sản xuất đã áp dụng một Hệ thống cấp nguồn máy biến áp khô 10kV.

Cấu hình thiết bị

Các ứng dụng chính

• Cung cấp điện cho thiết bị sản xuất
• Cung cấp điện cho hệ thống quy trình
• Hệ thống HVAC và thông gió
• Cơ sở năng lượng phụ

Thiết bị sử dụng Vật liệu cách điện loại H và được thiết kế theo Giới hạn tăng nhiệt loại F, cải thiện độ tin cậy hoạt động lâu dài và mở rộng tuổi thọ sử dụng.

IV. Thiết kế nhóm kết nối dây quấn

Phân loại nhóm vector được sử dụng để chỉ phương pháp kết nối của các cuộn dây cao áp và thấp áp của máy biến áp dạng khô, cũng như mối quan hệ chênh lệch pha giữa hai bên.

Trong các ứng dụng kỹ thuật, nhóm vector không chỉ ảnh hưởng đến chế độ vận hành của hệ thống cung cấp điện, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động song song của các máy biến áp, kiểm soát hài, và phối hợp với các thiết bị bảo vệ..

1. Thành phần của chỉ định nhóm vector

Nhóm vector của máy biến áp thường được biểu diễn bằng một kết hợp của các chữ cái và số.

Ví dụ: Dyn11

2. Các loại kết nối thông dụng

3. Tại sao Dyn11 được sử dụng rộng rãi?

Trong dòng điện Hệ thống phân phối 10kV/0.4kV, Dyn11 là nhóm vector biến áp được sử dụng phổ biến nhất.

Các lý do chính bao gồm:

(1) Cải thiện sự hạn chế sóng hài bậc ba

Bên cao áp áp dụng kết nối hình delta, tạo ra một lối đi khép kín cho các dòng điện sóng hài bậc ba, giảm mất mát dạng sóng điện áp và cải thiện chất lượng điện.

(2) Khả năng thích ứng tốt hơn với tải không cân bằng

Các nhà máy công nghiệp và tòa nhà thương mại chứa một số lượng lớn tải đơn pha, chẳng hạn như:

• Hệ thống chiếu sáng
• Thiết bị văn phòng
• Hệ thống điều khiển

Cấu hình Dyn11 cung cấp khả năng chịu đựng tốt hơn đối với sự mất cân bằng tải ba pha và cải thiện độ ổn định của hệ thống.

(3) Cải thiện bảo vệ tiếp địa bên thấp áp

Điểm trung hòa của bên thấp áp được đưa ra ngoài, cho phép hình thành một hệ thống tiếp địa đáng tin cậy và cải thiện độ tin cậy hoạt động của các thiết bị bảo vệ.

V. Điện áp trở kháng và mất mát tải

1. Điện áp trở kháng

Điện áp trở kháng (Uk%) là một trong những tham số hiệu suất quan trọng nhất của một máy biến áp.

Nó đại diện cho tỷ lệ phần trăm của điện áp định mức phía sơ cấp mà phải được áp dụng vào phía sơ cấp của máy biến áp khi phía thứ cấp bị ngắn mạch, nhằm tạo ra dòng điện định mức.

Công thức tính:$$Uk\%= \frac{U_z}{U_1}\times100\%$$Uk%=U1​Uz​​×100%

Trong đó:

• Uz: Điện áp thử nghiệm ngắn mạch
• U1: Điện áp định mức phía sơ cấp

2. Tác động của điện áp trở kháng đến hoạt động

Điện áp trở kháng ảnh hưởng trực tiếp đến:

• Dòng ngắn mạch
• Điều chỉnh điện áp
• Tính ổn định của hệ thống

Điện áp trở kháng điển hình của biến áp loại khô

Ví dụ: Máy biến áp khô SCB13-2000/10

3. Tổn thất tải

Mất điện do chủ yếu là do điện trở của cuộn dây máy biến áp, còn được gọi là mất đồng.

Công thức tính:$$P_{cu}=I^2R$$Pcu​=I2R

Khi tải máy biến áp tăng, dòng cuộn dây tăng, khiến mất đồng tăng nhanh.

Ví dụ, cho cùng một Máy biến áp khô 2000kVA:

• Tại Vận hành tải 50%:
  • Giảm tổn thất đồng
  • Giảm nhiệt độ tăng
• Tại Vận hành tải 100%:
  • Tổn thất đồng tăng đáng kể
  • Nhiệt độ cuộn dây cao hơn

Do đó, trong quá trình vận hành lâu dài, tỷ lệ tải của máy biến áp cần được kiểm soát hợp lý để duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ.

3. Tổn thất tải

Mất điện do chủ yếu là do điện trở của cuộn dây máy biến áp, còn được gọi là mất đồng.

Công thức tính:$$P_{cu}=I^2R$$Pcu​=I2R

Trong đó:

• Pcu: Tổn thất tải (tổn thất đồng)
• I: Dòng điện cuộn dây
• R: Điện trở cuộn dây

Khi tải của máy biến áp tăng, dòng điện cuộn dây tăng, gây ra tổn thất đồng tăng nhanh.

Ví dụ, cho cùng một Máy biến áp khô 2000kVA:

• Vận hành tại tải 50%:
  Tổn thất đồng tương đối thấp; nhiệt độ tăng có hạn.
• Vận hành tại tải 100%:
  Tổn thất đồng tăng đáng kể; nhiệt độ cuộn dây tăng theo đó.

Do đó, trong quá trình vận hành lâu dài, tỷ lệ tải của máy biến áp cần được kiểm soát hợp lý để đảm bảo hiệu suất tin cậy, giảm tổn thất năng lượng, và kéo dài tuổi thọ của hệ thống cách điện.

VI. Tăng nhiệt độ và phương pháp làm mát

1. Tầm quan trọng của sự tăng nhiệt độ

Khác với máy biến áp loại khô, máy biến áp ngâm dầu không có hệ thống làm mát bằng tuần hoàn dầu. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ quấn chủ yếu dựa vào:

• Tuần hoàn không khí xung quanh
• Thiết kế cấu trúc quấn
• Làm mát cưỡng bức bằng quạt

Các nguồn nhiệt chính phát sinh trong quá trình vận hành máy biến áp bao gồm:

2. Lớp cách điện

Các loại cách điện phổ biến được sử dụng trong máy biến áp loại khô:

Hiện nay, máy biến áp khô bằng nhựa epoxy được sử dụng trong các dự án công nghiệp thường áp dụng:

Vật liệu cách điện lớp H + thiết kế tăng nhiệt độ lớp F

Cách tiếp cận thiết kế này giúp giảm nhiệt độ hoạt động thực tế, cải thiện hiệu suất nhiệt và kéo dài tuổi thọ của máy biến áp.

3. Phương pháp làm mát

Các phương pháp làm mát của máy biến áp khô chủ yếu được chia thành:

Ví dụ: Máy biến áp khô SCB13-2000/10

• Hoạt động bình thường: Làm mát bằng không khí tự nhiên AN
• Hoạt động tải cao: Quạt làm mát AF được kích hoạt để cải thiện khả năng tản nhiệt

VII. Hệ thống cách điện của máy biến áp khô

Tính ổn định và độ tin cậy của máy biến áp khô phần lớn phụ thuộc vào hệ thống vật liệu cách điện.

Phương pháp cách điện được sử dụng rộng rãi nhất là:

Cách điện bằng nhựa epoxy đúc

Các đặc điểm chính của nó bao gồm:

• Khả năng chống ẩm xuất sắc
• Độ bền cơ học cao
• Mức độ phóng điện từng phần thấp
• Khả năng thích ứng tốt với môi trường công nghiệp

Vật liệu cách điện chính

Yêu cầu ứng dụng cho môi trường nhiệt độ cao tại Trung Đông

Yêu cầu ứng dụng cho máy biến áp khô trong môi trường nhiệt độ cao

Tại các khu vực như Ả Rập Xê Út và Các Tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất, máy biến áp loại khô thường cần đáp ứng các yêu cầu sau:

Trong môi trường nhiệt độ cao, khả năng tản nhiệt không đủ có thể dẫn đến:

• Tăng nhiệt độ cuộn dây
• Tuổi thọ cách điện gia tốc
• Tuổi thọ dịch vụ giảm

Do đó, các máy biến áp không dầu được sử dụng trong các dự án công nghiệp Trung Đông thường được thiết kế với các biên độ tăng nhiệt độ cao hơn.

VIII. Trường hợp ứng dụng kỹ thuật điển hình của máy biến áp khô

1. Dự án xưởng điện thành phố công nghiệp Jubail, Ả Rập Xê Út

Thành phố công nghiệp Jubail, nằm ở tỉnh phía Đông của Ả Rập Xê-út, là một trong những cơ sở sản xuất hóa dầu và công nghiệp quan trọng nhất ở Trung Đông.

Khu vực này liên tục chịu tác động của các điều kiện môi trường khắc nghiệt, bao gồm:

• Nhiệt độ cao
• Độ ẩm cao
• Ăn mòn do sương muối
• Bụi và cát

Những điều kiện này đặt ra yêu cầu cao về khả năng thích ứng với môi trường và độ tin cậy của thiết bị điện.

Xưởng điện của dự án đã sử dụng các máy biến áp không dầu làm thiết bị phân phối điện chính, cung cấp nguồn điện ổn định cho:

• Thiết bị sản xuất
• Hệ thống điện phụ
• Hệ thống phân phối điện hạ thế của nhà máy

Cấu hình dự án

Thông số kỹ thuật thiết bị chính

Máy biến áp khô 2500kVA

Máy biến áp khô 2000kVA

Máy biến áp khô 1000kVA

Các đặc điểm thiết kế dự án

Xem xét môi trường hoạt động tại Jubail, các yếu tố thiết kế chính bao gồm:

1. Khả năng thích ứng với nhiệt độ cao

Thiết bị được thiết kế cho một Nhiệt độ môi trường 50℃, cải thiện khả năng tản nhiệt dây quấn.

Các biện pháp chính bao gồm:

• Tăng margine thiết kế nhiệt
• Tối ưu hóa cấu trúc dây quấn
• Cài đặt hệ thống làm mát bằng không khí cưỡng bức

2. Bảo vệ chống ăn mòn mù muối

Các khu vực ven biển chứa nồng độ cao ion chloride trong không khí, có thể tăng tốc độ ăn mòn các thành phần kim loại.

Thiết bị áp dụng:

• Lớp chống ăn mòn
• Cơ sở gắn bằng thép không gỉ
• Xử lý bề mặt nâng cao

3. Thiết kế bảo vệ chống bụi

Các khu vực công nghiệp thường chứa lượng lớn bụi, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện nếu nó vào thiết bị.

Biện pháp bảo vệ bao gồm:

• Tiêu chuẩn bảo vệ IP23/IP54
• Cấu trúc vỏ kín
• Thiết kế thông gió và lọc tối ưu

IX. Tóm tắt các tham số lựa chọn chính cho máy biến áp khô

Trong các dự án thực tế, các thông số chính được xem xét để chọn biến áp loại khô bao gồm:

X. Yêu cầu vận hành và bảo trì cho máy biến áp khô

Mặc dù biến áp kiểu khô yêu cầu ít bảo trì hơn so với biến áp ngâm dầu, nhưng việc kiểm tra định kỳ vẫn cần thiết trong quá trình hoạt động lâu dài.

Các mục kiểm tra chính

Các vấn đề vận hành phổ biến

1. Tăng nhiệt độ quá mức

Nguyên nhân có thể:

• Vận hành quá tải lâu dài
• Thông gió không đủ
• Lỗi quạt làm mát
• Nhiệt độ môi trường xung quanh quá cao

Biện pháp khắc phục:

• Giảm tải
• Kiểm tra hệ thống làm mát
• Làm sạch các kênh thông gió

2. Tăng phóng điện từng phần

Nguyên nhân có thể:

• Ô nhiễm cuộn dây
• Hấp thụ độ ẩm trong vật liệu cách điện
• Nứt trong vật liệu cách điện epoxy

Biện pháp khắc phục:

• Thực hiện kiểm tra phóng điện từng phần định kỳ
• Kiểm tra tình trạng cách điện
• Giữ transformer sạch sẽ và khô ráo

Giới thiệu về ZISHENG ELECTRICAL

Zisheng là nhà sản xuất chuyên nghiệp với 19 năm kinh nghiệm Máy biến áp ngâm dầu, Trạm biến áp gọn, Biến Áp Gắn Trên Tấm, Máy biến áp gắn cột và Biến Áp Kiểu Khô. Chúng tôi sở hữu các chứng chỉ ISO/CE/IEC 60076 và TUV Rheinland.
Máy biến áp trải qua kiểm tra FAT và kiểm tra loại nghiêm ngặt, hỗ trợ tùy chỉnh điện áp/công suất. Chào mừng bạn đến tư vấn về Danh mục và Sản phẩm. bạn có thể liên hệ với chúng tôi qua email [email protected].