Hướng dẫn lựa chọn máy biến áp cho môi trường nhiệt độ cao 50°C tại Ả Rập Xê Út

Tôi là kỹ sư kỹ thuật tại Zisheng Electric và đã làm việc trong ngành máy biến áp hơn mười năm, hỗ trợ nhiều dự án trong và ngoài nước. Trong vài năm qua, khi thực hiện các dự án tại Trung Đông, tôi nhận thấy một vấn đề thường gặp: nhiều dự án EPC có thông số kỹ thuật máy biến áp được ghi chép rõ ràng và các báo cáo thử nghiệm tại nhà máy hoàn toàn tuân thủ, nhưng sau hai hoặc ba năm vận hành, các vấn đề như nhiệt độ dầu cao, hiệu suất làm mát giảm và lão hóa cách điện nhanh dần dần bắt đầu xuất hiện.

Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân gốc rễ có thể bắt nguồn từ việc đánh giá không đầy đủ môi trường thực tế tại công trường trong giai đoạn đầu của dự án.

Năm ngoái, chúng tôi đã tham gia vào một dự án nâng cấp phân phối điện tại một khu công nghiệp ở phía đông Ả Rập Xê Út, cung cấp bảy máy biến áp ngâm dầu 2500 kVA. Dựa trên kinh nghiệm từ dự án đó, tôi đã tóm tắt một số lưu ý thực tế cho việc lựa chọn máy biến áp trong môi trường nhiệt độ cao tại Ả Rập Xê Út để các đơn vị trong ngành tham khảo.

1. Môi trường tại Ả Rập Xê Út không thể được đáp ứng hoàn toàn bởi “Tiêu chuẩn 40°C”

Theo tiêu chuẩn IEC 60076, các điều kiện vận hành của máy biến áp thường dựa trên nhiệt độ môi trường tối đa là 40°C. Tuy nhiên, nhiệt độ ban ngày tại Ả Rập Xê Út thường vượt quá 50°C vào mùa hè. Khi máy biến áp được lắp đặt ngoài trời mà không có mái che, bức xạ mặt trời trực tiếp vào buổi chiều có thể làm nhiệt độ bề mặt vỏ máy biến áp tăng cao hơn nhiều so với nhiệt độ không khí xung quanh.

Sự khác biệt giữa điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện thực tế tại công trường không chỉ đơn thuần là vài độ.

Theo lý thuyết về lão hóa nhiệt của vật liệu cách điện máy biến áp, sự gia tăng nhiệt độ điểm nóng của cuộn dây có thể đẩy nhanh đáng kể quá trình lão hóa cách điện. Khi nhiệt độ tăng, tuổi thọ của lớp cách điện có thể giảm theo cấp số nhân. Nếu một máy biến áp được thiết kế dựa trên nhiệt độ môi trường trung bình khoảng 20°C mà được đặt trực tiếp vào môi trường sa mạc 50°C mà không có các điều chỉnh thiết kế phù hợp, tuổi thọ dự kiến hàng chục năm của nó có thể bị giảm đáng kể.

2. Cần xem xét một số yếu tố then chốt khi lựa chọn máy biến áp

1. Cơ sở thiết kế nhiệt độ môi trường xung quanh phải được điều chỉnh

Các giới hạn tăng nhiệt độ được quy định trong tiêu chuẩn IEC dựa trên các điều kiện vận hành xác định, bao gồm nhiệt độ môi trường tối đa là 40°C. Nếu cơ sở này được áp dụng trực tiếp cho một dự án tại Ả Rập Xê Út mà không có sự điều chỉnh, biên độ nhiệt khả dụng có thể không đủ.

Trong các dự án thực tế, nhiều chủ đầu tư tại Ả Rập Xê Út yêu cầu máy biến áp phải được thiết kế cho nhiệt độ môi trường là 55°C.

2. Hệ thống cách điện cần được nâng cấp

Hệ thống cách điện Class A thông thường có thể cung cấp biên độ nhiệt hạn chế trong các điều kiện vận hành khắc nghiệt tại Ả Rập Xê Út. Đối với dự án nêu trên, chúng tôi đã áp dụng hệ thống cách điện Class F. Ngày nay, một số dự án tại Ả Rập Xê Út quy định cách điện Class H hoặc các vật liệu cách điện aramid chịu nhiệt độ cao hơn.

Những vật liệu này mang lại khả năng chịu nhiệt tốt hơn và biên độ an toàn bổ sung dưới nhiệt độ môi trường cao.

Các dự án tại Ả Rập Xê Út thường được thiết kế theo Dòng tiêu chuẩn IEC 60076, cùng với các yêu cầu của SASO và các thông số kỹ thuật cụ thể của dự án. Đối với máy biến áp ngâm dầu, mức tăng nhiệt độ dầu đỉnh cho phép có thể được quy định ở mức 55 K, tùy thuộc vào yêu cầu của dự án.

Do đó, việc đáp ứng hiệu suất nhiệt quy định trong quá trình thử nghiệm là một phần quan trọng trong việc nghiệm thu và tuân thủ dự án.

3. Hệ thống làm mát cần có biên độ dự phòng bổ sung

Khi nhiệt độ môi trường tăng lên, chênh lệch nhiệt độ giữa bộ tản nhiệt và không khí xung quanh trở nên nhỏ hơn, điều này làm giảm hiệu quả tản nhiệt một cách tự nhiên. Trong điều kiện vận hành tại Ả Rập Xê Út, diện tích làm mát được sử dụng trong thiết kế máy biến áp thông thường thường không đủ.