Máy biến áp được sử dụng rất nhiều trong môi trường công nghiệp và dân dụng. Chúng được chia làm nhiều loại, với những mục đích khác nhau. Vậy để làm sao lựa chọn được công suất của máy biến thế ? và hiểu được các thông số của chúng, hãy tìm hiểu bài dưới đây nhé.
Máy biến áp là gì
Máy biến áp [ Transformer] là một hệ thống biến đổi điện áp xoay chiều từ mức điện áp này sang mức khác và giữ nguyên tần số.
Với các ứng dụng như.
- Máy biến áp dùng để truyền tải và phân phối điện năng ở ngành điện lực.
- Máy biến thế dùng để giảm điện áp xuống mức quy chuẩn để phục vụ cho đo lường.
- Máy biến thế dùng để hàn, mở máy động cơ những dòng công suất lớn.
Nó thường được phân nhiều loại như máy biến áp một pha dùng trong mạng điện dân dụng, hay máy biến thế 3 pha dùng trong môi trường công nghiệp. Trong tất cả các thiết bị điện tử ngày nay từ máy tính đến các đồ dùng trong nhà đều có sự hiện diện của chúng
Cấu tạo máy biến áp: Về phần này các bạn được đọc rất nhiều trên các trang khác, hiểu một các đơn giản nó được cấu tạo từ những cuộn dây đồng quấn quang lõi sắp thép kĩ thuật điện được chia làm hai bên là thứ cấp và sơ cấp. Tùy theo mục đích đầu ra mà tỷ số vòng dây, tiếp diện được điều chỉnh.
Những hệ thống máy biến áp công suất lớn gồm nhiều bộ phận còn phức tạp hơn nhiều: Bộ phận làm mát, bộ điều khiển đóng cắt vv
Tham khảo thêm : Hệ thống tủ trung thế RMU với máy biến áp
Tại sao công suất máy biến áp 3 pha là kVA chứ không phải kW
Cái này nhiều người thắc mắc, nếu nói đến công suất động cơ thường hỏi và mua bao nhiêu Oát nhưng máy biến thế thì không, tại sao vậy.
Một máy biến áp dù to hay nhỏ để làm việc được phải đảm bảo yếu tố sau :
- Tổn thất điện năng của máy biến áp phải nằm trong giới hạn Un%
- Mức nhiệt của cuộn dây quấn trong máy biến thế, và lõi thép không vượt quá giới hạn cách điện
Hai điều kiện trên cho chúng thấy rằng để máy biến thế làm việc chúng ta phải quan tâm đến dòng điện của nó. Thực tế là với mỗi máy biến thế có nhiều cấp điện áp, ứng với mỗi dòng điện thì ta có công suất truyền tải khác nhau. Trong khi truyền tải điện năng đi có hai thành phần là công suất phản kháng [kVAr] và công suất tác dụng [kW], nó được tổng hợp chung lại là công suất biểu kiến kVA.
Để quan sát mức độ phát nhiệt, mức độ giải nhiệt của nó, và để so sánh mức công suất sử dụng được của máy biến thế người ta dùng công suất biểu kiến tức là kVA.
Bởi vì: Nếu chỉ cho công suất thực kW chỉ cho chúng ta biết độ tăng nhiệt độ do tổn thất trong dây quấn. Nhưng tuổi thọ của máy biến thế phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ của mạch từ cũng như cuộn dây cuốn. Vậy đến đây chúng ra hiểu rằng đại lượng S [ kVA ] trong máy biến áp biểu thị cho ta cả tổn thất trên lõi sắt từ nữa, nó là tổn thất do điện kháng gây ra.
Trên nhãn của máy biến thế có hệ số DElTA PO, đó là hệ số tổn thất sắt từ là cố định không phụ thuộc vào dòng tải. Tiếp là tổn thất trên cuộn dây đồng phụ thuộc vào dòng tải, với dòng càng lớn thì tổn thất càng lớn
Công suất phản kháng Q [kVAr ] có nghĩa vụ từ hóa lõi sắt trong máy, truyền công suất thực từ sơ cấp sang thứ cấp.
Vậy kết luận chung là: Thông số S [ kVA ] cho chúng ta biết Iđm và Uđm, nó là cơ sở hoạt động của máy biến thế, tức là nói đến mức độ chịu dòng và chịu áp, mức cách điện của cuộn dây.
Máy biến thế hoạt động theo cảm ứng điện từ, tức là tổng năng lượng được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp trong mạch từ đó, chứ không phải chỉ đơn thuần là cuộn dây đồng không thôi, nên đại lượng đo lường cho tổng công suất là S [kVA] = kVAr [Q] + P [kW].
Một lưu ý nữa trong chế tạo chiều dày của lá thép kỹ thuật điện được căn cứ vào tần số hoạt động của máy biến áp
- Với f < 150 Hz chiều dày lá thép kỹ thuật điện = 0.35mm
- f > 150 Hz chiều dày < 0.35mm
- f > 100000 hz lõi thép bằng không khí
Điều này được lý giải như sau:
Khi máy biến áp hoạt động trong tần số thấp 50 Hz, < 150 Hz thì có dòng xoáy lớn nên phải chế tạo lá thép mỏng để chống lại dòng xoáy này. Khi tần số tăng lên, tổn hao từ trễ tăng lên, thì lại phải chế tạo mỏng hơn. Khi cao Hz cao hơn nữa, do xuất hiện hiệu ứng mặt ngoài phải dùng ferrit nó chính là bột sắt từ ép.
Vấn đề đấu nối dây chống sét và dây trung tính trong trạm biến áp
Thông thường theo quy định các dây chống sét của các hạng mục LA trong trạm biến áp được đấu nối vào dây trung tính của lưới, và đấu vào các cực trung tính của máy biến áp một pha, từ đó rồi mới chuyển xuống cọc tiếp đất.
[ Hiểu gọn là đấu chung các đuôi LA với nhau cho riêng một cáp đồng kích thước khoảng C25 trở lên rồi đi thẳng xuống bãi tiếp địa]. Lưu ý : tiếp địa LA phải được nối thẳng xuống hệ cọc và không được đấu qua vỏ máy BA trước khi xuống.[ Dây riêng ]
Note: Cọc tiếp địa của trạm BA tối đa < 10 Ohm còn đối với trạm BA > 100 KVA thì là 4Ohm, trong khi tiếp địa chống sét chỉ cần Chúng ta phải xác định lại tổ đấu dây, hơi rối một chút nhưng ngắn gọn là ” Xác định Góc lệch pha giữa cao áp và hạ áp [ tương đối]
VD: Máy BA có góc lệch là 0 , => 12 H => có thể là đấu nối sao = sao 12h, or tam giác = tam giác 12 h.
Note : MBA muốn có 4 dây thì nối Sao [ 3 phase ]. Muốn không xuất hiện dòng thứ tự không thì nên nối => Tam giác. Máy biến thế 3 pha [ 3 trụ ] Nên có ít nhất 1 cuộn dây nối tam giác. Trường hợp nếu cần phải nối Sao = Sao thì phải có cuộn thứ 3 là Tam giác. Còn không, phải nối kiểu ziczac tức là sử dụng biến áp 3 pha 5 trụ. Hoặc kết hợp 3 biến áp một pha với nhau.
Điều kiện để hai máy biến áp vận hành song song.
Theo lý thuyết để hai máy biến thế làm việc được song song với nhau ngoài các yêu tố như cùng điện áp và tỉ số biến đổi, cùng điện áp ngắn mạch Un, còn một cái quan trọng nữa là cùng tổ nối dây tương đồng [ nghĩa là có cùng góc lệch, nhưng không nhất thiết phải nối giống hệt nhau.]
Ví dụ :
- Máy biến áp đấu nối Sao / Tam giác 11 Giờ và máy BA tam giác / sao 11h
- MBA nối sao / sao 12h và máy BA tam giác/ tam giác 12h
- MBA nối sao / ziczac 11h và MBA nối sao / tam giác 11h
- Máy BA sao /ziczac 11h và Máy BA nối tam giác / sao 11h
Qua các kiểu nối dây trên, mặc dù cùng góc lệch với nhau, nhưng trong thực tế không khuyến khích nối || vì.
Trong hệ thống 3 phase 4 dây, dòng điện trong cuộn tam giác Không chia sẻ được với cuộn sao. Còn cuộn Ziczac vì Có tổng trở đối với dòng thứ tự 0 và dòng họa tần ba nên => có thể nối || với cuộn tam giác, nhưng chỉ trong mạng ba phase 3 dây.
Còn trong trường hợp 4 cuộn ziczac nối || với cuộn sao [ 3 phase 4 dây] gây khó khăn trong phân bổ dòng trung tính.
Nếu trong mạng cao thế và hạ thế => chúng ta chỉ sử dụng 3 phase 3 dây nên các vấn đề trên được bỏ qua.
Vậy: Nếu trong trường hợp vì một lý do nào đó phải tách một trong hai máy biến thế ra để cái còn lại chạy thì sẽ vướng phải vấn đề khó khăn là nối đất và dòng tải trung tính trong cuộn tam giác.
Nói thêm :Cùng tổ nói dây đây nghĩa là cùng góc lệch pha các bạn có thể tham khảo thêm. Thông thường tổ nối dây được dập chữ nổi hiển thị trên catalog của máy biến thế, khi vận hành chúng ta chỉ việc đối chiếu lại giữa các máy có phù hợp hơn không mà thôi. Còn đối với máy biến thế cũng mất bảng catalog thì chúng ta phải dùng thiết bị chuyên biệt để xác định tổ đấu nối dây. Nếu hai máy biến áp cùng tổ nối dây thì điện áp phía thứ cấp sẽ trùng pha nhau.
Kỹ thuật viên trong quá trình vận hành hòa đồng bộ hai máy biến thế phải lưu ý tần số điện áp và pha trước khi đóng máy cắt. Hay xảy ra quá trình nhầm lẫn trong quá trình này.
Ưu điểm của vận hành máy biến thế song song:
- Giảm được tổn thất trong mạng điện, dự phòng thay thế cho nhau đối với những tải đặc biệt quan trọng, thiệt hại lớn nếu như có sự cố mất điện. Thực tế cho thấy đối với những máy biến áp lớn cỡ MVA tổn thất rất đáng kể khi chúng ta chạy non tải. Còn máy BA nhỏ vấn đề tổn thất chúng ta thường bỏ qua.
- Bên cạnh đó vận hành máy biến thế song song cũng phức tạp, đòi hỏi người có chuyên môn, kinh nghiệm .
Tóm lại : Khi vận hành hai máy biến thế song song, chúng ta phải lưu ý đến vấn đề Tổng trở ngắn mạch của hai máy phải Bằng nhau. Và lưu ý nếu hòa ở hai nguồn khác nhau, phải tính thêm tổng điện trở đường dây từ hai nguồn đó đến 2 máy BA và bố trí việc phân bổ tải giữa các nguồn với nhau. Và lúc đó mỗi nhánh || không phải là 1 MBA mà là > 2 MBA.
Để vận 2 MBA làm việc lâu dài cần thêm điều kiện nữa là Mức chịu dòng ngắn mạch ở phía Hạ áp của MBA phải được thiết kế phù hợp để chịu cùng lúc 2 nguồn ngắn mạch qua mba [ khi xảy ra sự cố ngắn mạch phía Hạ áp dòng ngắn mạch sẽ tăng gấp Đôi so với vận hành 1MBA]
Tại sao phải đóng điện không tải máy biến áp trước khi nối phụ tải vào.
Cái này cũng nhiều người hỏi, đặc biệt là mấy bạn sinh viên mới ra trường, thực tế đó là quy trình thao tác an toàn điện năng, bởi vì
- Nếu đóng máy biến áp có tải dễ phát sinh dòng điện hồ quang tại thiết bị đóng cắt gây nguy hiểm cho người vận hành.
- Đặc biệt là dòng xung kích của máy biến áp có giá trị rất lớn gấp hơn 8 lần dòng vận hành của máy, khi đó ảnh hưởng nguy hiểm đến một loạt hạng mục tải phí sau
- Ảnh hưởng lớn đến những trạm biến áp cao áp, mà có các biến áp sau hạ áp, phía sau đó nữa
Một điều lưu ý nữa là đối với những máy biến áp mới khi bắt đầu vận hành người ta phải đóng điện không tải, tải nhỏ tới 72 h bởi vì.
- Để đảm bảo chế độ vận hành an toàn tin cậy, như thử nghiệm độ cách điện máy biến áp, mạch động lực, hệ thống làm mát, trước khi chạy tải
- Để cho lượng dầu cách điện ngấm vào, bởi vì máy biến thế lúc đầu xuất xưởng họ chỉ đổ một chút dầu vào thôi [ lợi dung sức ấm của máy biến thế ] các bọt khí sẽ tan và thoát ra ngoài.
Hiện tượng báo hòa lõi thép trong máy biến áp.
Vấn đề này rất đau đầu cho các kỹ thuật viên vận hành máy biến thế làm việc ở hiện tượng quá áp, từ thông sẽ tăng lên đột biến, mạch lõi từ tiến vào vùng bão hòa. Ở quá trình quá độ, khi mà mức điện áp của lưới điện với sức điện động của máy biến áp chênh lệch nhiều, mạch từ sẽ bị bão hòa ví dụng trong những trường hợp đóng tải, mất tải đột ngột.
Khi lõi thép trong máy biến áp bị bão hòa từ sẽ làm tăng dòng điện, đặc biệt là dòng điện bậc ba ảnh hưởng lớn đến quá trình vận hành của máy biến thế.
Ví dụ cụ thể: Nếu máy biến thế có Uđm = 220 V mà chúng ta nối vào U=240V thì sẽ chớm bão hòa, khi tăng áp lên nữa thì sẽ không tăng E được dòng điện I sẽ tăng đột biến, vì lõi sắt bão hòa rồi.
Nếu nối vào 380 V dòng điện sẽ tăng lên cực lớn vì lõi từ đi quá sâu vào vùng bão hòa, khi đó mặc dùng U= 380 nhưng E chỉ bằng 240 mà thôi dòng điện sẽ tiếp tục tăng tiếp gấp vài lần dòng định mức
Và nếu nối vào nguồn 440V dòng điện không tải sẽ bằng dòng khởi động, và gấp 7 lần dòng định mực.
Hiện tượng bão hòa máy biến áp không phải do dòng điện mà là do điện áp.
Như chúng ta thấy, khi máy BA làm việc ở điều kiện quá điện áp thì => Từ thông cuộn dây sẽ tăng lên khi đó mạch từ sẽ dần tiến vào vùng bão hòa. Nhưng theo thông số MBA nhà sản xuất thì có thể chấp nhận quá được 10 % nếu vẫn hơn giá trị này sẽ bị bão hòa.
Vậy ở quá trình quá độ, sức phản điện động của máy biến áp so với điện áp của lưới chênh lệch nhau nhiều, khi đó mạch từ cũng sẽ bị bão hòa, mặc dù điện áp không hoàn toàn cao. Một vài trường hợp có thể xảy ra như : Đóng không tải MBA, hay mất tải đột ngột hoặc do hiện tượng ngắn mạch. Trong các trường hợp này hiện tượng bão hòa vọt lên trong thời gian ngắn và sau đó trở về vị trí xác lập
=> Nếu dòng điện tải tăng lên chỉ gây tổn hao và nóng cuộn dây chứ không làm bão hòa lõi thép.
Và nếu lõi thép bị bão hòa sẽ làm tăng dòng điện, đặc biệt là dòng điện bậc ba.
Tại sao phải nối đất trung tính máy biến thế [ trung thế và hạ thế ]
Vấn đề này được đưa ra tranh luận nhiều, đến nay đã được rõ ràng. Thực thế cho thấy, lưới điện từ 110kV trở lên, chúng ta phải nối đấy trung tính để chế tạo vật cách điện bên trong máy biến thế theo Áp Pha => Giảm chi phí.
Còn lưới 22/35kV mục đích nối đất để thuận tiện cho chỉ định rơ le [ cũng còn tuỳ vào chế độ vận hành của hệ thống mà đóng hay cắt DCL nối đất điểm trung tính của MBA 110kV trở lên. Không phải TBA nào cũng nối đất cố định điểm TT hoặc nối đất trực tiếp điểm TT. DCL trung tính để điều chỉnh tổng trở nối đất [ảnh hưởng dòng chạm đất], tránh chỉnh định lại relay, tránh dòng ngắn mạch quá lớn phá hỏng thiết bị. Dcl này nối song song với 1 LA để ngừa quá áp trung tính.
Lưới hạ thế nối đất trung tính nhằm mục đích an toàn và dễ chọn lựa thiết bị bảo vệ. Lưới hạ thế nối đất trung tính TN phía 0,4kV để an toàn nếu phía trung thế xâm nhập sang đồng thời dòng chạm một pha đủ lớn để CB tác động. Lưới IT và TT ít sử dụng vì phải dùng RCCB, RCBO, RCD… phức tạp và tốn kém.
Vậy tóm lại là
- Ở lưới hạ thế thì nối đất trung tính có tác dụng an toàn cho con người
- Ở lưới cao thế và trung thế thì nó tác dụng là trung tính nối đất làm việc dùng để bảo vệ chạm đất làm việc hiệu quả hơn giảm vật liệu cách điện các pha với đất và tiết kiệm nguyên liệu trên các đường dây nhé.
Thắc mắc: Dầu máy biến áp có độc không ?
Trong thực tế các loại dầu nói chung [ dầu bôi trơn, cách điện, dầu trong ngành thủy lực… đều không được phép xả thải ra môi trường. Thông thường loại dầu trong máy biến áp chưa đến nỗi độc lắm nên => có thể tiêu hủy bằng cách đốt trong các lò hủy. Tuy nhiên một số loại dầu đặc chủng của MBA chứa PCB, dầu Pyranol cực độc không được phép tiêu hủy hoặc xả thải môi trường bằng bất cứ cách nào. Vấn đề này phải có phương án hủy bỏ hay ký hợp đồng với công ty thứ 3 để tiêu hủy nó [ tiêu hủy bằng lò nhiệt áp suất cao ]. Vì lý do đó hay ưa chuộng máy biến áp khô [ giá thành cao].
Các loại trạm biến thế trong đô thị
Nói đến hệ thống phân phối năng lượng điện, các trạm biến thế là các công trình có chức năng chính là chuyển đổi điện áp 35kV, 22,10, 6kV [ trung thế ] xuống điện hạ thế 380 -220 V, mà chúng ta thường nhìn thấy rất nhiều .. Mục đích cấp điện phục vụ sinh hoạt, sản xuất , các ngành nghề khác.
Một số kiểu trạm BA mà chúng ta thường gặp là
- Trạm kín thường là trạm xây hoặc kiot, rộng từ 30 đến 50 m2 mức độ an toàn cao nhưng chiếm nhiều diện tích, tản nhiệt kém, hiệu suất khai thác kém. Mất thêm chi phí xây dựng vv.
- Kiểu trạm hở chúng ta thường thấy là treo lên cột, đặc điểm là gọn và tiết kiệm không gian, tản nhiệt lớn. Nhưng độ an toàn kém hơn, dễ xảy ra hỏng hóc do tác động bên ngoài môi trường.
Lưu Ý Thiết Kế Hệ Thống Trạm Biến Áp [ Biến Thế].
Vấn đề này cũng được nhiều người quan tâm, đặc biệt là những người trong ngàng điện. Hiểu tổng quan về trạm biến áp dùng để biến đổi điện áp từ 1 cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, nó được coi là hạng mục quan trọng của hệ thống điện.
Các hạng mục như trạm phân phối, trạm biến thế, đường dây tải điện từ nhà máy thủy điện, nhiệt điện được kết nối với nhau được gọi là hệ thống điện và truyền tải 1 cách thống nhất. Vì vậy, TBA phải có đặc điểm của HTĐ và đặc điểm riêng của khu vực và từng phụ tải.
Về sơ đồ cấu trúc trạm các khí cụ điện được nối lại với nhau nó phụ thuộc vào cấp điện áp và công suất thiết kế. Được đánh giá theo mức độ quan trọng để thiết kế phức tạp hay đơn giản, nhưng cũng phải đảm bảo một số yêu cầu sau.
- Tính an toàn hệ thống, ổn định vận hành, tin cậy theo thời gian
- Tính kinh tế, hợp lý về chi phí, linh hoạt khi bảo dưỡng.
- Tính thẩm mỹ.
Số lượng máy biến áp phụ thuộc vào những tiêu chí nào.
Công suất, Độ tin cậy cấp điện liên tục, Tổn thất điện năng, Giá cả vv. được đưa ra để làm tiêu chí lựa chọn số lượng máy biến thế. Vì vậy, nếu chúng ta chọn 1 MBA thì không đảm bảo tính cấp điện liên tục do là nếu xảy ra sự cố hỏng hóc vv, chọn 3 MBA thì tốn kém về mặt chi phí. Thường thì chọn 2 để luân phiên nhau đảm bảo cấp điện liên tục.
Về Cấu trúc của Trạm BA, thì có một vài lưu ý sau.
- Đối với cấp điện áp Cao thế và trung thế đều có tính nối đất, nên chúng ta thường dùng máy biến áp Tự Ngẫu sẽ tối ưu hơn so với máy biến áp ba cuộn dây.Vì sơ đồ cấu trúc rõ ràng độ tin cậy cao
Máy Biến Áp Khô.
Lưu ý lựa chọn máy biến áp khô.
Thường thì đối với hạng mục máy biến áp khô được chế tạo tối ưu nhất với công suất tầm dưới < 2500KVA phục vụ các công trình dân dụng [ quy ước chung của quốc tế] hoặc trừ các nhu cầu đặc biệt vì những lý do sau.
- Với máy biến áp khô công suất dưới 2500KVA trở xuống: Đã đạt công suất tối đa cho các thiết bị đóng cắt phổ thông như LBS630A,or máy cắt không khí ACB 4000A. Nếu các dùng MBA khô lớn hơn thì phải kèm theo thiết bị đóng cắt đặc chủng giá cao, khó tìm và khó thay thế.
- Đối với MBA khô lớn từ > 2500KVA trở lên [4000KVA] thường là máy chế tạo theo đơn đặt hàng, do đó cũng kén các đơn vị có năng lực sản xuất đảm bảo chất lượng. Do vậy giá thành cao, kéo theo là chi phí sửa chữa thay thế, và thời gian đặt hàng lâu. Tiếp nữa là do chiều cao hạn chế của các tầng hầm [ MBA khô hay lắp công trình dân dụng, chung cư] nên không thể đặt được máy công suất lớn. VD máy BA khô 2500KVA đã có chiều cao hơn 2 mét rưỡi.
Thông thường đối với các phụ tải lớn hơn 2000KVA chúng ta chia làm 2 MBA để dự phòng sự cố hỏng hóc và kéo theo chi phí sẽ cao hơn vì phải sử dụng hai hệ thống đóng cắt và bảo vệ.
Câu hỏi: Lắp máy biến áp khô [ 22/0.4kV ] cho tòa nhà chung cư với công suất ước tính từ 5000 => 5500 KVA . Vậy có máy BA khô nào công suất như vậy không ? và chia công suất MBA như nào là hợp lý ?
Như đã nói ở trên về nhiều ưu nhược điểm, vậy với công suất cần là 5500KVA, chúng ta sẽ chia làm 3 MBA khô 2000KVA với mức dự phòng 500KVA. Và với hệ thống MBA khô này trang bị thêm hệ thống tản nhiệt, gió làm mát. Sẽ giúp tăng công suất thêm 20 => 30 % tức là khoảng 1700KVA. Do vậy Hệ thống máy BA khô người ta ít khi lắp máy dự phòng, mà chỉ lắp hệ thống tản nhiệt để tăng công suất dự phòng.
Khi hoạt động với định mức công suất của máy, bề mặt nhiệt độ của MBA khô từ 90 đến 100 độ C [ cấp H], không cần giải nhiệt. Hoạt động quá tải nhiệt độ sẽ lớn hơn 100 độ C, còn lớn hơn nữa là do sự cố.
Mọi chi tiết quý khách hàng xin vui lòng gọi điện đến số 0966.893.100 để được tư vấn.