Trạm biến áp có vai trò rất quan trọng trong mạng lưới điện nơi bạn cần lắp, vì trạm biến áp cung cấp nguồn điện phù hợp cho những thiết bị sau nó. Việc trạm biến áp hoạt động ổn định có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn cho xí nghiệp sản xuất của bạn. Trạm biến áp được thiết kế rất nhiều kiểu khác nhau, với các kiểu về ngoại hình, kích cỡ, và nhiều chủng loại. kỹ sư thiết kế phải có cơ sở căn cứ vào những nhu cầu dùng điện của khách hàng để chọn lựa trạm biến áp sao cho hợp lý. Bài viết hướng hướng bạn chọn những máy biến áp cũng như lắp đặt vận hành trạm sao cho hiệu quả.
Mục lục
Những lưu ý khi lựa chọn
Số lượng máy biến áp trong trạm phụ thuộc vào yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện.
Đưa ra các phương án có tính đến khả năng quá tải ở chế độ bình thường và sự cố.
Chọn phương án tối ưu theo phân tích kinh tế kỹ thuật .
Trạm biến áp phải nằm gần tâm phụ tải.
Trình tự chọn Máy biến áp
1.Xác định số lượng trạm biến áp
2.Xác định kiểu trạm biến áp , loại MBA
3.Xác định số lượng và công suất MBA
4.Xác định vị trí lắp đặt và cách đi dây
Lựa chọn dạng MBA, thông số của trạm hay vị trí lắp đặt phụ thuộc vào giá trị và tính chất cũng như vị trí của phụ tải.
a. Lựa chọn dạng trạm hạ áp
Theo số lượng máy biến áp
trạm một, hai hay ba máy biến áp.
- Trạm một MBA cung cấp cho phụ tải loại 3 và một phần phụ tải loại 2, cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa thay thế MBA.
- Phụ tải loại 1 và loại 2 nên cung cấp từ trạm hai MBA .
- Nếu phần lớn là phụ tải loại 1 thì phải sử dụng thiết bị chuyển đổi nguồn tự động (ATS),
- Nếu phần lớn là phụ tải loại 2 thì có thể sử dụng thiết bị chuyển đổi nguồn bằng tay.
Trạm hạ áp ba MBA cung cấp cho phụ tải đặc biệt quan trọng có thể sử dụng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.
Khi có tải công suất rất lớn
Khi cần cung cấp riêng biệt cho hệ thống chiếu sáng
b.Chọn công suất Máy biến áp
Công suất định mức MBA (SđmMBA) được chế tạo theo gam chuẩn : 50,75, 100,160, 250, 315 , 400, 500(560), 630, (750) 800, 1000,1250, 1600, 1800, 2000, 2500 (kVA )
SđmMBA được chọn theo
- Loại phụ tải
- Phụ tải cực đại
- Thời gian làm việc ; đồ thị phụ tải (nếu có)
- Giá trị tổn hao công suất
Nên chọn ít cấp công suất MBA nhất trong nhà máy
SđmMBA được khuyến cáo chọn theo suất công suất trên đơn vị diện tích khi Stt >630 Kva
c.Chọn số lượng Máy biến áp
Số lượng MBA được lựa chọn theo phương án kinh tế kỹ thuật có tính đến bù công suất phản kháng
Khi so sánh phương án kinh tế kỹ thuật không tính toán đến sự thay đổi tổn hao điện năng trong máy biến áp và sự thay đổi giá thành của lưới điện.
Nên chọn phương án có số máy biến áp nhỏ nhất khi chỉ tiêu về kinh tế như nhau
Nên chọn một dạng MBA có cùng đặc tính và cùng công suất để thuận tiện trong vận hành và sửa chữa máy biến áp
Xác định số MBA lớn nhất và nhỏ nhất khi Stt> 630 KVA
Stt – công suất tính toán của nhà máy.
Kt – hệ số mang tải của máy biến áp phụ thuộc vào yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện
SđmMBA – công suất định mức MBA chọn theo mật độ công suất trên một đơn vị diện tích.
Kt= 0.6 – 0.7 nếu phụ tải loại 1 chiếm đa số
Kt= 0.7- 0.8 nếu phụ tải loại 2 chiếm đa số
Kt= 1 nếu phụ tải loại 3 chiếm đa số.
Trình tự chọn số lượng Máy biến áp
Xác định chi phí khi số MBA là nhỏ nhất, và lớn nhất
So sánh chi phí trong các phương án
Số lượng máy biến áp lớn nhất và nhỏ nhất tìm được được làm tròn đến số lớn gần nhất và so sánh các phương án theo các chỉ số kinh tế.
Ví dụ:
Chọn máy biến áp cung cấp điện cho một nhà máy sản xuất sữa . Số liệu phụ tải : 1750 kVA , cosj tải = 0,75 . Diện tích nhà xưởng là 9000m2 .
Chọn máy biến áp có Sđm = 1000kVA
Bù Q sao cho cosj sau bù = 0,95 , tải của nhà máy chủ yếu là tải loại 1 , chọn Kt=0,6. Ptt=1750.0,75=1312,5KW
Qbu ̀= 1312,5(0,8819-0,3286) =726,206 kVar
Stt sau bù =1312,5/0,95 = 1381,58 kVA
Giá máy biến áp 500 000đ/kVA, giá tụ bù hạ thế 50 000đ/kvar. Qbu ̀= 726,206 kVar ;Nmax=3; Nmin=2; Sđm = 1000kVA
Vậy nên chọn đặt tụ bù và trạm có 2 MBA : 2*1000 KVA
2*1000*0,6=1200 KVA < Stt sau bù = 1381,58 kVA
=> chọn lại 3*1000KVA không cần bù .
3*1000*0,6=1800KVA > Stt trước bù = 1750 kVA
Ví dụ:
Chọn máy biến áp cung cấp điện cho một nhà máy sản xuất sữa . Số liệu phụ tải : 1750 kVA , cosj tải = 0,75 . Diện tích nhà xưởng là 9000m2 .
Chọn máy biến áp có Sđm = 1000kVA
Bù Q sao cho cosj sau bù = 0,95 , tải của nhà máy chủ yếu là tải loại 1 , chọn Kt=0,7. Ptt=1750.0,75=1312,5KW
Qbu ̀= 1312,5(0,8819-0,3286) =726,206 kVar
Stt sau bù =1312,5/0,95 = 1381,58 kVA
Giá máy biến áp 500 000đ/kVA, giá tụ bù hạ thế 50 000đ/kvar. Qbu ̀= 726,206 kVar ;Nmax=3; Nmin=2; Sđm = 1000kVA
Vậy nên chọn đặt tụ bù và trạm có 2 MBA : 2*1000 KVA
2*1000*0,7=1400 KVA> Stt sau bù = 1381,58 kVA
=> chọn 2*1000KVA và bù 726,206 Kvar phía hạ thế .
d.Chọn số lượng và SđmB theo IEC
1.Tham số MBA – Đặc tính điện
CS định mức (Sđm) : CS biểu kiến (kVA) phụ thuộc tham số thiết kế và cấu trúc MBA.
Tần số : 50 Hz
UđmS và UđmT (UđmT =U20)
Mức cách điện định mức ứng với khả năng chịu kiểm tra quá điện áp ở tần số công nghiệp và mức cách điện xung từ thí nghiệm phóng điện sét mô phỏng .
- Đầu phân áp không tải : ± 2.5% và ± 5% so với Uđm ứng với cuộn có Uđm cao nhất .
- Tổ đấu dây : sao, tam giác . Kí hiệu này được đọc từ trái sang phải , kí tự đầu tiên ứng với tổ đấu dây cuộn cao áp , kí hiệu kế ứng với cấp điện áp cao kế ,v v .
- Kí hiệu tổ đấu dây phía cao thế viết chữ in hoa
D= delta ; Y= star ; Z= interconnected-star (or zigzag)
N= có đầu nối dây trung tính
- Kí hiệu tổ đấu dây phía hạ thế và cuộn phụ viết chữ thường
d= delta ; y= star ; z= interconnected-star (or zigzag)
n= có đầu nối dây trung tính
2.Chọn công nghệ chế tạo
- Cách điện máy biến áp ứng với Ucao thế
- Chất lỏng (mineral oil)
- Rắn (epoxy resin and air)
- Loại lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời
- Cao độ (<= 1 000 m là tiêu chuẩn )
- Temperature (IEC 60076-2)
- Maximum ambient air: 40 °C
- Daily maximum average ambient air: 30 °C
- Annual maximum average ambient air: 20 °
3. Kỹ thuật cách điện
Dry type (cast in resin)
Liquid filled (oil-immersed )
Máy biến áp khô
Tiêu chuẩn IEC 60076-11 khuyến cáo chọn loại MBA khô khi :
Môi trường cấp độ E2 ( thường xuyên có hơi nước ngưng tụ hoặc có mức ô nhiễm cao)
Điều kiện khí hậu loại B2 (nhiệt độ có thể giảm đến -25 °C)
Chống cháy ( MBA có nguy cơ cháy thấp và có khả năng tự dập lửa với thời gian cho trước )
Liquid-filled transformers _ Máy biến áp dầu
Chất lỏng cách điện / làm mát dùng trong MBA thường là dầu khoáng chất .
Dầu khoáng chất được định nghĩa theo IEC 60296.
Do dễ cháy , biện pháp an toàn bắt buộc áp dụng đặc biệt là trạm trong nhà. Bộ DGPT (Detection of Gas, Pressure and Temperature) được sử dụng bảo vệ máy biến áp dầu. Khi có tình trạng làm việc không bình thường , DGPTđiều khiển cắt nhanh nguồn trung thế trước khi trạm bị nguy hiểm .
4. Chọn công nghệ
Máy biến áp khô hoặc dầu , SB £ 10 MVA có thể chọn một trong hai công nghệ này.
Điều kiện chọn phụ thuộc vào các điều kiện :
- Đảm bảo an toàn cho người ở gần máy biến áp theo qui định của quốc gia và khuyến cáo của cơ quan quản lý
- Xem xét yếu tố về kinh tế , kể đến các ưu điểm của từng loại công nghệ
Các quy định ảnh hưởng đến chọn công nghệ
Dry-type transformer:
- MBA khô bắt buộc sử dụng ở nhà chung cư cao tầng ở vài quốc gia
- MBA khô không cần những ràng buộc về điều kiện lắp đặt
Transformers with liquid insulation:
- MBA dầu thường bị cấm dùng ở chung cư cao tầng .
- Tùy theo loại dầu cách điện , các điều kiện về cấm lắp đặt , bảo vệ chống cháy sẽ thay đổi tương ứng
Thông số kỹ thuật về điểm cháy và công suất nhiệt của các loại dầu cách điện
Chọn công suất định mức MBA tối ưu
Trạm có một MBA ,chọn SđmMBA > Stt
Dẫn đến :
- Tăng cao vốn đầu tư và tăng cao tổn hao không tải
- Có thể giảm thấp tổn hao có tải .
Áp dụng khi :
- Không có đồ thị phụ tải ngày
- Mạng có thể phát triển phụ tải
- Ví dụ Stt=503 Kva chọn SđmMBA= 630 Kva
Chọn SđmMBA < Stt
Dẫn đến :
- Giảm hiệu suất khi đầy tải , ( hiệu suất cao nhất khi hệ số Kt = 50% – 70% ) không thể đạt được chế độ tải tối ưu .
- Khi bị quá tải kéo dài có thể dẫn đến
- Cách điện các cuộn dây giảm thấp và trong vài trường hợp có thể bị hỏng cách điện khiến MBA bị hư hỏng .
- Đối với mạng điện , quá nhiệt MBA có thể khiến relay bảo vệ tác động cắt máy cắt.
Chọn SđmMBA < Stt
a.Theo điều kiện quá tải thường xuyên
Khi có đồ thị phụ tải ngày ( S=f(t)) của nhà máy hoặc công trình dân dụng sử dụng
Ví dụ Chọn SđmB<Stt=Smax=423 Kva
Công suất quá tải : S2=Sqt=423 Kva
Công suất đẳng trị S1=Sđt 10 giờ sau hoặc trước quá tải
Chọn SđmMBA < Stt
a.Theo điều kiện quá tải thường xuyên
Kiểm tra điều kiện quá tải thường xuyên sử dụng đường cong quá tải cho phép do nhà sản xuất MBA cung cấp :
tquá tải =5h , K1=0,92 , K2cp =1,06 , vậy Sđm B =400Kva được chọn và đảm bảo MBA vận hành thường xuyên mà không giảm tuổi thọ .
b.Theo điều kiện quá tải sự cố
Vận hành song song các MBA
Chỉ lắp hai hoặc nhiều hơn MBA song song khi :
- Tải phát triển vượt quá khả năng tải của máy hiện hữu
- Độ cao công trình không đủ để lắp máy lớn
- Nâng cao tính liên tục cấp điện ( xác suất hai MBA cùng bị sự cố một lúc rất thấp )
- Do qui định về cỡ SđmB chung cho toàn mạng điện
Chọn SđmB(kVA) trạm có nhiều MBA giống nhau vận hành song song theo điều kiện quá tải sự cố
Nguyên tắc : để đảm bảo tính liên tục cấp điện , khi hư 1 MBA các máy còn lại làm việc ở chế độ quá tải sự cố theo điều kiện :
Kqtsc.SđmB³ Slvmax=Stt
Kqtsc.=1,3 : MBA làm việc trong nhà
Kqtsc.=1,4 : MBA làm việc ngoài trời
Ví dụ : Stt=1950 Kva : Chọn 2 MBA ; phụ tải loại 2 chiếm đa số , Kqtsc=1,3
SđmB³ Slvmax /Kqtsc=1950/1,3=1500Kva
Kiểm tra chọn số lượng MBA : Kt= 0.7
NMBA³ 1950/0,7.1500 =1,85 Þ chọn 2 MBA
Bài tập 1:
MBA 22/0,4 (kV) cấp điện cho các phụ tải sau :
1.Tính phụ tải tính toán cho trạm khi Kđt=0,85
2.Chọn số lượng MBA , SđmMBA trước bù .
3.Giả sử lắp tụ bù tại hạ thế của trạm để cosj=0,92 . Chọn lại SđmMBA . Kết luận so với kết quả câu 2 .
| Phụ tải | Ptt(kW) | Qtt(kVar) |
| Tủ động lực 1 | 245 | 200 |
| Tủ động lực 2 | 190 | 150 |
| Tủ chiếu sáng | 60 | 50 |
| Tủ điện sinh hoạt | 100 | 75 |
Bài tập 2:
MBA 22/0,4 (kV) cấp điện cho các phụ tải sau :
1.Tính phụ tải tính toán cho trạm khi Kđt=0,8
2.Chọn số lượng MBA , SđmMBA trước bù .
3.Giả sử lắp tụ bù tại hạ thế của trạm để cosj=0,95 . Chọn lại SđmMBA . Kết luận so với kết quả câu 2 . Biết phụ tải chủ yếu loại 2 . MBA đặt trong trạm có mái che .
| Phụ tải | Ptt(kW) | Qtt(kVar) |
| Tủ phân phối 1 | 845 | 600 |
| Tủ phân phối 2 | 1000 | 850 |
| Tủ chiếu sáng | 260 | 150 |
| Tủ điện sinh hoạt | 200 | 175 |
Hãy like hoặc chia sẻ bài viết nếu thấy hữu ích bạn nhé !
