PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

   MÁY BIẾN ÁP - LÀM THẾ NÀO ĐỂ LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP PHÙ HỢP NHẤT 

   Ở blog trước, tôi đã trình bày về các tiêu chuẩn khi thiết kế hệ thống điện! Ở blog này, tôi sẽ tìm hiểu và trình bày về một thiết bị điện hết sức quen thuộc và phổ biến trong các hệ thống điện, đó chính là máy biến áp. Và mục tiêu chính của blog này đó là tôi mong muốn sẽ đưa ra những phân tích, những so sánh để có thể lựa chọn được một máy biến áp phù hợp nhất cho người sử dụng về cả mặt kỹ thuật cũng như kinh tế!Và để có thể để đưa ra những phân tích, những so sánh cũng như những đánh giá một cách chính xác và cụ thể nhất thì chúng ta phải biết được những điều cơ bản nhất về biến áp, như: Máy biến áp là gì ? Máy biến áp có cấu tạo như thế nào ? Tại sao ta phải đưa ra phân tích khi lựa chọn máy biến áp ? Nếu ta phân tích sẽ mang lại những lợi ích như thế nào ? Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn khi lựa chọn máy biến áp là gì ? Và để có thể giải quyết được toàn bộ những câu hỏi đặt trên thì bây giờ chúng ta hãy cùng tìm hiểu và đưa ra câu trả lời đúng nhất cho từng câu hỏi!
   
   1. MÁY BIẾN ÁP?   
   Đầu tiên, khi chúng ta muốn biết hay muốn tìm hiểu về cái gì thì buộc chúng ta phải biết rõ về cái cốt lõi nhất của nó và ở đây chúng ta muốn phân tích lựa chọn máy biến áp thì trước tiên chúng ta phải giải quyết được câu hỏi Máy biến áp là gì ? Để hiểu một cách rõ nhất, máy biến áp được xem là một thiết bị điện từ loại tĩnh, máy biến áp làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, nó được dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở mức điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở mức điện áp khác nhưng vẫn giữ nguyên tần số. Như vậy, ta có thể hiểu, máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ nó không làm biến đổi năng lượng.

Hình ảnh thực tế của máy biến áp [1]

   2. CẤU TẠO MÁY BIẾN ÁP
   Tiếp theo, ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo của máy biến áp để trả lời cho câu hỏi, Máy biến áp có cấu tạo như thế nào ? Máy biến áp có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
Phần lõi thép của máy biến áp thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ( tole silic ). Lõi thép có chức năng là dẫn từ thông, đồng thời làm khung để đặt dây quấn. Ngoài ra, nếu máy biến được sử dụng với nhu cầu khác, lõi thép còn được cấu tạo từ các lá thép permalloy ghép lại với nhau.
Dây quấn có chức năng là truyền dẫn năng lượng, dây quấn thường được làm bằng đồng hoặc nhôm. Với những máy biến áp có dây quấn được làm bằng đồng thì sẽ dẫn điện tốt hơn các máy biến áp sử dụng dây quấn được làm bằng nhôm. Đồng thời, các máy biến áp có dây quấn được làm bằng đồng còn tránh được sự oxy hóa, giúp tăng tuổi thọ cho thiết bị.
Bộ phận cuối cùng để cấu thành một máy biến áp hoàn chỉnh là vỏ máy. Vỏ máy thường được làm bằng nhựa, sắt hoặc thép,... phụ thuộc vào từng loại máy biến áp hay nhu cầu của người sản xuất và người sử dụng. Công dụng của vỏ máy là bảo vệ các phần tử bên trong máy biến áp.

Hình ảnh cấu tạo máy biến áp [2]

 
   3. LÝ DO PHÂN TÍCH KHI LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
   Câu hỏi thứ 3 mà chúng ta đặt ra là Tại sao ta phải đưa ra phân tích khi lựa chọn máy biến áp ? Đây cũng là vấn đề chính mà ta cần giải quyết cho blog này.
Như chúng ta biết, hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy biến áp nhưng có 2 loại chính là máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha. Vậy làm sao để ta có thể đưa ra lựa chọn phù hợp nhất khi lựa chọn máy biến áp. Để có thể lựa chọn được máy biến áp phù hợp ta phải dựa vào những yêu cầu như kỹ thuật, nhu cầu và kinh tế để có được lựa chọn được một thiết bị đáp ứng được nhu cầu sử dụng của chúng ta cũng như đảm bảo an toàn và chất lượng về mặt kỹ thuật, đồng thời cho ta phù hợp về mặt kinh tế. Vậy cho nên, ta có thể thấy được, khi ta đưa ra những phân tích cũng như đánh giá khi lựa chọn một máy biến áp sẽ giúp ta giải quyết được 3 vấn đề đó là: nhu cầu sử dụng, kỹ thuật và kinh tế. Qua đây ta cũng đồng thời đã trả lờ được câu hỏi tiếp theo là Nếu ta phân tích sẽ mang lại những lợi ích như thế nào ?.

   4. CÁC QUY ĐỊNH & CHỈ TIÊU KHI LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
   Vậy, cuối cùng ta cái ta cần tiếp theo đó chính là ta xác định được Các quy định và chỉ tiêu khi lựa chọn máy biến áp là gì ? Và ở đây ta cần đưa ra các nhận định và đưa các so sánh cụ thể dựa trên thực tiễn để đưa ra sự lựa chọn chính xác nhất!
Và ở phần này, để chúng ta có thể đưa ra được sự lựa chọn chính xác cũng như phù hợp nhất chúng ta cần có những chỉ tiêu và tiêu chuẩn chuẩn chính xác để dựa vào đó mà lựa chọn máy biến áp cho phù hợp.
   Đầu tiên, chúng ta cần xác định được những quy định chung khi lựa chọn máy biến áp. Chúng ta có 2 quy định cần xác định rõ khi lựa chọn máy biến áp là:  Điều kiện của môi trường làm việc và điều kiện vận hành của hệ thống điện.
      + Điều kiện của môi trường làm việc ta cần xác định được nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của môi trường, nhiệt độ môi trường trung bình năm, khí hậu, độ ẩm cực đại, độ ẩm trung bình, độ cao lắp đạt thiết bị và vận tốc gió lớn nhất.

      + Điều kiện vận hành của hệ thống điện gồm điện áp danh định (kV), loại hệ thống, chế độ nối đất trung tính, điện áp làm việc lớn nhất (kV), tần số (HZ), chịu dòng ngắn mạch lớn nhất / giây (kA/s), chịu dòng đóng ngắn mạch (kA), Chiều dài dòng rò tối thiểu (mm/kV).

   Tiếp theo, chúng ta cần tìm hiểu cũng như xác định được điều quan trọng nhất đó là các yêu cầu kỹ thuật khi lựa chọn máy biến áp.
   Đầu tiên, chúng ta cần xác định những yêu cầu chung như sau: vật liệu, công nghệ chế tạo, thí nghiệm và thiết bị phải phù hợp với các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn quốc tế và phù hợp cho từng vị trí lắp đặt sử dụng. Tất cả các thiết bị phải đảm bảo sao cho việc lắp đặt, thay thế và bảo dưỡng sửa chữa thuận tiện, hạn chế các rủi ro có thể gây cháy nổ cũng như gây hại về con người và kinh tế. Trong điều kiện khí hậu và đặc điểm vận hành của lưới điện miền Bắc Việt Nam, khuyến khích lựa chọn máy biến áp kiểu hở có bình dầu phụ.
Về vỏ máy, ta cần quan tâm đến những yêu cầu sau: có thể nâng hạ, vận chuyển mà không bị biến dạng, hư hỏng hay rò dầu. Vỏ máy cần được thiết kế sao cho không bị đọng nước ở các khe, hốc. Mặc máy biến áp cần có nắp đậy để lắp thiết bị đo nhiệt độ lớp dầu trên. Máy biến áp cần có 2 móc nâng hạ, đường kính tối thiểu hay chiều rộng của mốc nâng là 25mm. Bình dầu phụ hoặc cơ cấu chứ dầu dãn nở được nối thông với thùng máy biến áp.
Về lõi từ và cuộn dây, ta cần lưu ý những yêu cầu sau: Được chế tạo từ vật liệu lá thép kỹ thuật điện (Thép silic cán nguội cắt chéo 45०, thép vô định hình). Các lá thép được phủ cách điện 2 mặt, không có ba via.Các cuộn dây máy biến áp phải được chế tạo bằng vật liệu đồng kỹ thuật điện, có độ tinh khiết cao (Hàm lượng Cu > 99,9%). Phía hạ thế ưu tiên sử dụng máy biến áp công nghệ quấn đồng lá. Lõi từ và cuộn dây phải được bắt chặt với vỏ máy và có móc nâng để nâng tháo lõi thép và cuộn dây ra khỏi vỏ. Cuộn dây cũng phải được thiết kế để có thể tháo lắp khỏi lõi từ khi cần thiết.
Một thiết bị không thể nào hoạt động nếu như không có năng lượng cung cấp, cho nên bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu về dầu được sử dụng trong máy biến áp. Dầu máy biến áp là loại dầu có phụ gia kháng oxy hóa, phù hợp theo tiêu chuẩn IEC60296, không chứa phụ gia PCB (Poly Chlorinated Biphenyl).
   Tiếp theo, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về yêu cầu kỹ thuật của sứ xuyên và ty sứ. Sứ xuyên phải chịu được dòng định mức và dòng quá tải cho phép của máy biến áp. Sứ xuyên phải được thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp và thử xung sét theo mức cách điện. Ty sứ thường được làm bằng đồng, có ren. Mỗi ty sứ phía trung thế có 2 đai ốc và vòng đệm bằng đồng để hãm thanh cái trung thế. Ty sứ phía hạ thế phải có đầu nối trung gian để bắt đầu cốt cáp mặt máy, tiết diện tiếp xúc đảm bảo mật độ dòng điện <1A/mm².
Tiếp theo, chúng ta cần xác định các yêu cầu về rơ-le hơi, chỉ thị mức dầu, đồng hồ đo nhiệt và van xả dầu. Trên các máy biến áp phải có chỉ thị mức dầu trong thùng máy. Trên cơ cấu chỉ thị mức dầu phải đánh dấu mức dầu cực đại và cực tiểu tƣơng ứng với nhiệt độ dầu trong thùng máy biến áp ở nhiệt độ 105०C và 0०C. Rơ-le hơi được bố trí trên đường ống nối giữa thùng máy với bình dầu phụ. Rơ-le hơi và bình dầu phụ được thiết kế có thể tháo rời được khi vận chuyển.
Và, ngoài những yêu cầu trên, chúng ta cần quan tâm và chú ý đến những yêu cầu về mặt kỹ thuật sau: bộ phân áp và bộ thay đổi cấp điện áp, nhãn mác, quy định về niên phong, chứng chỉ chất lượng, thí nghiệm, dãy công suất định mức, dãy điện áp định mức, khả năng chịu quá tải, tổ nối dây, mức cách điện, mức ồn, độ tăng nhiệt,...
Mình sẽ để đường link ở mục *Tài liệu tham khảo phía cuối bài để bạn nào muốn tìm hiểu kỹ về các yêu cầu kỹ thuật có thể tham khảo thêm. Ở trên mình chỉ trình bày những yêu cầu quan trọng và thiết yếu khi lựa chọn một máy biến áp.

  5. KẾT LUẬN
Tóm lại, qua phần trình bài phía trên của mình về những yêu cầu về mặt kỹ thuật của máy biến áp, mọi người có thể dựa vào để đưa ra lựa chọn thích hợp nhất khi sử dụng một máy biến áp, sao cho đáp ứng được nhu cầu sử dụng cũng như phù hợp về yêu cầu kinh tế và đặc biệt đảm bảo được sự an toàn cũng như hoạt động tốt của hệ thống điện./.

*Tài liệu tham khảo:
- [0] Tiêu chuẩn kỹ thuật khi lựa chọn máy biến áp [0]

- [1] Hình ảnh máy biến áp thực tế [1]

- [2] Hình ảnh cấu tạo máy biến áp [2]