Lựa chọn máy biến áp, trạm biến áp hiệu quả

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.

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.

  1. 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.
Chọn trạm biến áp
  1. Phụ tải loại 1 loại 2 nên cung cấp từ trạm hai MBA .
  • Nếu phần lớn phụ tải loại 1 thì phải sử dụng thiết bị chuyển đổi nguồn tự động (ATS),
  • Nếu phần lớn phụ tải loại 2 thì thể sử dụng thiết bị chuyển đổi nguồn bằng tay.
Chọn 2 trạm biến áp

 

Trạm hạ áp ba MBA cung cấp cho phụ tải đặc biệt quan trọng thể sử dụng để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.

Khi tải công suất rất lớn

Khi cần cung cấp riêng biệt cho hệ thống chiếu sáng

Chọn 3 trạm biến áp

 

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 )
  • 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 tính đến 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 sự thay đổi giá thành của lưới điện.

Nên chọn phương án số máy biến áp nhỏ nhất khi chỉ tiêu về kinh tế như nhau

Nên chọn một dạng MBA cùng đặc tính cùng công suất để thuận tiện trong vận hành sửa chữa máy biến áp

Xác định số MBA lớn nhất nhỏ nhất khi Stt> 630 KVA

Sttcông 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 nhỏ nhất, lớn nhất

So sánh chi phí  trong các phương án

Số lượng máy biến áp lớn nhất nhỏ nhất tìm được được làm tròn đến số lớn gần nhất so sánh các phương án theo các chỉ số kinh tế.

Ví dụ:

Chọn máy biến áp cung cấp điện cho một nhà máy sn xuất  sữa . ́ liệu phụ ti : 1750 kVA , cosj ti = 0,75 . Diện tích nhà xưởng  là 9000m2 .

Chọn máy biến áp có Sđm = 1000kVA

Bù Q sao cho cosj sau bù = 0,95 , ti ca nhà máy ch yếu là ti 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 sn xuất  sữa . ́ liệu phụ ti : 1750 kVA , cosj ti = 0,75 . Diện tích nhà xưởng  là 9000m2 .

Chọn máy biến áp có Sđm = 1000kVA

Bù Q sao cho cosj sau bù = 0,95 , ti ca nhà máy ch yếu là ti 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 cấu trúc MBA.

Tần số : 50 Hz

UđmS UđmT (UđmT  =U20)

Mức cách điện định mức ứng với khả năng chịu kiểm tra quá điện áptần số công nghiệp mức cách điện xung từ thí nghiệm phóng điện sét phỏng .

  • Đầu phân áp không tải : ± 2.5% ± 5% so với Uđm ứng với cuộn Uđm cao nhất .
  • Tổ đấu dây : sao, tam giác  . hiệu này được đọc từ trái sang phải , tự đầu tiên ứng với tổ đấu dây cuộn cao áp , hiệu kế ứng với cấp điện áp cao kế ,v v .
  • hiệu tổ đấu dây phía cao thế viết chữ in hoa

D= delta  ; Y= star  ; Z= interconnected-star (or zigzag)

N= đầu nối dây trung tính

  • hiệu tổ đấu dây phía hạ thế cuộn phụ  viết chữ thường

d= delta ; y= star  ; z= interconnected-star (or zigzag)

n= 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 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 hơi nước ngưng tụ hoặc mức ô nhiễm cao)

Điều kiện khí hậu loại B2 (nhiệt độ thể giảm đến  -25 °C)

Chống cháy ( MBA nguy cháy thấp 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 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 trạm trong nhà. Bộ DGPT (Detection of Gas, Pressure and Temperature) được sử dụng bảo vệ máy biến áp dầu. Khi 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 thể chọn một trong hai công nghệ này.

Điều kiện chọn phụ thuộc vào các điều kiện :

  • Đảm bảo an toàn cho ngườigần máy biến áp theo qui định của quốc gia khuyến cáo của quan quản
  • 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 dụngnhà chung cao tầngvài quốc gia
  • MBA  khô không cần những ràng buộc về điều kiện lắp đặt

Transformers with liquid insulation:

  • MBA dầu thường bị cấm dùngchung 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 ́ kỹ thuật ̀ điểm cháy và công suất nhiệt  ca các loại dầu cách điện

Chọn công suất định mức MBA tối ưu

Trạm một MBA ,chọn SđmMBA > Stt

Dẫn đến :

  • Tăng cao vốn đầu tăng cao tổn hao không tải
  • thể giảm thấp tổn hao tải .

Áp dụng khi :

  • Không đồ thị phụ tải ngày
  • Mạng thể phát triển phụ tải
  • 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 thể  dẫn đến
  • Cách điện các cuộn dây giảm thấp trong vài trường hợp thể bị hỏng cách điện khiến MBA bị hỏng .
  • Đối với mạng điện , quá nhiệt MBA thể khiến relay bảo vệ tác động cắt máy cắt.

Chọn SđmMBA < Stt

a.Theo điều kiện quá tải thường xuyên

Khi đồ thị phụ tải ngày ( S=f(t)) của nhà máy hoặc công trình dân dụng sử dụng

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 đảm bảo MBA vận hành thường xuyên không giảm tuổi thọ .

b.Theo điều kiện quá tải sự ́

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 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 .

3.Giả sử lắp tụ 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 .

3.Giả sử lắp tụ 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 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 !

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

%d bloggers like this: