MÁY BIẾN THẾ 3 PHA, CẤU TẠO, CÁCH CHỌN CÔNG SUẤT | CƠ ĐIỆN GALAXY

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me

Máy biến thế 3 pha có nhiều cấu tạo khác nhau dựa theo chức năng và cách thức làm mát của máy. Trong bài này, Cơ Điện Galaxy sẽ cung cấp những thông tin liên quan đến phân loại, cấu tạo và cách chọn công suất máy biến thế 3 pha ứng với nhu cầu phụ tải sử dụng.

1. Phân loại máy biến thế 3 pha

1.1. Dựa theo chức năng của máy biến thế:

– Máy biến thế truyền tải: Có mức điện áp đầu ra từ 35 kV trở lên. Máy biến thế truyền tải sử dụng chủ yếu để phục vụ truyền dẫn điện trên lưới điện Quốc gia.

– Máy biến thế phân phối: Có mức điện áp đầu ra nhỏ hơn 35 kV. Máy biến thế phân phối chủ yếu sử dụng cho việc hạ tải, ứng dụng cho khu dân cư, khu công nghiệp, văn phòng, các cơ sở sản xuất công nghiệp hoặc nơi công cộng, cơ quan Nhà nước…

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh_1

Máy biến thế kín (1) và máy biến thế hở (2).

1.2. Dựa theo kiểu làm mát:

– Máy biến thế kín: Là cụm từ chỉ máy biến thế làm mát bằng dầu, tản nhiệt dựa vào chủ yếu cánh tản nhiệt và không có thùng dầu phụ lắp đặt trên nắp máy.

– Máy biến thế hở: Là cụm từ chỉ máy biến thế có thùng dầu phụ hỗ trợ việc tuần hoàn và đối lưu dầu làm mát trong thùng máy biến thế.

– Máy biến thế khô: Làm mát bằng không khí tự nhiên hoặc làm mát cưỡng bức.

– Máy biến thế làm mát bằng khí SF6: Đây là công nghệ làm mát tiên tiến nhất hiện nay. Máy biến thế loại này còn có tên khác là máy biến thế GIS.

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh_2

Cấu tạo của máy biến thế 3 pha (kiểu hở).

2. Cấu tạo của máy biến thế 3 pha

Về nguyên lý cấu tạo, máy biến thế 3 pha có cấu tạo gần giống với máy biến thế 1 pha, tuy nhiên do sử dụng điện áp 3 pha (đầu vào) và cấp ra điện 3 pha nên cấu tạo sẽ phức tạp hơn. Máy biến thế 3 pha có 3 phần chính: Lõi từ, cuộn dây, vỏ máy.

2.1. Lõi thép (lõi từ) của máy

Về mặt hình dạng, lõi từ của máy biến thế 3 pha có 3 dạng: Lõi tròn, ovan, chữ nhật. Lõi từ được ghép bởi các lá tôn có độ dày từ 0,23 mm đến 0,3 mm. Vật liệu làm lõi từ thường là thép silic có tổn hao sắt thấp từ 0,8 đến 0,9 W/kg. Các lõi thép đều được sơn phủ cách điện bề mặt để giảm tốn hao do dòng điện xoáy. Cách ghép tôn giũa trụ và xà là ghép xen kẽ với mối ghép nối 45o sao cho từ thông chạy trong mạch luôn theo chiều cán. 

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh_3

Cấu tạo lõi từ của máy biến thế.

Lõi thép gồm 2 phần: Trụ và gông

– Trụ (T): Phần trên có cuốn dây;

– Gông (G): Nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín, trên đó không có dây cuốn;

– Trụ và gông có thể ghép riêng, sau đó dùng xà ép và bulông vít chặt lại (a);

– Trụ và gông cũng có thể ghép xen kẽ: Các lá thép làm trụ và làm gông được ghép đồng thời, xen kẽ nhau lần lượt theo trình tự a, b (b);

Tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình bậc thang gần tròn (c);

– Tiết diện ngang của gông làm đơn giản hơn: Hình vuông, hình chữ thập hoặc hình chữ T (d).

2.2. Cuộn dây của máy biến thế 3 pha

Cuộn dây trong máy biến thế được chia làm hai loại, hạ thế và cao thế.

Đặc điển cuộn dây hạ thế:

– Cuộn dây cuốn lớp dùng cho các máy công suất nhỏ đến 100 kVA;

– Cuộn dây cuốn foil dùng cho các máy biến thế lớn hơn 100 kVA;

– Cuộn dây kiểu xoắn ốc;

– Cuộn dây cuốn galet dùng cho các máy biến thế trung gian.

Đặc điển cuộn dây cao thế:

– Cuộn dây cuốn nhiều lớp;

– Cuộn dây cuốn galet.

Đặc điểm chung của cuộn dây cao thế và hạ thế:

– Các cuộn dây được bố trí theo kiểu đồng tâm;

Theo thứ tự lõi tôn – cuộn dây hạ thế – cuộn dây cao thế – cuộn dây điều chỉnh;

Các cuộn dây có cùng chiều cao và các vòng dây được bố trí dọc theo chiều cao. Việc bố trí này làm giảm tổn hao phụ cũng như lực ngắn mạch giữa các cuộn dây;

Cách điện của các cuộn dây

Khi cuốn, tất cả các vòng dây trong cuộn dây đều được cách điện bằng giấy cách điện. Hầu hết giấy cách điện DDP (Diamon dot paper) được sử dụng trong các máy biến thế sản xuất tại Việt Nam hiện nay có xuất xứ từ CHLB Đức. Giữa các cuộn dây, cuộn dây với lõi tôn cũng được cách điện với nhau bởi bìa cách điện (Pressboard).

2.3. Tổ đấu dây

 Cách nối dây cuốn xoay chiều ba pha được phân loại như sau: Nối tam giác (D,d); Nối hình sao (Y,y); Nối zíc zắc (Z,z); Nối hở (III, iii).

– Các tổ nối dây cuốn thường dùng:

* Yyn0 hoặc Yzn: Dùng cho các máy biến áp phân phối;

* YNyn0: Dùng cho các máy biến áp có điểm trung tính mang tải dài hạn với dòng định mức;

*YNd: Dùng cho máy biến áp nối với máy phát và máy biến áp chính trong nhà máy điện và trạm biến áp lớn.

2.4. Vỏ máy máy biến thế 3 pha

Vỏ máy biến thế 3 pha chia làm 2 phần: Phần thùng và phần nắp.

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh_4

Thùng máy biến thế 3 pha.

Phần thùng: Thùng máy làm bằng thép, hình dáng và kết cấu của thùng tuỳ thuộc vào công suất của máy. Khi máy biến thế làm việc, một phần năng lượng tiêu hao trong máy và thoát ra dưới dạng nhiệt đốt nóng lõi thép, dây cuốn và các bộ phận khác của máy. Để đảm bảo cho máy biến thế vận hành với tải liên tục trong thời gian dài (15 – 20 năm) cần phải tăng cường làm mát cho máy bằng cách ngâm toàn bộ lõi máy biến thế trong thùng dầu. Nhờ sự đối lưu trong dầu mà nhiệt độ được truyền từ các bộ phận bên trong máy biến thế ra môi trường xung quanh. Ngoài tản nhiệt, dầu máy biến thế còn có nhiệm vụ tăng cường cách điện.         

Tuỳ theo dung lượng của máy biến thế mà hình dáng và kết cấu của thùng dầu có khác nhau, có loại thùng phẳng, loại có cánh tản nhiệt, loại có quạt làm mát để tăng cường làm mát cho bộ tản nhiệt.

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh_5

Phần nắp là nơi lắp đặt các thiết bị đi kèm máy biến thế 3 pha.

Phần nắp: Nắp thùng dùng để đậy thùng và tiếp nối với vỏ thùng bằng gioăng cao su có độ đàn hồi cao. Gioăng cao su có tác dụng ngăn cản sự thoát ra của dầu tản nhiệt, đồng thời cũng giúp liên kết giữa nắp và thùng được chặt hơn. Trên nắp thùng lắp đặt một số chi tiết quan trọng như:  Sứ cao áp (bao gồm 3 sứ dây lửa, 1 sứ dây trung tính); Bình giãn dầu (với máy biến thế hở); Đồng hồ đo áp suất; Nút điều chỉnh mức điện áp đầu ra; Tiếp điểm đấu nối (cosse); Ống phóng nổ (một đầu nối với thùng máy hoặc thùng dầu, 1 đầu được bịt bằng vật liệu chịu áp. Nếu áp suất của máy vượt ngưỡng cho phép, đầu bịt sẽ vỡ, đồng thời giúp giải phóng áp suất, giảm thiểu thiệt hại cho máy biến thế).

Tại sao vỏ máy biến thế lại bằng thép?

Mặc dù thép là vật liệu dẫn điện nhưng lại làm vỏ máy biến thế có điện áp lên tới hàng nghìn kV. Thép có đặc tính chịu cơ lý hóa, đàn hồi tốt. Nhờ dầu cách điện chứa trong thùng máy biến thế mà vỏ máy không bị tiếp điện. Cũng chính vì có dầu cách điện, đồng thời là dầu tản nhiệt nên khi làm việc, nhiệt sinh ra từ lõi máy biến thế sẽ khiến cho dầu giãn nở. Sự giãn nở này làm tăng áp suất trong thùng máy. Vỏ thép là vật liệu duy nhất có khả năng chịu nhiệt, chịu đàn hồi và chịu áp lực cao. Trong trường hợp áp suất và nhiệt độ của thùng máy biến thế vượt ngưỡng cho phép, ống phóng trên nắp máy sẽ làm nhiệm vụ xả áp và “giải cứu” máy biến thế.

2.5. Các thiết bị được lắp trên máy biến thế

Hầu hết các máy biến thế 3 pha hiện nay đều được lắp đặt các thiết bị sau: Sứ cao thế, sứ hạ thế, nút điều chỉnh, chỉ thị mức dầu, van giảm áp, van tháo dầu, rơle gas, chỉ thị nhiệt độ dầu, chỉ thị nhiệt độ bối dây, thiết bị chống sét, tiếp địa, các đầu cosse, bình hút ẩm.

may_bien_ap_3_pha_cau_tao_va_cach_chon_cong_suat_galaxy_me_anh7

Khi tính toán công suất máy biến thế dự định mua/lắp đặt, nên tính quá tải của thiết bị bằng cách nhân tổng công suất phụ tải với hệ số từ 1,2 hoặc 1,4.

3. Nhà thầu Cơ Điện Galaxy tư vấn cách chọn công suất máy biến thế ứng với nhu cầu phụ tải

3.1. Cách tính công suất máy biến thế

Công thức tính phụ tải máy biến thế: P  = cosФ.M

Trong đó:

– P: Công suất phụ tải của thiết bị (kW);

– cosФ: Hệ số công suất của nguồn điện

– M: Công suất của máy biến áp  (kVA)

Ví dụ về việc việc lựa chọn công suất máy biến thế:

Một nhà xưởng có tổng công suất các thiết bị là 200 kW. Coi hệ số công suất (cosФ) là 0,8. Như vậy theo công thức trên ta có: M = P/cosФ = 200/0.8 = 250 kVA.

Kết luận: Công suất máy biến thế cần lắp đặt là 250 kVA.

3.2. Những lưu ý khi chọn mức công suất của máy biến thế

– Các loại máy có công suất quá 1000 kVA không nên được sử dụng cho các trạm hạ áp có điện áp thứ cấp là 220/380 V và máy có công suất quá 1800 kVA thì không nên sử dụng ở các trạm có điện áp thứ cấp là 660 V;

– Cần phải tính đến phụ tải sử dụng trong một ngày, một tháng hoặc trong một năm cũng như khả năng phát triển trong tương lai;

– Khi tính toán công suất máy biến thế dự định mua/lắp đặt, nên tính quá tải của thiết bị bằng cách nhân tổng công suất phụ tải với hệ số từ 1,2 hoặc 1,4 (tương ứng với 80% và 60% công suất định mức của máy biến thế). Ví dụ, nếu tổng phụ tải thực tế là 200 kVA, sau khi nhân với hệ số 1,4 sẽ cho ra tổng phụ tải đã bao gồm dự phòng quá tải là 280 kVA. Như vậy thay vì lắp đặt máy biến thế 250 kVA, chủ đầu tư cần lắp đặt loại 350 kVA;

– Trường hợp phải cung cấp điện liên tục cho các phụ tải thì nên sử dụng từ 2 máy trở lên hoạt động luân phiên để đảm bảo tránh tình trạng quá tải nếu chỉ sử dụng một máy liên tục trong thời gian dài.

Nội dung trên đây mô tả cách thức phân loại, cấu tạo và cách lựa chọn công suất máy biến thế 3 pha.

Ngoài những thông tin đã chia sẻ, việc lắp đặt máy biến thế còn đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như các tiêu chí cần thiết để máy biến thể có thể hòa lưới. Với phương châm “Khởi tạo những giá trị”, Cơ Điện Galaxy sẵn sàng giúp quý khách hàng tư vấn, thiết kế, thi công các loại máy biến áp 1 pha, 3 pha, trạm biến áp, hệ thống phân phối điện cho khu công nghiệp, tòa nhà, tổ hợp dịch vụ…

Galaxy M&E