Trong quá trình tăng hoặc giảm điện áp giữa các mạch điện từ, nhiệt độ có thể tích tụ gây hư hại và làm hỏng máy biến áp. Do đó, việc duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định của máy biến áp là vô cùng quan trọng. Bài viết dưới đây, Hansinco sẽ cùng bạn khám phá các phương pháp làm mát máy biến áp phổ biến nhất hiện nay để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.
Cách nhận biết ký hiệu các phương pháp làm mát tiêu chuẩn
Trong lĩnh vực điện lực, việc nhận biết đúng các phương pháp làm mát máy biến áp là yếu tố quan trọng, quyết định đến hiệu suất vận hành và tuổi thọ thiết bị. Dựa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6306-2:2006 (tương đương IEC 60076-2:1993), các phương pháp làm mát được mã hóa bằng hệ thống ký hiệu cụ thể, giúp dễ dàng phân biệt và tra cứu trong quá trình thiết kế, vận hành hoặc bảo trì.
Dưới đây là bảng mô tả ký hiệu của các phương pháp làm mát máy biến áp khô và dầu tiêu chuẩn:
| Ký hiệu | Ý nghĩa |
| Môi chất làm mát tiếp xúc trực tiếp với cuộn dây | |
| O | Dầu khoáng hoặc chất lỏng cách điện tổng hợp có điểm cháy ≤ 300°C |
| K | Chất lỏng cách điện có điểm cháy > 300 độ C |
| L | Chất lỏng cách điện có điểm cháy không xác định hoặc không đo được nhiệt độ |
| Cơ chế tuần hoàn môi chất làm mát bên trong máy biến áp | |
| N | Dòng xi phông nhiệt tự nhiên luân chuyển từ bộ phận làm mát vào cuộn dây |
| F | Có sự hỗ trợ của thiết bị cưỡng bức như bơm hoặc quạt, dòng xi phông nhiệt vận động bên trong cuộn dây |
| D | Môi chất được dẫn trực tiếp từ bộ phận làm mát đến ít nhất là cuộn dây chính |
| Môi chất làm mát ngoài (không tiếp xúc với cuộn dây) | |
| A | Không khí |
| W | Nước |
| Cơ chế tuần hoàn của môi chất làm mát ngoài | |
| N | Đối lưu tự nhiên: Không khí hoặc nước luân chuyển tự nhiên mà không cần hỗ trợ cơ học |
| F | Tuần hoàn cưỡng bức: Có sự hỗ trợ của quạt, bơm hoặc thiết bị làm mát chủ động khác |
2 phương pháp làm mát máy biến áp khô
Máy biến áp khô là loại làm mát chủ yếu dựa vào không khí. Theo tiêu chuẩn quốc tế, máy biến áp khô thường được làm mát bằng hai phương pháp chính là AN và AF. Các phương pháp làm mát máy biến áp này đều sử dụng không khí nhưng khác nhau về cơ chế lưu thông.
Phương pháp không khí tự nhiên (AN)
Đây là một trong các phương pháp làm mát máy biến áp khô phổ biến ở các dòng có công suất nhỏ. Khi máy hoạt động, nhiệt lượng sinh ra từ lõi từ và cuộn dây sẽ được tản ra môi trường thông qua đối lưu tự nhiên của không khí. Cơ chế hoạt động dựa trên nguyên lý: không khí xung quanh có nhiệt độ thấp hơn sẽ di chuyển và cuốn theo hơi nóng từ máy biến áp ra ngoài, giúp giảm nhiệt mà không cần bất kỳ thiết bị hỗ trợ nào.
Phương pháp AN thường được áp dụng cho các máy biến áp có công suất định mức đến 1,5 MVA, hoạt động ổn định trong môi trường thoáng khí và ít chịu tải đột ngột.
Phương pháp không khí cưỡng bức (AF)
Khác với các phương pháp làm mát máy biến áp tự nhiên, AF sử dụng hệ thống quạt hoặc máy thổi để ép không khí lưu thông cưỡng bức quanh lõi từ và cuộn dây của máy biến áp. Khi máy hoạt động ở mức tải cao, nhiệt độ bên trong máy có thể vượt quá mức cho phép. Lúc này, cảm biến nhiệt sẽ kích hoạt hệ thống quạt làm mát tự động, đẩy mạnh không khí để làm giảm nhiệt độ, giữ máy hoạt động ổn định.
Phương pháp AF được sử dụng hiệu quả cho các máy biến áp khô có công suất lớn hơn, lên đến 15 MVA, đặc biệt trong các môi trường công nghiệp hoặc nơi yêu cầu tải liên tục, ổn định.
Tham khảo thêm các dòng biến áp>>
- Máy biến áp cách ly 3 pha 100kva cao cấp
- Máy biến áp 380v ra 220v 10kva 3 pha Hansinco
- Máy biến áp cách ly 3 pha chính hãng, tiết kiệm điện
5 phương pháp làm mát máy biến áp dầu
Máy biến áp ngâm dầu thường được sử dụng trong các hệ thống điện có công suất lớn nhờ khả năng tản nhiệt hiệu quả. Tùy theo nhu cầu vận hành và quy mô trạm biến áp, có đến 5 phương pháp làm mát khác nhau sử dụng dầu kết hợp với không khí hoặc nước. Dưới đây là phân tích chi tiết từng các phương pháp làm mát máy biến áp dầu:
Phương pháp dầu và không khí tự nhiên (ONAN)
Đây là một trong các phương pháp làm mát máy biến áp dầu cơ bản và phổ biến nhất, phù hợp với thiết bị có công suất nhỏ đến trung bình (tối đa khoảng 30 MVA).
Cơ chế hoạt động:
Khi máy vận hành, lõi từ và cuộn dây phát nhiệt, làm nóng lớp dầu bao quanh. Dầu nóng nhẹ hơn sẽ tự động di chuyển lên trên theo nguyên lý đối lưu tự nhiên, sau đó truyền nhiệt ra không khí bên ngoài thông qua bộ tản nhiệt. Quá trình tản nhiệt diễn ra hoàn toàn thụ động, không cần quạt hay bơm hỗ trợ.
Ưu điểm của ONAN là vận hành đơn giản, ít thiết bị phụ trợ, ít gây tiếng ồn. Tuy nhiên, hiệu quả làm mát có giới hạn nên chỉ phù hợp với máy có công suất vừa phải.
Phương pháp dầu tự nhiên và không khí cưỡng bức (ONAF)
Đây là bản nâng cấp của ONAN, dành cho máy biến áp có công suất lên đến 60 MVA.
Cơ chế hoạt động:
Dầu bên trong vẫn được tuần hoàn theo cơ chế đối lưu tự nhiên. Tuy nhiên, không khí bên ngoài được cưỡng bức lưu thông bằng quạt hoặc máy thổi, thổi trực tiếp vào bộ tản nhiệt hoặc tháp giải nhiệt. Việc tăng tốc độ không khí lưu thông giúp nâng cao hiệu suất tản nhiệt của dầu, giúp máy vận hành an toàn ở mức tải cao hơn.
Phương pháp ONAF thường được dùng trong các trạm biến áp trung – cao áp yêu cầu hiệu suất cao nhưng vẫn muốn duy trì cấu trúc tương đối đơn giản.
Phương pháp dầu và không khí cưỡng bức (OFAF)
Các phương pháp làm mát máy biến áp dầu sẽ không thể bỏ qua OFAF – phương pháp sử dụng cưỡng bức cả dầu lẫn không khí, giúp tối ưu hóa hiệu quả làm mát, phù hợp với các máy biến áp công suất lớn.
Cơ chế hoạt động:
Dầu nóng được bơm cưỡng bức qua các đường ống và bộ trao đổi nhiệt nhờ hệ thống bơm dầu áp suất cao. Cùng lúc đó, quạt công suất lớn thổi không khí lạnh vào bộ trao đổi nhiệt, làm giảm nhiệt độ dầu một cách nhanh chóng.
Nhờ sự hỗ trợ đồng thời của cả quạt và bơm, OFAF giúp máy biến áp duy trì nhiệt độ ổn định trong điều kiện tải nặng và môi trường khắc nghiệt, thường được ứng dụng tại các nhà máy công nghiệp lớn hoặc trạm biến áp nội đô.
Phương pháp dầu tự nhiên và nước cưỡng bức (ONWF)
Đây là phương pháp lai giữa tản nhiệt thụ động bên trong và làm mát cưỡng bức bên ngoài bằng nước, thường dùng khi việc tản nhiệt bằng không khí không hiệu quả, chẳng hạn như trong không gian kín hoặc khí hậu nóng ẩm.
Cơ chế hoạt động:
Dầu nóng di chuyển tự nhiên qua bộ tản nhiệt, nơi có nước lạnh được bơm tuần hoàn cưỡng bức để hấp thụ nhiệt từ dầu. Nhiệt sẽ được truyền từ dầu sang nước qua bộ trao đổi nhiệt, giúp hạ nhiệt độ nhanh chóng và ổn định.
ONWF thường áp dụng trong các nhà máy công nghiệp hoặc hầm chứa điện ngầm, nơi không gian tản nhiệt bằng không khí bị hạn chế.
Phương pháp dầu và nước cưỡng bức (OFWF)
OFWF là một trong các phương pháp làm mát máy biến áp tiên tiến và hiệu quả nhất hiện nay, sử dụng cho các máy có công suất cực lớn (hàng trăm MVA), điển hình trong các nhà máy điện hoặc trạm biến áp siêu cao áp.
Cơ chế hoạt động:
Dầu được bơm cưỡng bức tuần hoàn qua bộ trao đổi nhiệt, nơi có nước lạnh cũng được bơm cưỡng bức chạy ngược chiều để tăng khả năng truyền nhiệt. Đặc biệt, áp suất dầu luôn được duy trì cao hơn nước để nếu xảy ra rò rỉ trong bộ trao đổi nhiệt, dầu sẽ rò ra phía nước (thay vì nước lọt vào trong mạch dầu, gây hư hỏng cách điện).
Hệ thống OFWF có chi phí đầu tư và vận hành cao nhưng đảm bảo hiệu suất tản nhiệt tối ưu cho các hệ thống điện có tải liên tục và yêu cầu cao về an toàn.
Tham khảo thêm>>
- Hướng dẫn cách đấu dây máy biến áp 3 pha
- Máy biến áp một pha có mấy loại dây quấn?
- Có nên dùng biến áp cách ly cho audio? Lợi ích mang lại
Các biện pháp giúp hỗ trợ làm mát máy biến áp
Để máy biến áp hoạt động an toàn, ổn định và duy trì hiệu suất cao, ngoài các phương pháp làm mát máy biến áp nêu trên, người vận hành cũng cần chú trọng đến những biện pháp hỗ trợ làm mát nhằm nâng cao độ bền và hạn chế rủi ro hư hỏng sau đây:
- Trước khi đưa vào vận hành, máy biến áp cần được sấy khô lớp cách điện (đặc biệt với máy đã lâu không sử dụng hoặc vừa mới lắp đặt), kiểm tra đạt chuẩn các bộ phận và thông số kỹ thuật. Bước này giúp loại bỏ độ ẩm còn tồn đọng, tránh hiện tượng phóng điện hoặc chập cháy.
- Máy biến áp phải được lắp đặt trong khu vực thông gió tốt, không gian đủ rộng. Diện tích chật hẹp sẽ khiến nhiệt tích tụ, dẫn đến máy bị quá nhiệt, nhanh xuống cấp.
- Kiểm tra ống phòng nổ để đảm bảo không bị nghẹt, nứt vỡ hoặc rò rỉ dầu.
- Các đầu nối, cáp đấu nối, cầu dao, rơ le bảo vệ, đồng hồ đo nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến dòng,… cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo độ chính xác và khả năng phản hồi.
- Với các máy có hệ thống làm mát phụ, người vận hành cần kiểm tra định kỳ để đảm bảo chúng hoạt động ổn định.
- Lưu ý ngưỡng quá tải công suất của máy biến áp, tránh lạm dụng quá tải khiến quá nhiệt và suy giảm chất lượng cách điện. Máy biến áp dầu thường có mức quá tải cho phép gấp 2 lần công suất danh định. Máy biến áp khô thường có ngưỡng chịu quá tải thấp hơn, khoảng 1,7 lần công suất.
Nhìn chung, các phương pháp làm mát máy biến áp rất đa dạng, đáp ứng cho từng dòng máy và từng công suất biến áp khác nhau. Để lựa chọn phương pháp phù hợp, bạn cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố như vị trí lắp đặt, môi trường xung quanh và hạn mức ngân sách. Hansinco chuyên cung cấp các loại máy ổn áp Hansinco và máy biến áp chất lượng cao, đáp ứng đa dạng nhu cầu dân dụng và công nghiệp. Sản phẩm đảm bảo an toàn, hoạt động ổn định và được bảo hành chính hãng.
