Đề tài nghiên cứu khoa học tổng quan về máy biến áp và trạm biến áp

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP VÀ TRẠM BIẾN ÁP
I. Vai trò và công dụng máy biến áp
Một hệ thống cung cấp điện thông thường bao gồm các khâu cơ bản sau: phát điện,
truyền tải, phân phối và sử dụng điện. Để dẫn điện từ nhà máy phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải
có đường dây tải điện. Thông thường khoảng cách từ nơi sản xuất điện đến hộ tiêu thụ lớn, một
vấn đề đặt ra là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao phải đảm bảo chất lượng điện năng, tổn
thất ít và kinh tế nhất.

Sơ đồ cung cấp điện đơn giản
Giả sử hộ tiêu thụ có công suất P, hệ số công suất cosφ, điện áp của đường dây truyền tải là U,
thì dòng điện truyền tải trên đường dây là:

I

P
= U cos
ϕ

Và tổn hao công suất trên đường dây:

P2
∆ P = R đ . I = Rđ . 2 2
U cos ϕ
2

Trong đó: Rđ là điện trở đường dây tải điện và cos

là hệ số công suất của lưới điện, còn

là

góc lệch pha giữa dòng điện I và điện áp U.
Từ các công thức trên cho ta thấy, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện
áp truyền tải càng cao thì dòng điện chạy trên đưởng dây sẽ càng bé, do đó trọng lượng và chi
phí dây dẫn giảm xuống, tiết kiệm được kim loại màu, đồng thời tổn hao năng lượng trên đường

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 1


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

dây giảm xuống. Mặt khác để đảm bảo chất lượng điện năng trong hệ thống điện, với đường dây
dài không thể truyền dẫn ở điện áp thấp. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa người ta
phải dùng điện áp cao, thường là 35, 110, 500 kV…trên thực tế các máy phát điện chỉ phát ra
điện áp từ 3

21 kV, do đó phải có thiết bị nâng điện áp ở đầu đường dây. Trong khi đó các hộ

tiêu thụ thường yêu cầu điện áp thấp, từ 0,4

6 kV, vì vậy cuối đường dây phải có thiết bị giảm

điện áp xuống. Thiết bị dùng để tăng điện áp ở đầu đường dây và giảm áp ở cuối đường dây gọi
là máy biến áp (MBA).
Máy biến áp là một phần quan trọng của hệ thống điện. Nó chuyển năng lượng với hiệu
quả rất cao từ mức điện áp này sang mức điện áp khác. Nếu như bỏ qua phần tổn hao trong máy
biến áp thì năng lượng phía thứ cấp gần như bằng năng lượng phía sơ cấp.
Từ đó ta có định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc theo
nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này
thành một hệ thống dòng xoay chiều ở cấp điện áp khác, với tần số không thay đổi.
Các loại máy biến áp chính:
 MBA lực dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
 MBA chuyên dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu…
 MBA tự ngẫu dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công
sất lớn.
 MBA đo lường dùng để giảm điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu
chuẩn hoặc để điều khiển.
 MBA thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao.
Trong một hệ thống cung cấp điện, máy biến áp cần đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật để vận
hành hiệu quả, bên cạnh đó máy biến áp còn phải thỏa mãn các chỉ tiêu về kinh tế.
Tổng chi phí của một phương án cung cấp điện bất kỳ nào cũng gồm hai phần: tổng vốn
đầu tư ban đầu V và chi phí vận hành hằng năm C. Trong hai thành phần này, vốn đầu tư ban
đầu được bỏ ra trong thời gian ngắn trong khi đó chi phí vận hành hằng năm thì kéo dài trong
nhiều năm.
Tổng vốn đầu tư ban đầu V hầu như dựa hoàn toàn vào các ước lượng. Các dữ liệu trong quá khứ
cũng như trong hiện tại chỉ giúp tăng cường độ tin cậy, nâng cao độ chính xác đến mức có thể vì
luôn có sự thay đổi của giá cả và sự tiến bộ của công nghệ.
Tổng vốn đầu tư ban đầu:

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114

: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 2


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

V = V1 + V2 + V3
V1: chi phí mua mới thiết bị và chi phí xây dựng trực tiếp.
V2: chi phí tồn kho cho các thiết bị và vật tư được sử dụng cho xây dựng mới.
V3: chi phí xây dựng gián tiếp
Chi phí vận hành hàng năm C
C = C 1 + C2 + C 3 + C4 + C 5
C1: chi phí vận hành về công bảo quản.
C2: chi phí vật tư dự trữ bảo quản.
C3: chi phí khấu hao.
C4: tổn thất điện năng.
C5: chi phí mất điện
Trong tổng vốn đầu tư ban đầu thì chi phí cho việc mua mới các thiết bị và đặc biệt là
máy biến áp chiếm phần lớn. Đối với các dự án nhỏ, phụ tải ít, dung lượng máy biến áp không
nhiều thì không đòi hỏi tính toán phụ tải thật sự chính xác. Sự chênh lệch giữa các cấp máy biến
áp nhỏ dẫn đến số vốn đầu tư ban đầu không bị ảnh hưởng nhiều. Do đó nếu ta chọn dung lương
máy biến áp lớn hơn một ít thì chi phí đầu tư có nhích lên nhưng bù lại thì máy biến áp đảm bảo
cung cấp điện đầy đủ cho phụ tải, có thể mở rộng phụ tải sau này đồng thời tuổi thọ máy biến áp
cũng dài hơn. Đối với các dự án lớn thì chi phí bỏ ra cho trạm biến áp là vô cùng lớn, đòi hỏi
phải tính thật chính xác phụ tải điện sao cho chi phí thấp nhất mà vẫn đảm bảo cấp điện cho phụ
tải.
II. Khái niệm và phân loại trạm biến áp

1. Khái niệm
Trạm biến áp là nơi biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác, là điểm
trung chuyển điện năng giữa hệ thống truyền tải và hệ thống phân phối. Nó đóng vai trò rất quan
trọng trong hệ thống cung cấp điện.
2. Phân loại

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 3


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

a. Phân loại theo cấp điện áp:
 Trạm tăng áp: thường đặt ở các nhà máy điện có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy
phát đến điện áp cao hơn để truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa.
 Trạm hạ áp: đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ đại lượng cao hơn đến đại lượng
thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện.
b. Phân loại theo nhiệm vụ:
 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp chính: Trạm này nhận điện từ hệ
thống điện có điện áp 35 → 220KV biến đổi thành các cấp điện áp 10KV hay 6KV. Cá
biệt có khi xuống 0.4KV.

 Trạm biến áp phân xưởng: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành
các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xưởng. Phía sơ cấp thường là 10KV,
6KV hoặc 15KV hoặc 35KV, còn phía thứ cấp có các điện áp 220/127V, 380/220V hoặc
660V.

c. Phân loại về phương diện cấu trúc:
 Trạm biến áp ngoài trời: Ở trạm này các thiết bị ở phía cao áp đều đặt ngoài trời, còn
phần phân phối điện áp thấp thì đặt trong nhà hoặc trong các tủ sắt chế tạo sẵn chuyên
dùng để phân phối phần phần hạ thế. Xây dựng trạm ngoài trời sẽ giúp tiết kiệm được
kinh phí xây dựng hơn so với xây dựng trạm trong nhà.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 4


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

 Trạm biến áp trong nhà: Ở trạm này, tất cả các thiết bị điện đều đặt trong nhà, ngoài ra vì
điều kiện chiến tranh, người ta còn xây dựng những trạm biến ngầm. Loại này chi phí xây
dựng khá tốn kém.

Ngoài ra trong hệ thống điện còn có các trạm khác: trạm đóng cắt, trạm nối, trạm chỉnh lưu, trạm
nghịch lưu
3. Cấu trúc cơ bản trạm biến áp

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 5

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Về mặt cơ bản một trạm biến áp bao gồm những thiết bị được nối với nhau một cách hợp lý và
chính xác.
 Máy biến áp
 Các khí cụ và thiết bị phân phối điện áp cao và hạ áp các thiết bị này có nhiệm vụ nhận
nguồn điện từ một số nơi cung cấp, và phân phối cho các phụ tải, qua các đường dây tải
điện bao gồm các thiết bị sau:
 Thiết bị đóng cắt
o Máy cắt điện
o Dao cách ly 3 pha có tiếp đất ở 2 phía
 Khí cụ đo lường
o Máy biến điện áp
o Máy biến dòng
 Khí cụ bảo vệ mạch điện
o Role bảo vệ các loại
o Aptomat
o Cầu chì tự rơi
 Các khí cụ điều khiển
o Tần số
o Bù công suất
o Điều chỉnh điện áp
o Điều chỉnh dòng
 Các thanh góp bên cao áp, hạ áp, sứ, trụ.
 Hệ thống tiếp địa.
 Hệ thống chống sét.
 Hệ thống làm mát.
III.Quy trình tính toán và thiết kế trạm biến áp (TBA)

Trong thiết kế cung cấp điện, chi phí đầu tư cho máy biến áp chiếm một phần không
nhỏ trong tổng chi phí. Do đó việc lựa chọn vị trí, số lượng, dung lựợng máy biến áp là
nhiệm vụ rất quan trọng. Việc tính toán chính xác đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho
phụ tải trong điều kiện bình thường và trong điều kiện sự cố với các tải quan trọng, đồng
thời giảm chi phí lắp đặt, vận hành cũng như vốn đầu tư ban đầu của mạng điện.
Những yêu cầu và nội dung trong thiết kế:
 Khi thiết kế trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải phải đảm bảo cho phụ tải luôn luôn
đủ điện năng với chất lượng nằm trong phạm vi cho phép.
 Một phương án hợp lí phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
o Vốn đầu tư nhỏ, chú ý tiết kiệm được ngoại tệ quý và đầu tư hiếm.
o Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất hộ tiêu thụ.
SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 6


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

o Chi phí vận hành hàng năm thấp.
o Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
o Thuận lợi cho vận hành và sửa chữa.
Trên thực tế những yêu cầu trên thường mâu thuẩn nhau nên người thiết kế phải biết cân
nhắc và kết hợp hài hòa các yếu tố tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. Người thiết kế đưa ra nhiều
phương án khả thi, sau đó dùng phương pháp so sánh kinh tế kĩ thuật giữa các phương án, từ đó
rút ra phương án tối ưu để thi công.
1. Thu thập dữ liệu ban đầu
 Xác định nhu cầu điện của các hộ tiêu thụ hay phụ tải ở thời điểm hiện tại và dự đoán

trong tương lai.
 Xác định vị trí, mặt bằng để đặt trạm biến áp.
 Tìm hiểu môi trường xung quanh để xây dựng trạm biến áp trong nhà hay ngoài trời.
 Chọn nguồn cung cấp cho trạm.
2. Tính toán chọn thiết bị
Dựa vào đồ thị phụ tải hay các phương pháp tính toán công suất đặt để chọn số lượng và
dung lượng máy biến áp.
 Đưa ra nhiếu phương án, sơ đồ khác nhau có tính khả thi.
 Tính toán kinh tế kĩ thuật để chọn ra phương án tối ưu.
 Tính toán triệt để tiết kiệm dây dẫn và khí cụ điện.
 Tính toán ngắn mạch và chọn thiết bị bảo vệ .
 Tính toán chống sét bảo vệ trạm.
 Tính toán hệ thống tiếp địa.
3. Chọn vị trí, số lượng và công suất của máy biến áp.
a. Xác định vị trí máy biến áp
Vị trí đặt của trạm biến áp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
 Gần tâm phụ tải.
o Giảm chi phí đầu tư và tổn thất điện năng.
o Giảm chi phí giải tỏa đền bù.
o Đảm bảo tính khả thi.
 Thuận tiện cho việc vận hành và thi công trạm biến áp.
o Đường bộ và đường thủy.
o Xây dựng đường công vụ.
 Thuận lợi cho việc thiết kế và thi công các lộ vào ra.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 7

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

o Rất quan trọng với các trạm trong thành phố
o Sơ đồ nối dây đơn giản, dễ dàng
 An toàn vận hành.
 Có khả năng mở rộng.
o Phải tính toán trong thiết kế.
o Chuyển từ trạm AIS  trạm GIS .
 Không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
o Tiếng ồn, ô nhiễm dầu.
o Phòng cháy chữa cháy.
o Nhiễm từ.
Trong thực tế việc lắp đặt thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn. Do đó tùy vào
điều kiện cụ thể mà ta chọn vị trí đặt. Vị trí của trạm biến áp có thể ở độc lập bên ngoài, liền kề
với phân xưởng, hoặc đặt bên trong phân xưởng.
b. Xác định số lượng máy biến áp:
Số lượng máy biến áp trong trạm biến áp phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: yêu cầu về
tính liên tục cấp điện của hộ tiêu thụ, yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp hợp lý, yêu
cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp..
Khi xác định số lượng trạm của xí nghiệp, số lượng và công suất máy biến áp trong một
trạm chúng ta cần lưu ý đến mức độ tập trung hay phân tán của phụ tải trong xí nghiệp và tính
chất quan trọng của phụ tải về phương diện cung cấp điện. Chúng ta phải tiến hành so sánh kinh
tế - kỹ thuật ngay khi xác định các phương án cung cấp điện.
• Muốn vậy chúng ta cần nghiên cứu:
 Đồ thị phụ tải hằng ngày, xác định cho một ngày làm việc bình thường và xác định cho
một ngày nghỉ, ở mùa nắng và mùa mưa, hoặc mùa hè và mùa động
 Đồ thị phụ tải hằng năm của một xí nghiệp tính theo tổng số lượng giờ trong một năm.

• Số lượng và công suất máy biến áp được xác định theo các tiêu chuẩn kinh tế kĩ thuật sau
đây:
 An toàn, liên tục cung cấp điện.
 Vốn đầu tư bé nhất.
 Chi phí vận hành hằng năm bé nhất.
• Ngoài ra cần lưu ý đến việc:
 Tiêu tốn kim loại màu bé nhất
 Các thiết bị và khí cụ điện phải nhập được để dàng v.v…
 Dung lượng của máy biến áp trong xí nghiệp nên đồng nhất, ít chủng loại để giảm số
lượng và dung lượng máy biến áp dự phòng.
 Sơ đồ nối dây của trạm nên đơn giản, chú ý đến sự phát triển của phụ tải sau này.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 8


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

c. Dung lượng máy biến áp
Chọn công suất máy biến áp phải thỏa mãn những điều kiện sau:
 Đảm bảo tính liên tục cung cấp điện.
 Độ dự trữ khi phụ tải phát triển.
 Đảm bảo tuổi thọ của máy biến áp (hao mòn cách điện do nhiệt).
 Đảm bảo chỉ tiêu về kinh tế.
 Khả năng quá tải cho phép.
IV. Các phương pháp lựa chọn máy biến áp

Máy biến áp được chọn sau khi đã xác định nhu cầu điện tiêu thụ. Có nhiều phương pháp
lựa chọn máy biến áp nhưng mỗi phương pháp đều có những hạn chế của nó: những phương
pháp tính toán nhanh, đơn giản thì cho kết quả kém chính xác, sai số nhiều còn những phương
pháp cho kết quả gần đúng thì phép tính phức tạp, tốn nhiều thời gian xem xét, đánh giá.
Sau đây là một vài phương pháp lựa chọn máy biến áp:
 Phương pháp dựa vào công suất tính toán
 Phương pháp dựa vào đồ thị phụ tải
 Phương pháp dựa vào chế độ nhiệt

Chương 2:

CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO PHỤ TẢI TÍNH TOÁN
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Phụ tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với phụ tải thực tế về
mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách nhiệt. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 9


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ mà phụ tải thực tế gây ra. Vì vậy việc lựa chọn thiết bị theo phụ
tải tinh toán sẽ đảm bảo an toàn cho thiết bị về mặt phát nóng.
Khi thiết kế cung cấp điện hay lắp đặt trạm biến áp cho một công trình thì nhiệm vụ đầu
tiên là phải xác định được nhu cầu điện của công trình đó. Tùy theo quy mô của công trình mà

nhu cầu điện xác định theo phụ tải thực tế hoặc tính đến sự phát triển về sau này. Do đó xác định
nhu cầu điện là giải quyết bài toán tính toán phụ tải điện và dự báo phụ tải ngắn hạn hoặc dài hạn
Phụ tải cần xác định trong giai đoạn tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện gọi là phụ tải
tính toán. Cần lưu ý phân biệt phụ tải tính toán và phụ tải thực tế khi các nhà máy đã đi vào hoạt
động. Phụ tải tính toán là phụ tải gần đúng chỉ để tính toán thiết kế hệ thống cung cấp điện còn phụ tải
thực tế là phụ tải chính xác có thể xác định được bằng các đồng hồ đo điện trong quá trình vận hành.
Phụ tải tính toán phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, bên cạnh đó công trình điện thường phải
được thiết kế, lắp đặt trước khi có đối tượng sử dụng điện. Do vậy xác định chính xác phụ tải
tính toán là một việc rất khó khăn.. Do tính chất quan trọng nên nhiều công trình nghiên cứu và
có nhiều phương pháp tính toán phụ tải điện. Song phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố và
biến động theo thời gian nên vẫn chưa có phương pháp nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi.
Trong thực tế thiết kế, khi đơn giản công thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số ±10%.
II. MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG
Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp
điện như: máy biến áp, các thiết bị đóng cắt bảo vệ, dây dẫn.. tính toán tổn thất công suất, tổn thất
điện năng, điện áp, lựa chọn dung lượng tụ bù công suất phản kháng. Sử dụng phụ tải tính toán để
chọn lựa thiết bị sẽ đảm bảo các thiết bị làm việc theo đúng chế độ đã định mà không gây ra các tổn
hại về điện, nhiệt và cơ. Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ
làm việc.. của các thiết bị điện. Do đó việc xác định phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn
nhưng không kém phần quan trọng. Bởi vì nếu phụ tải tính toán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế
thì sẽ làm giảm tuổi thọ các thiết bị điện, nguy hiểm hơn là có thể gây ra cháy nổ. Ngược lại nếu phụ
tải tính toán lớn hơn thực tế sẽ gây ra lãng phí, thiệt hại về kinh tế do các thiết bị điện được chọn vượt
quá yêu cầu.
Để xác định phụ tải tính toán người ta đưa ra các phương pháp tính dựa trên những yếu tố
như điều kiện làm việc, chu trình hoạt động nhưng chủ yếu là dựa trên kinh nghiệm lắp đặt và số
liệu thống kê. Chính vì vậy phương pháp này thường chỉ áp dụng đối với những công trình nhỏ
hoặc vừa vì kết quả cho ra tương đối chính xác, đơn giản trong tính toán.
Đối với những công trình lớn, có tầm quan trọng cần phải tính chính xác công suất của
phụ tải để lựa chọn biến áp vì chi phí đầu tư cho máy biến áp là rất lớn, máy biến áp có công suất

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 10


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

càng lớn thì giá thành càng cao. Trong những trường hợp đó ta cần phương pháp tính chính xác
hơn.
III.CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.
Các phương pháp xác định phụ tải tính toán được chia thành 2 nhóm sau:
Nhóm 1: Đây là nhóm phương pháp sử dụng các hệ số tính toán dựa trên kinh nghiệm
thiết kế và vận hành. Đặc điểm của phương pháp này là tính toán thuận tiện nhưng cho kết quả
gần đúng bao gồm:
 Phương pháp hệ số nhu cầu.
 Phương pháp suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.
 Phương pháp suất phụ tải trên đơn vị diện tích sản xuất.
Nhóm 2: Đây là nhóm các phương pháp dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê. Đặc
điểm của phương pháp này là có kể đến ảnh hưởng cuả nhiều yếu tố, do đó
kết quả chính
xác hơn bao gồm:
 Phương pháp công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải.
 Phương pháp công suất trung bình và phương sai của phụ tải.
 Phương pháp số thiết bị hiệu quả.
1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu
Phụ tải tính toán được xác định theo công thức:
n

Ptt = ∑ knci.Pđmi
i =1

Qtt = Ptt.tgφtb

S tt = Ptt2 + Qtt2
Trong đó:

cos ϕ =

Ptt
Stt

Knci: Là hệ số nhu cầu của thiết bị thứ i
Pđmi: Là công suất đặt của thiết bị thứ i
cos ϕ : là hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị
n : số thiết bị trong nhóm

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 11


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Hệ số nhu cầu của các nhóm thiết bị khác nhau được xác định theo kinh nghiệm vận hành và

thiết kế.
Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:
Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh, có xem xét đến công
suất của từng thiết bị.
Nhược điểm: kết quả không thật chính xác do hệ số nhu cầu là số liệu cho trước không
phụ thuộc vào chế độ vận hành và số thiết bị trong nhóm.
Theo sổ tay tra cứu, Knc là hằng số, điều này chỉ đúng khi số thiết bị trong nhóm lớn và hệ số sử
dụng lớn. Trong trường hợp tổng quát, nếu lấy Knc là hằng số thì tính toán sẽ gặp sai số lớn.
Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán nhỏ, không cần sự
chính xác cao, hệ số Knc được chọn dựa trên kinh nghiệm hoặc xác định được qua những công
trình tương tự.
2. Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất (Phụ tải
điện trường học, hoặc phân xưởng sản xuất)
Với các phân xưởng sản xuất có thiết bị phân bố đều trên diện tích sản xuất như phân xưởng
may, phân xưởng dệt,..thì công suất tính toán được xác định theo biểu thức:
Ptt = Po.F
Trong đó:
F – diện tích sản xuất, phòng học.. (m2).
Po – suất phụ tải trên đơn vị diện tích P = (15 - 20) (W/m2)
Giá trị Po được đưa ra dựa vào kinh nghiệm vận hành và thống kê. Tùy theo từng loại công trình,
thiết bị, tiêu chuẩn nhất định ta có thể chọn giá trị Po thích hợp.
Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:
Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh.
Nhược điểm: công suất được phân bố đều, chế độ làm việc của từng thiết bị không được
tính đến nên kết quả có sự sai biệt.
Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán không lớn, không cần
sự chính xác cao, hệ số Po được chọn dựa trên kinh nghiệm, nó thường được dùng trong giai
đoạn thiết kế sơ bộ, khi phụ tải các phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối
đều.
3. Theo KVA/ hộ (phụ tải ánh sáng sinh hoạt)

Đây là phụ tải điện của các hộ gia đình, phòng học, nông thôn.. các gia đình dùng điện
không có sự chênh lệch nhiều.
Phụ tải tính toán được xác định như sau:

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 12


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Ptt = Po.H
Qtt = Ptt.tgφ
Trong đó:
H – số hộ sử dụng.
Po – suất phụ tải tính toán cho 1 hộ, thường lấy Po = (0,5 – 0,8) (KW/hộ)
Với: 0,5: dành cho khu vực thuần nông.
0,6 – 0,8: dành cho khu vực có nghề phụ hoặc làng xóm ven đường.
Để phục vụ sinh hoạt các hộ thường dùng nhiều loại thiết bị điện gia dụng khác nhau như: đèn,
quạt, tivi, radio, bàn là, tủ lạnh.v.v…Trong tính toán cung cấp điện thường lấy hệ số công suất
chung là cosφ = 0,85.
Phụ tải tính toán tổng bao gồm các thôn xóm, trường học, trạm bơm v.v..
n

Pt = Kdt ∑ Ptti
i =1
n

Qt = Kdt ∑ Qtti
i =1

St = √P2t +Q2t
Kđt – hệ số đồng thời
Với
n = 1, 2 → Kdt = 1
n = 3, 4 → Kdt = 0.85 → 0.9
n = 5, 6, 7 → Kdt = 0.8 → 0.85
Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:
Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán nhanh.
Nhược điểm: tính toán theo sự phỏng đoán bình quân mức tiêu thụ điện dẫn đến kết quả
chỉ dừng lại ở mức tương đối.
Phạm vi ứng dụng: Áp dụng cho những phụ tải có cùng tính chất, phụ tải không đổi, mức tiêu
thụ điện năng không cao, tính toán trên bình diện rộng như khu vực nông thôn, phòng học, hộ gia
đình..
4. Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm.
Đối với xí nghiệp có đồ thị phụ tải ít thay đổi và cho kết quả tương đối chính xác (xí
nghiệp hóa chất, xí nghiệp điện phân,xí nghiệp gia công,…) thì công suất tính toán được xác
định theo công thức :

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 13


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Ptt =

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

M .w0
Tmax

Trong đó:
M: Là số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong 1 năm.
wo: Là suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm).
Tmax: Là thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h).
Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:
Ưu điểm: phương pháp này đơn giản, thuận tiện, tính toán dựa trên số liệu có sẵn
Nhược điểm: tính toán trên số liệu không dựa vào điều kiện cụ thể, chế độ hoạt động, làm
việc, từng giai đoạn.. kết quả kém chính xác
Phạm vi áp dụng: Chỉ áp dụng ở những công trình nhỏ công suất tính toán không lớn, không cần
sự chính xác cao, xí nghiệp có đồ thị phụ tải ít thay đổi, chế độ hoạt đông giống nhau, sản phẩm
tạo ra liện tục và đồng đều trong năm.
5. Phương pháp xác định phụ tải tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình (phương
pháp số thiết bị hiệu quả)
Trong phương pháp này ta đã biết hết thông tin về đối tượng sử dụng điện: công suất,
chủng loại động cơ, vị trí đặt trong phân xưởng và đặc tính kĩ thuật, công nghệ của chúng.
Nhiệm vụ của người thiết kế là là phải đưa ra phương án cung cấp điện hợp lý cho các phân
xưởng và thiết kế mạng hạ áp phân xưởng đưa điện đến từng động cơ.
Để xác định phụ tải điện phân xưởng, ta chia thành các nhóm máy cho các động cơ đặt
gần nhau, mỗi nhóm khoảng 8 → 12 máy, sau đó xác định phụ tải điện cho từng nhóm máy và
cuối cùng cho cả phân xưởng.
Phụ tải tính toán cho một nhóm n máy xác định theo công thức căn cứ vào công suất
trung bình Ptb và hệ số cực đại Kmax
n

Ptt = Kmax.Ptb = Kmax.Ksd.Pt = ∑ Pđmi
Qtt = Ptt.tgφ

i =1

Trong đó:
Ptt – công suất trung bình của nhóm máy trong thời gian khảo sát, thường lấy là 1 ca hoặc
1 ngày đêm.
Pđm – công suất định mức của máy

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 14


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Ksd – hệ số sử dụng
Cosφ – hệ số công suất của máy công cụ, tra PL1 với nhóm máy công cụ Cosφ = 0.5÷0.6
Kmax – hệ số cực đại,tra PL5 (theo ksd, nhq)
Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq là số thiết bị giả tưởng có công suất bằng nhau, có cùng
chế độ làm việc và gây ra một phụ tải tính toán đúng bằng phụ tải tính toán do nhóm thiết bị thực
tế gây ra. Ý nghĩa của nhq là ở chổ một nhóm máy bất kì bao gồm nhiều máy có công suất khác
nhau, đặt tính kĩ thuật khác nhau, chế độ làm việc, quá trình công nghệ khác nhau để tính chính
xác phụ tải điện người ta dựa vào đại lượng trung gian n hq nhằm giúp cho việc xác định phụ tải
điện của nhóm máy dễ dàng tiện lợi và sai số trong giới hạn cho phép.

Các bước tính toán và xác định nhq :
 Bước 1: Xác định số thiết bị n trong nhóm
 Bước 2: Xác định công suất thiết bị lớn nhất trong nhóm (Pmax)
 Bước 3: Xác định n1 thiết bị thỏa điều kiện Pđmi ≥

P

max

2

 Bước 4: Xác định tổn thất công suất của n1 thiết bị
n1

P = ∑P
1

i =1

 Bước 5 : Xác định n* =

đmi

p1
n1
và P* =
p
n

 Bước 6: Tra bảng 3.3 trang 31 sách “Giáo trình cung cấp điện” của thầy Quyền Huy Ánh

tìm nhq*
 Bước 7: Tìm nhq = nhq* × n
 Bước 8 : Tra bảng 3.2 trang 29 sách “Giáo trình cung cấp điện ”của thầy Quyền Huy Ánh
tìm Kmax
n
 Bước 9: Ptt = Kmax ∑ P đmi × Ksdi
i =1

Ở phương pháp này có những ưu_ nhược điểm sau:
Ưu điểm: cho kết quả tương đối chính xác vì đã xét đến các yếu tố quan trọng như: số
lượng của các thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất và chế độ làm việc của
chúng.
Nhược điểm: tính toán phức tạp.
Phạm vi áp dụng: Thường được áp dụng tính toán cho các phân xưởng, xí nghiệp có số lượng
máy móc nhiều, công suất lớn, đã có được nhiều thông tin về phụ tải, có các bảng tra cứu các
thông số.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 15


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Chương 3:

CHỌN MÁY BIẾN ÁP THEO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 16


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong hệ thống điện, máy biến áp là một mắt xích quan trọng không chỉ vì vai trò của nó
trong hệ thống mà còn vì máy biến áp chiếm một phần đáng kể trong tổng số vốn đầu tư của hệ
thống điện. Vì vậy việc chọn lựa vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp phải
được tính toán phù hợp sao cho chi phí đầu tư bé nhất mà vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật.
Công suất máy biến áp cần đảm bảo cung cấp điện năng cho tất cả các hộ tiêu thụ trong điều kiện
vận hành bình thường và có xét đến trường hợp quá tải sự cố. Một trong những cách xác định
công suất của máy biến áp đó là dựa vào đồ thị phụ tải.
II.MỤC ĐÍCH
Đồ thị phụ tải là quan hệ của công suất phụ tải theo thời gian và đặc trưng cho nhu cầu
điện của từng thiết bị, nhóm thiết bị, phân xưởng hay xí nghiệp. Qua đồ thị phụ tải ta biết được
công suất thực sự của thiết bị trong từng điều kiện vận hành, chế độ làm việc cụ thể. Khi đó việc
chọn lựa máy biến áp theo đồ thị phụ tải sẽ cho ra kết quả gần chính xác nhất so với các phương
pháp khác.
Theo đồ thị phụ tải ta chọn máy biến áp theo 2 điều kiện sau:
 Chọn theo điều kiện làm việc bình thường có xét đến quá tải cho phép (quá tải bình
thường).
 Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làm việc
song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện.

III.XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP
Dung lượng của MBA được chọn sao cho ứng với một môi trường làm việc cụ thể và hệ
thống làm mát nhất định, MBA có thể làm việc với công suất định mức Sđm trong suốt thời gian
phục vụ của nó Tđm. Song trong điều kiện thực tế vận hành, phụ tải của MBA luôn thay đổi và
phần lớn thời gian làm việc với phụ tải bé hơn định mức. Khi đó sự hao mòn về cách điện của
MBA sẽ nhỏ hơn định mức do nhiệt độ của MBA nhỏ hơn nhiệt độ cho phép dẫn đến tuổi thọ
MBA tăng lên. Và ngược lại những lúc phụ tải lớn hơn công suất định mức trong giới hạn cho
phép vẫn có thể cho MBA làm việc nhưng với hao mòn cách điện vượt qua định mức làm giảm
tuổi thọ của MBA. Từ đó ta thấy rằng MBA có thể được chọn theo khả năng quá tải để giảm
dung lượng, tiết kiệm vốn đầu tư ban đầu trong khi vẫn đảm bảo các yếu tố an toàn, kỹ thuật và
tuổi thọ chung của MBA.
1. Quá tải bình thường của MBA (Trường hợp trạm chỉ đặt một MBA).

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 17


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Quá tải bình thường là quá tải thường xuyên của MBA, có tính chất chu kỳ (một ngày
đêm, một tháng, một mùa..). Trong mỗi chu kỳ có một phần thời gian MBA làm việc quá tải (S >
Sđm), phần lớn thời gian còn lại của chu kỳ MBA làm việc non tải (S < Sđm). Hệ số quá tải thường
xuyên có thể xác định từ đồ thị khả năng quá tải của MBA. Đó là quan hệ giữa hệ số quá tải cho
phép K2cp, hệ số phụ tải bậc 1 (K1) và thời gian quá tải t.
Công suất định mức của MBA chọn theo khả năng quá tải của MBA. Để sử dụng phương pháp
này cần phải biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc của MBA thành hai bậc đẳng trị.

Công suất đẳng trị của MBA trong khoảng thời gian xem xét được xác định theo biểu thức:
n

Sđti=

S t + S t + ... + S t
=
t1 + t2 + ... + tn
2
1 1

2
2 2

2
n n

∑S t
i =1
n

∑t
i =1

i

2
i i

i

i

Trong đó S là phụ tải của MBA ở thời gian t .
Đồ thị phụ tải của MBA có rất nhiều dạng, dưới đây ta sẽ xem xét một số dạng thường gặp của
đồ thị phụ tải MBA:
Đồ thị phụ tải nhiều bặc của MBA có một cực đại vào buổi chiều. Theo biểu thức trên S
2

đt1

đt2

1

được tính trong khoảng thời gian lúc quá tải là t và S được tính với thời gian t trước lúc quá
tải 10h. (hình a).
Đồ thị phụ tải nhiều bặc của MBA có một cực đại vào buổi sáng. Tương tự S
2

đt1

đt2

được tính

1

trong khoảng thời gian lúc quá tải là t và S được tính với thời gian t sau khi kết thúc quá tải
10h. (hình b).

Đồ thị phụ tải có hai cực đại trong một ngày thì phụ tải đẳng trị bậc hai được tính đối với
cực đại nào có tổng

∑St

i i

đt2

đt1

đạt trị số lớn nhất. Khi đó sẽ chọn được S , và S được tính như

trường hợp trên. (hình c, d).

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 18


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

đt2

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Hình a.

Hình b.

Hình c.

Hình d.

Nếu S < 0.9 S

max

đt2

thì ta chọn S = 0.9 S

max

2

và thời gian quá tải t ’ được tính theo công thức quy

đổi:

t2' =

S đt2 2t2
(0.9 S max ) 2
tb

Nếu MBA làm việc ở những nơi có nhiệt độ trung bình hằng năm θ lớn hơn nhiệt độ trung bình
đm

hằng năm định mức θ thì công suất đẳng trị phải điều chỉnh theo biểu thức sau:

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 19


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

S đti = S đti (1 −

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

θ tb − θ đm
)
100

Quá tải cho phép của MBA theo đường cong khả năng tải được xác định dựa vào hệ số phụ tải K

1

2

và K :

K1 =
1

Sđt1

Sđm

K2 =

Sđt 2
Sđm

2

Từ K và t ta tra được các đường cong quá tải của MBA để tìm K
2

2cp

Nếu K ≤ K

2cp

2

và so sánh với K .

thì MBA đã chọn là chấp nhận được, ngược lại ta cần thay đổi công suất MBA.

Trong các trường hợp trên chỉ cho phép K

2cp

2cp

≤ 1.5, khi K

≥ 1.5 cần phải có sự cho phép của

nhà sản xuất MBA.
Hệ số quá tải bình thường khi không có đường cong quá tải cho phép có thể được tính theo quy
tắc 3%:
qt

đk

K = 1+(k - 1)×0.3
đk

Với k là hệ số điền kín phụ tải được tính bằng tỷ số giữa công suất trung bình và công suất cực
đại:

K đk =

Stb
S max

Phương pháp quá tải thường xuyên được sử dụng cho việc lựa chọn máy biến áp có công suất
lớn , đòi hỏi độ chính xác cao và với trạm chỉ cần một máy biến áp. Đối với trạm hai máy biến áp
ta không cần kiểm tra quá tải thường xuyên vì hai máy biến áp làm việc song song nên lúc bình
thường luôn non tải.
2. Quá tải sự cố MBA (Trường hợp trạm đặt hai MBA trở lên).
Khi chọn công suất máy biến áp cần xét đến khả năng quá tải của máy biến áp còn lại ở
chế độ sau sự cố. Trong trường hợp sự cố một trong các máy biến áp, máy biến áp thứ hai cần
đảm bảo toàn bộ công suất của các hộ tiêu thụ loại I và loại II. Trong thực tế vận hành, sự cố

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 20


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

MBA ít khi xảy ra nhưng để đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, MBA có thể
cho phép làm việc với hệ số quá tải sự cố lớn hơn quá tải bình thường. Công suất của mỗi MBA
trong trạm n MBA được xác định theo biểu thức:
S max
S≥
k (n − 1)
Trong đó:
Smax: phụ tải cực đại của trạm.
n: số MBA trong trạm.
k: hệ số quá tải sự cố MBA. Hệ số này thể hiện khả năng quá tải của MBA và được xác
định tùy theo hãng chế tạo. Nếu không có thông tin cụ thể ta lấy k=140% cho các MBA Liên Xô
với thời gian quá tải không quá 5 ngày đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6h và 130% cho các
máy của những hãng khác theo tiêu chuẩn IEC354.
Khi lựa chọn công suất MBA theo điều kiện quá tải sự cố thì hệ số quá tải sự cố MBA cần được
xem xét như một hệ số tính toán. Trị số này còn tùy thuộc vào các điều kiện cụ thể như: đồ thị
phụ tải, nhiệt độ môi trường, thời gian quá tải.. Việc tính toán này sẽ giúp ta giảm được công suất
đặt và tổn hao trong các MBA.
Dưới đây là đồ thị khả năng quá tải của MBA của hãng ABB:

Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 20°C.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 21


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 30°C.

Đường cong quá tải của MBA với nhiệt độ môi trường là 40°C.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 22


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Chương 4:

CHỌN MÁY BIẾN ÁP DỰA VÀO CÁC CHẾ ĐỘ NHIỆT

I. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN MÁY BIẾN ÁP.

Trong quá trình hoạt động, làm việc máy biến áp bị phát nóng nguyên nhân là do tổn thất
trong máy biến áp biến thành nhiệt năng làm tăng nhiệt độ của nó và tỏa ra môi trường xung
quanh. Nguồn nhiệt này chủ yếu phát ra từ tổn hao trong cuộn dây biến thành nhiệt. Thực
nghiệm cho thấy rằng khi nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây máy biến áp bằng 98°C thì thời
gian phục vụ của cách điện (máy biến áp)bằng khoảng 20 đến 25 năm. Nhiệt độ điểm nóng nhất
của cuộn dây cho phép cao hơn nhiệt độ trung bình của nó là 13°C, như vậy nhiệt độ trung bình
của cuộn dây trong điều kiện vận hành định mức bằng 85°C. Chế độ máy biến áp với tuổi thọ lớn
hơn được cho là không hợp lý bởi vì sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật công nghệ chế tạo
và cấu tạo máy biến áp cần phải được thay đổi theo nhịp độ tiến bộ kỹ thuật. Từ đó việc chọn lựa
máy biến áp theo các chế độ nhiệt chính là việc tính toán lựa chọn sao cho máy biến áp có thể
hoạt động trong các chế độ vận hành bình thường và quá tải nhưng vẫn đảm bảo tuổi thọ trung
bình của máy biến áp là không đổi.
II. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP KHI PHỤ TẢI XÁC LẬP.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 23


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Khi máy biến áp mang tải nhiệt độ của nó tăng lên. Sự truyền nhiệt của máy biến áp được
thực hiện bằng dẫn nhiệt, bức xạ và đối lưu. Hình bên dưới biểu diễn sự phân bố nhiệt độ từ cuộn
dây đến môi trường không khí xung quanh của máy biến áp dầu:
• Trục tung biểu diển sự giáng nhiệt độ của cuộn dây, dầu, thùng dầu và không khí, trong
đó lấy nhiệt độ chỗ nóng nhất là 100%.
• Trục x là sự phân bố từ tâm máy biến áp ra ngoài.

Đoạn 1-2 biểu diễn sự giảm nhiệt độ trong cuộn dây, đọ nghiêng chỉ bằng vài độ.
Đoạn 2-3 là sự truyền nhiệt từ bề mặt cuộn dây đến lớp dầu tiếp giáp, chủ yếu bằng đối lưu với
độ giảm nhiệt tương ứng bằng khoảng 20-30% độ chênh lệch nhiệt độ của cuộn dây so với không
khí.
Đoạn 3-4 là độ giảm nhiệt của dầu thông qua đối lưu. Độ giảm nhiệt không nhiều.
Đoạn 4-5 đặc trưng cho độ giảm nhiệt độ từ dầu đến thành thùng.
Đoạn 5-6 là sự giảm nhiệt độ của vách thùng máy biến áp.

Hình phân bố độ giáng nhiệt độ từ cuộn dây máy biến áp ra ngoài không khí.
.
Đoạn 6-7 biểu thị sự giảm nhiệt độ từ thanh thùng đến môi trường xung quanh (không khí). Đây
là đoạn giảm nhiệt độ lớn nhất, chiếm đến 60-70% độ giảm nhiệt độ tổng. Quá trình truyền nhiệt
này được thực hiện bằng bức xạ và đối lưu.
Nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp cũng tăng theo chiều cao máy biến áp. Hình
bên dưới là sự phân bố nhiệt độ của dầu và cuộn dây máy biến áp làm mát bằng dầu cưỡng bức
theo chiều cao khi máy biến áp có tải định mức. Quan hệ này là phi tuyến.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 24


ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

GVHD: TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Phân bố nhiệt độ theo chiều cao máy biến áp dầu.
1-cuộn dây; 2- lõi thép; 3-dầu; 4-bề mặt ngoài thùng.
Khi tính toán gần đúng có thể xem sự thay đổi nhiệt độ tuyến tính với chiều cao máy biến áp:

Đồ thị nhiệt của máy biến áp làm mát bằng dầu đối lưu khi tải định mức.
Đoạn AB tương ứng với độ tăng nhiệt độ của dầu, nhiệt độ nóng nhất của dầu (lớp trong
cùng) bằng khoảng 55°C. Độ tăng nhiệt độ trung bình bằng 80% độ tăng nhiệt độ lớn nhất, tức là
khoảng 44°C.

SVTH : NGUYỄN HOÀNG VŨ 06102114
: ĐỖ ĐỨC LÂM NGÂN 06102055

Trang 25