Phân tích và Giải pháp cho Việc Hoạt động Quá tải của Máy biến áp Phân phối

Lý do cho quá tải hoạt động của biến áp phân phối

Phương pháp giám sát không hợp lý

Trong quá trình hoạt động của biến áp, để đảm bảo an toàn vận hành, tải của biến áp được giám sát. Hiện nay, chủ yếu sử dụng giám sát liên tục 24/24 để lấy tải trung bình của biến áp phân phối. Tuy nhiên, do nhu cầu sử dụng thiết bị điện khác nhau ở các thời điểm khác nhau, cũng như công suất và số lượng thiết bị hoạt động trong doanh nghiệp ở các thời điểm khác nhau, tải của biến áp sẽ thay đổi.

Hệ thống giám sát hiện tại có khả năng giám sát tải ở các thời điểm khác nhau kém, điều này ngăn cản các doanh nghiệp điện lực hiểu sâu về tải của biến áp ở các thời điểm khác nhau. Khi tải của biến áp quá cao, các doanh nghiệp điện lực không thể thực hiện các biện pháp liên quan để giảm tải của biến áp, dẫn đến tình trạng hoạt động quá tải của biến áp phân phối.

Tải của một biến áp đơn lẻ quá thấp

Ở một số khu vực, nhân viên liên quan mắc lỗi trong việc tính toán tải, và việc lựa chọn biến áp không hợp lý có thể dẫn đến biến áp phân phối luôn ở trạng thái hoạt động quá tải. Có hai tình huống chính của hoạt động phân phối điện quá tải:

• Một là chế độ cung cấp điện bằng một biến áp. Như tên gọi, chế độ này sử dụng một biến áp duy nhất để phân phối điện. Trong chế độ phân phối điện này, nếu biến áp đơn lẻ không đáp ứng được yêu cầu tải, sẽ dẫn đến hoạt động quá tải của biến áp. Điều này không chỉ không đảm bảo sự ổn định của việc phân phối điện mà còn dễ gây ra tai nạn an toàn.

• Cách thứ hai là chế độ cung cấp điện bằng nhiều biến áp. Hiện nay, trong lĩnh vực cung cấp và phân phối điện, chủ yếu sử dụng chế độ vận hành nhiều biến áp phân phối để đảm bảo sự ổn định của quá trình phân phối điện. Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp điện, để tiết kiệm chi phí, sử dụng nhiều biến áp có tải cá nhân tương đối nhỏ trong chế độ này. Sau khi kết nối, họ đưa chúng vào vận hành. Trong trường hợp này, khi một biến áp gặp sự cố, sẽ khiến toàn bộ hệ thống biến áp phân phối ở trạng thái hoạt động quá tải.

Tốc độ tăng tiêu thụ điện được thiết kế quá thấp

Trong quá trình thiết kế và lựa chọn biến áp, cần ước tính tốc độ tăng tiêu thụ điện trong tương lai để đảm bảo rằng biến áp phân phối luôn hoạt động dưới tải bình thường trong suốt thời gian sử dụng. Việc tính toán tốc độ tăng tiêu thụ điện là một nhiệm vụ lớn đòi hỏi hiểu biết khá chi tiết về quy hoạch khu vực và tốc độ tăng dân số. Tuy nhiên, khi Trung Quốc đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng, tiêu thụ điện ở mỗi khu vực phân phối điện cũng đã bước vào giai đoạn tăng nhanh. Sự tăng nhanh về tiêu thụ điện chủ yếu do hai yếu tố:

• Một là số lượng thiết bị điện công suất cao tăng lên. Với sự cải thiện mức sống, ngày càng nhiều hộ gia đình mua sắm thiết bị điện công suất cao, điều này hoàn toàn khác với thói quen sống cũ. Việc tính toán và thiết kế tốc độ tăng tiêu thụ điện dựa trên thói quen sống cũ sẽ dần dẫn đến hoạt động quá tải của biến áp phân phối.

• Yếu tố thứ hai là tăng tiêu thụ điện của doanh nghiệp. Hiện nay, nhiều biến áp phân phối cung cấp điện cho các doanh nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, trong kỷ nguyên mới, các doanh nghiệp đang tăng cường sản xuất, điều này làm tăng đáng kể tốc độ tăng tiêu thụ điện và dẫn đến hoạt động quá tải của biến áp.

Giải pháp cho hoạt động quá tải của biến áp phân phối

Hoạt động song song của biến áp phân phối

Một trong những nguyên nhân của hoạt động quá tải của biến áp phân phối là áp lực làm việc quá mức trên một đường dây. Trên cơ sở đó, cần cố gắng đạt được hoạt động song song. Hoạt động độc lập của nhiều đường dây có thể tránh vấn đề áp lực làm việc cao trên một đường dây. Đối với hoạt động song song của biến áp phân phối, cần xem xét các yếu tố như tỷ lệ điện áp định mức bằng nhau, thứ tự pha giống nhau và điện áp tương đương. Ngoài ra, chênh lệch công suất giữa các biến áp song song không nên quá lớn. 

Nói chung, không khuyến nghị công suất của biến áp lớn nhất vượt quá ba lần so với biến áp nhỏ nhất. Ví dụ, đối với biến áp phân phối 400KVA, trong điều kiện bình thường, áp lực làm việc luôn được duy trì ở khoảng 70 - 80%, nhưng trong thời gian tiêu thụ điện đỉnh điểm, nó có thể đạt hơn 100%, với công suất có công đạt 420KW và tải thấp nhất chỉ 18%. 

Trong trường hợp này, đường dây có thể được tái cấu trúc thành chế độ hoạt động song song giữa biến áp 315KVA và biến áp 200KVA. Khi mức tải thấp, một trong số chúng được khởi động để hoạt động; khi áp lực làm việc quá cao, cả hai đều được khởi động đồng thời, cho phép chúng đáp ứng yêu cầu làm việc trong trạng thái song song đồng thời đạt được hoạt động kinh tế.

Hoạt động song song của biến áp phân phối

Một trong những nguyên nhân của hoạt động quá tải của biến áp phân phối là một đường dây phải chịu áp lực làm việc quá mức. Để giải quyết vấn đề này, có thể thực hiện hoạt động song song. Hoạt động độc lập của nhiều đường dây giúp tránh vấn đề áp lực cao trên một đường dây. Khi vận hành biến áp phân phối song song, cần xem xét các yếu tố như tỷ lệ điện áp định mức bằng nhau, thứ tự pha giống nhau và điện áp tương đương.

 Ngoài ra, chênh lệch công suất giữa các biến áp song song không nên quá lớn. Nói chung, không nên để công suất của biến áp lớn nhất vượt quá ba lần so với biến áp nhỏ nhất. Ví dụ, đối với biến áp phân phối 400KVA, trong điều kiện bình thường, áp lực làm việc giữ ở khoảng 70 - 80%, nhưng trong thời gian tiêu thụ điện đỉnh điểm, nó có thể vượt quá 100%, với công suất có công đạt 420KW và tải thấp nhất chỉ 18%. 

Trong trường hợp này, đường dây có thể được cải tạo thành chế độ hoạt động song song giữa biến áp 315KVA và biến áp 200KVA. Khi mức tải thấp, một trong số chúng được kích hoạt để hoạt động; khi áp lực làm việc quá cao, cả hai đều được kích hoạt đồng thời, cho phép chúng đáp ứng yêu cầu làm việc trong trạng thái song song và đạt được hoạt động kinh tế.

Mở rộng công suất biến áp

Mở rộng công suất biến áp là phương pháp phổ biến để giải quyết vấn đề hoạt động quá tải của biến áp. Phương pháp này đòi hỏi phân tích và điều tra toàn diện công tác cung cấp điện hiện tại ở các khu vực. Cần hiểu rõ sự thay đổi tiêu thụ điện trong các khoảng thời gian khác nhau, năm, quý và tháng, đặc biệt là tiêu thụ điện đỉnh điểm.

 Mô hình giá trị trung bình được xây dựng dựa trên dữ liệu định kỳ, và mô hình giá trị riêng lẻ được xây dựng dựa trên tiêu thụ điện đỉnh điểm. Sử dụng các giá trị tối đa của các thông số hoạt động của biến áp hiện tại làm ràng buộc tuyến tính, một số sơ đồ thông số được xây dựng. Qua phân tích tổng hợp tất cả các sơ đồ thông số, có thể xác định được giá trị cung cấp điện chuẩn và giá trị cung cấp điện tối đa.

Những giá trị này sau đó được khớp với các thông số hoạt động của biến áp hiện có. Lấy giá trị cung cấp điện chuẩn làm giá trị tối thiểu và giá trị cung cấp điện tối đa làm giới hạn trên, có thể xác định được yêu cầu mở rộng công suất cơ bản.

Dựa trên cơ sở đó, bằng cách thu thập sự thay đổi tiêu thụ điện trong khu vực địa phương trong 10 năm qua, giả sử rằng tiêu thụ điện trung bình đã tăng 2% trong 10 năm này, cần phải tăng thêm ít nhất 2% công suất trên cơ sở yêu cầu mở rộng công suất cơ bản để đáp ứng nhu cầu cung cấp điện.

Ứng dụng của biến áp quá tải

Để phòng ngừa tốt hơn hoạt động quá tải của biến áp phân phối, việc ứng dụng biến áp quá tải cũng cần được chú ý. Điều này là vì biến áp quá tải có khả năng hoạt động liên tục trong 6 giờ, 3 giờ và 1 giờ tương ứng ở 1,5 lần công suất định mức, 1,75 lần công suất định mức và 2,0 lần công suất định mức. Điều này cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ để ngăn chặn hoạt động quá tải của biến áp phân phối. 

Qua phân tích sâu, không khó để thấy rằng so với biến áp phân phối thông thường, biến áp quá tải cần chịu dòng điện cao hơn dòng điện định mức, và vật liệu cách điện sử dụng đáp ứng tiêu chuẩn cách nhiệt trên cấp B.

Nên lưu ý rằng khi áp dụng biến áp quá tải, cần chú ý đến cấp cách điện của chúng. Biến áp quá tải với cách điện cấp B, A và F có các đặc điểm khác nhau trong ứng dụng thực tế, và cũng có sự khác biệt đáng kể về hiệu quả kinh tế. Ví dụ, biến áp quá tải S13-M(F)-100/10GZ sử dụng loại cuộn lõi và sản phẩm quá tải cách điện cấp F, khiến vật liệu cách điện của nó đạt cấp F. 

Bằng cách thực hiện các phép đo như đo điện trở cách điện cuộn dây đối đất, đo tỷ lệ điện áp, xác định dấu hiệu nhóm kết nối, đo điện trở cuộn dây, kiểm tra dầu cách điện, thử nghiệm chịu điện áp quá áp bên ngoài, thử nghiệm chịu điện áp quá áp cảm ứng, đo trở kháng ngắn mạch và tổn thất tải, đo dòng điện không tải và tổn thất không tải xung quanh mẫu biến áp quá tải này, có thể xác định rằng biến áp quá tải S13-M(F)-100/10GZ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khác nhau. 

Và thông qua phân tích các bài kiểm tra chịu tải và kiểm tra tăng nhiệt, có thể chứng minh thêm rằng mẫu biến áp quá tải này có ưu điểm về hiệu suất. Qua phân tích sâu, không khó để thấy rằng biến áp quá tải S13-M(F)-100/10GZ với cách điện cấp F có chi phí thấp hơn, và nói chung có thể đáp ứng cùng yêu cầu tải như biến áp phân phối thông thường.

So với biến áp quá tải S13-M(A)-100/10GZ, công suất định mức và kích thước bên ngoài của biến áp quá tải S13-M(F)-100/10GZ tương tự hơn với các sản phẩm biến áp phân phối thông thường. Cách điện cấp F có khả năng chống lão hóa và nhiệt độ chịu nhiệt cao, điều này cũng khiến biến áp quá tải S13-M(F)-100/10GZ có ưu điểm đáng kể về độ ổn định ở nhiệt độ cao, tính chất cơ học, khả năng chống lão hóa và tốc độ tăng điện áp phá hủy trong quá trình phóng điện AC. Do đó, tuổi thọ của biến áp phân phối được đảm bảo tốt.