Các Phương Pháp Làm Mát Biến áp | Từ ONAN đến ODWF Được Giải Thích

1. Ngâm dầu tự làm mát (ONAN)

Nguyên lý hoạt động của phương pháp ngâm dầu tự làm mát là chuyển nhiệt lượng sinh ra bên trong biến áp đến bề mặt thùng và ống làm mát thông qua đối lưu tự nhiên của dầu biến áp. Nhiệt sau đó được phát tán ra môi trường xung quanh thông qua đối lưu không khí và truyền nhiệt. Phương pháp làm mát này không yêu cầu bất kỳ thiết bị làm mát chuyên dụng nào.

Áp dụng cho:

• Sản phẩm có công suất lên đến 31,500 kVA và cấp điện áp lên đến 35 kV;

• Sản phẩm có công suất lên đến 50,000 kVA và cấp điện áp lên đến 110 kV.

2. Ngâm dầu làm mát bằng gió ép (ONAF)

Phương pháp ngâm dầu làm mát bằng gió ép dựa trên nguyên lý của ONAN, với việc bổ sung thêm quạt gắn trên bề mặt thùng hoặc ống làm mát. Các quạt này tăng cường khả năng phát tán nhiệt bằng luồng gió ép, giúp tăng công suất và khả năng tải của biến áp lên khoảng 35%. Trong quá trình hoạt động, các tổn thất như tổn thất sắt, tổn thất đồng, và các dạng nhiệt khác được tạo ra. Quá trình làm mát diễn ra như sau: Đầu tiên, nhiệt được truyền dẫn từ lõi và cuộn dây đến bề mặt của chúng và vào dầu biến áp. Sau đó, thông qua đối lưu tự nhiên của dầu, nhiệt liên tục được truyền đến thành bên trong của thùng và ống tản nhiệt. Tiếp theo, nhiệt được truyền dẫn đến bề mặt bên ngoài của thùng và bộ tản nhiệt. Cuối cùng, nhiệt được phát tán ra không khí xung quanh thông qua đối lưu không khí và bức xạ nhiệt.

Áp dụng cho:

• 35 kV đến 110 kV, 12,500 kVA đến 63,000 kVA;

• 110 kV, dưới 75,000 kVA;

• 220 kV, dưới 40,000 kVA.

3. Làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và gió ép (OFAF)

Áp dụng cho biến áp có công suất từ 50,000 đến 90,000 kVA và cấp điện áp 220 kV.

4. Làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và nước (OFWF)

Chủ yếu được sử dụng cho biến áp nâng áp tại các nhà máy thủy điện, áp dụng cho biến áp có cấp điện áp 220 kV trở lên và công suất 60 MVA trở lên.

Nguyên lý hoạt động của làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và nước là giống nhau. Khi biến áp chính sử dụng làm mát bằng tuần hoàn dầu ép, bơm dầu sẽ đẩy dầu đi qua mạch làm mát. Bộ tản nhiệt được thiết kế đặc biệt để phát tán nhiệt hiệu quả, thường được hỗ trợ bởi quạt điện. Bằng cách tăng tốc độ tuần hoàn dầu gấp ba lần, phương pháp này có thể tăng công suất của biến áp khoảng 30%. Quá trình làm mát bao gồm bơm dầu chìm hướng dầu vào các kênh giữa lõi hoặc cuộn dây để mang đi nhiệt. Dầu nóng từ phần trên của biến áp sau đó được hút bởi một bơm, được làm mát trong bộ tản nhiệt, và được trả lại phần dưới của thùng chứa dầu, tạo thành một vòng tuần hoàn dầu ép.

5. Làm mát bằng tuần hoàn dầu định hướng và gió ép (ODAF)

Áp dụng cho:

• 75,000 kVA trở lên, 110 kV;

• 120,000 kVA trở lên, 220 kV;

• Biến áp lớp 330 kV và 500 kV.

6. Làm mát bằng tuần hoàn dầu định hướng và nước (ODWF)

Áp dụng cho:

• 75,000 kVA trở lên, 110 kV;

• 120,000 kVA trở lên, 220 kV;

• Biến áp lớp 330 kV và 500 kV.

Thành phần của bộ làm mát biến áp tuần hoàn dầu ép và gió ép

Các biến áp truyền thống được trang bị hệ thống quạt điều khiển bằng tay. Mỗi biến áp thường có sáu bộ động cơ làm mát cần được điều khiển tập trung. Việc vận hành quạt dựa trên rơ-le nhiệt, với mạch điện của chúng được điều khiển bởi tiếp điểm. Các quạt được khởi động hoặc dừng dựa trên nhiệt độ dầu biến áp và điều kiện tải thông qua phán đoán logic.

Các hệ thống điều khiển truyền thống này đòi hỏi sự can thiệp thủ công đáng kể và có những nhược điểm đáng kể: tất cả các quạt đều khởi động và dừng cùng một lúc, gây ra dòng khởi động cao có thể làm hỏng các thành phần mạch. Khi nhiệt độ dầu nằm trong khoảng 45°C đến 55°C, thông thường tất cả các quạt sẽ chạy ở công suất tối đa, dẫn đến lãng phí năng lượng đáng kể và tăng thách thức bảo trì. Các hệ thống điều khiển làm mát truyền thống chủ yếu sử dụng rơ-le, rơ-le nhiệt, và mạch logic dựa trên tiếp điểm. Logic điều khiển phức tạp, và việc chuyển đổi tiếp điểm thường xuyên có thể gây cháy tiếp điểm. Hơn nữa, các quạt thường thiếu các bảo vệ thiết yếu như quá tải, mất pha, và hạ áp, giảm độ tin cậy hoạt động và tăng chi phí bảo trì.

Chức năng của thùng biến áp và hệ thống làm mát

Thùng biến áp đóng vai trò như vỏ bọc bên ngoài, chứa lõi, cuộn dây, và dầu biến áp, đồng thời cũng cung cấp một số khả năng tản nhiệt.

Hệ thống làm mát biến áp tạo ra tuần hoàn dầu do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp dầu trên và dưới. Dầu nóng chảy qua bộ trao đổi nhiệt, nơi nó được làm mát và sau đó được trả lại phần dưới của thùng, hiệu quả giảm nhiệt độ dầu. Để tăng cường hiệu quả làm mát, các phương pháp như làm mát bằng không khí, làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và gió ép, hoặc làm mát bằng tuần hoàn dầu ép và nước có thể được sử dụng.