Làm thế nào để bạn tính chọn máy biến áp cấp điện cho khu dân cư, trạm bơm, tòa nhà, siêu thị, xưởng cơ khí và cơ sở luyện kim?

Máy Biến áp Ecotran có câu trả lời cho bạn.

Thiết kế trạm điện cần lựa chọn số lượng máy, công suất, chủng loại, kiểu cách và các tính năng khác của máy biến áp.

Số lượng máy biến áp đặt trong một trạm phụ thuộc vào độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải đó.

Với phụ tải loại 1 là phụ tải quan trọng, không được phép mất điện như bệnh viện, đài phát thanh, đơn vị hành chính, đơn vị an ninh,.. thì phải đặt hai máy biến áp.
Với phụ tải loại 2 như chung cư cao tầng, nhà máy công nghiệp, khách sạn, siêu thị v.v… thì phải tiến hành so sánh giữa phương án cấp điện bằng một đường dây -một máy biến áp với phương án cấp điện bằng đường dây lộ kép và trạm hai máy. Trong thực tế, với những hộ tiêu thụ loại này thường dùng phương án lộ đơn – một máy biến áp cộng với máy phát dự phòng.
Với phụ tải loại 3 như phụ tải sánh sáng sinh hoạt, thôn xóm, tập thể thấp tầng, trường học, thường đặt một máy biến áp.

Sau khi đã xác định được số lượng máy biến áp đặt trong trạm, công suất một máy được xác định theo công thức sau:

Với trạm một máy:

S_đmB ≥ S_tt (1.1)

Với trạm hai máy:

S_đmB ≥ S_tt_1.4(1.2)

Trong đó:

S_đmB – công suất định mức của máy biến áp, nhà máy chế tạo cho

S_tt – công suất tính toán, là công suất yêu cầu lớn nhất của phụ tải mà người thiết kế cần tính toán xác định nhằm lựa chọn máy biến áp và các thiết bị điện khác.

1,4 hệ số quá tải

Cần lưu ý rằng hệ số quá tải có trị số phụ thuộc vào thời gian quá tải. lấy hệ số quá tải 1,4 chỉ đúng trong trường hợp trạm đặt hai máy bị sự cố một, máy còn lại cho phép quá tải 1,4 trong thười gian 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày quá tải không quá 6 giờ và hệ số tải trước khi quá không quá 0,75. Nếu không thỏa mãn các điều kiện trên thì phải kiểm tra đồ thị để xác định hệ số quá tải cho phép hoặc không cho máy biến áp quá tải.

Các công thức trên chỉ đúng với máy biến sản xuất nội địa hoặc máy biến áp đã được nhiệt đới hóa. Nếu dùng máy ngoại nhập phải đưa vào công thức hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường chế tạo và môi trường sử dụng máy :

K_hc= 1 – t₁ – t₀100 , (1.3)

Trong đó :

T₀– nhiệt độ môi trường chế tạo, ^OC

T₁– nhiệt độ môi dử dụng, ^OC

Ví dụ, nếu dùng máy biến áp Liên Xô (cũ) chế tạo đặt tại Việt Nam thì hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ sẽ là :

K_hc = 1 – 24-5100 = 0.81

Với 5 - nhiệt độ trung bình hàng năm của Maxcơva, ^oC

24 - nhiệt độ trung bình hàng năm của Hà Nội, ^oC

Ngoài số lượng và các công suất, khi chọn dùng máy biến áp cần quan tâm đến các thông số kỹ thuật khác như: biến áp dầu hay biến áp khô, làm mát tự nhiên hay nhân tạo, một pha hay ba pha, ba cuộn dây hay tự ngẫu, điều chỉnh điện áp thường hay điều áp dưới tải v.v…

Trong lựa chọn máy biến áp thì việc xác định đúng công suất tính toán của phụ tải là quan trọng và cũng là khó khăn nhất. Khó khăn chính là ở chỗ điện bao giờ chũng có trước, trạm biến áp bao giờ cũng phải xây dựng cơ sở hạ tầng (điện, nước, đường xá) khi mà còn chưa xây dựng hoặc đang xây dựng các hộ tiêu thụ điện (đường phố, nhà tập thể, nhà máy v.v…), chưa thể biết thật chính các mức tiêu thụ điện của các phụ tải. Cần căn cứ vào thông tin thu nhận được của thời điểm thiết kế để xác định phụ tải tính toán nhằm chọn được công suất máy biến áp phù hợp.

Các ví dụ sau đâ sẽ hướng dân các xác định công suất tính toán và cách chọn số lượng, công suất máy biến áp cho các đối tượng cấp điện điển hình trong giai đoạn thiết kế.

Ví dụ 1.1. Yêu cầu chọn máy biến áp cấp điện cho một thôn nông nghiệp thuần nông gồm 125 hộ dân, điện áp 22kV.

GIẢI

Điện sinh hoạt nông thôn thuộc hộ loại 3, trạm chỉ cần một máy biến áp.

Công suất tính toán của một thôn đươc xác định theo công thức :

P_tt = P_O.H (1.4)

Trong đó :

H – số hộ dân trong thôn ;

P_O – công suất tính toán cho một hộ (kW/hộ)

Với H = 125 hộ và công suất cho một hộ thuần nông lấy bằng 1kW, xác định được công suất tính toán toàn thôn : P_tt = 1 x 125 = 125kW

Với phụ tải ánh sáng sinh hoạt lấy cosφ = 0.85, xác định được công suất tính toán toàn phần:

S_tt = P_ttcosφ = 1250.85 = 147 kVA

Trong điều kiện kinh phí nông thôn, tốt nhấy nên chọn dùng máy biến áp nội địa do hãng Ecotran hoặc HBT chế tạo, công suất 160 kVA, điệp áp 22/0,4 kV

Ví dụ 1.2. Yêu cầu chọn máy biến áp cấp điện cho trạm bơm tiêu nước của huyện, đặt 5 máy bơm 45kW

GIẢI

Trạm bơm tiêu nước dùng để chống úng, chống lụt nên quan trọng hơn trạm bơm tưới, nếu huyện có kinh phí nên lawso đặt hai máy biến áp. Nếu kinh phí hạn hẹp thì cũng có thể đặt một máy biến áp nhưng phải thường xuyên chăm sóc, bảo quản đường dây và trạm biến áp để khi xảy ra ngập úng có thể làm việc tốt.

Công suất tính toán của một trạm bơm đặt n máy xác định theo công thức :K_ti.P_đmi

P_tt = K_đt.₁_n_K_ti.P_đmi(1.5)

Trong đó P_đmi– công suất định mức của máy bơm (kW)

K_ti – hệ số tải, lấy theo thực tế.

K_đt - hệ số tải, lấ theo thực tế :

K_đt = Số máy thường xuyên làm việcTổng số máy bơm

Với trạm bơm tiêu, khi sảy ra ngập lụt cần cho 100% máy bơm làm việc và tải hết công suât, nghĩa là K_đt = K_t = 1.

Vậy công suất tính toán của trạm bơm tiêu là :

P_tt = n x P_đm = 5 x 45 = 225kW

Lấy cosφ = 0,8, ta có công thứng tính toán toàn phần :

S_{tt =}₂₂₅_0,8_{=281,25 kVA}

Phương án chọn 2 máy : 2 x 160 kVA

Phương án chọn 1 máy : 1 x 315 kVA

Mua máy của Ecotran hoặc Công ty thiết bị điện Thibidi, không cần xét hiệu chỉnh nhiệt độ

Ví dụ 1.3. Yêu cầu lựa chọn máy biến áp cho trạm phân phối cấp điện cho khu vực tập thể gồm hai nhà 4 tầng, mỗi tầng 10 căn hộ. Biết rằng mức sống của cư dân thuộc mức trung bình.

GIẢI

Vì là khu chung cư, mức cấp điện thuộc loại 3, chỉ cần đặt một máy biến .

Công suất tính toán cho một nhà tập thể cũng xác định theo công thức (1.1), ở đây vì là hộ có mức sống trung bình nên lấy P_O = 2kW/hộ.

Công suất tính toán cho một nhà cao tầng :

P_t1 = 2 x 4 x 10 = 80 kW

Công suất tính toán cho khu tập thể hai nhà tầng, lấy hệ số đồng thời K_đt = 1.

P_tt = 2 P_tt1 = 2 x 80 = 160 kW

Lấy cosφ = 0,85 xác định được công suất tính toán toàn phần :

S_tt = 1600,85=188 kVA

Chọn dùng máy biến áp phân phối công suất 200 kVA do Ecotran chế tạp, không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.

Ví dụ 1.4. Yêu cầu chịn máy biến áp cấp điện cho một siêu thị lớn foogm ba tầng, mỗi tầng 600m²

GIẢI

Siêu thị thuộc phụ tải loại 2, thường dùng trạm biến áp 1 máy và máy phát dự phòng

Công suất tính toán của siêu thị xác định theo công thức :

P_tt = P_O.S (1.6)

Trong đó :

S – diện tích (m²)

P_O - phụ tải tính toán trên một đơn vị diện tích (W/m²)

Với siêu thị lấy P_O= 100W/m², xác định được :

P_tt = 100 x 3 x 6 = 180000 W = 18 kW

Trong siêu thị dùng đèn tuýp, điều hòa, hầm lạnh có cosφ = 0,8, từ đấy xác định công suất toán toàn phần :

S_tt = 1800,8 = 225 kVA

Chọn dùng máy biến áp 250 kVA nội địa, không cần hiệu chỉnh nhiệt độ, đồng thời đặt cho siêu thị mát mát dự phòng 250 kVA.

Ví dụ 1.5. Yêu cầu lựa chọn máy biến áp cho một xí nghiệp cơ khí nhỏ có công suất 1000 kW.

GIẢI

Xí nghiệp nhỏ thuộc họ loại 2, chọn dùng một máy biến áp cùng một máy phát dự phòng.

Công suất tính toán của xí nghiệp khi biết công suất dặt xác địng theo công thức :

P_tt = K_nc.P_đ (1.7)

Trong đó :

P_đ - công suất đặt (kW)

K_nc– hệ số nhu cầu, tra cẩm nang.

Với xí nghiệp cơ khí, tra bảng có K_nc = 0,4

Công suất tính toán của xí nghiệp :

Ptt1 = 0,4 x 1000 = 400 kW

Xí nghiệp cơ khí có cosφ = 0,5 ÷ 0,6.

Lấy cosφ = 0,6, xác định được công suất tính toán toàn phần :

Stt2 = 400/0,6=666,6kVA

Chọn dùng máy biến áp phân phối 750kVA do ECOTRAN chế tạo, không cần hiệu chỉnh nhiệt độ.

Ghi chú : Trên thực tế đơn vị vận hành lưới điện luôn yêu cầu khách hàng phải vận hành ở cosφ = 0,9 nên việc phải lắp đặt thêm hệ tụ bù Qtt

Qtt= S2/3 = 750x2/3= 500kVAR với 10 cấp điều chỉnh tự động.

Nếu kết hợp đặt tụ bù từ đầu để nâng cosφ lên 0,9 thì sẽ chọn được máy biến áp cỡ nhỏ hơn :

S_tt3= 400/0,9= 444,4 kVA

Khi đó có thể chọn dùng máy biến áp 560 kVA do ECOTRAN chế tạo kết hợp với hệ tụ bù 500kVAR

Ví dụ 1.6. Nhà máy luyện kim có công suất đặt 2000kW, yêu cầu chọn máy biến áp cho trạm hai máy biến áp 35/0,4 kV của nhà máy.

GIẢI

Nhà máy có các lò luyện kim vì thế thuộc hộ loại 1, trạm phải đặt hai máy biến áp.

Công suất tính toán của nhà máy tính toán theo công thức (1.7) với K_nc = 0,7 :

P_tt = K_nc.P_đ = 0,7 x 2000 = 1400 kW.

Tra cẩm nang có cosφ = 0,8. Vậy công suất tính toán toàn phần :

S_tt= 14000,8 = 1750 kVA

Công suất máy biến áp được chọn theo công thức (1.2)

S_đmB ≥ S_tt_1.4₌₁₇₅₀_1,4_{=1250 kVA}

Vậy chọn máy biến áp 2 x 1250 kVA do Ecotran hoặc công ty thiết bị điện THIBIDI chế tạo, điện áp 35/0,4 kV, không phải hiệu chỉnh nhiệt độ. S_l

Ghi chú: Trong các xí nghiệp loại 1 thường có một số phụ tải thuộc loại 3 có thể cho phép cắt điện khi xảy ra xự cố một máy biến áp. Líc đó máy biến áp còn lại không cần cấp điện cho toàn bộ tải của nhà máy mà chỉ cần cấp cho phụ tải loại 1. Trong trường hợp này có thể chọn được kích cỡ máy nhỏ hơn theo biểu thức :

S_đmB ≥ Sl_1.4(1.8)

Trong các ví dụ trên, giả thiết theo số liệu thống kê của nhà máy cho biết có 30% phụ tải loại 3. Khi đó công suất tính toán phải cấp điện khi có sự cố là :

S_l = 70%. S_tt = 0,7 x 1750 = 1225 kVA

Công suất máy biến áp cần chọn :

S_đmB≥ 12251.4 = 875 kVA

Vậy chỉ cần chọn hay máy 1000 kVA, điện áp 35/0,4 kV, nghĩa là giảm được một cỡ công suất máy.

Ví dụ 1.7. Yêu cầu chọn máy biến áp cấp điện cho một khu phố trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng, chưa xây nhà ở. Biết rằng trạm biến áp đặt ở góc phố. Để tránh đào đường đặt cáp, trạm biến áp chỉ cấp điện cho hai mặt phố, cùng một phía hè đường. Mặt phố dịc có chiều dài 300m là các nhà dân có mức sống trung bình, mặt phố ngang dàu 200m là mặt phố thương mại, có mức sử dụng điện cao hơn.

GIẢI

Trjam biến áp cấp điện cho khu vực dân cư thuộc loại 3, chỉ cần đặt 1 máy biến áp.

Công suất tính toán của trạm biến áp chính là công suất tính toán của hai mặt phố.

Lúc này đang là giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà dân chưa được xây, chưa biết có bao nhiêu căn hộ nên không thể xác định công suất tính toán theo công suất phụ tải tính toán và số hộ dân. Công suất tính toán trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng của khu vực đô thị xác định theo công thức :

P_tt = P_O.l (1.9)

Trong đó :

P_O – công suất tính toán trên đơn vị chiều dài (W/m, kW/m);

L – chiều dài dãy phố (m)

Với mức sống trung bình : P_O = 200 ÷ 400 W/m

Với mức sống cao, khu thương mại : P_O = 500 ÷ 700 W/m .

Áp dụng công thức trên để xác định công suất tính toán cho các dãy phố

Với dãy phố dọc, lấy P_O = 0,3 kW/m; Với dãy phố ngang lấy P_O = 0,5 kW/m

Công suất tính toán trên dãy phố dọc :

P_tt1 = 0,3 x 300 = 90 kW

Công suất tính toán dãy phố ngang :

P_tt2 = 0,5 x 200 = 100 kW