12-09-2025
Máy biến áp khô: Đặc điểm chi tiết và ứng dụng
Máy biến áp khô với lợi thế giảm thiểu rủi ro cháy nổ đang được sử dụng nhiều trong các hệ thống truyền tải điện tại Việt Nam. Cùng BTB Electric tìm hiểu chi tiết các đặc điểm và ứng dụng của dòng biến áp này qua bài viết sau.
Máy biến áp khô là gì?
Máy biến áp khô là dòng máy biến áp dùng môi trường không khí để làm mát. Khi vận hành, biến áp khô có hệ thống làm mát lõi từ và cuộn dây thông qua các kẽ thông gió tự nhiên, thay vì các phương thức khác như dầu khoáng, silicon hay chất lỏng khác.
Máy biến áp khô có thể đặt trong nhà hoặc các môi trường khắc nghiệt, độ ẩm cao mà các dòng biến áp khác không thể vận hành. Do vậy loại biến áp này được sử dụng cho đa dạng lĩnh vực từ công nghiệp nặng cho tới công trình công cộng – những nơi yêu cầu an toàn cháy nổ mức đặc biệt. Công suất máy biến khô có thể đạt 10000kVA và điện áp lên tới 35kV.
Cấu tạo của máy biến áp khô
Máy biến áp khô được cấu tạo từ ba thành phần chính: lõi thép, cuộn dây và vỏ biến áp. Về tổng quan thiết kế, dòng máy biến áp này có ngoại hình tương đương như cuộn kháng trung thế với 3 lõi thép được quấn dây và được bảo vệ riêng biệt.
Lõi thép
Lõi thép hay mạch từ, được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện như tôn Silic, dày từ 0,3 đến 0,5mm. Bề mặt của các lá thép này được phủ lớp sơn cách điện. Các lá thép mỏng được ghép song song nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng do dòng điện xoáy gây ra trong quá trình vận hành. Lõi thép bao gồm hai phần chính: trụ và gông. Trụ là nơi đặt dây quấn và gông nối liền các trụ với nhau để tạo thành mạch từ kín. Lõi thép có chức năng vừa dẫn từ thông vừa làm khung đỡ cho dây quấn.
Dây quấn
Dây quấn đồng có tiết diện tròn thường được làm từ dây đồng nguyên chất. Bên ngoài dây đồng được bọc lớp cách điện để chống oxy hóa, tăng tuổi thọ và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Chức năng chính của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, dây quấn phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt về độ mềm dẻo, độ bền điện, khả năng giãn dài, đàn hồi và chịu dầu làm giảm thiểu dòng điện xoáy Foucault, từ đó nâng cao hiệu suất của máy biến áp.
Vỏ biến áp
Vỏ máy biến áp là bộ phận bảo vệ bên ngoài cho cuộn dây, thường được làm từ thép. Vỏ máy biến áp khô không chứa dầu mà chỉ có chức năng bảo vệ các thành phần bên trong khỏi tác động của môi trường.
Các loại máy biến áp khô
Trên thế giới hiện có 4 loại máy biến áp khô chính là:
- Máy biến áp mở (Open wound transformer)
- Máy biến áp nhựa đúc (Cast coil resin transformer – CRT)
- Máy biến áp hút chân không (Vacuum pressure impregnated transformer – VPI)
- Máy biến áp silicon VPE (Vacuum pressure encapsulated – VPE)
Trong số 4 loại trên, CRT và VPI được sử dụng phổ biến hơn cả. Trong khi đó 2 loại còn lại được sử dụng hạn chế trong một số trường hợp đặc biệt.
Máy biến áp mở
Máy biến áp hở được đặt tên dựa theo quy trình sản xuất cuộn dây là “nhúng và nung”. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp đều được nung nóng, sau đó nhúng trong lớp vecni bảo vệ ở nhiệt độ cao rồi lại được nung nóng.
Một số đặc điểm của máy biến áp hở:
- Kích thước nhỏ hơn, trọng lượng nhẹ hơn đa số biến áp khô khác
- Mức độ từ trường bức xạ rất thấp
- Tiếng ồn cảm ứng rất thấp
- Lượng lõi sắt hao hụt rất thấp
Máy biến áp nhựa đúc
Máy biến áp nhựa đúc (CRT) có các cuộn sơ cấp và thứ cấp được bọc bởi lớp nhựa epoxy, chặn hơi ẩm xâm nhập ảnh hưởng tới hoạt động của cuộn dây. Loại biến áp khô này có các công suất từ 25kVA đến 12.500kVA, cấp bảo vệ IP45.
Một số đặc điểm của máy biến áp CRT:
- Khả năng chịu quá tải rất tốt
- Độ phóng điện cục bộ hao mòn thấp
- Hạn chế tối đa nguy cơ cháy nổ với lớp nhựa epoxy
- Không cần tính năng hút ẩm nhưng vẫn hoạt động tốt trong môi trường độ ẩm cao
Máy biến áp hút chân không
Máy biến áp hút chân không (VPI) có cuộn dây dẫn được chế tạo từ vật liệu khó cháy, thiết kế dạng hình đĩa, nối tiếp hoặc song song, tùy theo mức công suất ứng với điện áp phù hợp. Máy sử dụng nhựa polyester cấp H làm lớp cách điện cho cuộn dây, có khả năng chống xâm nhiễm. Hộp chân không bảo vệ các cuộn dây khỏi bị nhiễm ẩm. Công suất của biến áp áp suất chân không thường từ 5kVA đến 30kVA, cấp bảo vệ IP56. Máy biến áp VPI thường được dùng cho tàu biển.
Một số đặc điểm của máy biến áp VPI:
- Độ bền cơ học cao
- Không có hạn chế cách điện
- Không bị biến động bởi nhiệt độ
- Nguy cơ hỏa hoạn gần như bằng 0
- Thiết kế dễ bảo trì, sửa chữa
Máy biến áp silicon VPE
Máy biến áp silicon sử dụng nhiều lớp silicon VPE để bảo vệ cuộn dây khỏi không khí có độ ẩm cao, có hàm lượng muối, bụi hay các chất gây ô nhiễm công nghiệp. Dòng biến áp khô này được sử dụng chủ yếu cho các tàu hải quân, nhà máy hạt nhân, hầm mỏ.
Một số đặc điểm của máy biến áp VPE:
- Độ bền điện môi ấn tượng và tuổi thọ cao
- Độ bền ngắn mạch cao, không có rủi ro cháy nổ
- Trọng lượng nhẹ hơn các dòng biến áp khô khác cùng công suất
Xem thêm: Máy biến áp Amorphous: Công dụng, cấu tạo, ưu nhược điểm
Ứng dụng của máy biến áp khô
Với đặc tính nhẹ và hạn chế rủi ro hỏa hoạn, máy biến áp khô được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực đòi hỏi tính an toàn vận hành từ cao tới nghiêm ngặt:
- Công nghiệp hóa chất, luyện kim, dầu khí
- Vùng đầm lầy, vùng nước, nhà máy thủy điện, trạm bơm
- Khu vực rừng khô hạn, nguy cơ cháy cao
- Trạm biến áp trong nhà hoặc đặt ngầm, không gian chật hẹp
- Nhà máy điện gió, điện khí LNG
So sánh biến áp khô và biến áp dầu
Khi so sánh với máy biến áp dầu, máy biến áp khô có nhiều ưu điểm như:
- Tính an toàn cháy nổ cao hơn do không dùng dầu làm mát
- Kích thước và trọng lượng nhẹ hơn nếu cùng công suất
- Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng hơn, không gây ô nhiễm
- Khả năng chịu dòng ngắn mạch, quá tải tốt
- Hao mòn lõi thép thấp
- Tuổi thọ trung bình cao, khoảng 25 – 30 năm
- Có thể vận hành tại nơi có khí hậu khắc nghiệt về nhiệt độ và độ ẩm
Tuy nhiên, máy biến áp khô vẫn có những nhược điểm so với biến áp dầu:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn 50% – 100%
- Chi phí vận hành cao hơn, tổn thất công suất lớn hơn khoảng 50% do tản nhiệt kém hơn
- Khả năng tái chế linh kiện kém hơn
- Chi phí xử lý rác thải sau hỏng hóc, hết hạn sử dụng cao hơn
Tham khảo thêm những bài viết khác về các dòng máy biến áp tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tram-bien-ap/
