Việc áp dụng cách tính chọn máy biến áp chính xác là bước then chốt đảm bảo hiệu quả vận hành và tối ưu chi phí đầu tư. Bài viết này trình bày quy trình toàn diện để lựa chọn máy biến áp (MBA) phù hợp, từ xác định số lượng dựa trên độ tin cậy đến tính toán công suất định mức và điều chỉnh theo phụ tải tính toán. Việc nắm vững các tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật này, đặc biệt là thông qua phân tích đồ thị phụ tải và hệ số quá tải, sẽ giúp kỹ sư đưa ra quyết định tối ưu.
Tổng Quan Về Quy Trình Lựa Chọn Máy Biến Áp
Lựa chọn máy biến áp không đơn thuần là chọn một mức công suất. Đây là quy trình kỹ thuật phức tạp bao gồm việc xác định số lượng, chủng loại, kiểu cách và dung lượng MBA. Mục tiêu là đảm bảo cung cấp điện liên tục, an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Nguyên Tắc Cốt Lõi Khi Lựa Chọn
Nguyên tắc cơ bản là công suất định mức của MBA phải đủ lớn để đáp ứng phụ tải cực đại. Đồng thời, máy cần có khả năng chịu quá tải ngắn hạn theo quy định. Việc chọn máy quá lớn sẽ gây lãng phí đầu tư và tăng tổn thất không tải. Ngược lại, chọn máy quá nhỏ sẽ dẫn đến quá tải thường xuyên, giảm tuổi thọ máy và gây mất an toàn.
Ba Yếu Tố Quyết Định
Quy trình lựa chọn máy biến áp cần xem xét ba yếu tố chính. Thứ nhất là độ tin cậy cung cấp điện, quyết định số lượng máy. Thứ hai là công suất tính toán cực đại, xác định dung lượng. Cuối cùng là các điều kiện môi trường và vận hành, ảnh hưởng đến hệ số hiệu chỉnh.
Phân Tích Độ Tin Cậy Và Lựa Chọn Số Lượng Máy Biến Áp
Độ tin cậy cung cấp điện là tiêu chí hàng đầu để quyết định nên đặt một hay nhiều máy biến áp trong trạm. Các phụ tải được phân loại dựa trên mức độ quan trọng và hậu quả khi xảy ra mất điện.
Phụ Tải Loại Một (Loại I)
Phụ tải loại I là những phụ tải tuyệt đối không được phép mất điện dù chỉ trong thời gian ngắn. Ví dụ điển hình bao gồm các hệ thống hỗ trợ sự sống, trung tâm điều khiển quan trọng, hoặc các dây chuyền sản xuất không thể ngừng.
Đối với phụ tải loại I, yêu cầu bắt buộc là phải đặt hai máy biến áp. Nếu một máy gặp sự cố hoặc cần bảo trì, máy còn lại phải có khả năng gánh được toàn bộ phụ tải. Điều này đảm bảo tính liên tục của hệ thống.
Phụ Tải Loại Hai (Loại II)
Phụ tải loại II là các phụ tải khi mất điện sẽ gây thiệt hại lớn về kinh tế hoặc gián đoạn nghiêm trọng hoạt động. Các ví dụ bao gồm xí nghiệp sản xuất, bệnh viện (khu vực không phải hỗ trợ sự sống), hay các siêu thị lớn.
Trong trường hợp này, thường dùng một máy biến áp chính. Tuy nhiên, cần phải có giải pháp dự phòng, phổ biến nhất là sử dụng một máy phát điện dự phòng hoặc có thể là một máy biến áp dự phòng (tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống).
Phụ Tải Loại Ba (Loại III)
Phụ tải loại III là các phụ tải thông thường, nơi việc mất điện chỉ gây bất tiện mà không gây thiệt hại lớn hoặc nguy hiểm. Ví dụ bao gồm phụ tải ánh sáng sinh hoạt, khu chung cư, trường học hoặc thôn xóm.
Đối với phụ tải loại III, việc đặt một máy biến áp là đủ. Việc duy trì và sửa chữa có thể được thực hiện trong thời gian tạm ngừng cấp điện mà không ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động chung.
Xác Định Dung Lượng Máy Biến Áp Dựa Trên Công Suất Tính Toán Sơ Bộ
Sau khi đã xác định được số lượng MBA cần thiết, bước tiếp theo trong cách tính chọn máy biến áp là xác định dung lượng định mức ($S{đm}$). Việc này bắt đầu bằng việc xác định công suất tính toán ($S{tt}$) của phụ tải.
Công Thức Cơ Bản Khi Có $S_{tt}$
Khi đã có công suất tính toán ($S{tt}$) của phụ tải, dung lượng định mức của máy biến áp ($S{đmB}$) được xác định dựa trên tiêu chí khả năng chịu quá tải cho phép.
Công thức tính toán cơ bản như sau:
$$
S{đmB} geq S{tt} / K_{qt}
$$
Trong đó:
- $S_{đmB}$: Công suất định mức của máy biến áp.
- $S_{tt}$: Công suất tính toán lớn nhất của phụ tải.
- $K_{qt}$: Hệ số quá tải cho phép của máy biến áp.
Theo quy định phổ biến, hệ số quá tải thường xuyên $K_{qt}$ được lấy là 1.4, tức là máy biến áp có thể quá tải 40% trong thời gian ngắn nhất định.
$$
S{đmB} geq S{tt} / 1.4
$$
Công thức này đảm bảo máy có khả năng vận hành an toàn ngay cả khi phụ tải tăng đột biến trong thời gian ngắn.
Ảnh Hưởng Của Hệ Số Hiệu Chỉnh Nhiệt Độ Môi Trường
Các công thức tính toán dung lượng MBA tiêu chuẩn thường chỉ áp dụng cho máy sản xuất nội địa hoặc máy đã được nhiệt đới hóa. Khi sử dụng máy biến áp nhập khẩu từ môi trường có nhiệt độ khác biệt (như các nước ôn đới), cần phải đưa vào hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ ($K_t$) để điều chỉnh dung lượng. Sự chênh lệch nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tản nhiệt và giới hạn công suất của máy.
Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ $K_t$ được xác định dựa trên chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường chế tạo ($t_0$) và nhiệt độ môi trường sử dụng ($t_1$).
$$
Kt = sqrt{frac{t{đm} – t1}{t{đm} – t_0}}
$$
Trong đó:
- $t_0$: Nhiệt độ môi trường chế tạo ($^0C$).
- $t_1$: Nhiệt độ môi trường sử dụng ($^0C$).
- $t_{đm}$: Nhiệt độ định mức (thường là 95$^0C$ cho MBA cách điện bằng dầu).
Nếu nhiệt độ môi trường sử dụng ($t_1$) cao hơn nhiệt độ môi trường chế tạo ($t_0$), $K_t$ sẽ nhỏ hơn 1, đòi hỏi phải chọn MBA có dung lượng lớn hơn để đáp ứng cùng một mức phụ tải.
Phương Pháp Nâng Cao: Tính Chọn Dung Lượng Dựa Trên Đồ Thị Phụ Tải
Trong các hệ thống lớn, phụ tải thay đổi liên tục theo thời gian, tạo thành đồ thị phụ tải. Việc lựa chọn dung lượng MBA cần dựa trên việc phân tích khả năng chịu quá tải thường xuyên của máy theo đồ thị này. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng công suất đẳng trị.
Khái Niệm Công Suất Đẳng Trị ($S_{đt}$)
Công suất đẳng trị ($S_{đt}$) là một giá trị công suất giả định, nếu MBA hoạt động liên tục ở công suất này trong một khoảng thời gian, sẽ tạo ra hiệu ứng nhiệt tương đương với đồ thị phụ tải thực tế nhiều bậc. Phương pháp này giúp chuyển đổi đồ thị phức tạp thành đồ thị hai bậc đơn giản hơn để tra cứu khả năng quá tải.
Công suất đẳng trị của MBA trong khoảng thời gian xem xét ($T$) được xác định theo biểu thức:
$$
S{đt} = sqrt{frac{sum{i=1}^{n} S_i^2 cdot ti}{sum{i=1}^{n} t_i}}
$$
Trong đó:
- $S_i$: Phụ tải của MBA trong khoảng thời gian $t_i$.
- $t_i$: Thời khoảng tương ứng.
Biến Đổi Đồ Thị Phụ Tải Nhiều Bậc Về Đồ Thị Hai Bậc Đẳng Trị
Sau khi tính được $S{đt}$, cần biến đổi đồ thị phụ tải nhiều bậc thành đồ thị hai bậc đẳng trị. Đồ thị hai bậc này gồm hai cấp công suất chính: công suất trước quá tải ($S{đt1}$) và công suất lúc quá tải ($S_{đt2}$).
1. Trường Hợp Đồ Thị Phụ Tải Có Một Cực Đại Vào Buổi Chiều
Đây là trường hợp phổ biến trong phụ tải dân dụng và thương mại. Cực đại phụ tải thường xảy ra vào cuối giờ chiều hoặc đầu giờ tối.
Quy trình tính toán:
- Tính $S_{đt2}$ (công suất đẳng trị lúc quá tải) với thời gian quá tải $t_2$ (thường là khoảng thời gian phụ tải cao nhất).
- Tính $S_{đt1}$ (công suất đẳng trị trước quá tải) với thời gian trước quá tải, thường lấy 10 giờ trước khi xảy ra cực đại.
2. Trường Hợp Đồ Thị Phụ Tải Có Một Cực Đại Vào Buổi Sáng
Trường hợp này thường xảy ra với các phụ tải công nghiệp, nơi sản xuất đạt đỉnh vào buổi sáng.
Quy trình tính toán:
- Tính $S_{đt2}$ (công suất đẳng trị lúc quá tải) với thời gian quá tải $t_2$.
- Tính $S_{đt1}$ (công suất đẳng trị trước quá tải) với thời gian ngay sau khi kết thúc quá tải, thường lấy 10 giờ.
3. Trường Hợp Đồ Thị Phụ Tải Có Hai Cực Đại Trong Một Ngày
Nếu đồ thị phụ tải có hai cực đại (ví dụ: sáng và chiều), cần chọn cực đại nào tạo ra tổng giá trị đẳng trị lớn nhất.
Quy trình tính toán:
- Xác định hai cực đại ($S{max,1}$ và $S{max,2}$).
- Tính $S{đt2}$ cho cả hai trường hợp. Chọn $S{đt2}$ có giá trị lớn nhất.
- $S_{đt1}$ sẽ được tính tương ứng với trường hợp cực đại đã chọn (trước hay sau quá tải).
Nếu $S{đt2}$ tính được nhỏ hơn 0.9 lần công suất cực đại ($S{max}$) của phụ tải thực tế, cần chọn $S’{đt2} = 0.9 cdot S{max}$ để đảm bảo an toàn. Thời gian cấp thứ hai ($t’_2$) sau đó được điều chỉnh lại:
$$
t’2 = frac{(S’{đt2})^2 cdot t2}{(0.9 cdot S{max})^2}
$$
Phân Tích Đồ Thị Phụ Tải Hai Cực Đại Khi Tính Chọn Máy Biến Áp Công Nghiệp
Điều Chỉnh Công Suất Đẳng Trị Theo Nhiệt Độ
Tương tự như phương pháp tính sơ bộ, nếu MBA vận hành trong môi trường có nhiệt độ trung bình hàng năm lớn hơn nhiệt độ trung bình định mức, công suất đẳng trị cần được điều chỉnh.
Công suất đẳng trị điều chỉnh ($S’{đt}$) được tính bằng cách chia $S{đt}$ cho hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ $K_t$ đã xác định ở trên.
Xác Định Quá Tải Cho Phép Bằng Đường Cong Khả Năng Tải
Sau khi biến đổi đồ thị phụ tải về hai bậc ($S{đt1}, S{đt2}$), chúng ta có thể kiểm tra khả năng quá tải của MBA đã chọn.
- Tính các hệ số phụ tải:
- Hệ số phụ tải bậc một (trước quá tải): $K1 = S{đt1} / S_{đm}$
- Hệ số phụ tải bậc hai (lúc quá tải): $K2 = S{đt2} / S_{đm}$
- Tra đường cong quá tải:
- Dựa vào $K_1$ và thời gian quá tải $t2$, tra đường cong khả năng quá tải cho phép của MBA để tìm hệ số quá tải cho phép ($K{2cp}$).
- So sánh:
- Nếu $K2 leq K{2cp}$, máy biến áp đã chọn là chấp nhận được.
- Ngược lại, nếu $K2 > K{2cp}$, MBA không thể chịu được mức quá tải này và cần phải thay đổi công suất máy (chọn máy có dung lượng $S_{đm}$ lớn hơn).
Phương pháp này cung cấp cái nhìn chi tiết nhất về khả năng vận hành của MBA trong điều kiện phụ tải thực tế.
Đường Cong Khả Năng Quá Tải Cho Phép (K2cp) Của Máy Biến Áp Theo Hệ Số Phụ Tải K1
Ứng Dụng Quy Tắc 3% và Xem Xét Quá Tải Sự Cố
Trong trường hợp không có đường cong khả năng quá tải chi tiết từ nhà chế tạo, các kỹ sư cần áp dụng các quy tắc chung và xem xét các tình huống khẩn cấp, đặc biệt khi thực hiện cách tính chọn máy biến áp cho trạm hai máy.
Quy Tắc Quá Tải 3%
Qui tắc quá tải 3% là một phương pháp kinh nghiệm được sử dụng để xác định hệ số quá tải bình thường khi thiếu dữ liệu đường cong. Theo quy tắc này, hệ số quá tải thường xuyên cho phép có thể được ước lượng để đảm bảo máy biến áp không bị tổn hại nhiệt độ đáng kể.
Tuy nhiên, quy tắc này cần được sử dụng thận trọng và thường chỉ áp dụng cho các phụ tải có tính chất ổn định và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Khả Năng Quá Tải Sự Cố Của Trạm Hai Máy
Khi một trạm có hai máy biến áp ($n=2$) đang hoạt động, cần lưu ý đến khả năng quá tải sự cố. Quá tải sự cố xảy ra khi một máy bị hỏng, và máy còn lại phải chịu toàn bộ phụ tải.
Dung lượng của máy biến áp ($S{đm}$) trong trạm hai máy được chọn dựa trên công suất cực đại ($S{max}$) và hệ số quá tải sự cố cho phép ($K_{qtsc}$).
Công thức chọn dung lượng cho trạm đa máy:
$$
S{đm} = frac{S{max}}{(n – 1) cdot K_{qtsc}}
$$
Trong đó:
- $S_{max}$: Phụ tải cực đại của toàn bộ trạm.
- $K_{qtsc}$: Hệ số quá tải sự cố cho phép của MBA.
- $n$: Số lượng MBA trong trạm (trong trường hợp này, $n=2$).
Đối với trạm hai máy ($n=2$), công thức trở thành:
$$
S{đm} = frac{S{max}}{K_{qtsc}}
$$
Giá Trị Hệ Số Quá Tải Sự Cố ($K_{qtsc}$)
Hệ số $K_{qtsc}$ phụ thuộc vào tiêu chuẩn chế tạo.
- Đối với các máy biến áp Liên Xô (cũ), $K_{qtsc}$ thường chấp nhận 140% (1.4), với điều kiện hệ số tải trước đó không vượt quá 0.93.
- Đối với các máy của các hãng khác theo tiêu chuẩn IEC 354, $K_{qtsc}$ thường chấp nhận 130% (1.3).
Việc tính toán $K_{qtsc}$ giúp đảm bảo rằng khi một máy gặp sự cố, máy còn lại có đủ năng lực dự phòng để duy trì hoạt động của phụ tải. Đây là tiêu chí sống còn đối với phụ tải loại I.
Tối Ưu Hóa Lựa Chọn Máy Biến Áp Dưới Góc Độ Kinh Tế Kỹ Thuật
Lựa chọn dung lượng chỉ là bước đầu. Để đạt được tiêu chuẩn kinh tế kỹ thuật tối ưu, kỹ sư cần phân tích sâu hơn về tổn thất, kiểu loại và điện áp.
Phân Tích Điện Áp Định Mức
Điện áp định mức của máy biến áp phải phù hợp với điện áp lưới điện và điện áp yêu cầu của phụ tải. Ở Việt Nam, các cấp điện áp trung thế thường là 35kV, 22kV hoặc 10kV, hạ thế là 0.4kV.
Việc lựa chọn cấp điện áp cao hơn cho lưới truyền tải giúp giảm tổn thất. MBA phải được chọn để có thể chịu đựng được dao động điện áp trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn (thường là ±5% hoặc ±10%).
Lựa Chọn Kiểu Loại Máy Biến Áp (Dầu và Khô)
Kiểu loại MBA ảnh hưởng lớn đến chi phí, an toàn và môi trường lắp đặt.
1. Máy Biến Áp Ngâm Dầu (Oil-immersed Transformer)
- Ưu điểm: Chi phí ban đầu thấp hơn, khả năng chịu quá tải tốt, tản nhiệt hiệu quả hơn cho công suất lớn.
- Nhược điểm: Dễ cháy nổ (do dầu cách điện), cần bảo trì dầu định kỳ, yêu cầu lắp đặt ngoài trời hoặc trong phòng chuyên dụng có hệ thống phòng cháy chữa cháy nghiêm ngặt.
2. Máy Biến Áp Khô (Dry-type Transformer)
- Ưu điểm: An toàn tuyệt đối (không có dầu), thân thiện môi trường, lắp đặt được trong nhà hoặc khu vực đông dân cư (trung tâm thương mại, cao ốc).
- Nhược điểm: Chi phí ban đầu cao hơn, khả năng chịu quá tải kém hơn MBA dầu, giới hạn công suất thường thấp hơn.
Việc lựa chọn kiểu loại phải cân bằng giữa an toàn (rủi ro cháy nổ) và chi phí, dựa trên môi trường lắp đặt cụ thể của phụ tải.
Phân Tích Tổn Thất và Hiệu Suất
Máy biến áp không chỉ tiêu tốn chi phí đầu tư ban đầu mà còn tiêu tốn năng lượng trong quá trình vận hành dưới dạng tổn thất. Việc lựa chọn MBA kinh tế nhất đòi hỏi phải đánh giá tổn thất dựa trên chu kỳ sống của thiết bị.
Tổn Thất Không Tải ($Delta P_0$)
Tổn thất không tải xảy ra khi MBA được cấp điện nhưng chưa có tải. Tổn thất này chủ yếu do từ hóa lõi thép và không phụ thuộc vào tải. MBA có $Delta P_0$ thấp thường có lõi thép chất lượng cao (ví dụ: thép amorphous hoặc thép silic chất lượng cao).
Tổn Thất Ngắn Mạch ($Delta P_k$)
Tổn thất ngắn mạch xảy ra khi dòng điện chạy qua cuộn dây, chủ yếu do điện trở của dây dẫn (tổn thất đồng). Tổn thất này tỷ lệ thuận với bình phương dòng tải.
$$
Delta P = Delta P0 + (frac{S{tt}}{S_{đm}})^2 cdot Delta P_k
$$
Tiêu Chí Chọn Lựa Kinh Tế
Khi đứng trước hai máy biến áp có cùng dung lượng $S_{đm}$ nhưng khác nhau về tổn thất, ta cần áp dụng công thức chi phí tối thiểu hóa dựa trên giá trị hiện tại ròng (NPV).
Chi phí hàng năm của MBA bao gồm: Chi phí tổn hao không tải, chi phí tổn hao ngắn mạch, và khấu hao vốn đầu tư.
MBA kinh tế nhất là MBA có tổng chi phí vận hành và đầu tư quy đổi về hiện tại là thấp nhất. Điều này thường dẫn đến việc lựa chọn MBA có hiệu suất cao (tổn thất thấp), ngay cả khi giá mua ban đầu cao hơn.
Hệ Số Công Suất ($cosvarphi$) Của Phụ Tải
Hệ số công suất ($cosvarphi$) của phụ tải ảnh hưởng trực tiếp đến dòng điện thực tế chạy qua MBA. Phụ tải có $cosvarphi$ thấp sẽ tạo ra dòng điện lớn hơn với cùng một công suất tác dụng, gây quá tải MBA và tăng tổn thất ngắn mạch.
Khi tính toán $S{tt}$, phải xác định rõ $cosvarphi$ của phụ tải. Đồng thời, các trạm MBA cần có hệ thống bù công suất phản kháng (như tụ bù) để nâng cao $cosvarphi$ lên mức quy định (thường là 0.85 – 0.95), giúp giảm $S{tt}$ thực tế yêu cầu và tối ưu cách tính chọn máy biến áp.
Việc lắp đặt tụ bù không chỉ tối ưu hóa MBA mà còn giúp tránh bị phạt công suất phản kháng từ công ty điện lực.
Các Bước Kiểm Tra Cuối Cùng Và Lưu Ý Thiết Kế
Sau khi đã hoàn thành các bước tính toán dung lượng và tối ưu kinh tế, cần thực hiện kiểm tra chéo và bổ sung các yếu tố kỹ thuật quan trọng khác.
Kiểm Tra Dòng Điện Ngắn Mạch
Máy biến áp phải có khả năng chịu đựng được lực điện động và nhiệt độ sinh ra khi xảy ra ngắn mạch ở phía hạ thế.
- Điện áp ngắn mạch ($U_k%$): Đây là thông số quan trọng. $U_k%$ càng lớn thì dòng ngắn mạch càng nhỏ, nhưng điện áp thứ cấp sẽ bị sụt áp nhiều hơn khi có tải.
- Kiểm tra độ bền cơ học: Cuộn dây và kết cấu MBA phải đủ bền để chịu đựng lực từ lớn khi ngắn mạch xảy ra.
Việc lựa chọn $U_k%$ cần cân nhắc kỹ lưỡng, đặc biệt là trong các hệ thống điện có yêu cầu cao về ổn định điện áp.
Đảm Bảo Dự Trữ Công Suất Hợp Lý
Mặc dù quy tắc cách tính chọn máy biến áp kinh tế nhất hướng đến việc chọn máy không quá lớn, nhưng vẫn cần một mức dự trữ công suất nhỏ cho tương lai.
- Phát triển phụ tải: Nếu dự kiến phụ tải sẽ tăng trưởng trong 5-10 năm tới, nên chọn MBA có dung lượng dư 10-15% so với $S_{tt}$ hiện tại.
- Mức tải tối ưu: MBA hoạt động hiệu quả nhất và kinh tế nhất khi hệ số tải đạt khoảng 70-80% công suất định mức. Việc vận hành dưới mức này giúp kéo dài tuổi thọ và giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt.
Lựa Chọn Thiết Bị Bảo Vệ Phù Hợp
MBA cần được trang bị các thiết bị bảo vệ đầy đủ, bao gồm:
- Bảo vệ quá dòng và ngắn mạch (bằng cầu chì, dao cách ly, hoặc rơ le).
- Bảo vệ quá tải nhiệt (rơ le nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây).
- Bảo vệ sự cố bên trong (rơ le Buchholz, bảo vệ áp suất đột ngột).
Việc lựa chọn đúng MBA về mặt công suất phải đi kèm với việc lựa chọn đúng hệ thống bảo vệ để đảm bảo tính toàn vẹn và tuổi thọ của thiết bị. Hệ thống bảo vệ đóng vai trò then chốt trong việc duy trì độ tin cậy của phụ tải loại I.
Phân Tích Chi Tiết Quá Trình Xác Định Công Suất Tính Toán ($S_{tt}$)
Công suất tính toán ($S{tt}$) là đầu vào quan trọng nhất. Nếu $S{tt}$ sai, toàn bộ quy trình cách tính chọn máy biến áp sẽ bị sai lệch.
Phương Pháp Dựa Trên Công Suất Đặt ($P_{đt}$)
Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ hoặc đối với phụ tải nhỏ, $S{tt}$ có thể được ước lượng từ tổng công suất đặt ($P{đt}$) của tất cả các thiết bị.
$$
S{tt} = frac{sum P{đt} cdot K{sd}}{cosvarphi{tb}}
$$
Trong đó:
- $K_{sd}$ (Hệ số sử dụng/nhu cầu): Tỷ lệ giữa công suất thực tế tối đa và công suất đặt. Giá trị này phụ thuộc vào loại hình sản xuất hoặc sinh hoạt.
- $cosvarphi_{tb}$: Hệ số công suất trung bình của phụ tải.
Phương Pháp Dựa Trên Số Lượng Thiết Bị
Đối với phụ tải lớn và phức tạp, cần áp dụng phương pháp thống kê để xác định $S_{tt}$, sử dụng các khái niệm về hệ số đồng thời và số lượng thiết bị hiệu dụng.
-
Xác định Công suất Tác dụng Tính toán ($P_{tt}$):
$$
P_{tt} = Ks cdot sum P{đt}
$$
$K_s$ là hệ số đồng thời (đồng thời hoạt động) hoặc hệ số nhu cầu, xác định qua thống kê hoặc tiêu chuẩn ngành. -
Xác định Công suất Phản kháng Tính toán ($Q_{tt}$):
$$
Q{tt} = P{tt} cdot tanvarphi_{tt}
$$ -
Xác định Công suất Biểu kiến Tính toán ($S_{tt}$):
$$
S{tt} = sqrt{P{tt}^2 + Q_{tt}^2}
$$
Tầm Quan Trọng Của Hệ Số Đồng Thời ($K_{đt}$)
Hệ số đồng thời là yếu tố then chốt giúp tối ưu hóa dung lượng MBA. Trong một khu công nghiệp với hàng trăm động cơ, không phải tất cả chúng đều hoạt động tối đa công suất cùng một lúc.
- $K_{đt}$ càng gần 1, phụ tải càng tập trung (ví dụ: dây chuyền sản xuất tự động).
- $K_{đt}$ càng nhỏ, phụ tải càng phân tán (ví dụ: phụ tải sinh hoạt trong khu dân cư).
Sử dụng $K{đt}$ quá thấp sẽ dẫn đến chọn MBA nhỏ hơn mức cần thiết, gây quá tải. Ngược lại, sử dụng $K{đt}$ quá cao sẽ gây lãng phí đầu tư. Các tiêu chuẩn ngành (ví dụ: tiêu chuẩn thiết kế điện của Việt Nam hoặc quốc tế) cung cấp các bảng tra cứu chi tiết cho $K_{đt}$ dựa trên loại hình phụ tải.
Việc tính toán và lựa chọn máy biến áp là một quá trình liên tục giữa tính toán kỹ thuật chính xác và phân tích kinh tế. Nắm vững công suất định mức, áp dụng đúng các công thức hiệu chỉnh nhiệt độ và phân tích đồ thị phụ tải là những yếu tố quyết định để đảm bảo hệ thống điện vận hành ổn định và bền vững. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và sử dụng các phương pháp nâng cao như công suất đẳng trị sẽ dẫn đến một giải pháp cách tính chọn máy biến áp tối ưu nhất.
Ngày Cập Nhật 09/12/2025 by Trong Hoang
Chào các bạn, mình là Trọng Hoàng, tác giả của blog maytinhvn.net. Mình là một full-stack developer kiêm writer, blogger, Youtuber và đủ thứ công nghệ khác nữa.
