Vai trò của máy biến áp trong lưới điện bắt đầu từ việc chuyển đổi điện áp theo từng khâu. Gần nguồn phát, máy tăng áp để giảm dòng điện khi truyền tải cùng một mức công suất. Qua đó, tổn thất trên đường dây được hạn chế. Tại các trạm, máy tiếp tục chuyển đổi điện áp giữa các cấp của lưới điện.

Gần phụ tải, máy biến áp phân phối hạ điện áp xuống mức phù hợp để sử dụng. Một số máy có bộ đổi nấc để hỗ trợ điều chỉnh điện áp khi cần thiết. Công suất và mức mang tải của máy cũng ảnh hưởng đến khả năng cấp điện tại từng khu vực.

Vì sao máy biến áp tăng áp trước khi truyền tải điện đi xa?

Trong lưới điện xoay chiều, máy tăng áp đặt gần nguồn phát, trước đường dây truyền tải. Máy nâng điện áp từ nguồn phát lên cấp phù hợp với đường dây đi xa. Với công suất và hệ số công suất không đổi, điện áp tăng khiến dòng điện giảm. Tổn hao nhiệt trên mỗi dây dẫn bằng I²R; I là dòng điện, R là điện trở. Khi điện trở dây không đổi, giảm dòng điện làm hao phí nhiệt giảm theo bình phương. Ở cùng giới hạn dòng, điện áp cao có thể giúp đường dây truyền nhiều công suất hơn. Máy tăng áp kết nối nguồn phát với lưới truyền tải ở cấp điện áp phù hợp.

Tăng áp không tạo thêm điện năng cho lưới. Lõi thép có tổn hao ngay khi máy được cấp điện. Cuộn dây cũng có tổn hao và mức tổn hao tăng khi dòng điện tăng. Điện áp cao hơn đòi hỏi thiết kế cách điện và khoảng cách điện phù hợp. Máy biến áp, thiết bị đóng cắt và đường dây phải tương thích với cấp điện áp được chọn. Cấp điện áp còn phụ thuộc công suất cần truyền, chiều dài tuyến và thiết kế toàn lưới. Khi đánh giá hiệu quả, cần xét tổn hao của máy cùng tổn hao trên đường dây.

Máy biến áp tăng áp

Máy biến áp trong lưới điện kết nối các cấp điện áp tại trạm truyền tải như thế nào?

Trong lưới truyền tải, đường dây và trạm có thể được thiết kế ở những cấp điện áp khác nhau. Tại điểm nối hai cấp, máy biến áp liên lạc kết nối các phía lưới theo điện áp định mức. Máy biến đổi điện áp xoay chiều dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ trong hệ thống cuộn dây. Tỷ số vòng dây xác định quan hệ điện áp cơ bản giữa các phía của máy. Khi đi qua máy, điện năng được chuyển sang cấp điện áp phù hợp với tuyến kế tiếp. Nhờ đó, những phần lưới khác cấp điện áp có thể kết nối để truyền tải điện.

Trong trạm, các phía của máy được đấu với thanh cái hoặc đường dây ở cấp điện áp tương ứng. Điện áp, công suất định mức và cách điện của máy phải phù hợp với các mạch được đấu nối. Thiết bị đóng cắt cho phép nối, tách mạch; rơle bảo vệ phát hiện sự cố. Hệ thống đo lường, điều khiển giúp giám sát điện áp, dòng điện và trạng thái thiết bị. Sơ đồ thanh cái xác định những tuyến truyền tải có thể đấu nối với từng phía máy. Vì vậy, khả năng liên kết giữa các cấp điện áp phụ thuộc cả máy lẫn sơ đồ đấu nối trạm.

Máy biến áp hạ áp để phân phối điện đến phụ tải ra sao?

Sau khâu truyền tải, điện áp được hạ tại các trạm để phù hợp với cấp lưới tiếp theo. Khi điện đến gần phụ tải, máy biến áp phân phối tiếp tục hạ áp xuống cấp sử dụng. Tại nhiều trạm phân phối, máy biến áp dầu thực hiện nhiệm vụ này cho phụ tải địa phương. Điện sau biến áp được phân phối đến hộ dân, cửa hàng và cơ sở sản xuất. Điện áp đầu ra được lựa chọn theo thiết kế trạm và yêu cầu đấu nối.

Với trạm đặt trong công trình, máy biến áp khô cũng có thể đảm nhiệm khâu hạ áp. Việc lựa chọn còn phụ thuộc công suất, không gian lắp đặt và yêu cầu vận hành. Tại trạm, giải pháp tủ điện trạm điện hỗ trợ phân phối và bảo vệ các nhánh hạ áp. Khách hàng có phụ tải lớn có thể sử dụng trạm biến áp riêng theo phương án cấp điện. Bố trí máy gần phụ tải còn giúp hạn chế sụt áp trên các tuyến dây hạ thế.

Máy biến áp phân phối MBT

Máy biến áp có bộ đổi nấc hỗ trợ điều chỉnh điện áp ra sao?

Điện áp tại trạm có thể thay đổi khi phụ tải hoặc điện áp nguồn biến động. Nhờ bộ đổi nấc, tỷ số biến áp của máy được điều chỉnh trong phạm vi thiết kế. Bộ đổi nấc chuyển điểm nối trên cuộn dây, thay đổi số vòng dây tham gia biến áp. Khi điện áp đầu vào giữ nguyên, đổi nấc làm điện áp phía ra tăng hoặc giảm. Tại trạm, thao tác này hỗ trợ giữ điện áp thanh cái phía ra trong dải vận hành. Nhờ đó, lưới phía sau được cấp điện phù hợp hơn khi nguồn hoặc tải thay đổi.

Bộ đổi nấc dưới tải (OLTC) cho phép chuyển nấc khi máy đang mang tải, không gián đoạn cấp điện. Khi vận hành tự động, bộ điều khiển so điện áp đo được với dải đặt trước. Nếu điện áp nằm ngoài dải đủ lâu, bộ điều khiển phát lệnh chuyển nấc phù hợp. Bộ đổi nấc không mang điện chỉ được thao tác sau khi đã cắt điện và cô lập máy. Khả năng điều chỉnh vẫn giới hạn trong dải nấc thiết kế và phụ thuộc điều kiện điện áp nguồn. Điện áp cuối tuyến còn chịu sụt áp trên đường dây, nhất là khi phụ tải tăng.

Bộ điều chỉnh nấc điện áp

Công suất máy biến áp trong lưới điện ảnh hưởng đến khả năng cấp điện ra sao?

Công suất định mức, ghi bằng kVA hoặc MVA, giúp đánh giá khả năng mang tải của máy biến áp. Mức tải thực tế thay đổi theo thời gian, nên cần xem xét cả thời gian mang tải. Khi phụ tải tăng kéo dài, dòng điện và nhiệt độ cuộn dây có thể tăng. Chọn đúng công suất giúp máy đáp ứng nhu cầu cấp điện trong điều kiện vận hành dự kiến.

Nếu phụ tải vượt khả năng của máy, đơn vị vận hành cần đánh giá lại phương án cấp điện. Tùy kết quả, có thể điều chỉnh phân tải, bổ sung hoặc thay máy có công suất phù hợp. Khi tra cứu danh mục của MBT, cần đối chiếu công suất định mức với phụ tải dự kiến. Khả năng phụ tải tăng trong tương lai cũng cần được xem xét khi chọn công suất. Cấp điện áp, điều kiện lắp đặt và chế độ làm mát cũng ảnh hưởng đến lựa chọn này.