So sánh máy biến áp khô và máy biến áp dầu
Hiện tại có hai loại máy biến áp đang được sử dụng trong ngành công nghiệp: Máy biến áp loại khô và máy biến áp dầu, sử dụng hai cách thức khác nhau để làm giảm một lượng nhiệt lớn do máy sinh ra trong quá trình hoạt động. Vậy chúng ta nên chọn mua máy biến áp khô hay máy biến áp làm mát bằng dầu, hãy xem xét kỹ bài viết dưới đây.
MỤC LỤC
1. Tổng quan về 2 loại máy biến áp
2. So sánh về tổn thất công suất
2.1 Tổn thất khi tải kết hợp 100%
2.2 Tổn thất khi tải kết hợp 50% công suất
3. So sánh mức chi phí do tổn thất của máy biến áp
4. Tuổi thọ và hoạt động của máy biến áp
1. Tổng quan về 2 loại máy biến áp
Máy biến áp 3 pha làm mát bằng dầu khoáng: Có cấu tạo cơ bản như các loại máy biến áp khác. Chúng được sử dụng ở mọi phạm vi, quy mô, từ nhà máy điện cho đến trường học, bệnh viện, khu đô thị, nhà xưởng. So sánh về trọng lượng, biến áp dầu nặng hơn biến áp khô vì ngoài khối lượng lõi từ và cuộn dây, chúng còn phải mang thêm khối lượng dầu kèm vỏ thép. Việc vận chuyển lắp đặt theo đó cũng tốn nhiều công sức hơn so với loại biến áp khô.
Máy biến áp khô làm mát tự nhiên bằng không khí. Có 4 loại máy biến áp khô:
-
Máy biến áp mở: Được chế tạo bằng phương pháp nhúng và nướng. Toàn bộ cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được nung nóng, sau đó nhúng vào vecni ở nhiệt độ cao. Lớp vecni sẽ giúp cách điện, cách nhiệt cho máy biến áp.
-
Cast Coil resin transformer - CRT: Có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đặt trong khối nhựa epoxy và được hút chân không. Loại này có khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt, chống ẩm tốt, thường sử dụng trong các đường hầm hoặc trong ngành khai khoáng mỏ.
-
Vacuum pressure impregnation transformer - VPI: Có các cuộn dây được cách nhiệt và cách điện bằng sợi thủy tinh polyester thông qua quá trình ngâm tẩm áp suất chân không.
-
Vacuum Pressure Encapsulated - VPE: Có quy trình sản xuất gần giống VPL nhưng khác ở chỗ thay cho polyester, VPE sử dụng silicone VPE có quy trình phủ nhựa cách điện, cách nhiệt nhiều hơn 4 lần so với VPL, VPE có khả năng chống chịu môi trường nhiễm mặn, hóa chất và ẩm ướt.
Xét về cơ bản, máy biến áp làm mát bằng dầu khoáng có ưu điểm dễ sản xuất và phổ thông hơn máy biến áp khô. Nhược điểm của biến áp dầu là sử dụng dầu khoáng để làm mát nên dễ bắt lửa hơn. Việc xây dựng trạm biến áp sử dụng máy dầu luôn đi kèm với máng thoát dầu để phòng sự cố quá tải/phóng nổ làm trào dầu ra môi trường bên ngoài - điều mà máy biến áp khô không bị. Tuy nhiên, thực tế trên thế giới, với mức dung lượng lớn từ 5 MVA trở lên, máy biến áp dầu là sự lựa chọn chủ yếu. Tại sao lại có điều này, chúng ta cùng xem phần tiếp theo.
Chi phí đầu tư ban đầu là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến việc lựa chọn kiểu làm mát cho máy biến áp 3 pha. Chi phí này xuất phát đầu tiên từ đơn vị sản xuất máy biến áp và sau cùng chính là đơn vị sử dụng. Với máy biến áp khô, công nghệ sản xuất đòi hỏi cầu kỳ hơn, vật liệu cách điện và cách nhiệt cũng được tích hợp vào lõi từ và cuộn dây nhiều hơn máy dầu nên chi phí sản xuất sẽ cao hơn. Đồng thời, mức tổn thất công suất của máy biến áp khô cũng lớn hơn so với máy dầu. Cụ thể như bảng dưới đây:
| STT | kVA | Máy biến áp dầu | Máy biến áp khô | ||
| Nửa tải (W) | Toàn tải (W) | Nửa tải (W) | Toàn tải (W) | ||
| 1 | 500 | 2.465 | 4.930 | 5.000 | 10.000 |
| 2 | 750 | 3.950 | 7.900 | 7.500 | 15.000 |
| 3 | 1.000 | 4.360 | 8.720 | 8.200 | 16.400 |
| 4 | 15.000 | 6.940 | 13.880 | 11.250 | 22.500 |
| 5 | 20.000 | 8.155 | 16.310 | 13.200 | 26.400 |
2. So sánh về tổn thất công suất
2.1 Tổn thất khi tải kết hợp 100%
Để làm rõ tổn thất khi tải kết hợp 100%, ta lấy ví dụ máy biến áp 3 pha 2500kVA và áp dụng cho 3 loại: Máy dầu, máy CRT và máy VPI. Khi hoạt động ở mức 100% công suất, máy dầu có hiệu quả đạt 99.2%, máy CRT đạt 99% và thấp nhất là máy VPI đạt 98.9%.
| STT | Nội dung so sánh | Máy biến áp dầu | Máy CRT | Máy VPI |
| 1 | Tổn thất khi tải 100% (kW) | 16,38 | 21 | 18,52 |
| 2 | Tổn thất không tải (kW) | 2,66 | 7 | 7,55 |
| 3 | Tổng tổn thất không tải và có tải 100% (kW) | 19,04 | 28 | 28 |
2.2 Tổn thất khi tải 50% công suất
Ta vẫn lấy 3 loại máy biến áp cùng mức dung lượng trên để so sánh. Khi tải 50%, tổn thất không tải vẫn giữ nguyên và tổn thất khi tải giảm theo bình phương nghịch đảo.
| STT | Nội dung so sánh | Máy biến áp dầu | Máy CRT | Máy VPI |
| 1 | Tổn thất khi tải 50% (kW) | 4,1 | 4,63 | 5,25 |
| 2 | Tổn thất không tải (kW) | 2,66 | 7 | 7,55 |
| 3 | Tổng tổn thất không tải và có tải 50% (kW) | 6,76 | 12,18 | 12,25 |
3. So sánh mức chi phí do tổn thất của máy biến áp
Vẫn sử dụng máy dung lượng 2500 kVA Có điện áp đầu vào giống nhau cho 3 loại máy, ta làm so sánh với những tham số cho trước, cụ thể như sau:
-
Bình quân chi phí tiền điện ở cấp điện áp 22kV 2.000 VND/kWh (Giả sử mức chi phí này không đổi trong 10 năm)
-
Số giờ sử dụng tính cho 1 năm: 24 giờ / ngày x 365 ngày = 8760 giờ
-
Máy biến áp tải 50% công suất.
| STT | Nội dung so sánh | Máy biến áp dầu | Máy CRT | Máy VPI |
| 1 | Tổng tổn thất tính không tải và có tải 50% tính theo giờ (kW) | 6,76 | 12,18 | 12,25 |
| 2 | Số giờ sử dụng theo năm | 8.760 | 8.760 | 8.760 |
| 3 | Tổng tổn thất tính không tải và có tải 50% tính theo năm (kW) | 59.217,6 | 106.696,8 | 107.310 |
| 4 | Đơn giá/kWh | 2.000 | 2.000 | 2.000 |
| 5 | Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất tính trong 1 năm | 118.435.200 | 213.393.600 | 214.620.000 |
| 6 | Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất trong 1 năm so với máy dầu | Mốc so sánh | 94.958.400 | 96.184.800 |
| 7 | Chi phí (VND) tiền điện do tổn thất trong 10 năm so với máy dầu | Mốc so sánh | 940.958.400 | 960.184.800 |
4. Tuổi thọ và hoạt động của máy biến áp
4.1 Tuổi thọ
Với máy biến áp khô, tuổi thọ bình quân từ 15 năm đến 25 năm. Máy biến áp dầu có tuổi thọ bình quân lâu hơn, cụ thể từ 25 năm đến 35 năm. Tuổi thọ bình quân của cả 2 loại biến áp khô và dầu là 25 năm. Tuy vậy, bình quân tuổi thọ dòng máy dầu vẫn cao hơn từ 5 năm trở lên. Lý do chính của điều này là bởi máy biến áp dầu dễ sửa chữa, bảo trì hơn máy biến áp khô.
4.2 Bảo trì
Với máy biến áp khô, việc bảo trì cần thường xuyên và liên tục. Công việc này bao gồm kiểm tra kết cấu và sự liên kết của các bộ phận cùng với việc làm sạch bụi bám.
Máy biến áp làm mát bằng dầu chỉ đòi hỏi việc quan sát và theo dõi chất lượng dầu nhằm hạn chế tình trạng thiếu dầu làm mát hoặc tồn dư cặn bẩn, acid, kiềm. Chất lượng dầu đảm bảo sẽ giúp gia tăng tuổi thọ, giảm tối đa nguy cơ hỏng hóc và cháy nổ.
Tần suất bảo trì cho cả 2 loại máy khô và máy dầu đều căn cứ theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Tuy vậy về sự cần thiết và thường xuyên, máy biến áp khô đòi hỏi thời gian bảo trì nhiều hơn.
4.3 Sửa chữa
Nhược điểm của máy biến áp khô là khi xảy ra sự cố, hỏng hóc, việc sửa chữa đơn lẻ cuộn dây là điều không thể. Đây cũng là ưu điểm của máy biến áp dầu khí việc sửa chữa diễn ra dễ dàng và thuận lợi hơn nhiều lần với các đơn vị sản xuất máy biến áp.
Trong trường hợp xả ra quá tải, cháy nổ, khả năng tận dụng những chi tiết có trong lối từ và cuộn dây máy khô là điều không thể nhưng với máy biến áp dầu, cơ hội tận dụng sẽ được tối ưu hơn.
Xét tổng thể, trường hợp xấu nhất xảy ra trong vận hành là cháy nổ, máy biến áp khô không có cơ hội sửa chữa mà phải thay mới hoàn toàn 100%. Ngược lại, cơ hội tận dụng máy dầu là nhiều hơn, chi phí để tải vận hành cũng rẻ hơn so với máy khô.
4.4 Khả năng tận dụng
Khả năng tận dụng của máy biến áp dầu hoàn toàn khả thi và được phần lớn các đơn vị, bao gồm cả sản xuất máy biến áp lẫn đơn vị tái chế rác thải thu mua, xử lý. Nhiều trường hợp, sau khi cuốn lại, tẩm sấy, hút nạp... bơm dầu, máy cũ quay lại phục vụ hệ thống điện. Trường hợp quá tuổi sử dụng hoặc không có khả năng duy tu, hầu hết các vật liệu tạo nên máy biến áp dầu đều được tái chế. Ngay cả dầu khoáng làm mát, qua xử lý vẫn có thể quay lại tiếp tục thực hiện đúng vai trò ban đầu. Các vật liệu như thép, nhôm, đồng,... được tái chế phục vụ cho chuỗi sản xuất các vật tư ngành điện và các ngành khác trong xã hội.
Chính vì khả năng tận dụng của máy dầu nên trong trường hợp phải thay mới máy biến áp, sau khi bù trừ, chi phí thay mới thường sẽ rẻ hơn so với máy khô.
Do cấu tạo của máy khô, nếu cuộn dây bị cháy thì toàn bộ lõi từ, cách điện, dây đồng/nhôm không thể tái chế sự lãng phí xảy ra bởi khi nghỉ hưu, điểm đến duy nhất cho máy biến áp khô là bãi rác công nghiệp. Chi phí để trang bị máy biến áp mới sẽ cao hơn máy dầu do không được bù trừ bởi sự tận dụng. Ngoài ra, việc xử lý rác thải từ máy khô cũng tốn kém tỷ lệ thuận với những gì phải bỏ đi.
| STT | Nội dung so sánh | Máy biến áp dầu | Máy CRT | Máy VPI |
| 1 | Giá trị (VND) thu được từ dầu làm mát thu gom từ máy cũ | 11.500.000 | 0 | 0 |
| 2 | Giá trị (VND) thu được từ lõi từ và cuộn dây | 27.000.000 | 2.000.000 | 25.000.000 |
| 3 | Giá trị (VND) thu được từ tái chế thùng máy và các phụ kiện khác | 9.000.000 | 2.000.000 | 9.000.000 |
| 4 | Chi phí bỏ ra để xử lý rác thải | 0 |
4.000.000 |
0 |
| 5 | Tổng chi phí thu được = (1) + (2) + (3) - (4) |
47.500.000 |
0 | 34.000.000 |
4.5 Diện tích chiếm dụng
Diện tích chiếm dụng của máy biến áp có tác động đến chi phí mặt bằng, lựa chọn không gian và việc bố trí nơi đặt máy tương xứng. Cùng một dung lượng, loại nào có diện tích chiếm dụng ít hơn sẽ có nhiều ưu thế hơn để lựa chọn.
Tuy nhiên, sau khi tham khảo các dòng máy biến áp của Techno Electro LLC (Ukraine), nhận thấy sự chênh lệch về diện tích đặt máy biến áp dầu và máy biến áp khô gần như tương đương. Sự chênh lệch tuy có xảy ra nhưng không phải ở phải tất cả các dòng máy.
Điểm khác biệt duy nhất khi tiến hành so sánh là với những máy dung lượng trên 2500kVA, Techno Electro LLC không sản xuất máy khô. Điều này chứng tỏ nhận định máy biến áp dầu vẫn là dòng máy được sử dụng phổ biến, áp dụng cho nhiều mục đích khác nhau và máy khô chưa thể thay thế vai trò của máy dầu.
| Dung lượng | Loại máy | Dài (mm) | Rộng (mm) | Cao (mm) | Diện tích chiếm dụng (m2) |
| 6300kVA | Máy hở | 2550 | 2840 | 3200 | 7,24 |
| 2500kVA | Máy hở | 2115 | 1335 | 2785 | 2,82 |
| Máy kín | 2030 | 1330 | 2675 | 2,70 | |
| Máy khô | 2170 | 1280 | 2160 | 2,78 | |
| 1250kVA | Máy hở | 2020 | 1260 | 2110 | 2,55 |
| Máy kín | 1780 | 1100 | 2220 | 1,96 | |
| Máy khô | 1820 | 990 | 1635 | 1,80 | |
| 400kVA | Máy hở | 1570 | 940 | 1655 | 1,48 |
| Máy kín | 1570 | 940 | 1510 | 1,48 | |
| Máy khô | 1440 | 825 | 1280 | 1,19 |
4.6 Độ ồn tạo ra bởi máy dầu và máy khô
Theo số liệu từ các chuyên gia Hoa Kỳ, độ ồn trong môi trường làm tại U.S rơi vào mức từ 45 đến 58dB, nhà xưởng công nghiệp có mức 64 đến 70dB. Máy biến áp dầu thường có dải cường độ âm thanh nằm trong khoảng từ 18 đến 63dB, máy khô độ ồn lớn hơn và dao động từ 64 đến 70dB.
Như vậy, nếu coi máy biến áp khô thích hợp với các tòa nhà văn phòng, trụ sở cơ quan, bệnh viện thì cường độ âm thanh tạo ra là yếu tố đáng để cân nhắc.
Máy biến áp làm mát bằng dầu được bao bọc bởi thùng kín và có thể tích dầu khoáng phủ đầy bên trong thùng máy nên tiếng ồn tạo ra thấp hơn so với máy khô. Đây cũng là lợi điểm của máy dầu khi đem so sánh với máy biến áp khô.
Bài viết tham khảo:
5. Kết luận
Tuy máy biến áp khô có lợi điểm về môi trường do không sử dụng dầu khoáng, có khả năng chống cháy nổ nhưng những ưu điểm khác mà một số trang web của Việt Nam đưa ra (tuổi thọ, công suất làm việc, thuận lợi trong việc di chuyển và lắp đặt) dường như chưa khách quan.
Ưu điểm của máy dầu so với máy khô
- Cùng mức dung lượng, cùng độ lớn phụ tải, máy biến áp dầu có mức độ tổn thất ít hơn, theo đó mức chi phí duy trì của máy dầu cũng ít hơn máy khô
- Bình quân tuổi thọ dòng máy dầu cao hơn 5 năm so với máy khô
- Khả năng sửa chữa, phục hồi hoạt động của máy dầu cao hơn so với máy khô
- Khả năng tận dụng, chi phí tái đầu tư trong trường hợp phải thay mới, máy dầu sẽ tiết kiệm chi phí hơn máy biến áp khô
- Độ ồn tạo ra bởi máy dầu ít hơn máy khô
Điểm giống nhau giữa máy biến áp dầu và máy biến áp khô
- Diện tích chiếm dụng gần như nhau
- Tần suất bảo trì như nhau. Nếu với máy biến áp dầu, việc theo dõi chất lượng, số lượng dầu làm mát là việc cần làm thường xuyên thì việc vệ sinh, loại bỏ bụi bẩn để tăng khả năng tản nhiệt cho máy khô cũng là công việc phải được tiến hành định kỳ
Việc lựa chọn loại máy biến áp khô hay máy biến áp dầu hoàn toàn phụ thuộc vào ngân sách và ý chí chủ quan của chủ đầu tư cũng như mục đích sử dụng máy. Tổng chi phí để mua máy, vận hành, bảo trì, sửa chữa sẽ là yếu tố quyết định lựa chọn loại máy nào phù hợp. Ngoài ra các yếu tố khác như môi trường, sự thân thiện với không gian làm việc, mức độ phòng chống cháy nổ là các yếu tố phụ để đi đến kết luận nên đầu tư loại nào.
Ở góc độ là đơn vị chuyên sản xuất, kinh doanh các loại máy biến áp công nghiệp, Công ty Cổ phần Thiết bị điện MBT sẵn sàng tư vấn và đưa ra giải pháp tổng thể, phù hợp nhất cho chủ đầu tư. Lợi ích lâu dài của chủ đầu tư có được cũng là tiêu chí mà Ban Lãnh đạo MBT luôn luôn hướng tới. Phương châm “Chất lượng dưỡng niềm tin” giúp Công ty đồng hành lâu dài cùng các doanh nghiệp cả trong và ngoài nước.
Máy biến áp MBT
Tủ điện MBT
