Tổng quan về máy biến áp amorphous

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

53
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết giới thiệu sơ lược về nguyên lý cơ bản của máy biến áp không định hình (amorphous) lõi C và các đặc tính từ hóa có liên quan. Bên cạnh đó, bài viết còn đề cập về các quan điểm chính của quá trình thiết kế loại máy biến áp này so sánh với các loại máy biến áp truyền thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tổng quan về máy biến áp amorphous

TỔNG QUAN VỀ MÁY BIẾN ÁP AMORPHOUS Ths.Trần Thế Du Ban Quản lý Đầu tư – EVN SPC Trích lược Bài viết giới thiệu sơ lược về thể và được gọi là hợp kim vô định hình. Cấu trúc này trái ngược với cấu trúc nguyên lý cơ bản của máy biến án phân tử của tôn cán lạnh định hướng truyền thống và cho phép tăng cường không định hình (amorphous) lõi C khả năng từ hóa của vật liệu. và các đặc tính từ hóa có liên quan. Bên cạnh đó, bài viết còn đề cập về Mô hình sản xuất vật liệu không định hình như sau: bước 1 - nung chảy vật các quan điểm chính của quá trình liệu, bước 2- cán ép tấm, bước 3 - điều chỉnh độ dày cán ép tấm, bước 4 – quấn thiết kế loại máy biến áp này so sánh cuộn. Các bước 2,3,4 đều được làm lạnh nhanh với tỉ lệ 106 C/s. với các loại máy biến áp truyền thống. Ưu điểm của máy biến áp lõi không định hình so với các loại máy biến áp truyền thống đó là: tổn hao lõi thấp, dòng từ hóa thấp, dòng thứ tự không ít hơn, vận hành êm hơn, hiệu suất cao hơn và có tuổi thọ cao hơn. Tổn hao của lõi máy biến áp được quyết định bởi khả năng từ hóa của vật liệu. Khả năng từ hóa càng cao, tổn hao càng thấp. Ưu điểm của máy biến áp MỞ ĐẦU lõi không định hình đó là tổn hao lõi thép rất thấp. Trong các loại vật liệu không định hình trên thị trường hiện nay, vật liệu mang cấu trúc iron-boron-silicon Lịch sử phát triển của công nghệ (Fe78B13Si9) được đánh giá cao và áp dụng phổ biến với tỉ lệ tổn hao rất có ưu thế lõi máy biến áp bắt đầu từ năm 1985. so với các loại máy biến áp truyền thống. Khi đó, lõi máy biến áp làm từ vật liệu thép carbon. Không lâu sau đó, vật liệu thép carbon được thay thế bằng tôn xilic (silicon steel). Hiện nay, vật liệu chính của các loại máy biến áp đang lưu hành được áp dụng là tôn cán lạnh định hướng (CRGO). Các yêu cầu về giảm tổn thất, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường dẫn đến nhu cầu cấp thiết phát triển công nghệ lõi tổn thất thấp. Vật liệu không định hình (armorphous alloy) hiện là vật liệu lý tưởng đáp ứng được các CÁC CHỈ SỐ CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP nhu cầu nói trên. 1) Điểm hạn chế của vật liệu không định hình đó là giới hạn bão hòa thấp, Một hợp kim vô định hình là gì? giòn hơn và chi phí đầu tư ban đầu cao hơn ( theo (Boyd E.L. and Borst J.D. 1984, Kim loại có cấu trúc tinh thể với một Nicols DeCristofaro 1998). Đặc tính từ hóa (B-H) của hai loại vật liệu được thể sự sắp xếp có trật tự của các nguyên hiện trong biểu đồ 2. Giới hạ bão hòa của vật liệu không định hình (Fe78B13Si9) tử. Một kim loại trong một trạng thái là 1.69 Tesla và 2.03 Tesla đối với vật liệu CRGO. Do đó, vật liệu không định hình lỏng ở nhiệt độ cao có thể giữ lại cấu chỉ thích hợp sử dụng cho các máy biến áp phân phối. trúc chất lỏng của nó khi củng cố nếu nó được làm lạnh nhanh chóng. Các Xét về khía cạnh tổn thất: tổn thất lõi của các máy biến áp phân phối chủ hợp kim phi tinh thể kết quả có một yếu phụ thuộc vào mật độ từ thông Bm. Tổn thất lõi Pc được tính theo công sự sắp xếp ngẫu nhiên của các tinh thức (Lee Ji-kwang, 1999) bản tin hội miền nam - tháng 4/2016  17
Pc = [6.5(f/1000)1.51 Bm1.74 ] watts/Kg. đó là sự xuất hiện của dòng thứ tự không. Đối với máy biến áp không định hình, thực nghiệm cho thấy dòng thứ tự Biểu đồ 1 thể hiện đặc tính từ trễ của hai loại vật liệu. Dễ không được giảm một cách đáng kể. dàng thấy được tổn hao từ trễ của vật liệu không định hình thấp hơn loại vật liệu truyền thống. 6.) Đối với các máy biến áp truyền thống, dòng từ hóa của máy biến áp bằng khoảng 1% hoặc 2% dòng định mức. Cường độ dòng từ hóa phụ thuộc vào hai yếu tố: 1- đường đặc tính từ hóa và số khớp nối trong lõi máy biến áp khi lắp đặt. Thông thường, các máy biến áp 3 pha 3 dây truyền thống có khoảng 6 khớp nối lắp đặt. Các máy biến áp lõi không định hình có kết cấu lõi hình C, do đó chỉ có 3 khớp nối lắp đặt. Điều này chứng minh dòng từ hóa của các máy biến áp lõi không định hình thấp hơn các máy biến áp truyền thống. Biểu đồ 1 – Đặc tính từ hóa 2.) Xét đến quan điểm đầu tư trong thiết kế máy biến Hình 1-a Lõi hình C hình 1 b- Bố trí lõi hình C – Máy biến áp 1 pha áp, tiết diện của lõi càng nhỏ thì càng kinh tế. Tuy nhiên, tiết diện càng nhỏ thì mật độ từ thông càng cao, do đó tổn thất càng cao. Với các máy biến áp loại lớn với thiết kế mật độ từ thông thấp, tiết diện lõi tất nhiên sẽ phải lớn hơn và do đó chi phí sản xuất lõi và quấn dây sẽ cao hơn (Dasgup- ta 2011, Sawhney 2006, Say M.G. 1977). Điều này cho thấy nếu xét đến yếu tố kinh tế, vật liệu không định hình là loại vật liệu không lý tưởng cho các máy biến áp công suất lớn. Kenedy (1998) nhấn mạnh rằng công nghệ máy biến Hình 1c -Cấu trúc lõi hình C máy biến áp 3 pha áp không định hình là loại công nghệ mang lại hiệu quả 7.) Tuổi thọ trung bình của máy biến áp lõi không định hình về mặt tiết kiệm năng lượng với chi phí tăng hơn so với theo khuyến nghị của các nhà sản xuất là khoảng 30 năm vật liệu truyền thống (từ 20 – 30%). Chi phí sản xuất 1 máy so sánh với trung bình 25 năm của các máy biến áp truyền biến áp bao gồm chi phí lõi, chi phí quấn dây và chi phí sản thống. xuất. Trong đó, chi phí lõi và chi phí quấn dây phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của tiết diện lõi. Đối với các KẾT LUẬN loại lõi hình chữ nhật hoặc tam giác (lõi 1 cấp), chi phí lõi Ưu điểm của máy biến áp lõi không định hình so với thấp nhưng chí phí quấn dây lại cao so với các loại máy các loại máy biến áp truyền thống đó là: tổn hao lõi thấp, biến áp đa cấp (multi stepped) khác. dòng từ hóa thấp, dòng thứ tự không ít hơn, vận hành êm 3.) Hệ số lấp đầy (Ks) là tỉ lệ giữa tổng tiết điện dây quấn hơn, hiệu suất cao hơn và có tuổi thọ cao hơn. Hiện tại, chi trên tổng tiết diện cửa sổ mạch từ (wire fit in the core - dây phí đầu tư cho một máy biến áp lõi không định hình tuy quấn thích hợp với lõi từ). Với vật liệu truyền thống, tỉ lệ cao hơn các loại máy biến áp truyền thống nhưng lại đem này là 0.9 hoặc hơn, đối với vật liệu không định hình, tỉ lệ lại lợi ích về mặt kinh tế và năng lượng sau một thời gian sử này là từ 0.8 đến 0.9 (Bendito et al 1999). Với việc giảm hệ dụng nhất định do tổn thất lõi thấp. số lấp đầy nói trên, tổng tiết diện lõi sẽ tăng dẫn đến kích Với định hướng đầu tư lâu dài, EVN SPC trong năm thước tổng thể tăng. Điểm trừ là kích thước tăng sẽ làm chi 2015 đã lắp đặt khoảng 1.600 máy biến áp lõi không định phí tăng, tuy nhiên, điểm cộng chính là khả năng tản nhiệt hình với sự hỗ trợ đầu tư theo cơ chế tín chỉ chung JCM: sẽ tốt hơn. Cơ chế Hợp tác Tín chỉ - Joint Crediting Mechanism. Đây là 4.) Theo Amoiralis (2009), chi phí cho máy biến áp có thể một bước tiến rất quan trọng trên quan điểm đầu tư và tiết xem xét trên khía cạnh tổng chi phí sở hữu (TOC) bao gồm: kiệm năng lượng. Ngày 26/2/2016 vừa qua, tại thành phố chi phí mua máy biến áp cộng với tổng tổn thất trong quá Đà Lạt, Tổng công ty Điện lực miền Nam đã cùng với Công trình vận hành. Qua một thời gian vận hành, tổng chi phí tyYuKo Keiso tổ chức Hội nghị khởi động dự án JCM 2016 sở hữu tăng lên, lúc này, máy biến áp không định hình với với sự tham dự của đại diện Lãnh đạo Tổng công ty Điện chi phí đầu tư ban đầu cao hơn và tổn thất giảm, do đó, lực miền Trung, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí máy biến áp không định hình sẽ trở nên kinh tế qua một Minh, Công ty TNHH MTV Điện lực Khánh Hòa và Công ty thời gian vận hành nhất định. TNHH MTV Điện lực Đồng Nai. 5.) Trong trường hợp máy biến áp 3 pha, 3 cuộn dây, tình THAM KHẢO trạng bất đối xứng hay xảy ra do chiều dài các đường sức từ của 3 pha không bằng nhau (ΦA , ΦB , and ΦC). Trong a. Amoiralis, Marina and Antonios, 2009: Transformer design and optimization: A literature survey, IEEE trans. on trường hợp này, ΦB được tạo ra bởi dây quấn trung tâm Power Delivery vol. 24 No. 4, pp. 1999-2024. và ΦA và ΦC được tạo ra bởi các cuộn dây ở cạnh biên lõi máy biến áp. Kết quả của tình trạng bất đối xứng nói trên b. Bendito Antonio, Misael Elias and Claudio Shyinti Kim- 18  bản tin hội miền nam - tháng 4/2016
inami, 1999: Single phase 1-KVA Amorphous core Trans- phous core, IEEE trans. on Applied superconductivity, vol.9, former, IEEE trans. on magnetics, vol- 35,No.4, July. No.2.pp.1293-1296. c. BHEL, 2009: Transformers Tata Mc-Graw Hill publica- i. Martin J. Heathcote 1988: J and P Transformer book, Ox- tion, Australia ford university press. d. Boyd E.L. and Borst J.D. 1984: Design concepts for an j. Say M.G. 1977: Performance and Design of AC Ma- amorphous metal distribution transformer, IEEE Trans. Pow- chines, Pitman, London. e. Dasgupta I. 2011: Design of transformers, Tata McGraw k. Chulz R. N. Chretien, N. Alexandrov and Aubin R. 1998: er Apparatus and Systems, vol.103,no.11,pp.3365-3372. A new design for amorphous core distribution transformer, Hill publishers. Materials Science and Engineering, vol.99(1-2),pp. 19-21. f. Kennedy B. 1998: Energy Efficient Transformers, Mc- l. Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Graw-Hill. Sciences (JETEAS) 3(2):217-220 (ISSN: 2141-7016) g. Kulkarni S.V.,Khaparde S.A. 2005: Transformer Engi- m. URL:http//www.hitachi-ies.co.jp/products/trans/in- neering: Design and Practice, Marcel Dekker, Inc. New dex.htm. (Accessed on 23-March-2012). h. Lee Ji-Kwang 1999: Development of three phase n.www.hilltech.com/products/emc.../Amorphous_ York, USA. Shielding.html. (Accessed on 23-March-2012).  100 KVA superconducting power transformer with amor- HỘI THẢO PHỔ BIẾN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA VỀ HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY BIẾN ÁP Ks . N gu y ễ n B ì nh P h ư ơ n g Ban KTSX-EVN SPC V ừa qua, đại diện Tổng công ty Điện lực miền Nam đã tham dự Hội thảo phổ biến một số nội dung Tiêu chuẩn Việt Nam về Hiệu suất năng lượng cập nhật, hiệu chỉnh tiêu chuẩn Quốc gia về Máy được ban hành lần 1 trong TCVN 8525:2010. biến áp (MBA) gồm TCVN 8525:2015 và TCVN 6306-1:2015. Hội thảo do Viện tiêu chuẩn chất lượng Việt Hiệu suất năng lượng là tỷ số phần trăm giữa Nam phối hợp với Hiệp hội Đồng Quốc tế tại Việt Nam tổ công suất tác dụng đầu ra và công suất tác dụng chức, có sự tham gia của các Đơn vị trong ngành điện và đầu vào của MBA phân phối ở hệ số tải 50% và hệ các Nhà sản xuất Máy biến áp. số công suất bằng 1, được xác định theo công thức: Nội dung Hội thảo gồm 3 phần: i) Các quy định về dán nhãn năng lượng đối với máy biến áp; ii) Cập nhật các nội 0,5 ⋅ S dung TCVN 8525:2015; Cập nhật nội dung TCVN 6306- E 50% = × 100% 0,5 ⋅ S + 0,25 ⋅ Pk + P0 1:2015; Đối với việc dán nhãn năng lượng: Theo Quyết định số trong đó : 51/2011/QĐ-TTg ngày 12/9/2011 V/v “quy định danh mục phương tiện thiết bị phải dán nhãn năng lượng, áp dụng E50% - hiệu suất tính bằng phần trăm của máy mức hiệu suất năng lượng tối thiểu và lộ trình thực hiện” biến áp ở 50 % phụ tải và ở hệ số công suất bằng 1; Từ ngày 01/01/2015 không được phép sản xuất và nhập S - công suất danh định của máy biến áp phân khẩu các thiết bị có mức năng lượng nhỏ hơn mức hiệu phối tính bằng kVA; suất năng lượng tối thiểu. Pk - tổn hao có tải của máy biến áp phân phối, Bộ Khoa học công nghệ sẽ chủ trì ban hành tiêu chuẩn tính bằng kW; hiệu suất năng lượng và sẽ thực hiệu soát xét, công bố 05 năm một lần tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng. Po - tổn hao không tải của máy biến áp phân phối, tính bằng kW. Để thực hiện việc dán nhãn năng lượng các doanh ng- hiệp phải thực hiện thử nghiệm và trình hồ sơ cho Tổng Kết quả tính toán E50% phải được hiệu chỉnh cục Năng lượng đánh giá chứng nhận sau đó Bộ Công về nhiệt độ chuẩn là 75 oC theo TCVN 6306-1 (IEC Thương sẽ cấp giấy chứng nhận. 60076-1) đối với MBA ngâm dầu và TCVN 6306-11 (IEC 60076-11) đối với MBA loại khô. Tiêu chuẩn Việt Nam về mức hiệu suất năng lượng (HSNL) hiện nay đang áp dụng phiên bản TCVN 8525:2010, bản tin hội miền nam - tháng 4/2016  19